Loodustingimuste ja loodusvarade mõju ühiskonna territoriaalsele korraldusele. Küsimused lõigu lõpus

ÜLESANNE-RES

Kuidas määratakse 1 m 2 pinnast 1 sekundi jooksul kiiratud energia koguhulk?VASTUS Kuidas määratakse 1 m 2 pinnast 1 sekundi jooksul kiiratud energia koguhulk E (T) = aT 4

Kus a = 5,67 · 10 -8 W/(m 2 K 4), T- absoluutselt musta keha absoluutne temperatuur Kelvini skaalal Seda mustrit nimetatakse Stefan-Boltzmanni kiirgusseadus. loodi juba eelmisel sajandil arvukate eksperimentaalsete vaatluste ja Stefan, L. Boltzmanni poolt teoreetiliselt põhjendatud tasakaalukiirguse termodünaamika ja elektrodünaamika klassikaliste seaduste alusel, ning seejärel, meie sajandi alguses, et see muster tuleneb M. Plancki tuletatud energiajaotuse kvantseadusest tasakaalukiirguse spektris.

Arvutusmeetod musta keha maksimaalset kiirgusenergiat arvestava lainepikkuse λ m määramiseks Wieni nihkeseaduse järgi on lainepikkus λ m, mis arvestab musta keha maksimaalset kiirgusenergiat, pöördvõrdeline. absoluutne temperatuur T:

Absoluutselt musta keha kiirguse spektraalvõimsuse jaotumise seaduse kehtestas Planck, mistõttu seda nimetatakse. Plancki kiirgusseadus. See seadus sätestab, et kiirgusvõimsuse lainepikkuse ühiku intervallis määrab temperatuur T täiesti must keha: Enamgi veel, Selle valemi tuletamine põhineb lisaks kiirguse termodünaamilise tasakaalu eeldusele selle kvantloomusele, st kiirgusenergia summeeritakse üksikute kvantide energiast energiaga E h = hv. Pange tähele, et see esindab kogu energiat, mille musta keha ühikpind kiirgab ruuminurka 2π 1 sekundi jooksul kogu sagedusvahemikus ja see langeb kokku Stefan-Boltzmanni seadusega.

Arvutusmeetod Päikese otseste kiirte poolt läbi atmosfääri kulgeva optilise massi määramiseks Päikese otseste kiirte poolt läbi atmosfääri kulgev vahemaa sõltub langemisnurgast (seniidinurgast) ja vaatleja kõrgusest merepinnast Eeldame, et päikesekiirte poolt läbitav vahemaa on langemisnurgast (seniidinurgast) ja vaatleja kõrgusest merepinnast kõrgemal. selge taevas ilma pilvede, tolmu ja õhusaasteta. Kuna atmosfääri ülempiir ei ole täpselt määratletud, on läbitud vahemaast olulisem tegur kiirguse vastasmõju atmosfääri gaaside ja aurudega.Tavaliselt normaalrõhul atmosfääri läbiv otsevool interakteerub teatud õhumassiga. Tee pikkuse suurendamine kaldkiire langemisega.

Tavaliselt normaalrõhul atmosfääri läbiv otsevool interakteerub teatud õhumassiga. Tee pikkuse suurendamine kaldkiire langemisega.

Optiline mass m = secθ z:1-jooksu pikkus koefitsiendi võrra suurendatud T; 2-normaalne kukkumine Nurka θ z, võrreldes teekonnaga normaalsel kukkumisel, nimetatakse optiline mass ja seda tähistab sümbol T. Jooniselt ilma kumerust arvestamata maa pind saame m = sθ z.

Arvutusmeetod kosmilise päikesekiirguse intensiivsuse (päikesekonstant) S määramiseks o, saadud SunIfilt Maa raadius R, ja kosmilise päikesekiirguse intensiivsus (päikesekonstant) S o, siis on Päikeselt saadud energia π R 2 (1 - ρ 0) Niisiis. See energia on võrdne Maa poolt kosmosesse kiiratava energiaga emissiooniga ε = 1 ja keskmine temperatuur T e, Seega .

Kosmosest vaadeldav Maa pinnalt lähtuva pikalainelise kiirguse spektraalne jaotus vastab ligikaudu täiesti musta keha spektraaljaotusele temperatuuril 250 K. Atmosfäärikiirgus levib nii Maa pinnale kui ka vastassuunas. Maa musta keha kui emitteri efektiivne temperatuur on samaväärne temperatuuriga, mille juures kiirgavad atmosfääri väliskihid, mitte Maa pind.

Arvutusmeetod päikese kiirgusenergia voo ja tiheduse määramiseks. Meteoroloogias jagunevad kiirgusenergia vood lühilaineliseks kiirguseks lainepikkusega 0,2–5,0 mikronit ja pikalaineliseks kiirguseks lainepikkusega 5,0–100 mikronit. Lühilainelise päikesekiirguse vood jagunevad: sirge;

- hajutatud (hajutatud); - summaarne päikeseenergia W- on elektromagnetlainete poolt ülekantav energia Kiirgusenergia ühik W rahvusvahelises ühikute süsteemis on SI 1 džaul. kiirgav vool F e - mis määratakse valemiga: F e = W/t,

Kus W- kiirgusenergia ajas t.

Uskudes W=1 J, t = 1 s, saame: 1 SI (F e) = 1 J/1 sek = 1 W. Kiirgusvoo tihedus kiirgus ( kiirgusvoog I) mis määratakse valemiga: kus F e on pinnale S ühtlaselt langev kiirgusvoog.

Uskudes F e = 1 W, S = 1 m 2, leiame: 1 SI (E e) = 1 W/ 1 m 2 = 1 W/m 2.

Arvutusvalem otsene ja täielik päikesekiirgus

Otse päikesekiirgus-I P tähistab pärit kiirgusvoogu päikeseketas ja mõõdetuna päikesekiirtega risti olevas tasapinnas. Horisontaalsele pinnale saabuv otsekiirgus (S ") arvutatakse järgmise valemiga:

S " = I p sin h, Kus h- päikese kõrgus horisondi kohal. Otsese päikesekiirguse mõõtmiseks kasutatakse Savinov-Yaniszewski aktinomeetrit. hajutatud päikesekiirgus (D)- nimetatakse kiirguseks, mis saabub horisontaalsele pinnale taevavõlvi kõikidest punktidest, välja arvatud päikeseketas ja 5 0 raadiusega ümberringi päikesevöönd päikesekiirguse hajumise tulemusena atmosfäärigaaside molekulide, veepiiskade poolt. või pilvede jääkristallid ja tahked osakesed hõljuvad atmosfääris. Kogu päikesekiirgus Q- hõlmab kahte tüüpi horisontaaltasapinnale langevat kiirgust: otsene ja hajus. Q = S" + D(4.7) Maapinnale jõudev summaarne kiirgus neeldub valdavalt ülemises õhukeses mulla- või veekihis ja muutub soojuseks ning peegeldub osaliselt.

Määrake taevasfääri peamised punktid Taevasfäär on kujuteldav sfäär suvaline raadius. Selle keskpunkt on sõltuvalt lahendatavast probleemist ühendatud ühe või teise ruumipunktiga. Loodjoon lõikab taevasfääri pinda kahes punktis: ülaosas Z - seniit - ja all Z" - madalaim. Peamised punktid ja ringid taevasfääril

Põhimõtteliselt määrake Päikese taevakoordinaadid ringid, mille suhtes Päikese (valgusti) koht määratakse, on tõeline horisont ja taevas meridiaani koordinaadid on Päikese kõrgus (h) ja selle asimuut (A) .Päikese näiv asend Maa mis tahes punktis määratakse nende kahe nurga järgi Horisontaalne koordinaatsüsteem Päikese kõrgus h horisondi kohal – nurk vaatluspunktist lähtuva Päikese suuna ja seda punkti läbiva horisontaaltasandi vahel. Päikese asimuut A – nurk meridiaanitasandi ja läbi vaatluspunkti tõmmatud vertikaaltasandi ning Päikese vahel. Zeniitnurk Z - nurk seniidi (Z) ja Päikese suuna vahel. See nurk täiendab pööripäeva kõrgust merepinnast h + z = 90. Kui Maa on suunatud Päikese poole lõunasse, on asimuut null ja kõrgus maksimaalne. Sellest sünnib kontseptsioon keskpäeval, mida võetakse päeva (või päeva teise poole) loendusaja alguseks.

Arvutusmeetod nurga määramiseks päikese aeg(päikese tunninurk) Päikese nurkaeg (Päikese tunninurk) τ - tähistab Päikese nurganihet keskpäevast (1 tund vastab π/12 rõõmus või 15° nurknihe). Nihe lõunast itta (st hommikune väärtus) loetakse positiivseks. Päikese tunninurk τ varieerub kohaliku meridiaani ja päikesemeridiaani tasandite vahel. Kord 24 tunni jooksul siseneb Päike meridionaaltasandile Maa igapäevase pöörlemise tõttu on tunninurk τ muutub päeva jooksul 0 kuni 360 o ehk 2π rad (radiaani), 24 tunniga, seega Maa, liikudes mööda orbiiti, pöörleb ümber oma telje nurkkiirusega Kui võtta päikeseaeg tõelisest keskpäevast, mis vastab hetkele, mil Päike läbib kohaliku meridiaani tasapinna, siis võime kirjutada: rahe või rõõmus

Arvutusmeetod Päikese deklinatsiooni määramiseks Deklinatsioon Päike - Päikese suuna ja ekvatoriaaltasandi vahelist nurka nimetatakse deklinatsiooniks δ ja on hooajaliste muutuste mõõt. Deklinatsiooni väljendatakse tavaliselt radiaanides (või kraadides) ekvaatorist põhja- või lõuna pool. Mõõdetud 0° kuni 90° (positiivne ekvaatorist põhja pool, negatiivne lõunapool).Maa tiirleb ümber Päikese aastas. Maa telje suund jääb ruumis fikseerituks nurga all 8 0 = 23,5° pöörlemistasandi normaalsele.Põhjapoolkeral varieerub δ sujuvalt vahemikus δ 0 = + 23,5° suvise pööripäeva ajal kuni δ 0 = -23,5° talvise pööripäeva ajal Analüütiliselt saadud rahe

Kus P- aasta päev ( n= 1 vastab 1. jaanuarile).Pööripäevapunktides δ = 0 , ning päikesetõusu ja -loojangu punktid asuvad rangelt E-W horisondi joonel, seega ei ole Päikese trajektoor piki taevasfääri suletud kõver, vaid on omamoodi sfääriline spiraal, mis on pakitud kera külgpinnale. bändi sees - .

Suvisel poolaastal 21. märtsist 23. septembrini on Päike põhjataevapoolkeral ekvaatori tasandi kohal. Talvisel poolaastal 23. septembrist 21. märtsini on Päike lõunataevapoolkeral ekvaatoritasapinnast allpool.

Päikesekiirgus on juhtiv kliimat kujundav tegur ja praktiliselt ainus energiaallikas kõigi maapinnal ja selle atmosfääris toimuvate füüsikaliste protsesside jaoks. See määrab organismide elutegevuse, luues ühe või teise temperatuurirežiimi; viib pilvede ja sademete tekkeni; on atmosfääri üldise ringluse peamine põhjus, avaldades seeläbi tohutut mõju inimelule kõigis selle ilmingutes. Ehituses ja arhitektuuris on päikesekiirgus kõige olulisem keskkonnategur - sellest sõltub hoonete orientatsioon, konstruktsiooniline, ruumiplaneering, koloristilised, plastilised lahendused ja paljud muud omadused.

Vastavalt GOST R 55912-2013 "Ehitusklimatoloogia" vastu võetud järgmised definitsioonid ja päikesekiirgusega seotud mõisted:

• otsene kiirgus - osa kogu päikesekiirgusest, mis saabub pinnale paralleelsete kiirte kiirena, mis tuleb otse nähtavalt päikesekettalt;
• hajus päikesekiirgus- osa kogu päikesekiirgusest, mis saabub pinnale kogu taevast pärast atmosfääri hajumist;
• peegeldunud kiirgus- osa kogu päikesekiirgusest, mis peegeldub aluspinnalt (sh hoonete fassaadidelt, katustelt);
• päikesekiirguse intensiivsus- päikesekiirguse hulk, mis läbib ajaühikus üht kiirtega risti asuvat ala.

Kõiki päikesekiirguse väärtusi kaasaegsetes kodumaistes GOST-ides, SP-des (SNiP) ja muudes ehituse ja arhitektuuriga seotud regulatiivdokumentides mõõdetakse kilovattides tunnis 1 m2 kohta (kW h/m2). Ajaühikuks võetakse tavaliselt kuu. Päikese kiirgusvoo võimsuse (kW/m2) hetkelise (teise) väärtuse saamiseks tuleks kuu kohta antud väärtus jagada kuu päevade arvuga, tundide arvuga päevas ja sekunditega tundides.

Paljudes ehitusnormide varajastes väljaannetes ja paljudes kaasaegsetes klimatoloogia teatmeteostes on päikesekiirguse väärtused antud megadžaulides või kilokalorites m 2 kohta (MJ / m 2, Kcal / m 2). Nende suuruste ühest teiseks teisendamise koefitsiendid on toodud 1. lisas.

Füüsiline üksus. Päikesekiirgus tuleb Maale Päikeselt. Päike on meile lähim täht, mis asub Maast keskmiselt 149 450 000 km kaugusel. Juuli alguses, kui Maa on Päikesest kõige kaugemal (“afeel”), suureneb see kaugus 152 miljoni km-ni ja jaanuari alguses väheneb 147 miljoni km-ni (“periheel”).

Päikese tuuma sees ületab temperatuur 5 miljonit K ja rõhk on mitu miljardit korda kõrgem kui Maal, mille tulemusena muutub vesinik heeliumiks. Selle termotuumareaktsiooni käigus tekib kiirgusenergia, mis levib kujul Päikeselt igas suunas elektromagnetlained. Samal ajal tuleb Maale terve spekter lainepikkusi, mis meteoroloogias jagunevad tavaliselt lühi- ja pikalainelisteks osadeks. Lühilaine nimetatakse kiirguseks lainepikkuste vahemikus 0,1–4 µm (1 µm = 10–6 m). Pika pikkusega kiirgus (4 kuni 120 mikronit) klassifitseeritakse järgmiselt pikk laine. Päikesekiirgus on valdavalt lühilaineline – määratud lainepikkuste vahemik moodustab 99% kogu päikesekiirguse energiast, samas kui maa pind ja atmosfäär kiirgavad pikalainelist kiirgust ning suudavad peegeldada vaid lühilainelist kiirgust.

Päike pole mitte ainult energia, vaid ka valguse allikas. Nähtav valgus hõivab kitsa lainepikkuste vahemiku, ainult 0,40–0,76 mikronit, kuid see vahemik sisaldab 47% kogu päikese kiirgusenergiast. Valgust, mille lainepikkus on umbes 0,40 mikronit, tajutakse violetsena, lainepikkusega umbes 0,76 mikronit - punasena. Inimsilm ei taju kõiki teisi lainepikkusi, s.t. nad on meile nähtamatud 1 . Infrapunakiirgus (0,76–4 mikronit) moodustab 44% ja ultraviolettkiirgus (0,01–0,39 mikronit) 9% koguenergiast. Maksimaalne energia päikesekiirguse spektris kell ülempiir Atmosfäär asub spektri sini-sinises piirkonnas ja maapinnal kollakasrohelises piirkonnas.

Teatud pinnale saabuva päikesekiirguse kvantitatiivne mõõt on energia valgustus, ehk päikese kiirgusvoog – pindalaühikule ajaühikus langev kiirgusenergia hulk. Maksimaalne summa päikesekiirgus siseneb atmosfääri ülemisse piiri ja seda iseloomustab päikesekonstandi väärtus. päikesekonstant - see on päikesekiirguse voog ülemisel piiril maa atmosfäär läbi ala, mis on risti päikesekiirtega, Maa keskmisel kaugusel Päikesest. Maailma Meteoroloogiaorganisatsiooni (WMO) poolt 2007. aastal kinnitatud viimaste andmete kohaselt on see väärtus 1,366 kW/m2 (1366 W/m2).

Maapinnale jõuab oluliselt väiksem kogus päikesekiirgust, kuna liikudes päikesekiired Atmosfääri kaudu toimub kiirguses mitmeid olulisi muutusi. Osa sellest neeldub atmosfäärigaaside ja aerosoolidega ning muutub soojuseks, s.o. läheb atmosfääri soojendama ning osa sellest hajub ja muutub hajutatud kiirguse erivormiks.

Protsess ülevõtmised Kiirgus atmosfääris on selektiivne – erinevad gaasid neelavad seda spektri erinevates osades ja erineval määral. Peamised päikesekiirgust neelavad gaasid on veeaur (H 2 0), osoon (0 3) ja süsinikdioksiid (C0 2). Näiteks nagu eespool öeldud, stratosfääri osoon neelab täielikult elusorganismidele kahjulikku kiirgust, mille lainepikkus on lühem kui 0,29 mikronit, mistõttu osoonikiht on loomulik kilp elu eksisteerimiseks Maal. Osoon neelab keskmiselt umbes 3% päikesekiirgusest. Spektri punases ja infrapunases piirkonnas neelab veeaur päikesekiirgust kõige olulisemalt. Samas spektri piirkonnas on aga süsinikdioksiidi neeldumisribad

Valgusest ja värvist on täpsemalt juttu distsipliini “Arhitektuurifüüsika” teistes osades.

üldiselt on selle otsese kiirguse neeldumine madal. Päikesekiirgust neelavad nii looduslikud kui antropogeenset päritolu, eriti tugevalt – tahmaosakestega. Kokku neelavad veeaurud ja aerosoolid umbes 15% päikesekiirgusest ning pilved umbes 5%.

Hajumine kiirgus on elektromagnetilise kiirguse ja aine vahelise interaktsiooni füüsikaline protsess, mille käigus molekulid ja aatomid neelavad osa kiirgusest ning kiirgavad seda seejärel uuesti igas suunas. See on väga oluline protsess, mis sõltub hajuvate osakeste suuruse ja langeva kiirguse lainepikkuse suhtest. Absoluutselt puhtas õhus, kus hajutamist teostavad ainult gaasimolekulid, allub see Rayleigh' seadus, st. pöördvõrdeline hajutatud kiirte lainepikkuse neljanda astmega. Seega on taeva sinine värv päikesekiirte hajumise tõttu õhu enda värv, kuna violetsed ja sinised kiired hajuvad õhus palju paremini kui oranžid ja punased.

Kui õhus on osakesi, mille suurus on võrreldav kiirguse lainepikkusega – aerosoolid, veepiisad, jääkristallid –, siis hajumine ei allu Rayleigh’ seadusele ja hajutatud kiirgus ei ole nii rikas lühilaineliste kiirte poolest. Osakestel, mille läbimõõt on suurem kui 1-2 mikronit, ei toimu mitte hajumist, vaid hajusat peegeldust, mis määrab taeva valkja värvuse.

Hajumine mängib loomuliku valguse tekkes tohutut rolli: päevasel ajal päikese puudumisel tekitab see hajutatud (hajutatud) valgust. Kui hajumist poleks, oleks valgust ainult sinna, kuhu langeks otsene päikesevalgus. Selle nähtusega on seotud ka hämarus ja koit, pilvede värvus päikesetõusul ja -loojangul.

Niisiis jõuab päikesekiirgus maapinnale kahe vooluna: otsese ja hajutatud kiirgusena.

Otsene kiirgus(5) tuleb maapinnale otse päikesekettalt. Sel juhul võtab maksimaalse võimaliku kiirguse vastu üks ala, mis asub päikesekiirtega risti (5). Ühiku kohta horisontaalne pind saab väiksema koguse kiirgusenergiat Y, mida nimetatakse ka insolatsioon:

У = ?-8шА 0, (1.1)

Kus Ja 0- Päikese kõrgus horisondi kohal, mis määrab päikesekiirte langemisnurga horisontaalsel pinnal.

Hajutatud kiirgus(/)) siseneb maapinnale kõigist taevavõlvi punktidest, välja arvatud päikeseketas.

Kogu maapinnale jõudvat päikesekiirgust nimetatakse kogu päikesekiirgus (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = Ja 0+ /).

Seda tüüpi kiirguse saabumine ei sõltu oluliselt mitte ainult astronoomilistest põhjustest, vaid ka pilvesusest. Seetõttu on meteoroloogias tavaks eristada võimalikud kiirguskogused täheldatud pilvitutes tingimustes ja tegelikud kiirguskogused, mis toimub reaalsetes pilvetingimustes.

Mitte kogu maapinnale langev päikesekiirgus ei neeldu selles ega muundu soojuseks. Osa sellest peegeldub ja seetõttu kaob aluspinnal. Seda osa nimetatakse peegeldunud kiirgus(/? k) ja selle väärtus sõltub sellest albeedo Maa pind (Lc):

A k = - 100%.

Albedo väärtust mõõdetakse ühiku murdosades või protsentides. Ehituses ja arhitektuuris kasutatakse sagedamini ühiku murdosasid. Samuti mõõdetakse ehitus- ja viimistlusmaterjalide peegelduvust, fassaadide värvi heledust jne. Klimatoloogias mõõdetakse albeedot protsentides.

Albedol on oluline mõju Maa kliima kujunemisprotsessidele, kuna see on aluspinna peegelduvuse lahutamatu näitaja. See sõltub selle pinna seisundist (karedus, värvus, niiskusesisaldus) ja varieerub väga suurtes piirides. Kõrgeimad albedo väärtused (kuni 75%) on iseloomulikud värskelt sadanud lumele ja madalaimad järsu päikesevalgusega veepinnale (“3%). Pinnase ja taimkatte albeedo varieerub keskmiselt 10–30%.

Kui arvestada kogu Maad tervikuna, on selle albeedo 30%. Seda kogust nimetatakse Maa planetaarne albeedo ning on kosmosesse mineva peegeldunud ja hajutatud päikesekiirguse suhe atmosfääri siseneva kiirguse koguhulgasse.

Linnapiirkondades on albeedo tavaliselt madalam kui looduslikel, häirimatutel maastikel. Iseloomulik albedo väärtus parasvöötme kliimaga suurlinnade territooriumile on 15-18%. Lõunapoolsetes linnades on albeedo reeglina kõrgem tänu heledamate värvide kasutamisele fassaadide ja katuste värvimisel, põhjapoolsetes linnades, kus on tihe hoonestus ja hoonete tumedad värvilahendused, on albeedo madalam. See võimaldab kuumades lõunapoolsetes riikides vähendada neeldunud päikesekiirguse hulka, vähendades seeläbi hoone soojusfooni, põhjapoolsetes külmades piirkondades aga vastupidi, suurendada neeldunud päikesekiirguse osakaalu, suurendades üldist soojusfooni.

Neeldunud kiirgus(*U P0GL) nimetatakse ka lühilainekiirguse tasakaal (VC) ja see on erinevus kogu- ja peegeldunud kiirguse vahel (kaks lühilainevoogu):

^ neelduma = 5 k = 0~ I K- (1.4)

See soojendab maapinna ülemisi kihte ja kõike, mis sellel asub (taimkate, teed, hooned, rajatised jne), mille tulemusena kiirgavad need pikalainelist, inimsilmale nähtamatut kiirgust. Seda kiirgust nimetatakse sagedamini Maapinna enda kiirgus(? 3). Selle väärtus on Stefan-Boltzmanni seaduse järgi võrdeline absoluutse temperatuuri neljanda astmega.

Atmosfäär kiirgab ka pikalainelist kiirgust, millest suurem osa jõuab maapinnani ja neeldub selles peaaegu täielikult. Seda kiirgust nimetatakse atmosfäärist lähtuv vastukiirgus (E a). Atmosfääri vastukiirgus suureneb pilvisuse ja õhuniiskuse suurenedes ning on maapinnale väga oluline soojusallikas. Sellegipoolest on atmosfääri pikalaineline kiirgus alati veidi väiksem kui maa oma, mille tõttu maapind kaotab soojust ja nende väärtuste erinevus on nn. Maa efektiivne kiirgus (E ef).

Parasvöötme laiuskraadidel kaotab Maa pind efektiivse kiirguse tõttu ligikaudu poole soojushulgast, mida ta saab neeldunud päikesekiirgusest. Neelates Maa kiirgust ja saates maapinnale vastukiirgust, vähendab atmosfäär selle pinna jahtumist öösel. Päeval ei takista see Maa pinna kuumenemist vähe. Seda maa atmosfääri mõju maapinna soojusrežiimile nimetatakse kasvuhooneefekt. Seega on kasvuhooneefekti nähtuseks soojuse säilimine Maa pinna lähedal. Suurt rolli selles protsessis mängivad tehnogeense päritoluga gaasid, eelkõige süsihappegaas, mille kontsentratsioon on eriti kõrge linnades. Kuid peamine roll on ikkagi loodusliku päritoluga gaasidel.

Peamine aine atmosfääris, mis neelab Maalt pikalainelist kiirgust ja saadab vastukiirgust, on veeaur See neelab peaaegu kogu pikalainelise kiirguse, välja arvatud lainepikkuste vahemik 8,5–12 mikronit, mida nimetatakse nn. "läbipaistvusaken" veeaur. Vaid sellel intervallil jõuab maakiirgus läbi atmosfääri avakosmosesse. Lisaks veeaurule neelab süsihappegaas tugevalt pikalainelist kiirgust ja just veeauru läbipaistvuse aknas, osoon, aga ka metaan, lämmastikoksiid, klorofluorosüsivesinikud (freoonid) ja mõned muud gaasilisandid neelavad palju nõrgemalt.

Soojuse säilitamine maapinna lähedal on elu säilitamiseks väga oluline protsess. Ilma selleta oleks Maa keskmine temperatuur praegusest 33°C madalam ja elusorganismid ei saaks Maal peaaegu üldse elada. Seetõttu pole asi kasvuhooneefektis kui sellises (see tekkis ju atmosfääri tekkimise hetkest), vaid selles, et inimtekkelise tegevuse mõjul kasu see efekt. Põhjuseks on orgaanilise kütuse põletamisel eralduvate tehnogeense päritoluga kasvuhoonegaaside, peamiselt C0 2 kontsentratsiooni kiire tõus. See võib viia selleni, et sama sissetuleva kiirguse korral suureneb planeedile jääva soojuse osakaal ning sellest tulenevalt tõuseb maapinna ja atmosfääri temperatuur. Viimase 100 aasta jooksul on meie planeedi õhutemperatuur tõusnud keskmiselt 0,6°C.

Arvatakse, et kui CO 2 kontsentratsioon kahekordistub võrreldes selle industriaalajastu eelse väärtusega, on globaalne soojenemine umbes 3 °C (erinevatel hinnangutel 1,5–5,5 °C). Kus suurimad muutused peaks esinema kõrgete laiuskraadide troposfääris sügis-talvisel perioodil. Selle tulemusena hakkab jää Arktikas ja Antarktikas sulama ning maailmamere tase tõuseb. See kasv võib ulatuda 25–165 cm, mis tähendab, et paljud linnad asuvad rannikualad mered ja ookeanid ujutatakse üle.

Seega on tegemist väga olulise teemaga, mis mõjutab miljonite inimeste elusid. Seda arvesse võttes toimus 1988. aastal Torontos esimene rahvusvaheline konverents inimtekkeliste kliimamuutuste probleemist. Teadlased on jõudnud järeldusele, et atmosfääri süsihappegaasi suurenemisest tingitud kasvuhooneefekti suurenemise tagajärjed on ülemaailmse tuumasõja tagajärgede järel teisel kohal. Samal ajal moodustati Ühinenud Rahvaste Organisatsiooni (ÜRO) juurde valitsustevaheline kliimamuutuste paneel (IPCC). IPCC – valitsustevaheline kliimamuutuste paneel), mis uurib pinnatemperatuuri tõusu mõju kliimale, Maailma ookeani ökosüsteemile, biosfäärile tervikuna, sealhulgas planeedi elanikkonna elule ja tervisele.

