Den vigtigste kilde, hvorfra Jordens overflade og atmosfære modtager termisk energi, er Solen. Det sender en kolossal mængde stråleenergi ind i det kosmiske rum: termisk, lys, ultraviolet. Udsendt af Solen elektromagnetiske bølger forplante sig med en hastighed på 300.000 km/s.
Opvarmningen af jordens overflade afhænger af indfaldsvinklen for solens stråler. Alle solstråler komme til Jordens overflade parallelt med hinanden, men da Jorden har en sfærisk form, falder solens stråler på forskellige områder dens overflade under forskellige vinkler. Når Solen er i zenit, falder dens stråler lodret, og Jorden opvarmes mere.
Hele sættet af strålingsenergi sendt af Solen kaldes solstråling, det er normalt udtrykt i kalorier pr. enhed overfladeareal pr. år.
Solstråling bestemmer temperatur regime jordens lufttroposfære.
Det skal bemærkes, at den samlede mængde solstråling er mere end to milliarder gange den mængde energi, som Jorden modtager.
Stråling, der når jordens overflade består af direkte og diffuse.
Stråling, der kommer til Jorden direkte fra Solen i form af direkte sollys under en skyfri himmel kaldes lige. Hun bærer største antal varme og lys. Hvis vores planet ikke havde nogen atmosfære, ville jordens overflade kun modtage direkte stråling.
Men når man passerer gennem atmosfæren, bliver cirka en fjerdedel af solstrålingen spredt af gasmolekyler og urenheder, der afviger fra lige vej. Nogle af dem når jordens overflade og dannes fraværende solstråling. Tak til spredt stråling lys trænger også ind på steder, hvor direkte sollys (direkte stråling) ikke trænger ind. Denne stråling skaber dagslys og giver farve til himlen.
Samlet solstråling
Alle solens stråler, der når Jorden er total solstråling, dvs. helheden af direkte og diffus stråling (fig. 1).
Ris. 1. Samlet solindstråling for året
Fordeling af solstråling over jordens overflade
Solstråling er ujævnt fordelt over jorden. Det kommer an på:
1. om lufttæthed og fugtighed - jo højere de er, jo mindre stråling modtager jordens overflade;
2. fra geografisk breddegrad terræn - mængden af stråling stiger fra polerne til ækvator. Mængden af direkte solstråling afhænger af længden af den vej, som solens stråler rejser gennem atmosfæren. Når solen er i zenit (strålernes indfaldsvinkel er 90°), rammer dens stråler Jorden gennem den korteste vej og afgiver intensivt deres energi lille område. På Jorden sker dette i båndet mellem 23° N. w. og 23° S. sh., altså mellem troperne. Når du bevæger dig væk fra denne zone mod syd eller nord, øges banelængden af solens stråler, det vil sige, at vinklen for deres indfald falder med jordens overflade. Strålerne begynder at falde på jorden i en mindre vinkel, som om de glider og nærmer sig tangentlinjen i polernes område. Som følge heraf fordeles det samme energiflow på tværs stort område, derfor stiger mængden af reflekteret energi. I området af ækvator, hvor solens stråler falder på jordens overflade i en vinkel på 90°, er mængden af direkte solstråling, som jordoverfladen modtager, højere, og når vi bevæger os mod polerne, er denne mængde skarpt. falder. Derudover afhænger dagens længde af områdets breddegrad. forskellige tiderår, som også bestemmer mængden af solstråling, der kommer ind på jordens overflade;
3. fra årlig og daglig bevægelse Jorden - på de mellemste og høje breddegrader varierer indstrømningen af solstråling meget med årstiderne, hvilket er forbundet med ændringer i Solens middagshøjde og dagens længde;
4. om jordens overflades beskaffenhed - jo lysere overfladen er, jo mere sollys reflekterer den. En overflades evne til at reflektere stråling kaldes albedo(fra latin hvidhed). Sne reflekterer især stråling kraftigt (90 %), sand svagere (35 %) og sort jord endnu svagere (4 %).
Jordens overflade absorberer solstråling (absorberet stråling), opvarmes og udsender varme til atmosfæren (reflekteret stråling). De nederste lag af atmosfæren blokerer stort set terrestrisk stråling. Den stråling, der absorberes af jordens overflade, bruges på at opvarme jord, luft og vand.
