Tổng bức xạ mặt trời bị hấp thụ tán xạ trực tiếp. Xem “bức xạ mặt trời” là gì trong các từ điển khác

Bức xạ mặt trời (bức xạ mặt trời) là tổng lượng vật chất và năng lượng mặt trời đi vào Trái đất. Bức xạ mặt trời bao gồm hai phần chính sau: Thứ nhất, bức xạ nhiệt và ánh sáng, là sự kết hợp của sóng điện từ; thứ hai, bức xạ hạt.

Trên Mặt Trời, nhiệt năng của phản ứng hạt nhân chuyển thành năng lượng bức xạ. Khi tia nắng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất, năng lượng bức xạ lại được chuyển thành nhiệt năng. Bức xạ mặt trời do đó mang theo ánh sáng và nhiệt.

Cường độ bức xạ mặt trời. Hằng số mặt trời. Bức xạ mặt trời là nguồn nhiệt quan trọng nhất cho lớp vỏ địa lý. Nguồn nhiệt thứ hai cho lớp vỏ địa lý là nhiệt đến từ các quả cầu và lớp bên trong của hành tinh chúng ta.

Do trong lớp vỏ địa lý có một loại năng lượng ( năng lượng bức xạ ) tương đương chuyển sang dạng khác ( năng lượng nhiệt ), thì năng lượng bức xạ của bức xạ mặt trời có thể được biểu thị bằng đơn vị nhiệt năng - joules (J).

Cường độ bức xạ mặt trời phải được đo chủ yếu bên ngoài khí quyển, vì khi đi qua quả cầu không khí, nó bị biến đổi và suy yếu. Cường độ bức xạ mặt trời được biểu thị bằng hằng số mặt trời.

Hằng số mặt trời - đây là dòng năng lượng mặt trời trong 1 phút đi vào một khu vực có tiết diện 1 cm 2, vuông góc với tia nắng mặt trời và nằm ngoài bầu khí quyển. Hằng số mặt trời cũng có thể được định nghĩa là lượng nhiệt nhận được trong 1 phút ở ranh giới trên của khí quyển bằng 1 cm 2 bề mặt đen vuông góc với tia nắng mặt trời.

Hằng số mặt trời là 1,98 cal/(cm 2 x phút), hoặc 1.352 kW/m 2 x phút.

Vì bầu khí quyển phía trên hấp thụ một phần đáng kể bức xạ nên điều quan trọng là phải biết cường độ của nó ở ranh giới trên của đường bao địa lý, tức là ở tầng bình lưu phía dưới. Bức xạ mặt trời ở ranh giới trên của đường bao địa lý được biểu thị hằng số mặt trời thông thường . Giá trị của hằng số mặt trời thông thường là 1,90 - 1,92 cal / (cm 2 x phút), hoặc 1,32 - 1,34 kW / (m 2 x phút).

Hằng số mặt trời, trái với tên gọi của nó, không giữ nguyên hằng số. Nó thay đổi do sự thay đổi khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất khi Trái đất di chuyển dọc theo quỹ đạo của nó. Những biến động này dù nhỏ đến đâu cũng luôn ảnh hưởng đến thời tiết, khí hậu.

Trung bình, mỗi km vuông tầng đối lưu nhận được 10,8 x 10 15 J (2,6 x 10 15 cal) mỗi năm. Lượng nhiệt này có thể thu được bằng cách đốt 400.000 tấn than. Toàn bộ Trái đất nhận được một lượng nhiệt mỗi năm được xác định bằng giá trị 5,74 x 10 24 J (1,37 x 10 24 cal).

Sự phân bố bức xạ mặt trời “ở ranh giới trên của khí quyển” hoặc trong bầu khí quyển hoàn toàn trong suốt. Kiến thức về sự phân bố bức xạ mặt trời trước khi nó đi vào khí quyển, hay còn gọi là khí hậu mặt trời (nắng) , rất quan trọng để xác định vai trò và tỷ lệ tham gia của chính lớp vỏ không khí (khí quyển) của Trái đất trong việc phân phối nhiệt trên bề mặt Trái đất và trong việc hình thành chế độ nhiệt của nó.

Lượng nhiệt và ánh sáng mặt trời nhận được trên một đơn vị diện tích được xác định, trước hết là bởi góc tới của tia sáng, tùy thuộc vào độ cao của Mặt trời so với đường chân trời và thứ hai là theo độ dài của ngày.

Sự phân bố bức xạ ở ranh giới trên của đường bao địa lý, chỉ được xác định bởi các yếu tố thiên văn, đồng đều hơn so với sự phân bố thực tế của nó trên bề mặt trái đất.

Trong trường hợp không có bầu khí quyển, lượng bức xạ hàng năm ở vĩ độ xích đạo sẽ là 13.480 MJ/cm2 (322 kcal/cm2), và ở các cực là 5.560 MJ/m2 (133 kcal/cm2). Đến các vĩ độ cực, Mặt trời gửi nhiệt ít hơn một nửa (khoảng 42%) lượng nhiệt đến xích đạo.

Có vẻ như bức xạ mặt trời của Trái đất là đối xứng so với mặt phẳng xích đạo. Nhưng điều này chỉ xảy ra hai lần một năm, vào những ngày xuân phân và thu phân. Độ nghiêng của trục quay và chuyển động hàng năm của Trái đất xác định bức xạ không đối xứng của nó bởi Mặt trời. Vào tháng 1 trong năm, bán cầu nam nhận được nhiều nhiệt hơn và vào tháng 7, bán cầu bắc nhận được nhiều nhiệt hơn. Đây chính xác là lý do chính tạo ra nhịp điệu theo mùa trong phạm vi địa lý.

Sự chênh lệch giữa xích đạo và cực của bán cầu mùa hè là nhỏ: xích đạo nhận được 6.740 MJ/m2 (161 kcal/cm2) và cực nhận được khoảng 5.560 MJ/m2 (133 kcal/cm2 trong nửa năm). Nhưng các quốc gia vùng cực của bán cầu mùa đông đồng thời hoàn toàn bị thiếu nhiệt và ánh sáng mặt trời.

Vào ngày hạ chí, cực thậm chí còn nhận được nhiều nhiệt hơn cả xích đạo - 46,0 MJ/m2 (1,1 kcal/cm2) và 33,9 MJ/m2 (0,81 kcal/cm2).

Nhìn chung, khí hậu mặt trời hàng năm ở hai cực lạnh hơn ở xích đạo 2,4 lần. Tuy nhiên, chúng ta phải nhớ rằng vào mùa đông, các cực hoàn toàn không được Mặt trời sưởi ấm.

Khí hậu thực tế của tất cả các vĩ độ phần lớn là do các yếu tố trên mặt đất. Điều quan trọng nhất trong số các yếu tố này là: thứ nhất là sự suy yếu của bức xạ trong khí quyển và thứ hai là cường độ hấp thụ bức xạ mặt trời khác nhau của bề mặt trái đất trong các điều kiện địa lý khác nhau.

Sự thay đổi bức xạ mặt trời khi đi qua bầu khí quyển. Ánh sáng mặt trời trực tiếp xuyên qua bầu khí quyển dưới bầu trời không mây được gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp . Giá trị tối đa của nó với độ trong suốt cao của khí quyển trên bề mặt vuông góc với các tia ở vùng nhiệt đới là khoảng 1,05 - 1,19 kW/m 2 (1,5 - 1,7 cal/cm 2 x phút. Ở vĩ độ trung bình, điện áp bức xạ giữa trưa thường là khoảng 0,70 - 0,98 kW/m 2 x phút (1,0 - 1,4 cal/cm 2 x phút). Ở vùng núi, giá trị này tăng lên đáng kể.

Một số tia nắng mặt trời khi tiếp xúc với các phân tử khí và sol khí bị phân tán và trở thành bức xạ tán xạ . Bức xạ tán xạ không còn đến bề mặt trái đất từ đĩa mặt trời mà từ toàn bộ bầu trời và tạo ra ánh sáng ban ngày lan rộng. Nó làm cho trời sáng vào những ngày nắng và nơi các tia trực tiếp không xuyên qua được, chẳng hạn như dưới tán rừng. Cùng với bức xạ trực tiếp, bức xạ khuếch tán cũng đóng vai trò là nguồn nhiệt và ánh sáng.

Đường truyền trực tiếp càng mạnh thì giá trị tuyệt đối của bức xạ tán xạ càng lớn. Tầm quan trọng tương đối của bức xạ tán xạ tăng lên khi vai trò của bức xạ trực tiếp giảm dần: ở vĩ độ trung bình vào mùa hè, nó chiếm 41% và vào mùa đông là 73% tổng lượng bức xạ tới. Tỷ lệ bức xạ tán xạ trong tổng lượng bức xạ cũng phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời. Ở vĩ độ cao, bức xạ tán xạ chiếm khoảng 30% và ở vĩ độ cực, nó chiếm khoảng 70% tổng lượng bức xạ.

Nhìn chung, bức xạ tán xạ chiếm khoảng 25% tổng lượng tia mặt trời tới hành tinh của chúng ta.

Do đó, bức xạ trực tiếp và khuếch tán tới bề mặt trái đất. Cùng nhau, dạng bức xạ trực tiếp và tán xạ tổng bức xạ , xác định chế độ nhiệt của tầng đối lưu .

Bằng cách hấp thụ và tán xạ bức xạ, bầu khí quyển làm suy yếu nó đáng kể. Lượng suy giảm phụ thuộc vào hệ số minh bạch, cho biết tỷ lệ bức xạ tới được bề mặt trái đất. Nếu tầng đối lưu chