Solstråling - hva er det? Total solinnstråling. Konseptet med solstråling

Solstråling kalt strømmen av strålingsenergi fra solen som går til jordklodens overflate. Strålende energi fra solen er den primære kilden til andre typer energi. Absorbert av jordoverflaten og vannet, omdannes det til termisk energi, og i grønne planter - til den kjemiske energien til organiske forbindelser. Solstråling er den viktigste klimafaktoren og hovedårsaken til værendringer, siden ulike fenomener som oppstår i atmosfæren er assosiert med termisk energi mottatt fra solen.

Solstråling, eller strålingsenergi, er i sin natur en strøm av elektromagnetiske oscillasjoner som forplanter seg i en rett linje med en hastighet på 300 000 km/sek med en bølgelengde fra 280 nm til 30 000 nm. Strålingsenergi sendes ut i form av individuelle partikler kalt kvanter, eller fotoner. For å måle bølgelengden til lys brukes nanometer (nm), eller mikron, millimikron (0,001 mikron) og anstrom (0,1 millimikron). Det er infrarøde usynlige varmestråler med en bølgelengde fra 760 til 2300 nm; synlige lysstråler (rød, oransje, gul, grønn, cyan, indigo og fiolett) med bølgelengder fra 400 (fiolett) til 759 nm (rød); ultrafiolette, eller kjemisk usynlige, stråler med en bølgelengde fra 280 til 390 nm. Stråler med en bølgelengde mindre enn 280 millimikron når ikke jordoverflaten på grunn av deres absorpsjon av ozon i høye lag av atmosfæren.

Ved kanten av atmosfæren er den spektrale sammensetningen av solstråler i prosent som følger: infrarøde stråler 43 %, lysstråler 52 % og ultrafiolette stråler 5 %. På jordoverflaten, i en solhøyde på 40°, har solstråling (ifølge N.P. Kalitin) følgende sammensetning: infrarøde stråler 59 %, lysstråler 40 % og ultrafiolette stråler 1 % av den totale energien. Spenningen til solstråling øker med høyde over havet, og også når solstrålene faller vertikalt, siden strålene må passere mindre atmosfære. I andre tilfeller vil overflaten motta mindre sollys jo lavere sola er, eller avhengig av innfallsvinkelen til strålene. Spenningen til solstråling avtar på grunn av uklarhet, atmosfærisk luftforurensning med støv, røyk, etc.

Dessuten oppstår først og fremst tapet (absorpsjonen) av kortbølgede stråler, og deretter varme og lys. Solens strålende energi er kilden til liv på jorden for plante- og dyreorganismer og den viktigste faktoren i det omkringliggende luftmiljøet. Det har en rekke effekter på kroppen, som med optimal dosering kan være svært positive, og med overdose kan det være negativt. Alle stråler har både termiske og kjemiske effekter. Dessuten, for stråler med lang bølgelengde, kommer den termiske effekten i forgrunnen, og med en kortere bølgelengde kommer den kjemiske effekten i forgrunnen.

Den biologiske effekten av stråler på et dyrs kropp avhenger av bølgelengden og deres amplitude: jo kortere bølgene er, jo hyppigere svingninger deres, jo større kvanteenergi og sterkere reaksjon på slik bestråling. Kortbølgede ultrafiolette stråler, når de utsettes for vev, forårsaker fenomenet fotoelektrisk effekt i dem med utseendet av løsrevne elektroner og positive ioner i atomer. Dybden av penetrering av forskjellige stråler inn i kroppen er ikke den samme: infrarøde og røde stråler trenger inn i flere centimeter, synlige (lyse) stråler trenger inn i flere millimeter, og ultrafiolette stråler trenger bare inn 0,7-0,9 mm; stråler kortere enn 300 millimikron trenger inn i dyrevev til en dybde på 2 millimikron. Med en så ubetydelig penetrasjonsdybde av strålene, har sistnevnte en mangfoldig og betydelig effekt på hele kroppen.

Solstråling- en svært biologisk aktiv og konstant fungerende faktor, som er av stor betydning for dannelsen av en rekke kroppsfunksjoner. For eksempel, gjennom øyet, påvirker synlige lysstråler hele organismen til dyr, og forårsaker ubetingede og betingede refleksreaksjoner. Infrarøde varmestråler utøver sin innflytelse på kroppen både direkte og gjennom gjenstander som omgir dyret. Dyrenes kropper absorberer og avgir kontinuerlig infrarøde stråler (stråleutveksling), og denne prosessen kan variere betydelig avhengig av temperaturen på dyrets hud og omkringliggende gjenstander. Ultrafiolette kjemiske stråler, hvis kvanta har betydelig høyere energi enn kvanta av synlige og infrarøde stråler, utmerker seg ved den største biologiske aktiviteten og virker på dyrekroppen gjennom humorale og nevrorefleksveier. UV-stråler virker først og fremst på hudens eksteroreseptorer, og påvirker deretter de indre organene refleksivt, spesielt de endokrine kjertlene.

Langvarig eksponering for optimale doser av strålende energi fører til hudtilpasning og mindre reaktivitet. Under påvirkning av sollys øker hårveksten, funksjonen til svette og talgkjertler, stratum corneum tykner og epidermis tykkere, noe som fører til en økning i kroppens hudmotstand. I huden dannes det biologisk aktive stoffer (histamin og histaminlignende stoffer), som kommer inn i blodet. Disse samme strålene akselererer celleregenerering under helbredelsen av sår og sår på huden. Under påvirkning av strålingsenergi, spesielt ultrafiolette stråler, dannes pigmentet melanin i det basale laget av huden, noe som reduserer hudens følsomhet for ultrafiolette stråler. Pigment (tan) er som en biologisk skjerm som letter refleksjon og spredning av stråler.