Den del total stråling, som forbliver efter refleksion og termisk stråling jordens overflade kaldes strålingsbalance. Jordoverfladens strålingsbalance varierer i løbet af dagen og efter årstiden, men i gennemsnit pr. positiv værdi overalt undtagen isørkenerne i Grønland og Antarktis. Maksimale værdier strålingsbalance når på lave breddegrader (mellem 20° N og 20° S) - over 42 * 10 2 J/m 2, ved en breddegrad på omkring 60° af begge halvkugler falder det til 8 * 10 2 -13 * 10 2 J/m2 .
Solens stråler afgiver op til 20 % af deres energi til atmosfæren, som er fordelt i hele luftens tykkelse, og derfor er opvarmningen af luften, de forårsager, relativt lille. Solen opvarmer jordens overflade, som overfører varme atmosfærisk luft på grund af konvektion(fra lat. konvektion- levering), dvs. den lodrette bevægelse af luft opvarmet ved jordens overflade, til hvis sted mere kold luft. Sådan bliver stemningen mest varme - i gennemsnit tre gange mere end direkte fra Solen.
Tilstedeværelse i carbondioxid og vanddamp tillader ikke varme reflekteret fra jordens overflade frit at undslippe ind plads. De skaber Drivhuseffekt, takket være hvilken temperaturforskellen på Jorden i løbet af dagen ikke overstiger 15 °C. I mangel af kuldioxid i atmosfæren ville jordens overflade afkøles med 40-50 °C natten over.
Som følge af den voksende skala økonomisk aktivitet mennesker - forbrænding af kul og olie på termiske kraftværker, emissioner industrivirksomheder, stigende bilers emissioner - indholdet af kuldioxid i atmosfæren stiger, hvilket fører til øget drivhuseffekt og truer de globale klimaændringer.
Solens stråler, der har passeret gennem atmosfæren, rammer jordens overflade og opvarmer den, hvilket igen afgiver varme til atmosfæren. Dette forklarer karakteristisk træk troposfære: fald i lufttemperatur med højden. Men der er tilfælde, hvor de højere lag af atmosfæren viser sig at være varmere end de lavere. Dette fænomen kaldes temperaturinversion(fra latin inversio - vende om).
Det særlige ved direkte sollys påvirkning af kroppen i dag er af interesse for mange, primært dem, der ønsker at tilbringe sommeren rentabelt og fylde op på solenergi og få en smuk sund solbrændthed. Hvad er solstråling, og hvilken effekt har det på os?
Definition
Solens stråler (foto nedenfor) er en strøm af stråling, som er repræsenteret ved elektromagnetiske svingninger af bølger forskellige længder. Spektret af stråling, der udsendes af solen, er forskelligartet og bredt, både i bølgelængde og frekvens og i dets virkning på den menneskelige krop.
Typer af solstråler
Der er flere områder af spektret:
- Gammastråling.
- Røntgenstråling (bølgelængde mindre end 170 nanometer).
- Ultraviolet stråling (bølgelængde - 170-350 nm).
- sollys(bølgelængde - 350-750 nm).
- Infrarødt spektrum, som har en termisk effekt (bølgelængder større end 750 nm).
Med respekt for biologisk indflydelse De mest aktive solstråler på en levende organisme er ultraviolette stråler. De fremmer garvning, har en hormonal beskyttende virkning, stimulerer produktionen af serotonin og andet vigtige komponenter, øget vitalitet og vitalitet.
Ultraviolet stråling
Der er 3 klasser af stråler i det ultraviolette spektrum, der påvirker kroppen forskelligt:
- A-stråler (bølgelængde - 400-320 nanometer). De har det laveste niveau af stråling, i solspektrum forblive konstant hele dagen og året. Der er næsten ingen barrierer for dem. Dårlig indflydelse solstråler af denne klasse på kroppen er de laveste, samtidig deres permanent tilstedeværelse accelererer processen med naturlig aldring af huden, fordi de trænger ind i kimlaget og beskadiger strukturen og bunden af epidermis og ødelægger elastin og kollagenfibre.