1992. aastal võeti New Yorgis vastu kliimamuutuste raamkonventsioon (FCCC), mille peamine eesmärk oli tagada kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni stabiliseerumine atmosfääris tasemel, mis takistaks ohtlikud tagajärjed inimese sekkumine kliimasüsteem. Sest praktiline rakendamine 1997. aasta detsembris Kyotos (Jaapanis) toimunud konventsioon rahvusvaheline konverents Kyoto protokoll võeti vastu. Selles määratakse kindlaks kasvuhoonegaaside heitkoguste erikvoodid osalevatele riikidele, sealhulgas Venemaale, kes ratifitseeris protokolli 2005. aastal.

Selle raamatu kirjutamise ajal oli üks viimased konverentsid, mis on pühendatud kliimamuutustele, on kliimakonverents Pariisis, mis toimub 30. novembrist 12. detsembrini 2015. Selle konverentsi eesmärk on allkirjastada rahvusvaheline leping, mis piirab planeedi keskmise temperatuuri tõusu mitte rohkem kui 2 kraadini. °C aastaks 2100.

Niisiis, erinevate lühilaine- ja pikalainekiirguse voogude koosmõju tulemusena võtab maa pind pidevalt soojust vastu ja kaotab. Saadud kiirguse sisse- ja väljavoolu väärtus on kiirgusbilanss (IN), mis määrab maapinna ja maapinna õhukihi termilise seisundi, nimelt nende kuumutamise või jahutamise:

IN = K- «k - ?eff = 60 - A)-? ef =

= (5"sin/^ > + D)(l-A)-E^f = B k + B a. (

Andmed kiirgusbilansi kohta on vajalikud erinevate pindade kütte- ja jahutusastme hindamiseks nii looduslikes tingimustes kui ka arhitektuurses keskkonnas, hoonete ja rajatiste soojusrežiimi arvutamiseks, aurustumise, pinnase soojusvarude määramiseks, põllumajandusliku kastmise normeerimiseks. valdkondades ja muudel rahvamajanduslikel eesmärkidel .

Mõõtmismeetodid. Uurimine on võtmetähtsusega kiirgusbilanss Maa kliimamustrite ja mikrokliima tingimuste kujunemise mõistmisel määrab selle komponentide vaatlusandmete põhirolli - aktinomeetrilised vaatlused.

Seda kasutatakse Venemaa meteoroloogiajaamades termoelektriline meetod kiirgusvoogude mõõtmised. Mõõdetud kiirgus neeldub instrumentide mustale vastuvõtupinnale, muutub soojuseks ja soojendab termovaia aktiivseid liitekohti, passiivsed ristmikud aga kiirgusega ei kuumene ja on madalama temperatuuriga. Aktiivse ja passiivse ristmiku temperatuuride erinevuse tõttu tekib termovaia klemmile termoelektromootorjõud, mis on võrdeline mõõdetava kiirguse intensiivsusega. Seega on enamik aktinomeetrilisi instrumente sugulane- nad ei mõõda mitte kiirgusvooge endid, vaid nendega võrdelisi suurusi - voolu või pinget. Selleks ühendatakse seadmed näiteks digitaalsete multimeetritega ja eelnevalt osuti galvanomeetritega. Samas on iga seadme passis nn "konversioonitegur" - elektrilise mõõteseadme jagamise hind (W/m2). See kordaja arvutatakse konkreetse suhtelise instrumendi näitude võrdlemisel näitudega absoluutne seadmed - pürheliomeetrid.

Absoluutsete seadmete tööpõhimõte on erinev. Nii jääb Ångströmi kompensatsioonipürheliomeetris päikese kätte mustaks muutunud metallplaat, teine ​​samasugune plaat jääb aga varju. Nende vahel tekib temperatuuride erinevus, mis kandub üle plaatidele kinnitatud termoelementide ühenduskohtadesse ja seeläbi ergastub termoelektriline vool. Sel juhul juhitakse aku vool läbi varjutatud plaadi, kuni see soojeneb päikese käes plaadiga sama temperatuurini, misjärel termoelektriline vool kaob. Läbitud “kompenseeriva” voolu tugevuse põhjal saab määrata mustaks muutunud plaadile vastuvõetud soojushulga, mis omakorda võrdub esimese plaadi Päikeselt vastuvõetud soojushulgaga. Nii saab määrata päikesekiirguse hulga.

Venemaa (ja varem NSVLi) ilmajaamades tagatakse kiirgusbilansi komponentide vaatlusi tehes aktinomeetriliste andmeridade homogeensus sama tüüpi instrumentide kasutamise ja nende hoolika kalibreerimisega, aga ka sama mõõtmis- ja andmetöötlustehnikad. Integraalse päikesekiirguse vastuvõtjatena (

Savinov-Yanishevsky termoelektrilises aktinomeetris, mille välimus on näidatud joonisel fig. 1.6, vastuvõttev osa on hõbedast fooliumist õhuke metallist mustaks tehtud ketas, mille külge on läbi isolatsiooni liimitud termovaia paaritud (aktiivsed) ühenduskohad. Mõõtmiste käigus neelab see ketas päikesekiirgust, mille tulemusena ketta ja aktiivsete ristmike temperatuur tõuseb. Ühtlased (passiivsed) ristmikud on liimitud läbi isolatsiooni seadme korpuses oleva vaskrõnga külge ja nende temperatuur on lähedane välisõhu temperatuurile. See temperatuurierinevus tekitab termovaia välisahela sulgemisel termoelektrilise voolu, mille tugevus on võrdeline päikesekiirguse intensiivsusega.

Riis. 1.6.

Püranomeetris (joonis 1.7) kujutab vastuvõtvat osa kõige sagedamini termoelementide patareid, mis on valmistatud näiteks manganiinist ja konstantaanist, mustade ja valgete ühenduskohtadega, mis kuumenevad sissetuleva kiirguse mõjul ebaühtlaselt. Seadme vastuvõttev osa peab olema horisontaalasendis, et tajuda hajutatud kiirgust kogu taevavõlvilt. Püranomeeter on otsese kiirguse eest varjutatud ekraaniga ja atmosfäärist tuleva vastukiirguse eest kaitstud klaaskattega. Kogukiirguse mõõtmisel ei jää püranomeeter otseste kiirte eest varju.

Riis. 1.7.

Spetsiaalne seade (klappplaat) võimaldab püranomeetri pea asetada kahte asendisse: vastuvõtja üles ja vastuvõtja alla. Viimasel juhul mõõdab püranomeeter maapinnalt peegeldunud lühilainekiirgust. Trassivaatlustel nn matkamine albe-domeeter, mis on käepidemega kallutatava gimbaliga ühendatud püranomeetri pea.

Termoelektriline tasakaalumõõtja koosneb termovaiaga korpusest, kahest vastuvõtuplaadist ja käepidemest (joon. 1.8). Kettakujulisel korpusel (/) on ruudukujuline väljalõige, kuhu termovaial on paigaldatud (2). Käepide ( 3 ), mis on joodetud korpuse külge, on mõeldud tasakaalumõõtja paigaldamiseks alusele.

Riis. 1.8.

Bilansimõõturi üks mustaks muutunud vastuvõtuplaat on suunatud ülespoole, teine ​​allapoole, maapinna poole. Varjutamata tasakaalumõõtja tööpõhimõte põhineb sellel, et kõik aktiivpinnale saabuvad kiirgusliigid (U, /) ja E a), neelduvad seadme mustaks muutunud vastuvõtupinnale, mis on suunatud ülespoole, ja igat tüüpi kiirgust, mis väljub aktiivselt pinnalt (/? k, /? l ja E 3), allapoole suunatud plaat neelab. Iga vastuvõttev plaat ise kiirgab ka pikalainelist kiirgust, lisaks toimub soojusvahetus ümbritseva õhu ja seadme korpusega. Korpuse kõrge soojusjuhtivuse tõttu toimub aga suurem soojusülekanne, mis ei võimalda vastuvõtvate plaatide vahel olulist temperatuuride erinevust tekkida. Sel põhjusel võib jätta tähelepanuta mõlema plaadi sisemise kiirguse ning nende kuumenemise erinevuse põhjal saab määrata mistahes pinna kiirgusbilansi väärtuse, mille tasapinnas bilansimõõtur asub.

Kuna bilansimõõtja vastuvõtupindu ei kata klaaskate (muidu poleks võimalik pikalainelist kiirgust mõõta), siis sõltuvad selle seadme näidud tuule kiirusest, mis vähendab vastuvõtupindade temperatuuride erinevust. Sel põhjusel viivad bilansimõõtja näidud rahulikud olud, olles eelnevalt mõõtnud tuule kiirust seadme tasemel.

Sest automaatne registreerimine mõõtmiste korral juhitakse ülalkirjeldatud seadmetes tekkiv termoelektriline vool salvestavasse elektroonilisse potentsiomeetrisse. Voolutugevuse muutused registreeritakse liikuvale paberlindile, kusjuures aktinomeeter peab automaatselt pöörlema ​​nii, et selle vastuvõttev osa järgiks Päikest, ning püranomeeter peab alati olema otsese kiirguse eest varjutatud spetsiaalse rõngaskaitsega.

Aktinomeetrilisi vaatlusi tehakse erinevalt põhilistest meteoroloogilistest vaatlustest kuus korda päevas järgmistel aegadel: 00:30, 06:30, 09:30, 12:30, 15:30 ja 18:30. Kuna igat tüüpi lühilainekiirguse intensiivsus sõltub Päikese kõrgusest horisondi kohal, määratakse vaatlusperioodid vastavalt keskmine päikeseaeg jaamad.

Iseloomulikud väärtused. Otseste ja summaarsete kiirgusvoogude suurused mängivad arhitektuuri- ja kliimaanalüüsis üht olulisemat rolli. Just nende kaalutlusega seostuvad hoonete orientatsioon horisondi külgedele, ruumiplaneering ja värvilahendused, sisemine paigutus, valgusavade suurus ja hulk muid arhitektuurilisi iseärasusi. Seega päevane ja aastane tsükkel iseloomulikud väärtused arvestatakse spetsiaalselt nende päikesekiirguse väärtuste puhul.

Energia valgustus otsene päikesekiirgus pilvitu taeva all oleneb päikese kõrgusest, atmosfääri omadustest päikesekiire teel, mida iseloomustavad läbipaistvuskoefitsient(väärtus, mis näitab, milline osa päikesekiirgusest jõuab maapinnani, kui päikesekiired langevad vertikaalselt) ja selle tee pikkust.

Otsene päikesekiirgus pilvitu taeva all on üsna lihtsa ööpäevase tsükliga, mille maksimum on keskpäeva paiku (joonis 1.9). Nagu jooniselt järeldub, päeval päikesekiirguse voog esmalt kiiresti, seejärel aeglaselt tõuseb päikesetõusust keskpäevani ja esmalt aeglaselt, seejärel väheneb kiiresti keskpäevast päikeseloojanguni. Erinevused kiirgustiheduses keskpäeval mil selge taevas jaanuaris ja juulis on peamiselt tingitud erinevustest Päikese keskpäevases kõrguses, mis on talvel madalam kui suvel. Samal ajal täheldatakse mandripiirkondades sageli ööpäevase tsükli asümmeetriat, mis on tingitud atmosfääri läbipaistvuse erinevusest hommiku- ja pärastlõunatundidel. Atmosfääri läbipaistvus mõjutab ka otsese päikesekiirguse kuu keskmiste väärtuste aastakäiku. Maksimaalne kiirgus pilvitu taeva all võib nihkuda kevadkuudele, kuna kevadel on atmosfääri tolmu- ja niiskusesisaldus madalam kui sügisel.

5 1, kW/m 2

b", kW/m2

Riis. 1.9.

ja keskmiselt pilvistes tingimustes (b):

7 - juulis kiirtega risti asetseval pinnal; 2 - juulis horisontaalsel pinnal; 3 - jaanuaris risti asetseval pinnal; 4 - jaanuaris horisontaalsel pinnal

Pilvisus vähendab päikesekiirguse saabumist ja võib oluliselt muuta selle ööpäevaringset tsüklit, mis väljendub eel- ja pärastlõunase tunnisummade vahekorras. Seega enamikus Venemaa mandripiirkondades kevadel- suvekuud tunnised otsese kiirguse kogused on ennelõunasel ajal suuremad kui pärastlõunal (joonis 1.9, b). Selle määrab peamiselt ööpäevane pilvisuse kõikumine, mis hakkab arenema kell 9-10 hommikul ja saavutab maksimumi pärastlõunastel tundidel, vähendades seega kiirgust. Otsese päikesekiirguse sissevoolu üldine vähenemine tegelikes pilves tingimustes võib olla väga märkimisväärne. Näiteks mussoonkliimaga Vladivostokis ulatuvad need suvised kaod 75%ni ja Peterburis takistavad pilved isegi keskmiselt aastas 65% otsesest kiirgusest maapinnale jõudmast, Moskvas - umbes poole. .

Levitamine aastased summad otsene päikesekiirgus Venemaa territooriumil keskmiselt pilvistes tingimustes on näidatud joonisel fig. 1.10. See päikesekiirgust vähendav tegur sõltub suurel määral atmosfääri tsirkulatsioonist, mis põhjustab häireid laiuskraadide jaotus kiirgust.

Nagu jooniselt näha, suurenevad üldiselt horisontaalsele pinnale saabuva otsekiirguse aastased kogused kõrgetelt laiuskraadidelt madalamale 800-lt ligi 3000 MJ/m2-le. Suur pilvede hulk Venemaa Euroopa osas toob kaasa aastaste koguste vähenemise võrreldes Ida-Siberi piirkondadega, kus peamiselt Aasia antitsükloni talvise mõju tõttu aastased kogused suurenevad. Samal ajal põhjustab suvine mussoon Kaug-Ida rannikualadel iga-aastase kiirguse sissevoolu vähenemist. Keskpäevase otsese päikesekiirguse intensiivsuse muutuste vahemik Venemaa territooriumil varieerub vahemikus 0,54-0,91 kW/m 2 suvel kuni 0,02-0,43 kW/m 2 talvel.

Hajutatud kiirgus horisontaalpinnale sisenemine muutub ka päeva jooksul, suurenedes kuni lõunani ja vähenedes pärast seda (joon. 1.11).

Nagu otsese päikesekiirguse puhul, mõjutab hajutatud kiirguse saabumist mitte ainult päikese kõrgus ja päeva pikkus, vaid ka atmosfääri läbipaistvus. Viimase vähenemine toob aga kaasa hajutatud kiirguse suurenemise (vastupidiselt otsesele kiirgusele). Lisaks sõltub hajutatud kiirgus pilvisusest väga suurel määral: keskmiste pilvisuste korral on selle saabumine üle kahe korra kõrgem kui selge taeva all. Mõnel päeval suurendab pilvisus seda näitajat 3-4 korda. Seega võib hajutatud kiirgus otsest kiirgust oluliselt täiendada, eriti Päikese madalas asendis.

Riis. 1.10. Horisontaalsele pinnale saabuv otsene päikesekiirgus keskmise pilvisusega tingimustes, MJ/m2 aastas (1 MJ/m2 = 0,278 kW? h/m2)

/), kW/m 2 0,3 g

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 tundi

Riis. 1.11.

ja keskmiselt pilvistes tingimustes (b)

Päikese hajutatud kiirguse hulk troopikas jääb vahemikku 50–75% otsesest kiirgusest; 50-60° laiuskraadil on see lähedal otsesele päikesekiirgusele ja kõrgetel laiuskraadidel ületab otsest päikesekiirgust peaaegu terve aasta.

Väga oluline hajutatud kiirguse voogu mõjutav tegur on albeedo aluspind. Kui albeedo on piisavalt suur, võib selle aluspinnalt peegelduv kiirgus, mis on atmosfääri poolt tagasi hajutatud, põhjustada hajutatud kiirguse saabumise olulist suurenemist. Mõju on kõige tugevam lumikatte olemasolul, millel on suurim peegelduvus.

Totaalne kiirgus pilvitu taeva all (võimalik kiirgus) oleneb koha laiuskraadist, päikese kõrgusest, atmosfääri optilistest omadustest ja aluspinna iseloomust. Selge taeva tingimustes on sellel lihtne ööpäevane tsükkel, mille maksimum on keskpäeval. Otsesele kiirgusele iseloomulik ööpäevase tsükli asümmeetria avaldub kogukiirguses vähe, kuna atmosfääri hägususe suurenemisest tingitud otsekiirguse vähenemine päeva teisel poolel kompenseeritakse hajutatud kiirguse suurenemisega, mis on tingitud kiirguse vähenemisest. sama tegur. Aasta jooksul kogukiirguse maksimaalne intensiivsus pilvitu taeva all suuremal osal territooriumist

Venemaa territooriumi täheldatakse juunis päikese maksimaalse keskpäevase kõrguse tõttu. Kuid mõnes piirkonnas kattub see mõju atmosfääri läbipaistvuse mõjuga ja maksimaalne nihkumine maikuusse (näiteks Transbaikalia, Primorye, Sahhalin ja mitmetes Ida-Siberi piirkondades). Päikese kogukiirguse igakuise ja aastase koguse jaotus pilvitu taeva all on toodud tabelis. 1.9 ja joonisel fig. 1.12 laiuskraadide keskmiste väärtuste kujul.

Antud tabelist ja jooniselt on selgelt näha, et kõigil aastaaegadel suureneb nii kiirguse intensiivsus kui ka hulk põhjast lõunasse vastavalt päikese kõrguse muutumisele. Erandiks on periood maist juulini, mil pika päeva pikkuse ja päikese kõrguse kombinatsioon annab põhjas ja Venemaal tervikuna üsna kõrged summaarse kiirguse väärtused, on kiirgusväli hägune, s.t. ei ole väljendunud gradiente.

Tabel 1.9

Päikese kogukiirgus horisontaalsel pinnal

pilvitu taevaga (kW h/m 2)

	Geograafiline laiuskraad, °N
septembril

Riis. 1.12. Päikese kogukiirgus horisontaalsel pinnal pilveta taevaga erinevatel laiuskraadidel (1 MJ/m2 = 0,278 kWh/m2)

Kui on pilvisus päikese kogukiirgust ei määra mitte ainult pilvede arv ja kuju, vaid ka päikeseketta olek. Kui päikeseketas pilvede vahelt läbi paistab, võib summaarne kiirgus võrreldes pilvitu oludega hajuskiirguse suurenemise tõttu isegi suureneda.

Keskmise pilvisusega tingimuste korral täheldatakse kogukiirguse täiesti loomulikku ööpäevast kõikumist: järkjärguline tõus päikesetõusust keskpäevani ja vähenemine keskpäevast päikeseloojanguni. Samal ajal rikub pilvisuse ööpäevane kõikumine pilvitu taevale iseloomulikku keskpäevaga seotud variatsiooni sümmeetriat. Seega on enamikus Venemaa piirkondades soojal perioodil kogukiirguse ennelõunased väärtused 3-8% kõrgemad kui pärastlõunased väärtused, välja arvatud Kaug-Ida mussoonpiirkonnad, kus suhe on vastupidine. Pikaajaliste kogukiirguse kuu keskmiste summade aastases käigus ilmneb koos määrava astronoomilise faktoriga (pilvisuse mõjul) tsirkulatsioonitegur, mistõttu maksimum võib nihkuda juunist juulini ja isegi maikuusse (joon. 1.13).

• 600 -
• 500 -
• 400 -
• 300 -
• 200 -

m. Tšeljuskin

Salekhard

Arhangelsk

Peterburi

Petropavlovsk

Kamtšatski

Habarovsk

Astrahan

Riis. 1.13. Summaarne päikesekiirgus horisontaalsel pinnal Venemaa üksikutes linnades päris pilvistes tingimustes (1 MJ/m 2 = 0,278 kWh/m 2)

5", MJ/m 2 700

Seega on kogukiirguse tegelik igakuine ja aastane saabumine vaid osa võimalikust. Reaalsummade suurimad kõrvalekalded võimalik suvi on täheldatud Kaug-Idas, kus pilvisus vähendab kogukiirgust 40-60%. Üldiselt varieerub aastane summaarse kiirguse sissevool kogu Venemaa territooriumil laiussuunas, kasvades 2800 MJ/m2 põhjamere rannikul kuni 4800-5000 MJ/m2 aastal. lõunapoolsed piirkonnad Venemaa - Põhja-Kaukaasia, Alam-Volga piirkond, Transbaikalia ja Primorsky ala (joon. 1.14).

Riis. 1.14. Horisontaalsele pinnale saabuv kogukiirgus, MJ/m2 aastas

Suvel ei ole erinevatel laiuskraadidel asuvate linnade tegelike pilvetingimuste kogu päikesekiirguse erinevused nii “dramaatilised”, kui esmapilgul võib tunduda. Venemaa Euroopa osas Astrahanist Tšeljuskini neemeni jäävad need väärtused vahemikku 550–650 MJ/m2. Talvel on enamikus linnades, välja arvatud Arktika, kus saabub polaaröö, summaarne kiirgus 50-150 MJ/m2 kuus.

Võrdluseks: linnaarengu keskmised jaanuarikuu soojanäitajad (arvutatud Moskva tegelike andmete põhjal) jäävad vahemikku 220 MJ/m2 kuus linnakeskustes kuni 120-150 MJ/m2 maanteedevahelistes piirkondades, kus on väheasustatud elamuehitus. Tootmis- ja kommunaal-lao tsoonides on jaanuari soojanäitajad 140 MJ/m 2 . Päikese kogukiirgus on Moskvas jaanuaris 62 MJ/m 2. Seega on talvel päikesekiirguse kasutamisega võimalik katta mitte rohkem kui 10-15% (arvestades päikesepaneelide efektiivsust 40%) hoone projekteeritud soojusest. keskmise tihedusega isegi päikeselise talveilma poolest kuulsas Irkutskis ja Jakutskis, isegi kui nende territoorium on täielikult kaetud fotogalvaaniliste paneelidega.

Suvel suureneb päikese kogukiirgus 6-9 korda ja soojuse tarbimine väheneb talvega võrreldes 5-7 korda. Soojusindeksid langevad juulis elamupiirkondades 35 MJ/m2 ja alla selle ning territooriumidel 15 MJ/m2 ja alla selle. tööstuslikel eesmärkidel, st. väärtustele, mis ei moodusta rohkem kui 3-5% kogu päikesekiirgusest. Seetõttu on suvel, kui kütte- ja valgustusvajadused on minimaalsed, kogu Venemaal seda taastuvat loodusvara, mida ei saa taaskasutada, üleliigne, mis seab taas kahtluse alla fotogalvaaniliste paneelide kasutamise otstarbekuse, vähemalt linnades ja kortermajades. .

Elektritarbimine (ilma kütte ja sooja veevarustuseta), mis on seotud ka erinevate territooriumide hoonestusala ebaühtlase jaotuse, asustustiheduse ja funktsionaalse otstarbega, on

Soojustihedus on kõigi energialiikide (elekter, küte, sooja veevarustus) tarbimise keskmine näitaja hoone pinna 1 m 2 kohta.

juhtudel alates 37 MJ/m 2 kuus (arvestatud 1/12 aastasest kogusest) tihehoonestusega aladel ja kuni 10-15 MJ/m 2 kuus madala hoonestustihedusega aladel. Päeval ja suvel elektritarbimine loomulikult langeb. Elektritarbimise tihedus juulis enamikes elamu- ja segakasutusega piirkondades on 8-12 MJ/m2, päikesekiirgus kokku on Moskvas reaalsetes pilves tingimustes umbes 600 MJ/m2. Seega on linnapiirkondade toitevajaduse katmiseks (Moskva näitel) vaja ära kasutada vaid umbes 1,5-2% päikesekiirgusest. Ülejäänud kiirgus, kui see kõrvaldatakse, on liigne. Samas ei ole veel lahendatud päevase päikesekiirguse kogumise ja säilitamise küsimus valgustamiseks õhtusel ja öisel ajal, mil elektrisüsteemide koormus on maksimaalne ning päike ei paista peaaegu või üldse mitte. See nõuab elektri edastamist pikkade vahemaade taha piirkondade vahel, kus Päike on veel üsna kõrgel, ja nende vahel, kus Päike on juba horisondi alla loojunud. Samal ajal on elektrikaod võrkudes võrreldavad fotogalvaaniliste paneelide kasutamisest tuleneva säästuga. Või on vaja kasutada suure võimsusega akusid, mille tootmine, paigaldamine ja hilisem utiliseerimine nõuab energiakulusid, mida kogu nende tööperioodi jooksul kogunenud energiasääst tõenäoliselt ei kata.

Teine, mitte vähem oluline tegur, mis muudab küsitavaks päikesepaneelidele kui alternatiivsele toiteallikale linna mastaabis ülemineku otstarbekuse, on see, et lõppkokkuvõttes toob fotogalvaaniliste elementide kasutamine kaasa linnas neelduva päikesekiirguse olulise suurenemise ja sellest tulenevalt õhutemperatuuri tõus linnas. linn suvel. Seega samaaegselt jahutamisega tänu fotopaneelidele ja neilt toidetavatele kliimaseadmetele sisekeskkond toimub linnas üldine õhutemperatuuri tõus, mis lõppkokkuvõttes vähendab nullini kogu endiselt väga kallite fotogalvaaniliste paneelide kasutamisest tuleneva elektri säästmisest saadava majandusliku ja keskkonnakasu.

Sellest järeldub, et päikesekiirguse elektrienergiaks muundamiseks mõeldud seadmete paigaldamine on õigustatud väga piiratud juhtudel: ainult suvel, ainult kuiva, kuuma, vahelduva pilvisusega kliimapiirkondades, ainult väikelinnades või üksikutes suvilakülades ja ainult juhul, kui seda elektrit kasutatakse hoonete sisekeskkonna kliimaseadmete ja ventilatsiooniseadmete käitamiseks. Muudel juhtudel - muudel piirkondadel, muudel linnatingimustel ja muudel aastaaegadel - ei ole fotogalvaaniliste paneelide ja päikesekollektorite kasutamine parasvöötmes asuvate keskmiste ja suurte linnade tavaliste hoonete elektri- ja soojusvarustuse vajadusteks ebaefektiivne.

Päikesekiirguse bioklimaatiline tähtsus. Päikesekiirguse mõju elusorganismidele määrav roll taandub osalemisele nende kiirgus- ja soojusbilansi kujunemises tänu soojusenergiale päikesespektri nähtavas ja infrapunases osas.

Nähtavad kiired on organismide jaoks eriti olulised. Enamik loomi, nagu ka inimesi, suudavad hästi eristada valguse spektraalset koostist ja mõned putukad näevad isegi ultraviolettkiirguse vahemikus. Kerge nägemine ja valguse orientatsioon on oluline ellujäämise tegur. Näiteks inimesel on värvinägemise olemasolu üks psühho-emotsionaalsemaid ja optimeerivamaid tegureid elus. Pimedas viibimisel on vastupidine mõju.

Nagu teate, sünteesivad rohelised taimed orgaanilist ainet ja toodavad seega toitu kõigile teistele organismidele, sealhulgas inimestele. See eluks hädavajalik protsess toimub päikesekiirguse assimilatsiooni käigus ja taimed kasutavad teatud spektrivahemikku lainepikkuste vahemikus 0,38-0,71 mikronit. Seda kiirgust nimetatakse fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus(PAR) ja on taimede produktiivsuse seisukohalt väga oluline.

Valguse nähtav osa loob loomuliku valgustuse. Sellega seoses jagunevad kõik taimed valgust armastavateks ja varjutaluvateks. Ebapiisav valgus põhjustab varre nõrkust, nõrgestab taimedel kõrvade ja kõrvade moodustumist, vähendab kultuurtaimede suhkrusisaldust ja õlide hulka ning raskendab nende mineraaltoitainete ja väetiste kasutamist.

Bioloogiline toime infrapunakiired koosneb termiline efekt kui need imenduvad taimede ja loomade kudedesse. Sel juhul muutub molekulide kineetiline energia ning elektrilised ja keemilised protsessid kiirenevad. Infrapunakiirguse tõttu kompenseeritakse soojuse puudumine (eriti kõrgetel mägipiirkondadel ja kõrgetel laiuskraadidel), mida taimed ja loomad ümbritsevast ruumist saavad.

Ultraviolettkiirgus bioloogiliste omaduste ja inimesele avalduva mõju järgi jagatakse need tavaliselt kolme piirkonda: piirkond A – lainepikkustega 0,32–0,39 mikronit; piirkond B - 0,28 kuni 0,32 μm ja piirkond C - 0,01 kuni 0,28 μm. Piirkonda A iseloomustab suhteliselt nõrgalt väljendunud bioloogiline toime. See põhjustab ainult paljude orgaaniliste ainete fluorestsentsi, inimestel soodustab pigmendi teket nahas ja kerget erüteemi (nahapunetust).

Palju aktiivsemad on B-piirkonna kiired Organismide mitmesugused reaktsioonid ultraviolettkiirgusele, muutused nahas, veres jne. peamiselt tänu neile. Tuntud ultraviolettkiirguse vitamiinimoodustav toime seisneb selles, et ergosterooni toitained muudetakse O-vitamiiniks, millel on tugev kasvu ja ainevahetust stimuleeriv toime.

Kõige võimsamat bioloogilist mõju elusrakkudele avaldavad ala C kiired. Bakteritsiidne toime päikesevalgus peamiselt tänu neile. Väikestes annustes on ultraviolettkiired vajalikud taimedele, loomadele ja inimestele, eriti lastele. Suurtes kogustes on piirkonna C kiired aga hävitavad kogu elusolendi ja elu Maal on võimalik vaid seetõttu, et atmosfääri osoonikiht blokeerib selle lühilainekiirguse peaaegu täielikult. Viimastel aastakümnetel on Maa atmosfääri osoonikihi kahanemise tõttu muutunud eriti kiireloomuliseks probleemi lahendamine ultraviolettkiirguse liigsete annuste mõju kohta biosfäärile ja inimesele.

Maapinnale jõudva ultraviolettkiirguse (UVR) mõju elusorganismile on väga mitmekesine. Nagu eespool mainitud, on sellel mõõdukates annustes kasulik mõju: see suurendab elujõudu ja suurendab organismi vastupanuvõimet nakkushaigustele. UVR-i puudumine põhjustab patoloogilisi nähtusi, mida nimetatakse UV-puuduseks või UV-nälgimiseks, ja väljendub E-vitamiini puuduses, mis põhjustab organismis fosfori-kaltsiumi metabolismi häireid.

Liigne UVR võib põhjustada väga tõsiseid tagajärgi: nahavähi teket, teiste onkoloogiliste moodustiste tekkimist, fotokeratiidi ("lumepimedus"), fotokonjunktiviidi ja isegi kae teket; elusorganismide immuunsüsteemi häired, samuti taimede mutageensed protsessid; omaduste muutused ja hävimine polümeermaterjalid, kasutatakse laialdaselt ehituses ja arhitektuuris. Näiteks võib UV-kiirgus muuta fassaadivärvide värvi või põhjustada polümeersete viimistlus- ja ehitustoodete mehaanilist hävimist.

Päikesekiirguse arhitektuurne ja ehituslik tähtsus. Päikeseenergia andmeid kasutatakse hoonete ning kütte- ja kliimaseadmete soojusbilansi arvutamisel, erinevate materjalide vananemisprotsesside analüüsimisel, kiirguse mõju arvestamisel inimese soojuslikule seisundile, optimaalse liigilise koosseisu valimisel. haljasalad konkreetse ala haljastamiseks ja paljudel muudel eesmärkidel. Päikesekiirgus määrab maapinna loomuliku valgustuse režiimi, mille tundmine on vajalik energiatarbimise planeerimisel, erinevate ehitiste projekteerimisel ja transpordi korraldamisel. Seega on kiirgusrežiim linnaplaneerimise ning arhitektuuri ja ehituse üks juhtivaid tegureid.

Hoonete soojustamine on üks kõige olulisemad tingimused hoone hügieen, seetõttu pööratakse erilist tähelepanu pindade kiiritamisele otsese päikesevalguse käes keskkonnategur. Samal ajal ei avalda Päike mitte ainult hügieenilist mõju sisekeskkonnale, tappes patogeenseid organisme, vaid avaldab ka psühholoogilist mõju inimesele. Sellise kiiritamise mõju sõltub päikesevalgusega kokkupuute protsessi kestusest, seetõttu mõõdetakse insolatsiooni tundides ja selle kestus on standarditud Venemaa tervishoiuministeeriumi asjakohaste dokumentidega.

Tagamiseks vajalik minimaalne päikesekiirgus mugavad tingimused hoonete sisekeskkond, inimeste töö- ja puhketingimused, koosneb elu- ja tööruumide vajalikust valgustatusest, inimkehale vajalikust ultraviolettkiirguse kogusest, välisaedade poolt neelavast ja hoonetesse ülekantavast soojushulgast, tagades soojuse sisekeskkonna mugavus. Nendest nõuetest lähtuvalt tehakse arhitektuursed ja planeerimisotsused ning määratakse elutubade, köökide, olme- ja tööruumide orientatsioon. Kui päikesekiirgus on ülemäärane, on vaja paigaldada lodžad, rulood, aknaluugid ja muud päikesekaitseseadmed.

Erinevalt orienteeritud pindadele (vertikaalne ja horisontaalne) saabuva päikesekiirguse (otsene ja hajus) koguste analüüs on soovitatav läbi viia järgmisel skaalal:

• alla 50 kW h/m 2 kuus - ebaoluline kiirgus;
• 50-100 kW h / m 2 kuus - keskmine kiirgus;
• 100-200 kW h / m 2 kuus - kõrge kiirgus;
• üle 200 kW h/m 2 kuus - liigne kiirgus.

Mõõdukatel laiuskraadidel peamiselt talvekuudel täheldatud ebaolulise kiirguse panus hoonete soojusbilansi on nii väike, et seda võib tähelepanuta jätta. Keskmise kiirgusega parasvöötme laiuskraadidel toimub üleminek piirkonda negatiivsed väärtused maapinna ja sellel asuvate hoonete, rajatiste, tehiskatete jms kiirgusbilanss. Sellega seoses hakkavad nad igapäevase tsükli jooksul kaotama rohkem soojusenergiat, kui saavad päeva jooksul päikese käest soojust. Need kaotused sisse soojusbilanss hooned ei ole kaetud sisemised allikad soojus (elektriseadmed, soojaveetorud, inimeste metaboolne soojuse teke jne) ning need tuleb kompenseerida küttesüsteemide tööga – algab kütteperiood.

Kõrge kiirguse ja tõeliste pilviste tingimustega on linnapiirkonna ja hoonete sisekeskkonna soojusfoon mugavustsoonis kasutamata kunstlikud süsteemid küte ja jahutamine.

Liigkiirguse korral parasvöötme laiuskraadidega linnades, eriti nendes, mis asuvad parasvöötmes mandrilises ja teravalt mandrilises kliimas, võib suvel täheldada hoonete ning nende sise- ja väliskeskkonna ülekuumenemist. Sellega seoses seisavad arhitektid silmitsi ülesandega kaitsta arhitektuurne keskkond liigse insolatsiooni eest. Kasutatakse sobivaid ruumiplaneeringulisi lahendusi, valitakse hoonete optimaalne orientatsioon piki horisonti, fassaadide ja valgusavade arhitektuursed päikesekaitseelemendid. Kui arhitektuursetest kaitsevahenditest ülekuumenemise eest ei piisa, siis tekib vajadus hoonete sisekeskkonna kunstliku konditsioneerimise järele.

Kiirgusrežiim mõjutab ka valgusavade orientatsiooni ja suurust. Madala kiirguse korral saab valgusavade suurust suurendada mis tahes suuruseni, eeldusel, et soojuskadu väliste piirete kaudu hoitakse tasemel, mis ei ole kõrgem kui standardne. Liigkiirguse korral tehakse valgusavad minimaalse suurusega, tagades nõuded insolatsioonile ja ruumide loomulikule valgustusele.

Ka fassaadide kergus, mis määrab nende peegelduvuse (albeedo), valitakse lähtudes päikesekaitsenõuetest või vastupidi, võttes arvesse päikesekiirguse maksimaalse neeldumise võimalust jaheda ja külma ilmaga piirkondades. niiske kliima ja suvekuudel mõõduka kuni tühise päikesekiirgusega. Kattematerjalide valimiseks nende peegeldusvõime järgi on vaja teada, kui palju päikesekiirgust jõuab erineva suunitlusega hoonete seinteni ja milline on erinevate materjalide võime seda kiirgust neelata. Kuna kiirguse jõudmine seina oleneb koha laiuskraadist ja sellest, kuidas sein on horisondi külgede suhtes orienteeritud, siis sellest sõltub seina soojenemine ja temperatuur sellega külgnevates ruumides.

Erinevate fassaadiviimistlusmaterjalide imamisvõime sõltub nende värvist ja seisukorrast (tabel 1.10). Kui on teada erineva suunitlusega seintele 1 saabuva päikesekiirguse igakuised kogused ja nende seinte albeedo, siis on võimalik määrata nende poolt neeldunud soojushulk.

Tabel 1.10

Ehitusmaterjalide imamisvõime

Andmed sissetuleva päikesekiirguse (otse- ja hajutatud) hulga kohta pilvitu taeva all erineva suunitlusega vertikaalsetel pindadel on ühisettevõttes “Ehitusklimatoloogia”.

Materjali nimetus ja töötlemine	Iseloomulik pinnad	pinnad	neeldunud kiirgus, %
Betoon krohvitud	Karm
		Helesinine
		Tumehall
		Sinakas
	Tahutud
		Kollakas pruun
	Lihvitud
	Puhas lõige	Helehall
	Tahutud
Katus
Ruberoid		pruun
Tsink teras		Helehall
Katusekivid

Valides ehituskarpideks sobivad materjalid ja värvid, s.o. Seinte albeedot muutes saate muuta seina neeldunud kiirguse hulka ja seeläbi vähendada või suurendada seinte soojenemist päikesesoojuse toimel. Seda tehnikat kasutatakse aktiivselt erinevate riikide traditsioonilises arhitektuuris. Kõik teavad, et lõunapoolseid linnu eristab enamiku elamute üldine hele (värvilise dekooriga valge) värvitoon, samas kui näiteks Skandinaavia linnad on peamiselt linnad, mis on ehitatud tumedatest tellistest või kasutades hoonete katteks tumedat värvi planku.

Hinnanguliselt tõstab 100 kWh/m2 neeldunud kiirgust välispinna temperatuuri ligikaudu 4°C võrra. Enamikus Venemaa piirkondades saavad hoonete seinad selle kiirguse keskmiselt tunnis, kui need on suunatud lõunasse ja itta, samuti lääne, edela ja kagu suunas, kui need on laotud tumedast tellistest ega ole krohvitud või on tumedat värvi krohv.

Et liikuda kuu keskmisest seinatemperatuurist ilma kiirgust arvesse võtmata soojustehnilistes arvutustes kõige sagedamini kasutatavale karakteristikule - välisõhu temperatuurile - võetakse kasutusele täiendav temperatuurilisand. kell, sõltuvalt seina neeldunud päikesekiirguse kogusest kuus VC(joonis 1.15). Seega, teades seinale tuleva päikese kogukiirguse intensiivsust ja selle seina pinna albeedot, on võimalik arvutada selle temperatuur, sisestades õhutemperatuuri vastava korrektsiooni.

VC, kWh/m2

Riis. 1.15. Seina välispinna temperatuuri tõus päikesekiirguse neeldumise tõttu

IN üldine juhtum neeldunud kiirgusest tulenev temperatuurilisand määratakse ceteris paribus, s.o. sama õhutemperatuuri, niiskuse ja ümbritseva konstruktsiooni soojustakistuse juures, sõltumata tuule kiirusest.

Selge ilmaga suudavad lõuna-, ennelõunal kagu- ja pärastlõunal edelaseinad neelata kuni 350-400 kWh/m 2 päikesesoojust ja soojeneda nii, et nende temperatuur võib väljas olla 15-20 °C kõrgem. õhutemperatuur. See tekitab suuri temperatuurimuutusi

usaldab sama maja seinte vahele. Need kontrastid osutuvad mõnes piirkonnas märkimisväärseks mitte ainult suvel, vaid ka külmal aastaajal päikesepaistelise vähese tuulega ilmaga isegi väga madalatel õhutemperatuuridel. Metallkonstruktsioonid on eriti vastuvõtlikud ülekuumenemisele. Seega on olemasolevate vaatluste kohaselt Jakuutias, mis asub parasvöötme järsult kontinentaalses kliimas, mida iseloomustab vahelduva pilvisusega ilm talvel ja suvel, keskpäeval selge taevaga, jakuudi hüdroelektrijaama väliskonstruktsioonide alumiiniumosad ja katus. jaama kuumutatakse 40-50 ° C õhutemperatuurist kõrgemal, isegi viimase madalate väärtuste korral.

Soojustatud seinte ülekuumenemine päikesekiirguse neeldumise tõttu tuleb ette näha juba arhitektuurse projekteerimise staadiumis. See efekt eeldab mitte ainult seinte kaitsmist liigse insolatsiooni eest arhitektuursete meetoditega, vaid ka sobivaid planeeringulahendusi hoonetele, erineva võimsusega küttesüsteemide kasutamist erinevalt orienteeritud fassaadide jaoks, õmbluste lisamist konstruktsiooni pingete leevendamiseks ning liigeste tiheduse rikkumine nende temperatuurideformatsioonide tõttu jne.

Tabelis 1.11 näitab näiteks mitme geograafilise objekti igakuised neeldunud päikesekiirguse kogused juunis endine NSVL antud albedo väärtustel. Sellest tabelist on näha, et kui hoone põhjaseina albeedo on 30%, lõunapoolse aga 50%, siis Odessas, Thbilisis ja Taškendis soojenevad need samas ulatuses. Kui sisse põhjapoolsed piirkonnad Kui põhjaseina albeedot vähendada 10%-ni, saab see ligi 1,5 korda rohkem soojust kui sein, mille albeedo on 30%.

Tabel 1.11

Hoonete seintele neeldunud päikesekiirguse kogused juunis erinevatel albeedoväärtustel (kW h/m2)

Ülaltoodud näidetes on ühisettevõttes "Building Climatology" ja kliima teatmeteoses sisalduvate kogu (otse- ja hajutatud) päikesekiirguse andmete põhjal maakera pinnalt ja ümbritsevatelt objektidelt (näiteks olemasolevad hooned) peegeldunud päikesekiirgust. erinevad hoonete seinad. See sõltub vähem nende orientatsioonist, mistõttu pole seda ehitust reguleerivates dokumentides antud. See peegeldunud kiirgus võib aga olla üsna intensiivne ja võimsuselt võrreldav otsese või hajutatud kiirgusega. Seetõttu tuleb seda arhitektuurse projekteerimise käigus arvestada, arvutades iga konkreetse juhtumi puhul.

Päikesekiirgus – meie valgustile iseloomulik kiirgus planeetide süsteem. Päike on peamine täht, mille ümber Maa ja selle naaberplaneedid tiirlevad. Tegelikult on see tohutu kuum gaasipall, mis kiirgab pidevalt energiavooge ümbritsevasse ruumi. Seda nimetatakse kiirguseks. Surmav, samal ajal on see energia üks peamisi tegureid, mis muudab elu meie planeedil võimalikuks. Nagu kõik siin maailmas, on ka päikesekiirguse kasu ja kahju orgaanilisele elule omavahel tihedalt seotud.

Üldine ülevaade

Et mõista, mis on päikesekiirgus, peate esmalt mõistma, mis on Päike. Peamine soojusallikas, mis loob tingimused orgaaniliseks eksisteerimiseks meie planeedil universaalsetes avarustes, on vaid väike täht galaktika äärealadel. Linnutee. Maalaste jaoks on aga Päike miniuniversumi keskpunkt. Lõppude lõpuks tiirleb meie planeet selle gaasiklombi ümber. Päike annab meile soojust ja valgust ehk ta varustab energiavorme, ilma milleta oleks meie olemasolu võimatu.

Iidsetel aegadel oli päikesekiirguse allikas – Päike – jumalus, kummardamist vääriv objekt. Päikese trajektoor üle taeva tundus inimestele ilmselge tõend Jumala tahtest. Püüded mõista nähtuse olemust, selgitada, mis see täht on, on tehtud pikka aega ja Kopernik andis neile eriti olulise panuse, moodustades heliotsentrismi idee, mis erines silmatorkavalt üldtunnustatud ideest. selle ajastu geotsentrism. Siiski on kindlalt teada, et isegi iidsetel aegadel mõtlesid teadlased korduvalt sellele, mis on Päike, miks see on meie planeedi eluvormide jaoks nii oluline, miks selle valgusti liikumine on täpselt selline, nagu me näeme. seda.

Tehnoloogia areng on võimaldanud paremini mõista, mis on Päike, millised protsessid toimuvad tähe sees, selle pinnal. Teadlased on õppinud, mis on päikesekiirgus, kuidas gaasiobjekt mõjutab oma mõjuvööndis olevaid planeete, eriti maa kliimat. Nüüd on inimkonnal piisavalt mahukas teadmistepagas, et kindlalt väita: oli võimalik teada saada, mis on Päikese kiirgav kiirgus oma olemuselt, kuidas seda energiavoogu mõõta ja kuidas sõnastada selle mõju tunnused. erinevad kujud orgaaniline elu Maal.

Tingimuste kohta

Kõige olulisem samm kontseptsiooni olemuse valdamisel tehti eelmisel sajandil. Just siis sõnastas väljapaistev astronoom A. Eddington oletuse: Päikese sügavustes toimub termotuumasüntees, mis võimaldab vabastada tohutul hulgal tähte ümbritsevasse ruumi eralduvat energiat. Püüdes hinnata päikesekiirguse suurust, püüti välja selgitada valgusti tegelikud keskkonnaparameetrid. Seega ulatub südamiku temperatuur teadlaste sõnul 15 miljoni kraadini. See on piisav, et tulla toime prootonite vastastikuse tõrjuva mõjuga. Üksuste kokkupõrge viib heeliumi tuumade moodustumiseni.

Uus teave äratas paljude silmapaistvate teadlaste, sealhulgas A. Einsteini tähelepanu. Püüdes hinnata päikesekiirguse hulka, leidsid teadlased, et heeliumi tuumad on nende massis väiksemad kui uue struktuuri moodustamiseks vajalik 4 prootoni koguväärtus. Nii tuvastati reaktsioonide tunnus, mida nimetatakse massidefektiks. Kuid looduses ei saa miski jäljetult kaduda! Püüdes leida "põgenenud" väärtusi, võrdlesid teadlased energiaravi ja massimuutuste spetsiifilisust. Siis oli võimalik paljastada, et erinevust kiirgasid gammakiired.

Kiirgavad objektid jõuavad meie tähe tuumast selle pinnale läbi arvukate gaasiliste atmosfäärikihtide, mis viib elementide killustumiseni ja nende põhjal elektromagnetkiirguse tekkeni. Muude päikesekiirguse liikide hulgas on ka inimsilm tajutav valgus. Ligikaudsed hinnangud näitavad, et gammakiirte läbimise protsess võtab aega umbes 10 miljonit aastat. Veel kaheksa minutit – ja eralduv energia jõuab meie planeedi pinnale.

Kuidas ja mida?

Päikesekiirgus on elektromagnetilise kiirguse kogukompleks, mille ulatus on üsna lai. See hõlmab nn päikesetuult, st elektronidest moodustatud energiavoogu, kerged osakesed. Meie planeedi atmosfääri piirikihis täheldatakse pidevalt sama intensiivsusega päikesekiirgust. Tähe energia on diskreetne, selle ülekanne toimub kvantide kaudu ja korpuskulaarne nüanss on nii ebaoluline, et kiiri võib pidada elektromagnetlaineteks. Ja nende jaotus, nagu füüsikud on leidnud, toimub ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Seega on päikesekiirguse kirjeldamiseks vaja määrata sellele iseloomulik lainepikkus. Selle parameetri põhjal on tavaks eristada mitut tüüpi kiirgust:

• soe;
• raadiolaine;
• Valge valgus;
• ultraviolettkiirgus;
• gamma;
• röntgen.

Kõige paremini hinnatakse infrapuna, nähtava ja ultraviolettkiirguse suhet järgmisel viisil: 52%, 43%, 5%.

Kvantitatiivseks kiirguse hindamiseks on vaja arvutada energiavoo tihedus, st energia hulk, mis jõuab teatud aja jooksul pinna piiratud alale.

Uuringud on näidanud, et päikesekiirgust neelab valdavalt planeedi atmosfäär. Tänu sellele toimub kuumutamine Maale iseloomuliku orgaanilise elu jaoks sobiva temperatuurini. Olemasolev osoonikiht laseb läbi vaid ühe sajandiku ultraviolettkiirgusest. Sel juhul blokeeritakse elusolenditele ohtlikud lühikesed lained täielikult. Atmosfääri kihid on võimelised hajutama ligi kolmandiku Päikese kiirtest ja veel 20% neelduvad. Järelikult ei jõua planeedi pinnale rohkem kui pool koguenergiast. Just seda "jääki" nimetab teadus otseseks päikesekiirguseks.

Kuidas oleks täpsemalt?

Otsese kiirguse intensiivsuse määravad mitmed aspektid. Kõige olulisemad on laiuskraadist sõltuv langemisnurk ( geograafilised omadused paikkonnad maakeral), aastaaeg, mis määrab, kui suur on kaugus kiirgusallikast konkreetse punktini. Palju oleneb atmosfääri omadustest – kui saastunud see on, kui palju pilvi on antud hetkel. Lõpuks mängib rolli selle pinna iseloom, millele kiir langeb, nimelt selle võime peegeldada sissetulevaid laineid.

Päikese kogukiirgus on suurus, mis ühendab hajutatud mahud ja otsese kiirguse. Intensiivsuse hindamiseks kasutatav parameeter on hinnanguliselt kalorites pindalaühiku kohta. Samal ajal pidage meeles, et erinevatel kellaaegadel on kiirgusele iseloomulikud väärtused erinevad. Lisaks ei saa energiat planeedi pinnal ühtlaselt jaotada. Mida lähemal poolusele, seda suurem on intensiivsus, samas kui lumikatted peegeldavad hästi, mis tähendab, et õhk ei saa soojeneda. Järelikult, mida kaugemal ekvaatorist, seda väiksem on päikeselaine kogukiirgus.

Teadlased on avastanud, et päikesekiirguse energia mõjutab tõsiselt planeedi kliimat ja allutab erinevate Maal eksisteerivate organismide elutegevuse. Meil, aga ka lähinaabrite territooriumil, aga ka teistes põhjapoolkeral asuvates riikides on talvel valdav osakaal hajuskiirgusel, suvel aga otsekiirgus.

Infrapuna lained

Päikese kogukiirguse koguhulgast kuulub muljetavaldav protsent infrapunaspektrile, mida inimsilm ei taju. Selliste lainete tõttu planeedi pind kuumeneb, edastades järk-järgult soojusenergiaõhumassid. See aitab säilitada mugavat kliimat ja säilitada tingimused orgaanilise elu jaoks. Kui tõsiseid häireid ei toimu, jääb kliima suhteliselt muutumatuks, mis tähendab, et kõik olendid saavad elada oma tavapärastes tingimustes.

Meie täht ei ole ainus infrapunalainete allikas. Sarnane kiirgus on iseloomulik igale kuumutatud objektile, sealhulgas tavalisele akule inimese kodus. See on tajumise põhimõttel infrapunakiirgus Töötavad arvukad seadmed, mis võimaldavad näha kuumenenud kehasid pimedas või muudes silmadele ebamugavates tingimustes. Muide, viimasel ajal nii populaarseks saanud kompaktseadmed töötavad sarnasel põhimõttel, et hinnata, milliste hoone piirkondade kaudu tekib suurim soojuskadu. Need mehhanismid on eriti levinud ehitajate, aga ka eramajade omanike seas, kuna aitavad tuvastada, milliste piirkondade kaudu soojust kaob, korraldada nende kaitset ja vältida tarbetut energiatarbimist.

Ärge alahinnake infrapunaspektris oleva päikesekiirguse mõju inimkehale lihtsalt seetõttu, et meie silmad ei suuda selliseid laineid tajuda. Eelkõige kasutatakse kiirgust aktiivselt meditsiinis, kuna see võimaldab suurendada leukotsüütide kontsentratsiooni vereringesüsteemis, samuti normaliseerida verevoolu, suurendades veresoonte luumenit. IR-spektril põhinevaid seadmeid kasutatakse nahapatoloogiate profülaktikaks, põletikuliste protsesside raviks ägedate ja krooniliste vormide korral. Kõige kaasaegsemad ravimid aitavad toime tulla kolloidsete armide ja troofiliste haavadega.

See on huvitav

Päikese kiirgustegurite uurimise põhjal õnnestus luua tõeliselt ainulaadseid seadmeid, mida nimetatakse termograafideks. Need võimaldavad õigeaegselt avastada erinevaid haigusi, mida muul viisil tuvastada ei saa. Nii leiate vähi või verehüübe. IR kaitseb mingil määral orgaanilisele elule ohtliku ultraviolettkiirguse eest, mis on võimaldanud selle spektri laineid kasutada tervise taastamiseks kaua aega astronaudid kosmoses.

Meid ümbritsev loodus on tänapäevani salapärane, see kehtib ka erineva lainepikkusega kiirguse kohta. Eelkõige ei ole infrapunavalgust veel põhjalikult uuritud. Teadlased teavad, et selle ebaõige kasutamine võib tervist kahjustada. Seega on vastuvõetamatu kasutada sellist valgust tekitavaid seadmeid mädaste põletikuliste piirkondade, verejooksude ja pahaloomuliste kasvajate raviks. Infrapunaspekter on vastunäidustatud inimestele, kes kannatavad südame ja veresoonte, sealhulgas ajuveresoonte talitlushäirete all.

Nähtav valgus

Üks kogu päikesekiirguse elemente on inimsilmale nähtav valgus. Lainekiired liiguvad sirgjooneliselt, nii et nad ei kattu üksteisega. Ühel ajal sai see paljude inimeste teemaks teaduslikud tööd: Teadlased püüdsid mõista, miks meie ümber on nii palju varjundeid. Selgus, et nad mängivad rolli võtmeparameetrid Sveta:

• murdumine;
• peegeldus;
• imendumine.

Nagu teadlased on leidnud, ei saa objektid olla nende allikad nähtav valgus, kuid suudab kiirgust neelata ja seda peegeldada. Peegeldusnurgad ja lainesagedused on erinevad. Paljude sajandite jooksul on inimese nägemisvõime tasapisi paranenud, kuid teatud piirangud on tingitud silma bioloogilisest ehitusest: võrkkest on selline, et suudab tajuda vaid teatud peegeldunud valguslainete kiiri. See kiirgus on väike vahe ultraviolett- ja infrapunalainete vahel.

Arvukad uudishimulikud ja salapärased valgusjooned ei saanud mitte ainult paljude tööde objektiks, vaid olid ka aluseks uue sünnile. füüsiline distsipliin. Samal ajal ilmusid mitteteaduslikud tavad ja teooriad, mille järgijad usuvad, et värv võib mõjutada inimese füüsilist seisundit ja psüühikat. Sellistele eeldustele tuginedes ümbritsevad inimesed end esemetega, mis neile kõige rohkem meeldivad, muutes igapäevaelu mugavamaks.

Ultraviolett

Sama oluline kogu päikesekiirguse aspekt on ultraviolettkiirgus, mis moodustub suurte, keskmise ja lühikese pikkusega lainetest. Mõlemad erinevad üksteisest füüsikalised parameetrid ja orgaanilise elu vormidele avalduva mõju tunnuste järgi. Pikad ultraviolettlained on näiteks enamasti hajutatud atmosfäärikihtides ja maapinnani jõuab vaid väike protsent. Mida lühem on lainepikkus, seda sügavamale võib selline kiirgus tungida läbi inimese (ja mitte ainult) naha.

Ühest küljest on ultraviolettkiirgus ohtlik, kuid ilma selleta on mitmekesise orgaanilise elu olemasolu võimatu. See kiirgus vastutab kaltsiferooli moodustumise eest kehas ja see element on vajalik luukoe ehitamiseks. UV-spekter on võimas rahhiidi ja osteokondroosi ennetamine, mis on eriti oluline lapsepõlves. Lisaks on selline kiirgus:

• normaliseerib ainevahetust;
• aktiveerib oluliste ensüümide tootmist;
• suurendab regeneratiivseid protsesse;
• stimuleerib verevoolu;
• laiendab veresooni;
• stimuleerib immuunsüsteemi;
• viib endorfiini moodustumiseni, mis tähendab, et närviline üleerutus väheneb.

aga teisest küljest

Eespool oli öeldud, et päikese kogukiirgus on kiirguse hulk, mis jõuab planeedi pinnale ja hajub atmosfääris. Sellest tulenevalt on selle mahu element igas pikkuses ultraviolettkiirgus. Tuleb meeles pidada, et sellel teguril on orgaanilisele elule nii positiivne kui ka negatiivne mõju. Kuigi päevitamine on sageli kasulik, võib see olla terviseohtude allikas. Liigne kokkupuude otsese päikesevalgusega, eriti päikese aktiivsuse suurenemise tingimustes, on kahjulik ja ohtlik. Pikaajaline mõju kehale ja liiga kõrge kiirgusaktiivsus põhjustavad:

• põletused, punetus;
• turse;
• hüperemia;
• soojus;
• iiveldus;
• oksendamine.

Pikaajaline ultraviolettkiirgus põhjustab söögiisu, kesknärvisüsteemi ja immuunsüsteemi talitlushäireid. Lisaks hakkab pea valutama. Kirjeldatud märgid on klassikalised ilmingud päikesepiste. Inimene ise ei saa alati toimuvast aru saada – seisund halveneb järk-järgult. Kui on märgata, et keegi läheduses tunneb end halvasti, tuleks osutada esmaabi. Skeem on järgmine:

• aidata liikuda otsese valguse eest jahedasse, varjulisse kohta;
• pane patsient selili nii, et tema jalad oleksid peast kõrgemal (see aitab normaliseerida verevoolu);
• jahutage kaela ja nägu veega ning pange laubale külm kompress;
• keera lahti lips, vöö, võta seljast kitsad riided;
• pool tundi pärast rünnakut anda jahedat vett (väike kogus) juua.

Kui kannatanu kaotab teadvuse, on oluline pöörduda viivitamatult arsti poole. Kiirabi meeskond toimetab inimese ohutusse kohta ja süstib glükoosi või C-vitamiini. Ravimit manustatakse veeni.

Kuidas õigesti päevitada?

Et mitte omast kogemusest õppida, kui ebameeldiv võib olla päevitamisest saadav liigne päikesekiirgus, on oluline järgida ohutu päikese käes viibimise reegleid. Ultraviolettvalgus käivitab melaniini tootmise, hormooni, mis aitab nahal end kaitsta negatiivset mõju lained Selle aine mõjul muutub nahk tumedamaks ja toon muutub pronksiks. Tänaseni jätkub arutelu selle üle, kui kasulik ja kahjulik see inimestele on.

Ühest küljest on päevitamine keha katse kaitsta end liigse kiirgusega kokkupuute eest. See suurendab pahaloomuliste kasvajate tekke tõenäosust. Seevastu päevitamist peetakse moekaks ja ilusaks. Enda riskide minimeerimiseks on mõistlik enne rannaprotseduuride alustamist aru saada, miks on päevitamisel saadav päikesekiirgus ohtlik ning kuidas enda jaoks riske minimeerida. Et kogemus oleks võimalikult meeldiv, peaksid päevitajad:

• juua palju vett;
• kasutada nahka kaitsvaid tooteid;
• päevitada õhtul või hommikul;
• ära veeda otsese päikesevalguse käes rohkem kui tund;
• ära joo alkoholi;
• lisage menüüsse seleeni-, tokoferooli- ja türosiinirikkad toidud. Ärge unustage beetakaroteeni.

Päikesekiirguse väärtus Inimkeha on erakordselt suur, ei tohiks tähelepanuta jätta nii positiivseid kui ka negatiivseid aspekte. Tuleb mõista, et biokeemilised reaktsioonid toimuvad erinevate inimestega individuaalsed omadused, nii et mõne jaoks võib isegi pool tundi päevitamist ohtlik olla. Enne rannahooaega on mõistlik konsulteerida arstiga, et hinnata oma naha tüüpi ja seisundit. See aitab vältida tervisekahjustusi.

Võimalusel tuleks vältida päevitamist vanemas eas, lapse kandmise perioodil. Ei sobi päevitamiseks vähk, vaimsed häired, nahapatoloogiad ja südame talitlushäired.

Kogukiirgus: kus on puudus?

Päikesekiirguse leviku protsessi on üsna huvitav kaaluda. Nagu eespool mainitud, võivad planeedi pinnale jõuda vaid umbes pooled lainetest. Kuhu ülejäänud lähevad? Oma osa mängivad atmosfääri erinevad kihid ja mikroskoopilised osakesed, millest need moodustuvad. Nagu öeldud, neelab muljetavaldav osa osoonikihti - need kõik on lained, mille pikkus on alla 0,36 mikroni. Lisaks on osoon võimeline neelama teatud tüüpi laineid inimsilmale nähtavast spektrist, st vahemikust 0,44–1,18 mikronit.

Ultraviolettkiirgust neelab teatud määral hapnikukiht. See on tüüpiline kiirgusele, mille lainepikkus on 0,13-0,24 mikronit. Süsinikdioksiid ja veeaur võivad neelata väikese protsendi infrapunaspektrist. Atmosfääriaerosool neelab osa (IR-spekter) päikesekiirguse koguhulgast.

Lühikese kategooria lained on atmosfääris hajutatud mikroskoopiliste ebahomogeensete osakeste, aerosooli ja pilvede tõttu. Ebahomogeensed elemendid, osakesed, mille mõõtmed on väiksemad kui lainepikkus, kutsuvad esile molekulaarset hajumist ja suuremaid iseloomustab näitaja, mida kirjeldab indikaator, see tähendab aerosool.

Ülejäänud päikesekiirguse hulk jõuab maapinnale. See ühendab otsese kiirguse ja hajutatud kiirguse.

Kogukiirgus: olulised aspektid

Koguväärtus on territooriumile vastuvõetud ja atmosfääri neeldunud päikesekiirguse hulk. Kui taevas pole pilvi, koguväärtus kiirgus sõltub piirkonna laiuskraadist, kõrgusest taevakeha, selle piirkonna maapinna tüüp ja õhu läbipaistvuse tase. Mida rohkem aerosooliosakesi atmosfääris hajub, seda väiksem on otsekiirgus, kuid hajutatud kiirguse osakaal suureneb. Tavaliselt moodustab hajutatud kiirgus pilvede puudumisel neljandiku kogukiirgusest.

Meie riik on üks põhjapoolsetest, seega on lõunapoolsetes piirkondades suurem osa aastast kiirgus oluliselt suurem kui põhjapoolsetes piirkondades. See on tingitud tähe asukohast taevas. Lühike ajaperiood mai-juuli on aga ainulaadne periood, mil isegi põhja pool on kogukiirgus üsna muljetavaldav, kuna päike on kõrgel taevas ja päevavalgustundide kestus on pikem kui teistel Eesti kuudel. aastal. Pealegi on riigi Aasia poolel keskmiselt pilvede puudumisel kogukiirgus märkimisväärsem kui läänes. Lainekiirguse maksimaalne tugevus saabub keskpäeval ja aastane maksimum juunis, mil päike on taevas kõrgeimal kohal.

Päikese kogukiirgus on meie planeedile jõudev päikeseenergia hulk. Tuleb meeles pidada, et erinevad atmosfääritegurid viivad selleni, et aastane kogukiirguse hulk on väiksem, kui see võiks olla. Suurim erinevus tegelikult vaadeldava ja maksimaalse võimaliku vahel on tüüpiline Kaug-Ida piirkondadele aastal suveperiood. Mussoonid tekitavad äärmiselt tihedaid pilvi, mistõttu kogukiirgus väheneb ligikaudu poole võrra.

Huvitav teada

Suurim protsent päikeseenergia maksimaalsest võimalikust kokkupuutest on tegelikult täheldatud (12 kuu kohta) riigi lõunaosas. See näitaja ulatub 80% -ni.

Pilvisus ei too alati kaasa sama näitaja päikesekiirguse hajumine. Oma osa mängivad pilvede kuju ja päikeseketta omadused konkreetsel ajahetkel. Kui see on avatud, põhjustab pilvisus otsese kiirguse vähenemist, hajutatud kiirgus aga suureneb järsult.

Võib esineda ka päevi, mil otsekiirgus on ligikaudu sama tugev kui hajutatud kiirgus. Päevane koguväärtus võib olla isegi suurem kui täiesti pilvitu päevale iseloomulik kiirgus.

12 kuu arvestuses tuleb erilist tähelepanu pöörata astronoomilistele nähtustele, kuna need määravad üldised arvulised näitajad. Samas toob pilvisus kaasa selle, et kiirgusmaksimum võib tegelikult tekkida mitte juunis, vaid kuu aega varem või hiljem.

Kiirgus ruumis

Meie planeedi magnetosfääri piirilt ja sealt edasi avakosmos Päikesekiirgus muutub inimeste jaoks surmaohuga seotud teguriks. Veel 1964. aastal avaldati oluline populaarteaduslik töö kaitsemeetodite kohta. Selle autorid olid Nõukogude teadlased Kamanin ja Bubnov. Teadaolevalt ei tohiks inimese kiirgusdoos nädalas olla suurem kui 0,3 röntgenit, samas kui aasta jooksul - 15 röntgeni piires.Lühiajalise kokkupuute piirang inimese kohta on 600 röntgenit Kosmoselennud, eriti a. ettearvamatud tingimused päikese aktiivsus, võib kaasneda märkimisväärne astronautide kokkupuude, mis nõuab täiendavate kaitsemeetmete võtmist erineva pikkusega lainete vastu.

Apollo missioonidest, mille käigus katsetati kaitsemeetodeid ja uuriti inimeste tervist mõjutavaid tegureid, on möödas üle kümne aasta, kuid tänaseni ei suuda teadlased leida tõhusaid ja usaldusväärseid meetodeid geomagnetiliste tormide ennustamiseks. Prognoosi saab teha tundide põhjal, mõnikord mitmeks päevaks, kuid isegi iganädalase eelduse korral ei ole elluviimise tõenäosus suurem kui 5%. päikeseline tuul- veelgi ettearvamatum nähtus. Tõenäosusega üks kolmest võivad uuele missioonile suunduvad astronaudid leida end võimsatest kiirgusvoogudest. See muudab selle veelgi enamaks oluline küsimus nii kiirgusomaduste uurimine ja ennustamine kui ka selle eest kaitsmise meetodite väljatöötamine.

Inimasustus üle mandrite. Enamik teadlasi usub, et inimese iidne kodumaa on Aafrika ja Edela-Euraasia. Järk-järgult asusid inimesed elama kõikidele mandritele maakera, välja arvatud Antarktika (joonis 38).

Arvatakse, et kõigepealt omandasid nad Euraasia ja Aafrika ning seejärel teiste mandrite elamiskõlblikud territooriumid. Beringi väina asemel oli maa, mis umbes 30 tuhat aastat tagasi ühendas põhja idaosa Euraasia ja Põhja-Ameerika. Mööda seda maasilda tungisid muistsed jahimehed Põhja- ja seejärel Lõuna-Ameerikasse kuni Tierra del Fuego saarteni välja. Inimesed jõudsid Austraaliasse Kagu-Aasiast.

Inimfossiilide leiud on aidanud teha järeldusi inimasustusteede kohta.

Peamised asustuspiirkonnad. Muistsed hõimud kolisid paremaid elutingimusi otsides ühest kohast teise. Uudismaade asustamine kiirendas loomakasvatuse ja põllumajanduse arengut. Järk-järgult kasvas ka rahvaarv. Kui umbes 15 tuhat aastat tagasi arvati Maal olevat umbes 3 miljonit inimest, siis tänaseks on rahvaarv jõudnud ligi 6 miljardi inimeseni. Enamik inimesi elab tasandikel, kus on mugav harida põllumaad, rajada tehaseid ja tehaseid ning asuda asulaid.

Maakeral on neli suure asustustihedusega piirkonda – Lõuna- ja Ida-Aasia, Lääne-Euroopa ja Põhja-Ameerika idaosa. Seda võib seletada mitme põhjusega: soodsad looduslikud tingimused, hästi arenenud majandus ja pikk asustuslugu. Lõuna- ja Ida-Aasias on soodsa kliima tingimustes elanikkond pikka aega tegelenud põlluharimisega niisutatud maadel, mis võimaldab neil aastas koristada mitu saaki ja toita suurt elanikkonda.

Riis. 38. Kavandatavad inimasustuse marsruudid. Kirjeldage nende piirkondade olemust, mille kaudu inimesed liikusid

Lääne-Euroopas ja Põhja-Ameerika idaosas on tööstus hästi arenenud, tehaseid ja tehaseid on palju ning ülekaalus on linnaelanikkond. Euroopa riikidest siia elama asunud elanikkond asus elama Põhja-Ameerika Atlandi ookeani rannikule.

Inimeste majandustegevuse peamised liigid. Nende mõju looduslikud kompleksid. Maakera loodus on keskkond elanikkonna eluks ja tegevuseks. Põllumajandusega tegeledes mõjutab inimene loodust ja muudab seda. Samas mõjutavad erinevad majandustegevuse liigid looduslikke komplekse erinevalt.

Põllumajandus muudab loodussüsteeme eriti tugevalt. Põllukultuuride kasvatamine ja koduloomade kasvatamine nõuab märkimisväärseid alasid. Maa kündmise tulemusena on loodusliku taimestikuga kaetud pindala vähenenud. Muld on oma viljakuse osaliselt kaotanud. Kunstlik niisutamine aitab saada suurt saaki, kuid kuivadel aladel põhjustab liigne kastmine mulla sooldumist ja saagikuse vähenemist. Koduloomad muudavad ka taimkatet ja pinnast: tallavad taimestikku ja tihendavad mulda. Kuivas kliimas võivad karjamaad muutuda kõrbealadeks.

Inimmajandusliku tegevuse mõjul kogevad metsakompleksid suuri muutusi. Kontrollimatu raie tulemusena väheneb metsaalune pindala üle maakera. Troopilistes ja ekvatoriaalvööd Metsi põletatakse endiselt, et teha teed põldudele ja karjamaadele.

Riis. 39. Riisipõllud. Iga riisiidu istutatakse käsitsi üleujutatud põldudele.