Den positive effekten av sollys påvirker blodet. Systematisk moderat eksponering for dem forbedrer hematopoiesis betydelig med en samtidig økning i antall erytrocytter og hemoglobininnhold i det perifere blodet. Hos dyr etter blodtap eller som har lidd av alvorlige sykdommer, spesielt smittsomme, stimulerer moderat eksponering for sollys blodregenerering og øker koagulerbarheten. Moderat eksponering for sollys øker gassutvekslingen hos dyr. Pustedybden øker og pustefrekvensen avtar, mengden oksygen som tilføres øker, mer karbondioksid og vanndamp frigjøres, og derfor forbedres oksygentilførselen til vev og oksidative prosesser øker.

En økning i proteinmetabolismen kommer til uttrykk ved økt nitrogenavsetning i vev, noe som resulterer i raskere vekst hos unge dyr. Overdreven solstråling kan forårsake en negativ proteinbalanse, spesielt hos dyr som lider av akutte infeksjonssykdommer, samt andre sykdommer ledsaget av forhøyet kroppstemperatur. Bestråling fører til økt avsetning av sukker i lever og muskler i form av glykogen. Mengden av underoksiderte produkter (acetonlegemer, melkesyre osv.) i blodet avtar kraftig, dannelsen av acetylkolin øker og metabolismen normaliseres, noe som er spesielt viktig for høyproduktive dyr.

Hos avmagrede dyr bremses intensiteten av fettmetabolismen og fettavsetningen øker. Intens belysning hos overvektige dyr, tvert imot, øker fettforbrenningen og forårsaker økt fettforbrenning. Derfor er det tilrådelig å utføre halvfett- og fettoppfeding av dyr under forhold med mindre solstråling.

Under påvirkning av ultrafiolette stråler av solstråling, omdannes ergosterol som finnes i matplanter og dehydrokolesterol i huden til dyr til aktive vitaminer D 2 og D 3, som forbedrer fosfor-kalsiummetabolismen; den negative balansen mellom kalsium og fosfor blir positiv, noe som bidrar til avsetningen av disse saltene i beinene. Sollys og kunstig bestråling med ultrafiolette stråler er en av de effektive moderne metodene for forebygging og behandling av rakitt og andre dyresykdommer forbundet med nedsatt kalsium- og fosformetabolisme.

Solstråling, spesielt lys og ultrafiolette stråler, er hovedfaktoren som forårsaker sesongmessig seksuell periodisitet hos dyr, siden lys stimulerer den gonadotrope funksjonen til hypofysen og andre organer. Om våren, i perioden med økende intensitet av solstråling og lyseksponering, øker utskillelsen av gonadene som regel hos de fleste dyrearter. En økning i seksuell aktivitet hos kameler, sauer og geiter observeres med en forkortelse av dagslyset. Hvis sauer holdes i mørke rom i april-juni, vil de komme i brunst ikke om høsten (som vanlig), men i mai. Mangel på lys hos dyr i vekst (i perioden med vekst og pubertet), ifølge K.V. Svechin, fører til dype, ofte irreversible kvalitative endringer i gonadene, og hos voksne dyr reduserer det seksuell aktivitet og fruktbarhet eller forårsaker midlertidig infertilitet.

Synlig lys eller belysningsgrad har en betydelig innvirkning på eggutvikling, brunst, hekkesesongens varighet og drektighet. På den nordlige halvkule er hekkesesongen vanligvis kort, og på den sørlige halvkule er den lengst. Under påvirkning av kunstig belysning hos dyr reduseres graviditetsvarigheten fra flere dager til to uker. Effekten av synlige lysstråler på gonadene kan brukes mye i praksis. Eksperimenter utført i laboratoriet for zoohygiene VIEV har vist at belysningen av lokaler med en geometrisk koeffisient på 1: 10 (i henhold til KEO, 1,2-2%) sammenlignet med belysningen på 1: 15-1: 20 og lavere (i henhold til KEO, 1,2-2%) til KEO, 0,2 -0,5%) har en positiv effekt på den kliniske og fysiologiske tilstanden til drektige purker og smågriser opp til 4 måneders alder, og sikrer produksjon av sterke og levedyktige avkom. Vektøkningen til smågris øker med 6 % og sikkerheten deres med 10-23,9 %.

Solstråler, spesielt ultrafiolett, fiolett og blått, dreper eller svekker levedyktigheten til mange patogene mikroorganismer og forsinker deres reproduksjon. Dermed er solstråling et kraftig naturlig desinfeksjonsmiddel av det ytre miljøet. Under påvirkning av sollys øker den generelle tonen i kroppen og dens motstand mot infeksjonssykdommer, og spesifikke immunreaksjoner øker også (P. D. Komarov, A. P. Onegov, etc.). Det er bevist at moderat bestråling av dyr under vaksinasjon bidrar til å øke titeren og andre immunlegemer, veksten av fagocyttindeksen, og omvendt reduserer intens bestråling blodets immunegenskaper.

Av alt som er sagt, følger det at mangelen på solstråling må betraktes som en svært ugunstig ytre tilstand for dyr, der de er fratatt den viktigste aktivatoren av fysiologiske prosesser. Tatt i betraktning bør dyr plasseres i tilstrekkelig lyse rom, trenes regelmessig og holdes på beite om sommeren.

Normalisering av naturlig belysning i rom utføres ved hjelp av geometriske eller belysningsmetoder. I praksisen med å bygge husdyr- og fjærfebygninger brukes hovedsakelig den geometriske metoden, ifølge hvilken normene for naturlig belysning bestemmes av forholdet mellom vinduets areal (glass uten rammer) og gulvarealet. Til tross for enkelheten til den geometriske metoden, er belysningsstandarder ikke etablert nøyaktig ved bruk av den, siden det i dette tilfellet ikke tas hensyn til de lysklimatiske egenskapene til forskjellige geografiske soner. For mer nøyaktig å bestemme belysningen i rom, bruk belysningsmetoden, eller besluttsomhet dagslysfaktor(KEO). Den naturlige lysfaktoren er forholdet mellom rombelysning (målt punkt) og ekstern belysning i horisontalplanet. KEO er utledet av formelen:

K = E:E n ⋅100 %

Hvor K er koeffisienten til naturlig lys; E - innendørs belysning (i lux); E n - utendørs belysning (i lux).

Det må huskes på at overdreven bruk av solstråling, spesielt på dager med høy solinnstråling, kan forårsake betydelig skade på dyr, spesielt forårsake brannskader, øyesykdom, solstikk osv. Følsomheten for effekten av sollys øker betydelig fra introduksjonen av såkalte sensibilisatorer (hematoporfyrin, gallepigmenter, klorofyll, eosin, metylenblått, etc.). Det antas at disse stoffene akkumulerer kortbølgede stråler og konverterer dem til langbølgede stråler med absorpsjon av en del av energien som frigjøres av vevene, som et resultat av at reaktiviteten til vevene øker.

Solbrenthet hos dyr observeres oftest på områder av kroppen med delikat, tynt dekket med hår, ikke-pigmentert hud som følge av eksponering for varme (solarerytem) og ultrafiolette stråler (fotokjemisk betennelse i huden). Hos hester observeres solbrenthet på ikke-pigmenterte områder av hodebunnen, leppene, neseborene, nakken, lysken og lemmene, og hos storfe på huden på jurspene og perineum. I de sørlige regionene er solbrenthet mulig hos hvite griser.

Sterkt sollys kan irritere netthinnen, hornhinnen og årehinnene i øyet og skade linsen. Ved langvarig og intens stråling oppstår keratitt, uklarhet av linsen og nedsatt syn. Akkommodasjonsforstyrrelser observeres oftere hos hester dersom de holdes i stall med lave vinduer mot sør, som hestene bindes mot.

Solstikk oppstår som et resultat av alvorlig og langvarig overoppheting av hjernen, hovedsakelig av termiske infrarøde stråler. Sistnevnte trenger gjennom hodebunnen og hodeskallen, når hjernen og forårsaker hyperemi og en økning i temperaturen. Som et resultat ser dyret først ut som deprimert, og deretter opphisset, åndedretts- og vasomotorsentrene forstyrres. Svakhet, ukoordinerte bevegelser, kortpustethet, rask puls, hyperemi og cyanose i slimhinnene, skjelving og kramper noteres. Dyret kan ikke stå på beina og faller til bakken; alvorlige tilfeller ender ofte med at dyret dør på grunn av symptomer på lammelse av hjertet eller respirasjonssenteret. Solstikk er spesielt alvorlig hvis det kombineres med heteslag.

For å beskytte dyr mot direkte sollys, er det nødvendig å holde dem i skyggen under de varmeste timene på dagen. For å forhindre solstikk, spesielt hos arbeidshester, får de pannebeskyttere i hvitt lerret.

Solstråling (solstråling) er totalen av solmateriale og energi som kommer inn i jorden. Solstråling består av følgende to hoveddeler: for det første termisk og lysstråling, som er en kombinasjon av elektromagnetiske bølger; for det andre, korpuskulær stråling.

På solen blir den termiske energien til kjernereaksjoner til strålingsenergi. Når solens stråler faller på jordoverflaten, omdannes strålingsenergien igjen til termisk energi. Solinnstråling bærer dermed lys og varme.

Solens strålingsintensitet. Solkonstant. Solinnstråling er den viktigste varmekilden for den geografiske konvolutten. Den andre varmekilden for det geografiske skallet er varmen som kommer fra de indre kulene og lagene på planeten vår.

På grunn av det faktum at det i det geografiske skallet er én type energi ( strålende energi ) går tilsvarende inn i en annen form ( Termisk energi ), så kan strålingsenergien til solstråling uttrykkes i enheter av termisk energi – joule (J).

Intensiteten av solstråling må primært måles utenfor atmosfæren, siden den når den passerer gjennom luftsfæren transformeres og svekkes. Intensiteten til solstråling uttrykkes av solkonstanten.

Solkonstant - dette er strømmen av solenergi på 1 minutt til et område med et tverrsnitt på 1 cm 2, vinkelrett på solstrålene og plassert utenfor atmosfæren. Solkonstanten kan også defineres som mengden varme som mottas i løpet av 1 minutt ved atmosfærens øvre grense av 1 cm 2 av en svart overflate vinkelrett på solstrålene.

Solkonstanten er 1,98 cal/(cm 2 x min), eller 1352 kW/m 2 x min.

Siden den øvre atmosfæren absorberer en betydelig del av strålingen, er det viktig å kjenne dens størrelse ved den øvre grensen til den geografiske konvolutten, dvs. i den nedre stratosfæren. Solstråling ved den øvre grensen av den geografiske konvolutten uttrykkes konvensjonell solkonstant . Verdien av den konvensjonelle solkonstanten er 1,90 - 1,92 cal / (cm 2 x min), eller 1,32 - 1,34 kW / (m 2 x min).

Solkonstanten, i motsetning til navnet, forblir ikke konstant. Den endres på grunn av endringer i avstanden fra solen til jorden når jorden beveger seg langs sin bane. Uansett hvor små disse svingningene er, påvirker de alltid været og klimaet.

I gjennomsnitt mottar hver kvadratkilometer av troposfæren 10,8 x 10 15 J (2,6 x 10 15 cal) per år. Denne mengden varme kan oppnås ved å brenne 400 000 tonn kull. Hele jorden mottar en varmemengde per år som bestemmes av verdien 5,74 x 10 24 J. (1,37 x 10 24 cal).

Fordeling av solstråling "ved atmosfærens øvre grense" eller med en absolutt gjennomsiktig atmosfære. Kunnskap om fordelingen av solstråling før den kommer inn i atmosfæren, eller den såkalte sol (solrikt) klima , er viktig for å bestemme rollen og andelen av deltakelsen til selve jordens luftskall (atmosfæren) i fordelingen av varme over jordens overflate og i dannelsen av dens termiske regime.

Mengden solvarme og lys som mottas per arealenhet bestemmes for det første av innfallsvinkelen til strålene, avhengig av solens høyde over horisonten, og for det andre av lengden på dagen.

Fordelingen av stråling ved den øvre grensen til den geografiske konvolutten, kun bestemt av astronomiske faktorer, er mer jevn enn den faktiske fordelingen på jordoverflaten.

I fravær av atmosfære vil den årlige strålingsmengden på ekvatoriale breddegrader være 13 480 MJ/cm2 (322 kcal/cm2), og ved polene 5 560 MJ/m2 (133 kcal/cm2). Til de polare breddegrader sender solen varme litt mindre enn halvparten (ca. 42 %) av mengden som kommer til ekvator.

Det ser ut til at jordas solinnstråling er symmetrisk i forhold til ekvatorialplanet. Men dette skjer bare to ganger i året, på dagene for vår- og høstjevndøgn. Hellingen av rotasjonsaksen og den årlige bevegelsen til jorden bestemmer dens asymmetriske bestråling av solen. I januardelen av året får den sørlige halvkule mer varme, og i julidelen får den nordlige halvkule mer varme. Dette er nettopp hovedårsaken til årstidsrytmen i den geografiske konvolutten.

Forskjellen mellom ekvator og polen på sommerhalvkulen er liten: ekvator mottar 6.740 MJ/m2 (161 kcal/cm2), og polen mottar ca. 5.560 MJ/m2 (133 kcal/cm2 per halvår). Men polarlandene på vinterhalvkulen er samtidig fullstendig fratatt solvarme og lys.

På solhvervsdagen mottar polen enda mer varme enn ekvator - 46,0 MJ/m2 (1,1 kcal/cm2) og 33,9 MJ/m2 (0,81 kcal/cm2).

Generelt er det årlige solklimaet ved polene 2,4 ganger kaldere enn ved ekvator. Vi må imidlertid huske på at om vinteren varmes ikke polene opp av solen i det hele tatt.

Det faktiske klimaet på alle breddegrader skyldes i stor grad terrestriske faktorer. De viktigste av disse faktorene er: for det første svekkelsen av strålingen i atmosfæren, og for det andre den forskjellige intensiteten av absorpsjon av solstråling av jordoverflaten under forskjellige geografiske forhold.

Endringer i solstråling når den passerer gjennom atmosfæren. Direkte sollys som trenger inn i atmosfæren under en skyfri himmel kalles direkte solstråling . Dens maksimale verdi med høy gjennomsiktighet av atmosfæren på en overflate vinkelrett på strålene i den tropiske sonen er ca. 1,05 - 1,19 kW/m 2 (1,5 - 1,7 cal/cm 2 x min. Midt på breddegrader er spenningen til middagsstråling er vanligvis ca 0,70 - 0,98 kW / m 2 x min (1,0 - 1,4 cal/cm 2 x min).I fjellet øker denne verdien betydelig.

Noen av solstrålene fra kontakt med gassmolekyler og aerosoler spres og blir spredt stråling . Spredt stråling kommer ikke lenger til jordoverflaten fra solskiven, men fra hele himmelen og skaper utbredt dagslys. Det gjør det lett på solrike dager og der direkte stråler ikke trenger inn, for eksempel under skogtak. Sammen med direkte stråling tjener diffus stråling også som en kilde til varme og lys.

Jo mer intens den direkte linjen er, desto større er den absolutte verdien av spredt stråling. Den relative betydningen av spredt stråling øker med den avtagende rollen til direkte stråling: på middels breddegrader om sommeren utgjør den 41 %, og om vinteren 73 % av den totale strålingsankomsten. Andelen av spredt stråling av den totale mengden total stråling avhenger også av Solens høyde. På høye breddegrader utgjør spredt stråling omtrent 30 %, og på polare breddegrader utgjør den omtrent 70 % av all stråling.

Generelt står spredt stråling for omtrent 25 % av den totale strømmen av solstråler som kommer til planeten vår.

Dermed når direkte og diffus stråling jordoverflaten. Sammen dannes direkte og spredt stråling total stråling , som bestemmer termisk regime i troposfæren .

Ved å absorbere og spre stråling svekker atmosfæren den betydelig. Dempningsmengde kommer an på åpenhetskoeffisient, som viser hvor stor andel av strålingen som når jordoverflaten. Hvis troposfæren bare bestod av gasser, ville gjennomsiktighetskoeffisienten være lik 0,9, det vil si at den ville overføre omtrent 90% av strålingen som nådde jorden. Imidlertid er aerosoler alltid til stede i luften, noe som reduserer gjennomsiktighetskoeffisienten til 0,7 - 0,8. Gjennomsiktigheten av atmosfæren endres med været.

Siden luftens tetthet avtar med høyden, bør ikke laget av gass som penetreres av strålene uttrykkes i km atmosfærisk tykkelse. Den vedtatte måleenheten er optisk masse, lik tykkelsen på luftlaget med vertikal innfall av stråler.

Svekkelsen av strålingen i troposfæren er lett å observere i løpet av dagen. Når solen er nær horisonten, trenger strålene dens inn i flere optiske masser. Samtidig svekkes deres intensitet så mye at man kan se på solen med et ubeskyttet øye. Når solen står opp, reduseres antallet optiske masser som strålene passerer gjennom, noe som fører til en økning i strålingen.

Graden av dempning av solstråling i atmosfæren uttrykkes Lamberts formel :

I i = I 0 p m , hvor

I i - stråling som når jordens overflate,

I 0 – solkonstant,

p – gjennomsiktighetskoeffisient,

m er antall optiske masser.

Solinnstråling på jordoverflaten. Mengden strålingsenergi per enhet av jordoverflaten avhenger først og fremst av innfallsvinkelen til solstrålene. Like områder ved ekvator og på mellom- og høye breddegrader mottar forskjellige mengder stråling.

Solinnstråling (belysning) er sterkt redusert uklarhet. Store skyer på ekvatoriale og tempererte breddegrader og lave skyer på tropiske breddegrader gjør betydelige justeringer av sonefordelingen av solstrålingsenergi.

Fordelingen av solvarme over jordoverflaten er avbildet på kart over total solinnstråling. Som disse kartene viser, mottar tropiske breddegrader den største mengden solvarme – fra 7530 til 9200 MJ/m2 (180-220 kcal/cm2). Ekvatoriale breddegrader, på grunn av kraftig overskyet, mottar litt mindre varme: 4.185 – 5.860 MJ/m2 (100-140 kcal/cm2).

Fra tropiske til tempererte breddegrader avtar strålingen. På de arktiske øyene er det ikke mer enn 2510 MJ/m2 (60 kcal/cm2) per år. Fordelingen av stråling over jordoverflaten har en soneregional karakter. Hver sone er delt inn i separate områder (regioner), litt forskjellige fra hverandre.

Sesongmessige svingninger i total stråling.

På ekvatoriale og tropiske breddegrader varierer solens høyde og innfallsvinkelen til solstrålene litt fra måned til måned. Den totale strålingen i alle måneder er preget av store verdier, den sesongmessige endringen i termiske forhold er enten fraværende eller svært ubetydelig. I ekvatorialbeltet er to maksima svakt synlige, tilsvarende solens senitalposisjon.

I den tempererte sonen I det årlige strålingsforløpet er sommermaksimum tydelig uttalt, der den månedlige verdien av total stråling ikke er mindre enn den tropiske verdien. Antall varme måneder avtar med breddegrad.

I polarsonene strålingsregimet endres dramatisk. Her, avhengig av breddegrad, fra flere dager til flere måneder, stopper ikke bare oppvarming, men også belysning. Om sommeren er belysningen her kontinuerlig, noe som øker mengden månedlig stråling betydelig.

Assimilering av stråling av jordoverflaten. Albedo. Den totale strålingen som når jordoverflaten absorberes delvis av jord og vann og blir til varme. På hav og hav brukes den totale strålingen på fordampning. En del av den totale strålingen reflekteres inn i atmosfæren ( reflektert stråling).

SOLSTRÅLING

SOLSTRÅLING- elektromagnetisk og korpuskulær stråling fra solen. Elektromagnetisk stråling beveger seg som elektromagnetiske bølger med lysets hastighet og trenger inn i jordens atmosfære. Solstråling når jordoverflaten i form av direkte og diffus stråling.
Solstråling er den viktigste energikilden for alle fysiske og geografiske prosesser som skjer på jordoverflaten og i atmosfæren (se Insolasjon). Solstråling måles vanligvis ved dens termiske effekt og uttrykkes i kalorier per overflateenhet per tidsenhet. Totalt mottar jorden mindre enn en to milliarderdel av sin stråling fra solen.
Spektralområdet for elektromagnetisk stråling fra solen er veldig bredt - fra radiobølger til røntgenstråler - men dens maksimale intensitet faller på den synlige (gulgrønne) delen av spekteret.
Det er også en korpuskulær del av solstrålingen, hovedsakelig bestående av protoner som beveger seg fra solen med hastigheter på 300-1500 km/s (solvind). Under solutbrudd produseres det også høyenergipartikler (hovedsakelig protoner og elektroner), som danner solkomponenten i kosmiske stråler.
Energibidraget til den korpuskulære komponenten av solstråling til dens totale intensitet er lite sammenlignet med den elektromagnetiske. Derfor, i en rekke applikasjoner, brukes begrepet "solstråling" i en snever betydning, og betyr bare dens elektromagnetiske del.
Mengden solstråling avhenger av solhøyden, tiden på året og atmosfærens gjennomsiktighet. Aktinometre og pyrheliometre brukes til å måle solstråling. Intensiteten til solstråling måles vanligvis ved dens termiske effekt og uttrykkes i kalorier per overflateenhet per tidsenhet.
Solstråling påvirker jorden sterkt bare på dagtid, selvfølgelig - når solen er over horisonten. Dessuten er solstråling veldig sterk nær polene, under polare dager, når solen er over horisonten selv ved midnatt. Men om vinteren, på de samme stedene, stiger ikke solen over horisonten i det hele tatt, og påvirker derfor ikke regionen. Solstråling er ikke blokkert av skyer, og når derfor fortsatt jorden (når solen er rett over horisonten). Solstråling er en kombinasjon av den lyse gule fargen til solen og varme, varme passerer også gjennom skyer. Solstråling overføres til jorden ved stråling, og ikke ved termisk ledning.
Mengden stråling som mottas av et himmellegeme avhenger av avstanden mellom planeten og stjernen - ettersom avstanden dobles, reduseres mengden stråling som mottas fra stjernen til planeten fire ganger (proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom planeten og planeten). Stjernen). Dermed fører selv små endringer i avstanden mellom planeten og stjernen (avhengig av eksentrisiteten til banen) til en betydelig endring i mengden stråling som kommer inn på planeten. Eksentrisiteten til jordens bane er heller ikke konstant - i løpet av årtusener endres den, og danner med jevne mellomrom en nesten perfekt sirkel, noen ganger når eksentrisiteten 5% (for øyeblikket er den 1,67%), det vil si at ved perihelium mottar jorden for tiden 1,033 mer solstråling enn ved aphelion, og ved størst eksentrisitet - mer enn 1,1 ganger. Mengden innkommende solstråling avhenger imidlertid mye sterkere av endringene i årstidene - for øyeblikket forblir den totale mengden solstråling som kommer inn på jorden praktisk talt uendret, men på breddegrader på 65 N (breddegraden til de nordlige byene i Russland og Canada ) om sommeren mengden av innkommende solstråling mer enn 25% mer enn om vinteren. Dette skjer fordi jorda vippes i en vinkel på 23,3 grader i forhold til solen. Vinter- og sommerendringer kompenseres gjensidig, men likevel, ettersom breddegraden på observasjonsstedet øker, blir gapet mellom vinter og sommer større og større, så ved ekvator er det ingen forskjell mellom vinter og sommer. Utenfor polarsirkelen er solinnstrålingen veldig høy om sommeren og veldig lav om vinteren. Dette former klimaet på jorden. I tillegg kan periodiske endringer i eksentrisiteten til jordens bane føre til fremveksten av forskjellige geologiske epoker: for eksempel,

1. Hva er solstråling? I hvilke enheter måles det? Hva avhenger størrelsen av?

Den totale mengden strålingsenergi som sendes av solen kalles solstråling, vanligvis uttrykt i kalorier eller joule per kvadratcentimeter per minutt. Solstråling er ujevnt fordelt over jorden. Det kommer an på:

Fra luftens tetthet og fuktighet - jo høyere de er, jo mindre stråling mottar jordoverflaten;

Avhengig av den geografiske breddegraden til området, øker mengden stråling fra polene til ekvator. Mengden direkte solstråling avhenger av lengden på banen som solstrålene beveger seg gjennom atmosfæren. Når solen er i senit (strålenes innfallsvinkel er 90°), treffer strålene jorden gjennom den korteste veien og avgir intensivt energien til et lite område;

Fra den årlige og daglige bevegelsen til jorden - på mellom- og høye breddegrader, varierer innstrømningen av solstråling sterkt i henhold til årstidene, noe som er assosiert med endringer i solens midthøyde og lengden på dagen;

Jordoverflatens natur - jo lettere overflaten er, jo mer sollys reflekterer den.

2. Hvilke typer solstråling deles inn i?

Det finnes følgende typer solstråling: stråling som når jordens overflate består av direkte og diffus. Stråling som kommer til jorden direkte fra solen i form av direkte sollys under en skyfri himmel kalles direkte. Den bærer den største mengden varme og lys. Hvis planeten vår ikke hadde noen atmosfære, ville jordoverflaten bare motta direkte stråling. Men når den passerer gjennom atmosfæren, blir omtrent en fjerdedel av solstrålingen spredt av gassmolekyler og urenheter og avviker fra den direkte banen. Noen av dem når jordens overflate og danner spredt solstråling. Takket være spredt stråling trenger lyset inn på steder der direkte sollys (direkte stråling) ikke trenger inn. Denne strålingen skaper dagslys og gir farge til himmelen.

3. Hvorfor endres tilgangen på solstråling etter årstidene?

Russland, for det meste, ligger i tempererte breddegrader, som ligger mellom tropene og polarsirkelen; på disse breddegradene står solen opp og går ned hver dag, men er aldri på sitt senit. På grunn av det faktum at helningsvinkelen til jorden ikke endres gjennom hele sin revolusjon rundt solen, i forskjellige årstider er mengden av innkommende varme på tempererte breddegrader forskjellig og avhenger av vinkelen til solen over horisonten. På en breddegrad på maks 450 er således innfallsvinkelen til solstrålene (22. juni) omtrent 680, og min (22. desember) er omtrent 220. Jo lavere innfallsvinkelen til solstrålene er, jo mindre varmer de bringe, derfor er det betydelige sesongmessige forskjeller i den mottatte solstrålingen til forskjellige tider årstider: vinter, vår, sommer, høst.

4. Hvorfor er det nødvendig å vite Solens høyde over horisonten?

Solens høyde over horisonten bestemmer mengden varme som kommer til jorden, derfor er det en direkte sammenheng mellom innfallsvinkelen til solstrålene og mengden solstråling som kommer til jordens overflate. Fra ekvator til polene, generelt, er det en nedgang i innfallsvinkelen til solstråler, og som et resultat, fra ekvator til polene, reduseres mengden solstråling. Når du kjenner solens høyde over horisonten, kan du finne ut hvor mye varme som kommer til jordens overflate.

5. Velg riktig svar. Den totale mengden stråling som når jordoverflaten kalles: a) absorbert stråling; b) total solstråling; c) spredt stråling.

6. Velg riktig svar. Når man beveger seg mot ekvator, øker mengden av total solstråling: a); b) avtar; c) endres ikke.

7. Velg riktig svar. Den høyeste frekvensen av reflektert stråling er: a) snø; b) chernozem; c) sand; d) vann.

8. Tror du det er mulig å bli brun på en overskyet sommerdag?

Total solstråling består av to komponenter: diffus og direkte. Samtidig bærer solens stråler, uavhengig av deres natur, ultrafiolett stråling, som påvirker soling.

9. Bruk kartet i figur 36 for å bestemme den totale solinnstrålingen for ti byer i Russland. Hvilken konklusjon trakk du?

Total stråling i forskjellige byer i Russland:

Murmansk: 10 kcal/cm2 per år;

Arkhangelsk: 30 kcal/cm2 per år;

Moskva: 40 kcal/cm2 per år;

Perm: 40 kcal/cm2 per år;

Kazan: 40 kcal/cm2 per år;

Chelyabinsk: 40 kcal/cm2 per år;

Saratov: 50 kcal/cm2 per år;

Volgograd: 50 kcal/cm2 per år;

Astrakhan: 50 kcal/cm2 per år;

Rostov-on-Don: mer enn 50 kcal/cm2 per år;

Det generelle mønsteret i fordelingen av solstråling er som følger: jo nærmere et objekt (by) er polen, jo mindre solstråling faller på det (by).

10. Beskriv hvordan årstidene er forskjellige i ditt område (naturlige forhold, folks liv, deres aktiviteter). I hvilken sesong av året er livet mest aktivt?

Det komplekse terrenget og store utstrekningen fra nord til sør gjør det mulig å skille 3 soner i regionen, som er forskjellige både i relieff og klimatiske egenskaper: fjellskog, skogsteppe og steppe. Klimaet i fjellskogsonen er kjølig og fuktig. Temperaturforholdene varierer avhengig av topografien. Denne sonen er preget av korte, kjølige somre og lange, snørike vintre. Permanent snødekke dannes i perioden 25. oktober til 5. november og består til slutten av april, og enkelte år vedvarer snødekket til 10.-15. mai. Den kaldeste måneden er januar. Gjennomsnittstemperaturen om vinteren er minus 15-16 ° C, det absolutte minimum er 44-48 ° C. Den varmeste måneden er juli med en gjennomsnittlig lufttemperatur på pluss 15-17 ° C, den absolutte maksimale lufttemperaturen om sommeren i dette området nådde pluss 37-38 ° C Klimaet i skog-steppe-sonen er varmt, med ganske kalde og snørike vintre. Gjennomsnittlig januartemperatur er minus 15,5-17,5 ° C, den absolutte minimumslufttemperaturen nådde minus 42-49 ° C. Gjennomsnittlig lufttemperatur i juli er pluss 18-19 ° C. Den absolutte maksimumstemperaturen er pluss 42,0 ° C Klimaet av steppesonen er veldig varm og tørr. Vinteren her er kald, med kraftig frost og snøstormer som oppstår i 40-50 dager, og forårsaker kraftig snøoverføring. Gjennomsnittstemperaturen i januar er minus 17-18° C. I strenge vintre synker minimumslufttemperaturen til minus 44-46° C.

Solen er en kilde til varme og lys, og gir styrke og helse. Effekten er imidlertid ikke alltid positiv. Mangel på energi eller overskudd av det kan forstyrre de naturlige prosessene i livet og provosere ulike problemer. Mange er sikre på at solbrun hud ser mye vakrere ut enn blek hud, men hvis du tilbringer lang tid under direkte stråler, kan du få en alvorlig forbrenning. Solstråling er en strøm av innkommende energi fordelt i form av elektromagnetiske bølger som passerer gjennom atmosfæren. Den måles ved kraften til energien den overfører per overflateenhet (watt/m2). Når du vet hvordan solen påvirker en person, kan du forhindre dens negative effekter.

Hva er solstråling

Det er skrevet mange bøker om solen og dens energi. Solen er den viktigste energikilden for alle fysiske og geografiske fenomener på jorden. En to-milliarddel av lyset trenger inn i de øvre lagene av planetens atmosfære, mens det meste setter seg i det kosmiske rommet.

Lysstråler er de primære kildene til andre typer energi. Når de faller på jordoverflaten og i vann, dannes de til varme og påvirker klimatiske forhold og vær.

Graden som en person blir utsatt for lysstråler avhenger av strålingsnivået, samt perioden tilbrakt under solen. Folk bruker mange typer bølger til sin fordel, ved å bruke røntgenstråler, infrarøde stråler og ultrafiolett. Imidlertid kan solbølger i sin rene form i store mengder påvirke menneskers helse negativt.

Mengden stråling avhenger av:

posisjonen til solen. Den største mengden stråling skjer i sletter og ørkener, der solverv er ganske høy og været er skyfritt. De polare områdene mottar en minimal mengde lys, siden skyer absorberer en betydelig del av lysstrømmen;
lengden på dagen. Jo nærmere ekvator, jo lengre er dagen. Det er her folk får mest varme;
atmosfæriske egenskaper: uklarhet og fuktighet. Ved ekvator er det økt uklarhet og fuktighet, som er en hindring for lysets passasje. Det er derfor mengden lysstrøm der er mindre enn i tropiske soner.

Fordeling

Fordelingen av sollys over jordoverflaten er ujevn og avhenger av:

tetthet og fuktighet i atmosfæren. Jo større de er, jo lavere er strålingseksponeringen;
geografisk breddegrad i området. Mengden lys som mottas øker fra polene til ekvator;
Jordbevegelser. Mengden stråling varierer avhengig av årstiden;
egenskaper ved jordoverflaten. En stor mengde lys reflekteres i lyse overflater, som snø. Chernozem reflekterer lysenergi dårligst.

På grunn av omfanget av dets territorium varierer Russlands strålingsnivåer betydelig. Solinnstrålingen i de nordlige regionene er omtrent den samme - 810 kWh/m2 i 365 dager, i de sørlige regionene - mer enn 4100 kWh/m2.

Lengden på timene solen skinner er også viktig.. Disse indikatorene varierer i forskjellige regioner, noe som ikke bare påvirkes av geografisk breddegrad, men også av tilstedeværelsen av fjell. Kartet over solstråling i Russland viser tydelig at det i noen regioner ikke er tilrådelig å installere strømforsyningslinjer, siden naturlig lys er ganske i stand til å møte innbyggernes behov for elektrisitet og varme.

Slags

Lysstrømmer når jorden på forskjellige måter. Typer solstråling avhenger av dette:

Strålene som kommer fra solen kalles direkte stråling. Styrken deres avhenger av solens høyde over horisonten. Maksimumsnivået observeres kl. 12.00, minimum - om morgenen og kvelden. I tillegg er intensiteten av påvirkningen knyttet til tiden på året: den største skjer om sommeren, minst om vinteren. Det er karakteristisk at i fjellet er strålingsnivået høyere enn på flate overflater. Skitten luft reduserer også direkte lysstrømmer. Jo lavere solen er over horisonten, jo mindre ultrafiolett stråling er det.
Reflektert stråling er stråling som reflekteres av vann eller jordoverflaten.
Spredt solstråling dannes når lysstrømmen spres. Den blå fargen på himmelen i skyfritt vær avhenger av det.

Absorbert solstråling avhenger av reflektiviteten til jordoverflaten - albedo.

Den spektrale sammensetningen av strålingen er mangfoldig:

fargede eller synlige stråler gir belysning og er av stor betydning i plantenes liv;
ultrafiolett stråling bør penetrere menneskekroppen moderat, siden overskudd eller mangel kan forårsake skade;
Infrarød stråling gir en følelse av varme og påvirker veksten av vegetasjon.

Total solstråling er direkte og spredte stråler som trenger gjennom jorden. I fravær av skyer, rundt klokken 12, så vel som om sommeren, når det sitt maksimum.

Historier fra våre lesere

Vladimir
61 år gammel

Hvordan oppstår påvirkningen?

Elektromagnetiske bølger består av forskjellige deler. Det er usynlige, infrarøde og synlige, ultrafiolette stråler. Det er karakteristisk at strålingsstrømmer har ulik energistruktur og påvirker mennesker ulikt.

Lysstrøm kan ha en gunstig, helbredende effekt på tilstanden til menneskekroppen. Ved å passere gjennom de visuelle organene regulerer lys metabolisme, søvnmønster og påvirker en persons generelle velvære. I tillegg kan lysenergi gi en følelse av varme. Når huden blir bestrålet, oppstår fotokjemiske reaksjoner i kroppen som fremmer riktig metabolisme.

Ultrafiolett har en høy biologisk evne, med en bølgelengde fra 290 til 315 nm. Disse bølgene syntetiserer vitamin D i kroppen og er også i stand til å ødelegge tuberkuloseviruset på få minutter, stafylokokker - innen et kvarter, og tyfusbasiller - på 1 time.

Det er karakteristisk at skyfritt vær reduserer varigheten av nye epidemier av influensa og andre sykdommer, for eksempel difteri, som kan overføres av luftbårne dråper.

Kroppens naturlige krefter beskytter en person mot plutselige atmosfæriske svingninger: lufttemperatur, fuktighet, trykk. Noen ganger svekkes imidlertid slik beskyttelse, som under påvirkning av sterk fuktighet sammen med forhøyet temperatur fører til heteslag.

Effekten av stråling avhenger av graden av dens penetrering i kroppen. Jo lengre bølgene er, desto sterkere er strålingskraften. Infrarøde bølger kan trenge inn til 23 cm under huden, synlige strømmer - opptil 1 cm, ultrafiolette - opptil 0,5-1 mm.

Folk mottar alle typer stråler under solens aktivitet, når de er i åpne rom. Lysbølger lar en person tilpasse seg verden, og det er derfor for å sikre komfortabelt velvære i lokalene, det er nødvendig å skape forhold for et optimalt belysningsnivå.

Påvirkning på mennesker

Påvirkningen av solstråling på menneskers helse bestemmes av ulike faktorer. Bostedet til en person, klimaet, samt hvor mye tid som brukes under direkte stråler betyr noe.

Med mangel på sol opplever innbyggere i det fjerne nord, så vel som personer hvis aktiviteter involverer arbeid under jorden, for eksempel gruvearbeidere, ulike funksjonsforstyrrelser, nedsatt beinstyrke og nervøse lidelser.

Barn som ikke får nok lys, lider oftere av rakitt enn andre. I tillegg er de mer utsatt for tannsykdommer og har også et lengre tuberkuloseforløp.

Imidlertid kan for mye eksponering for lysbølger uten periodisk endring av dag og natt ha skadelige effekter på helsen. For eksempel lider beboere i Arktis ofte av irritabilitet, tretthet, søvnløshet, depresjon og nedsatt arbeidsevne.

Stråling i den russiske føderasjonen er mindre aktiv enn for eksempel i Australia.

Dermed mennesker som er utsatt for langvarig stråling:

har høy risiko for å utvikle hudkreft;
har en økt tendens til tørr hud, som igjen akselererer aldringsprosessen og utseendet av pigmentering og tidlige rynker;
kan lide av forverring av visuelle evner, grå stær, konjunktivitt;
har svekket immunitet.

Mangel på vitamin D hos mennesker er en av årsakene til ondartede neoplasmer, metabolske forstyrrelser, noe som fører til overflødig kroppsvekt, endokrine lidelser, søvnforstyrrelser, fysisk utmattelse og dårlig humør.

En person som systematisk mottar solens lys og ikke misbruker soling, opplever som regel ikke helseproblemer:

har stabil funksjon av hjertet og blodårene;
lider ikke av nervøse sykdommer;
har godt humør;
har en normal metabolisme;
blir sjelden syk.

Dermed kan bare en dosert mengde stråling ha en positiv effekt på menneskers helse.

Hvordan beskytte deg selv

Overdreven eksponering for stråling kan forårsake overoppheting av kroppen, brannskader og forverring av enkelte kroniske sykdommer.. Fans av soling må ta vare på følgende enkle regler:

Sol deg på åpne områder med forsiktighet;
Under varmt vær, gjemme deg i skyggen under spredte stråler. Dette gjelder spesielt for små barn og eldre som lider av tuberkulose og hjertesykdom.

Det bør huskes at det er nødvendig å sole seg på et trygt tidspunkt på dagen, og heller ikke være under den brennende solen i lang tid. I tillegg bør du beskytte hodet mot heteslag ved å bruke lue, solbriller, lukkede klær, og også bruke ulike solkremer.

Solstråling i medisin

Lysstrømmer brukes aktivt i medisin:

Røntgenstråler bruker bølgenes evne til å passere gjennom bløtvev og skjelettsystemet;
introduksjonen av isotoper gjør det mulig å registrere deres konsentrasjon i indre organer og oppdage mange patologier og foci av betennelse;
Strålebehandling kan ødelegge veksten og utviklingen av ondartede svulster.

Egenskapene til bølger brukes med hell i mange fysioterapeutiske enheter:

Enheter med infrarød stråling brukes til varmebehandling av indre inflammatoriske prosesser, beinsykdommer, osteokondrose, revmatisme, på grunn av bølgenes evne til å gjenopprette cellulære strukturer.
Ultrafiolette stråler kan ha en negativ effekt på levende vesener, hemme plantevekst og undertrykke mikroorganismer og virus.

Den hygieniske betydningen av solstråling er stor. Enheter med ultrafiolett stråling brukes i terapi:

ulike hudskader: sår, brannskader;
infeksjoner;
sykdommer i munnhulen;
onkologiske neoplasmer.

I tillegg har stråling en positiv effekt på menneskekroppen som helhet: den kan gi styrke, styrke immunforsvaret og fylle opp mangelen på vitaminer.

Sollys er en viktig kilde til et fullt menneskeliv. En tilstrekkelig tilførsel av det fører til den gunstige eksistensen av alle levende vesener på planeten. En person kan ikke redusere graden av stråling, men han kan beskytte seg mot dens negative effekter.