- B-stråler (bølgelængde - 320-280 nm). Kun i bestemte tidspunkterår og timer af døgnet når Jorden. Afhængigt af den geografiske breddegrad og lufttemperaturen kommer de normalt ind i atmosfæren fra kl. 10.00 til 16.00. Disse solstråler er med til at aktivere syntesen af vitamin D3 i kroppen, som er deres vigtigste positiv ejendom. Men ved længere tids eksponering for huden kan de ændre cellernes genom på en sådan måde, at de begynder at formere sig ukontrolleret og danne kræft.
- C-stråler (bølgelængde - 280-170 nm). Dette er den farligste del af UV-strålingsspektret, som ubetinget fremkalder udviklingen af kræft. Men i naturen er alt meget klogt indrettet, og solens skadelige C-stråler absorberes ligesom de fleste (90 procent) af B-strålerne af ozonlaget uden at nå jordens overflade. Sådan beskytter naturen alt levende mod udryddelse.
Positiv og negativ indflydelse
Afhængig af varigheden, intensiteten og hyppigheden af eksponering for UV-stråling i menneskelige legeme positiv og negative effekter. De første omfatter dannelsen af D-vitamin, produktionen af melanin og dannelsen af en smuk, jævn solbrun, syntesen af mediatorer, der regulerer biorytmer, og produktionen af en vigtig regulator endokrine system- serotonin. Derfor mærker vi efter sommer en bølge af styrke, en stigning i vitalitet og et godt humør.
De negative virkninger af ultraviolet eksponering omfatter hudforbrændinger, beskadigelse af kollagenfibre, udseendet af kosmetiske defekter i form af hyperpigmentering og provokation af kræft.
D-vitamin syntese
Når den udsættes for epidermis, omdannes energien fra solstråling til varme eller bruges på fotokemiske reaktioner, som et resultat af hvilke forskellige biokemiske processer udføres i kroppen.
D-vitamin tilføres på to måder:
- endogen - på grund af dannelse i huden under påvirkning af UV-stråler B;
- eksogen - på grund af indtag fra mad.
Den endogene rute er ganske vanskelig proces reaktioner der sker uden deltagelse af enzymer, men med obligatorisk deltagelse UV-bestråling med B-stråler. Med tilstrækkelig og regelmæssig bestråling opfylder mængden af vitamin D3 syntetiseret i huden under fotokemiske reaktioner fuldt ud alle kroppens behov.
Garvning og D-vitamin
Aktiviteten af fotokemiske processer i huden afhænger direkte af spektret og intensiteten af eksponeringen for ultraviolet stråling og er i omvendt forhold fra garvning (grad af pigmentering). Det er blevet bevist, at jo mere udtalt solbrun er, jo længere tid tager det for provitamin D3 at samle sig i huden (i stedet for femten minutter til tre timer).
Fra et fysiologisk synspunkt er dette forståeligt, da garvning er det forsvarsmekanisme vores hud, og melaninlaget, der dannes i det, fungerer som en vis barriere for både UV B-stråler, der tjener som mediator af fotokemiske processer, og klasse A-stråler, som giver det termiske stadie af omdannelsen af provitamin D3 til vitamin D3 i huden.
Men D-vitamin leveret med mad kompenserer kun for manglen i tilfælde af utilstrækkelig produktion i processen med fotokemisk syntese.
D-vitamindannelse under soleksponering
I dag er det allerede blevet fastslået af videnskaben, at for at sikre dagligt behov I endogent D3-vitamin er det nok at opholde sig i åben sollysklasse UV-stråler i ti til tyve minutter. En anden ting er, at sådanne stråler ikke altid er til stede i solspektret. Deres tilstedeværelse afhænger både af årstiden og geografisk breddegrad, da Jorden, når den roterer, ændrer tykkelsen og vinklen på det atmosfæriske lag, som solens stråler passerer igennem.
Derfor er solstråling ikke altid i stand til at danne D3-vitamin i huden, men kun når UV B-stråler er til stede i spektret.
Solstråling i Rusland
I vores land under hensyntagen geografisk placering rig på UV-stråler af klassen I perioder med solstråling fordeles ujævnt. For eksempel varer de i Sochi, Makhachkala, Vladikavkaz omkring syv måneder (fra marts til oktober), og i Arkhangelsk, St. Petersborg, Syktyvkar varer de omkring tre (fra maj til juli) eller endnu mindre. Læg hertil antallet af overskyede dage om året, røgen i atmosfæren store byer, og det bliver klart, at det meste af den russiske befolkning mangler hormonotrop soleksponering.
Det er sandsynligvis grunden til, at vi intuitivt stræber efter solen og skynder os til de sydlige strande, mens vi glemmer, at solens stråler i syd er helt anderledes, usædvanlige for vores krop og udover forbrændinger kan fremkalde stærke hormon- og immunstigninger, der kan øge risikoen for kræft og andre lidelser.
Samtidig kan sydens sol hele, man skal bare følge en fornuftig tilgang i alt.
Hvis du ser på Solen, når den er delvist skjult af skyer og skjult bag disse klumper af atmosfærisk vand, kan du se et velkendt syn: lysstråler, der bryder gennem skyerne og falder til jorden. Nogle gange virker de parallelle, nogle gange ser de ud til at divergere. Kan nogle gange se Solens form gennem skyerne. Hvorfor sker dette? Vores læser i denne uge spørger:
Kan du forklare mig, hvorfor du på en overskyet dag kan se solens stråler bryde gennem skyerne? Det forekommer mig, at siden Solen er meget mere end Jorden, og da dens fotoner når os ca parallelle stier, bør vi se hele himlen ensartet oplyst og ikke observere en lille kugle af lys.
De fleste mennesker tænker sig ikke engang om forbløffende faktum eksistensen af solstråler.
På en typisk solskinsdag er hele himlen oplyst. Solens stråler falder næsten parallelt med Jorden, fordi Solen er meget langt væk, og den er meget stor i forhold til Jorden. Atmosfæren er gennemsigtig nok til, at alt sollys kan nå jordens overflade eller blive spredt i alle retninger. Den sidste effekt er ansvarlig for, at der på en overskyet dag kan ses noget udenfor - atmosfæren spreder perfekt sollys og fylder det omkringliggende rum med det.
Dette er grunden til, at din skygge på en klar solskinsdag vil være mørkere end resten af overfladen, den falder på, men stadig forbliver oplyst. I din skygge kan du se jorden på samme måde, som hvis Solen var forsvundet bag skyerne, og så bliver alt andet lige så dunkelt som din skygge, men stadig oplyst af diffust lys.
Med dette i tankerne, lad os vende tilbage til fænomenet solstråler. Hvorfor er det, at når Solen gemmer sig bag skyerne, kan du nogle gange se lysstråler? Og hvorfor ligner de nogle gange parallelle søjler og nogle gange som divergerende?
Det første man skal forstå er, at spredningen af sollys, når det kolliderer med atmosfæriske partikler og omdirigeres i alle retninger, altid virker – uanset om Solen er skjult bag skyerne eller ej. Derfor er den altid til stede i dagtimerne et grundlæggende niveau af belysning. Derfor er det "dag", og derfor skal du dybere ind i grotten for at finde mørke i løbet af dagen.
Hvad er stråler? De kommer fra huller eller tynde dele af skyer (eller træer eller andre uigennemsigtige genstande), der ikke blokerer for sollys. Dette direkte lys fremstår lysere end omgivelserne, men er kun mærkbart, hvis det står i kontrast til en mørk, skyggefuld baggrund! Hvis dette lys er overalt, vil der ikke være noget bemærkelsesværdigt ved det, vores øjne vil tilpasse sig det. Men hvis en skarp lysstråle er lettere end dens omgivelser, bemærker dine øjne dette og fortæller dig forskellen.
Hvad med strålernes form? Du tror måske, at skyer fungerer som linser eller prismer, der afbøjer eller bryder stråler og får dem til at divergere. Men det er ikke sandt; Skyer absorberer og genudsender lys ligeligt i alle retninger, hvorfor de er uigennemsigtige. Stråleeffekten opstår kun, hvor skyer ikke absorberer det meste af lyset. Ved målinger viser det sig, at disse stråler faktisk er parallelle, hvilket svarer til en stor afstand til Solen. Hvis du observerer stråler, der hverken er rettet mod dig eller væk fra dig, men vinkelret på din synslinje, er det præcis, hvad du vil finde.
Grunden til, at det forekommer os, at strålerne "konvergerer" mod Solen, er den samme, som hvorfor det ser ud til, at skinnerne eller vejoverfladen konvergerer på et tidspunkt. Det her parallelle linjer, hvoraf den ene del er tættere på dig end den anden. Solen er meget langt væk, og det punkt, hvorfra strålen kommer, er længere fra dig end punktet for dens kontakt med Jorden! Det er ikke altid tydeligt, men derfor tager bjælkerne form som bjælker, hvilket tydeligt ses, når man ser, hvor tæt man er på enden af bjælken.
Derfor skylder vi tilstedeværelsen af en stråle til perspektivet af skyggerne omkring den og vores øjnes evne til at skelne lysstyrke direkte lys og det relative mørke omkring det. Og grunden til, at strålerne ser ud til at konvergere, skyldes perspektivet, og fordi landingspunktet for disse faktisk parallelle lysstråler er tættere på os end deres udgangspunkt i bunden af skyerne. Det er videnskaben bag solstråler, og det er derfor, de ser ud, som de gør!
Hvordan ændres Solens højde over horisonten i løbet af året? For at finde ud af det skal du huske resultaterne af dine observationer af længden af den skygge, der kastes af en gnomon (1 m lang pæl) ved middagstid. I september var skyggen lige lang, i oktober blev den længere, i november var den endnu længere, og den 20. december var den længst. Fra slutningen af december aftager skyggen igen. Ændringen i længden af gno-monens skygge viser, at hele året er Solen ved middagstid kl. forskellige højder over horisonten (fig. 88). Jo højere Solen er over horisonten, jo kortere er skyggen. Jo lavere Solen er over horisonten, jo længere er skyggen. Solen står højest op på den nordlige halvkugle den 22. juni (på dagen for sommersolhverv), og dens laveste position er den 22. december (på dagen for vintersolhverv).
Hvorfor afhænger overfladeopvarmning af Solens højde? Fra Fig. 89 er det klart, at den samme mængde lys og varme, der kommer fra Solen, med dens høj position falder på et mindre område, og når det er lavt - på et større. Hvilket område vil varmes mere op? Selvfølgelig mindre, da strålerne er koncentreret der.
Følgelig, jo højere Solen er over horisonten, jo mere retlinet falder dens stråler, jo mere opvarmes jordens overflade og luften fra den. Så kommer sommeren (fig. 90). Jo lavere Solen er over horisonten, jo mindre er strålernes indfaldsvinkel, og jo mindre opvarmes overfladen. Vinteren er på vej.
Jo større indfaldsvinklen for solens stråler er på jordens overflade, jo mere belyses og opvarmes den.
Hvordan jordens overflade opvarmes. Solens stråler falder på overfladen af den sfæriske jord i forskellige vinkler. Den største indfaldsvinkel for stråler er ved ækvator. Mod polerne aftager den (fig. 91).
I den største vinkel, næsten lodret, falder solens stråler ved ækvator. Jordens overflade der modtager mest varme fra solen, hvorfor den er varm nær ækvator hele året rundt og der er ingen årstider.
Jo længere man kommer mod nord eller syd fra ækvator, jo mindre er indfaldsvinklen for solens stråler. Som følge heraf opvarmes overfladen og luften mindre. Det bliver køligere end ved ækvator. Årstiderne vises: vinter, forår, sommer, efterår.
Om vinteren når solens stråler slet ikke polerne og subpolære områder. Solen dukker ikke op over horisonten i flere måneder, og dagen kommer ikke. Dette fænomen kaldes polarnat . Overfladen og luften er meget afkølet, så vintrene er meget hårde. Samme sommer går solen ikke ned ud over horisonten i flere måneder og skinner døgnet rundt (natten falder ikke på) - dette polar dag . Det ser ud til, at hvis sommeren varer så længe, så skal overfladen også varmes op. Men Solen er lavt over horisonten, dens stråler glider kun over Jordens overflade og opvarmer den næsten ikke. Derfor er somrene ved polerne kolde.
Belysning og opvarmning af overfladen afhænger af dens placering på Jorden: Jo tættere på ækvator, jo større er indfaldsvinklen for solens stråler, jo mere varmes overfladen op. Når vi bevæger os væk fra ækvator til polerne, falder strålernes indfaldsvinkel, og følgelig opvarmes overfladen mindre og bliver koldere.Materiale fra siden
 |
| Om foråret begynder planterne at vokse hurtigt |
Betydningen af lys og varme for den levende natur. Sollys og varme er nødvendige for alt levende. Om foråret og sommeren, hvor der er meget lys og varme, blomstrer planter. Med efterårets ankomst, når Solen falder over horisonten og tilførslen af lys og varme falder, smider planterne deres blade. Med vinterens begyndelse, når dagslængden er kort, er naturen i ro, nogle dyr (bjørne, grævlinger) går endda i dvale. Når foråret kommer, og solen står højere op, begynder planterne at vokse aktivt igen og komme til live. dyrenes verden. Og alt dette takket være Solen.
Prydplanter som monstera, ficus, asparges vokser jævnt i alle retninger, hvis de vendes gradvist mod lyset. Men blomstrende planter tolererer ikke en sådan omlægning. Azalea, camellia, geranium, fuchsia og begonia falder næsten øjeblikkeligt deres knopper og endda blade. Derfor er det bedre ikke at omarrangere "følsomme" planter under blomstringen.
Fandt du ikke det, du ledte efter? Brug søgningen
På denne side er der materiale om følgende emner:
- kort fordelingen af lys og varme på kloden
Sol - stjerne solsystem, som er en kilde til enorme mængder varme og blændende lys. På trods af at Solen er placeret i betydelig afstand fra os, og kun en lille del af dens stråling når os, er dette ganske nok til udviklingen af liv på Jorden. Vores planet drejer rundt om Solen i en bane. Hvis med rumskib Hvis du observerer Jorden hele året, vil du bemærke, at Solen altid kun oplyser den ene halvdel af Jorden, derfor vil der være dag der, og på den modsatte halvdel på dette tidspunkt vil der være nat. Jordens overflade modtager kun varme i løbet af dagen.
Vores jord opvarmes ujævnt. Jordens ujævne opvarmning forklares af dens sfæriske form, derfor er indfaldsvinklen for solens stråle i forskellige områder forskellig, hvilket betyder, at forskellige dele af Jorden modtager forskellig mængde varme. Ved ækvator falder solens stråler lodret, og de opvarmer Jorden kraftigt. Jo længere fra ækvator, jo mindre bliver strålens indfaldsvinkel, og derfor får disse områder mindre varme. En stråle af solstråling af samme effekt opvarmer et meget mindre område, da det falder lodret. Hertil kommer, at stråler, der falder i en mindre vinkel end ved ækvator, trænger ind, rejser en længere bane i den, som følge af, at nogle af solens stråler er spredt i troposfæren og ikke når jordens overflade. Alt dette tyder på, at med afstanden fra ækvator mod nord eller syd aftager den, efterhånden som indfaldsvinklen for solens stråle falder.
Graden af opvarmning af jordoverfladen påvirkes også af, at jordens akse hælder til kredsløbsplanet, langs hvilket Jorden foretager en fuld omdrejning omkring Solen, i en vinkel på 66,5° og altid er rettet med sin nordlige ende mod Nordstjernen.
Lad os forestille os, at Jorden, der bevæger sig rundt om Solen, har en jordisk akse, vinkelret på planet rotationsbaner. Så ville overfladen være forskellige breddegrader ville modtage en konstant mængde varme hele året, indfaldsvinklen for solens stråle ville være konstant hele tiden, dag ville altid være lig med nat, der ville ikke være nogen årstidsskifte. Ved ækvator ville disse forhold afvige lidt fra de nuværende. Betydelig indflydelse på opvarmningen af jordens overflade, og derfor på hele skråningen jordens akse har netop på tempererede breddegrader.
I løbet af året, altså i løbet af tiden fuld omgang Jorden omkring Solen har fire dage, der er særligt bemærkelsesværdige: 21. marts, 23. september, 22. juni, 22. december.
Troperne og polarcirkler De opdeler Jordens overflade i bælter, der adskiller sig i solbelysning og mængden af varme modtaget fra Solen. Der er 5 lyszoner: de nordlige og sydlige polare, som modtager lidt lys og varme, zonen med varmt klima og den nordlige og sydlige bælte, som modtager mere lys og varme end polære, men mindre end tropiske.
Så afslutningsvis kan vi gøre det generel konklusion: ujævn opvarmning og belysning af jordens overflade er forbundet med vores Jords sfæricitet og med hældningen af jordens akse op til 66,5° til kredsløbet omkring Solen.