Tööstuse kiire kasv avaldab kahjulikku mõju loodusele, saastades õhku, vett ja pinnast. Gaasilised ained satuvad atmosfääri ning tahked ja vedelad ained pinnasesse ja vette. Maavarade kaevandamisel, eriti avakaevudes, tekib pinnale palju jäätmeid ja tolmu ning tekivad sügavad suured karjäärid. Nende pindala kasvab pidevalt, samal ajal hävib ka pinnas ja looduslik taimestik.

Linnade kasv suurendab vajadust uute järele maa-alad majadele, ettevõtete, teede ehitusele. Loodus muutub ka suurte linnade ümber, kus inimesed lõõgastuvad suur number elanikud. Keskkonnareostus avaldab negatiivset mõju inimeste tervisele.

Seega on inimkonna majandustegevus olulisel osal maakerast ühel või teisel määral muutnud looduslikke süsteeme.

Keerulised kaardid. Mandri elanikkonna majandustegevust kajastavad põhjalikud kaardid. Nende sümbolite järgi saate kindlaks teha:

1. kaevanduskohad;
2. maakasutuse tunnused põllumajanduses;
3. põllukultuuride kasvatamise ja koduloomade kasvatamise alad;
4. asulad, mõned ettevõtted, elektrijaamad.

Kaardil on kujutatud ka loodusobjekte ja kaitsealasid. (Leidke Sahara Aafrika põhjalikul kaardil. Määrake selle territooriumil elavate elanike majandustegevuse liigid.)

Maailma riigid. Samal territooriumil elavad, sama keelt kõnelevad ja ühise kultuuriga inimesed moodustavad ajalooliselt väljakujunenud stabiilse rühma – etnose (kreeka keelest etnos – rahvas), mida võib esindada hõim, rahvus või rahvus. Mineviku suured etnilised rühmad lõid iidseid tsivilisatsioone ja riike.

Ajalookursusest saad teada, millised riigid eksisteerisid muinasajal Edela-Aasias, Põhja-Aafrikas ja mägedes Lõuna-Ameerika. (Nimeta need osariigid.)

Praegu on seal rohkem kui 200 osariiki.

Maailma riike eristavad paljud omadused. Üks neist on nende hõivatud territooriumi suurus. On riike, mis hõivavad terve mandri (Austraalia) või poole sellest (Kanada). Aga on väga väikseid riike, näiteks Vatikan. Selle 1 km pindala on vaid mõne kvartali kaugusel Roomast. Selliseid olekuid nimetatakse "kääbusteks". Maailma riigid erinevad oluliselt ka rahvaarvu poolest. Mõne neist elanike arv ületab sadu miljoneid inimesi (Hiina, India), teistes - 1-2 miljonit ja kõige väiksemates - mitu tuhat inimest, näiteks San Marinos.

Riis. 40. Ujuv puit põhjustab jõgede reostust

Riike eristavad geograafiline asukoht. Suurim arv neist asub mandritel. On riike, mis asuvad suurtel saartel (näiteks Suurbritannia) ja saarestikus (Jaapan, Filipiinid), aga ka väikesaartel (Jamaica, Malta). Mõnel riigil on juurdepääs merele, teised asuvad sellest sadade ja tuhandete kilomeetrite kaugusel.

Paljud riigid on erinevad ja religioosne koosseis elanikkonnast. Kõige levinum religioon maailmas on kristlik religioon (Euraasia, Põhja-Ameerika, Austraalia). Usklike arvu poolest jääb see alla moslemi usundile (Aafrika põhjapoolse poole riigid, Edela- ja Lõuna-Aasia). Budism on levinud Ida-Aasias, samas kui paljud Indias praktiseerivad hindu religiooni.

Riigid erinevad ka oma rahvastiku koosseisu ning nii looduse kui ka inimese loodud monumentide olemasolu poolest.

Kõik maailma riigid on ka majandusarengu poolest heterogeensed. Mõned neist on majanduslikult arenenumad, teised vähem.

Rahvastiku kiire kasvu ja loodusvarade vajaduse sama kiire kasvu tulemusena kogu maailmas on suurenenud inimese mõju loodusele. Majandustegevus toob sageli kaasa ebasoodsaid muutusi looduses ja inimeste elutingimuste halvenemist. Kunagi varem inimkonna ajaloos pole loodusseisund maakeral nii kiiresti halvenenud.

Keskkonnakaitse ja inimeste elutingimuste säilitamise küsimused meie planeedil on muutunud üheks olulisemaks ülemaailmseks probleemiks, mis mõjutab kõigi riikide huve.

1. Miks on rahvastikutihedus erinevates kohtades üle maailma erinev?
2. Mis tüüpi inimmajanduslik tegevus muudab loodussüsteeme kõige tugevamalt?
3. Kuidas on teie piirkonna elanike majandustegevus muutnud looduslikke komplekse?
4. Millistel mandritel on kõige rohkem riike? Miks?

Metsad rikastavad atmosfääri eluks nii vajaliku hapnikuga ning neelavad süsinikdioksiidi, mida eralduvad loomade ja inimeste hingamise käigus, aga ka tööstusettevõtete poolt töö käigus. Nad mängivad veeringluses olulist rolli. Puud võtavad pinnasest vett, filtreerivad selle lisandite eemaldamiseks ja vabastavad selle atmosfääri, suurendades kliima niiskust. Metsad mõjutavad veeringet. Puud tõusevad Põhjavesi, rikastades muldasid ning hoides neid kõrbestumise ja erosiooni eest – pole asjata, et jõed muutuvad metsade hävitamise ajal kohe madalaks.

ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsiooni aruannete kohaselt jätkub metsade raadamine kogu maailmas kiiresti. Igal aastal kaob 13 miljonit hektarit metsa, samas kui kasvab vaid 6 hektarit.

See tähendab et Iga sekund kaob planeedi pinnalt jalgpalliväljaku suurune mets.

Oluliseks probleemiks on see, et organisatsioon saab need andmed otse riikide valitsustelt ning valitsused eelistavad oma aruannetes mitte välja tuua kahjusid, mis on seotud näiteks ebaseadusliku metsaraiega.

Osoonikihi kahanemine

Umbes kahekümne kilomeetri kõrgusel planeedist ulatub osoonikiht – Maa ultraviolettkilp.

Atmosfääri sattunud fluoritud ja klooritud süsivesinikud ja halogeenühendid hävitavad kihi struktuuri. See on kahanenud ja see põhjustab osooniaukude teket. Nendest läbi tungivad hävitavad ultraviolettkiired on ohtlikud kogu elule Maal. Neil on eriti negatiivne mõju inimeste tervisele, nende immuun- ja geenisüsteemile, põhjustades nahavähki ja katarakti. Ultraviolettkiired ohtlik planktonile – toiduahela aluseks, kõrgemale taimestikule ja loomadele.

Tänapäeval on Montreali protokolli mõjul leitud alternatiivid pea kõikidele osoonikihti kahandavaid aineid kasutavatele tehnoloogiatele ning nende ainete tootmine, kauplemine ja kasutamine väheneb kiiresti.

Nagu teate, on looduses kõik omavahel seotud. Osoonikihi hävimine ja sellest tulenevalt ükskõik millise esmapilgul ebaolulise keskkonnaparameetri kõrvalekaldumine võib kaasa tuua ettearvamatud ja pöördumatud tagajärjed kõigile elusolenditele.

Bioloogiline mitmekesisus

Ekspertide hinnangul kaob igal aastal 10-15 tuhat organismiliiki. See tähendab, et järgmise 50 aasta jooksul kaotab planeet erinevatel hinnangutel veerandi kuni poole oma bioloogilisest mitmekesisusest. Taimestiku ja loomastiku liigilise koosseisu ammendumine vähendab oluliselt ökosüsteemide ja biosfääri stabiilsust tervikuna, mis kujutab endast tõsist ohtu ka inimkonnale. Bioloogilise mitmekesisuse vähenemise protsessi iseloomustab laviinilaadne kiirendus. Mida väiksem on planeedi bioloogiline mitmekesisus, seda halvemad on tingimused sellel ellujäämiseks.

2000. aasta seisuga on Venemaa punases raamatus kantud 415 loomaliiki. See loomade nimekiri on viimastel aastatel kasvanud poolteist korda ega lakka kasvamast.

Inimkond kui tohutu populatsiooni ja elupaigaga liik ei jäta teistele liikidele sobivat elupaika. Ohustatud liikide säilitamiseks on vajalik erikaitsealuste loodusalade ala intensiivne laiendamine, samuti äriliselt väärtuslike liikide hävitamise range reguleerimine.

Veereostus

Veekeskkonna saastumist on toimunud läbi inimkonna ajaloo: inimesed on ammusest ajast kasutanud kanalisatsioonina mis tahes jõge. Suurim oht ​​hüdrosfäärile tekkis 20. sajandil suurte mitmemiljoniliste linnade tekke ja tööstuse arenguga. Viimaste aastakümnete jooksul on suurem osa maailma jõgedest ja järvedest muudetud reoveekraavideks ja reoveelaguunideks. Hoolimata sadade miljardite dollarite suurusest investeeringutest puhastusrajatistesse, mis suudavad ära hoida jõe või järve muutumist kiduraks lägaks, kuid ei suuda taastada vett oma endisesse looduslikku puhtust: suurenevad tööstusliku reovee kogused ja tahked jäätmed, lahustuvad vees, osutuvad tugevamaks kui kõige võimsamad puhastusseadmed.

Veereostuse oht seisneb selles, et inimene koosneb suures osas veest ja inimeseks jäämiseks peab ta tarbima vett, mida enamikus planeedi linnades ei saa peaaegu joogikõlblikuks nimetada. Umbes pool elanikkonnast arengumaad ei pääse ligi puhta vee allikatele, on sunnitud jooma patogeensete mikroobidega saastunud ja on seetõttu määratud enneaegsele surmale epideemiliste haiguste tõttu.

Ülerahvastatus

Inimkond tajub tänapäeval oma tohutut arvukust normina, uskudes, et inimesed kogu oma arvukuse ja kogu oma elutegevusega ei kahjusta planeedi ökosüsteemi ja ka seda, et inimesed saavad oma arvukust jätkuvalt suurendada ning see väidetavalt ei kahjusta. kuidas mõjutada ökoloogiat, loomade ja taimede elu, maailma, aga ka inimkonna enda elu. Aga tegelikult on inimkond juba täna, juba praegu ületanud kõik piirid ja piirid, mida planeet taluda võiks. Maa ei suuda nii suurt hulka inimesi ülal pidada. Teadlaste sõnul on meie planeedil suurim lubatud inimeste arv 500 tuhat. Tänaseks on see piirmäär ületatud 12 korda ja teadlaste prognooside kohaselt võib see aastaks 2100 peaaegu kahekordistuda. Samal ajal ei mõtle Maa tänapäevane elanikkond enamasti isegi inimeste arvu edasise kasvu põhjustatud globaalsetele kahjudele.

Kuid inimeste arvu kasv tähendab ka loodusvarade kasutamise suurenemist, põllumajanduse ja tööstuse vajadusteks vajalike pindalade suurenemist, kahjulike heitmete hulga suurenemist, olmejäätmete hulga ja nende jaoks mõeldud alade suurenemist. ladustamine, inimese loodusesse laienemise intensiivsuse suurenemine ja loodusliku elurikkuse hävimise intensiivsuse suurenemine.

Tänapäeva inimkond peab lihtsalt oma kasvumäärasid piirama, oma rolli selles ümber mõtlema ökoloogiline süsteem Planeedi ja võta endale ülesandeks ehitada inimtsivilisatsioon kahjutu ja tähendusrikka eksistentsi alusel, mitte aga loomade paljunemis- ja neeldumisinstinktide alusel.

Õliga saastunud

Nafta on looduslik õline tuleohtlik vedelik, mis on levinud Maa settekihis; kõige olulisem maavara. Keeruline alkaanide, mõnede tsükloalkaanide ja areenide segu, samuti hapniku-, väävli- ja lämmastikuühendid. Tänapäeval on nafta nagu energiaressurss, on üks peamisi majandusarengu tegureid. Kuid nafta tootmisega, selle transportimise ja töötlemisega kaasnevad alati selle kaod, emissioonid ja kahjulike ainete heide, mille tagajärjeks on keskkonnareostus. Oma ulatuse ja toksilisuse poolest kujutab naftareostus endast ülemaailmset ohtu. Nafta ja naftasaadused põhjustavad mürgistust, organismide surma ja mulla degradatsiooni. Looduslike objektide loomulik isepuhastumine õlireostusest on pikk protsess, eriti madala temperatuuri tingimustes. Kütuse- ja energiakompleksi ettevõtted on tööstuse suurim keskkonnasaasteallikas. Need põhjustavad umbes 48% kahjulike ainete heitkogustest atmosfääri, 27% saasteainete heitkogustest. Reovesi, üle 30% tahketest jäätmetest ja kuni 70% kõigist kasvuhoonegaasidest.

Maa degradatsioon

Muld on viljakuse ja elu kaitsja Maal. 1 cm paksuse kihi tekkimiseks kulub 100 aastat. Kuid see võib kaduda vaid ühe hooaja jooksul, mil inimene kasutab maad mõtlematult ära. Geoloogide sõnul kandsid jõed enne, kui inimesed hakkasid tegelema põllumajandusega, igal aastal ookeani 9 miljardit tonni mulda. Inimabiga on see arv kasvanud 25 miljardi tonnini aastas. Pinnase erosiooni nähtus muutub järjest ohtlikumaks, sest... Viljakaid muldasid jääb planeedil järjest vähemaks ja eluliselt tähtis on säilitada vähemalt see, mis hetkel on olemas, et vältida selle üksiku kihi kadumist. maa litosfäär millel taimed kasvada saavad.

Looduslikes tingimustes on pinnase erosioonil (ilmastiku ja pealmise viljaka kihi väljauhtumine) mitu põhjust, mida inimene veelgi süvendab. Kaduma läheb miljoneid hektareid pinnast

Aastas satub loodusesse üle 50 miljardi tonni energeetika-, tööstus-, põllumajandustootmise ja kommunaalsektori jäätmeid, sealhulgas üle 150 miljoni tonni tööstusettevõtetest.Keskkonda satub umbes 100 tuhat tehisjäätmeid. keemilised ained, millest 15 tuhat nõuavad erilist tähelepanu.

Kõik need jäätmed on keskkonnareostuse allikas, selle asemel, et toota sekundaarseid tooteid.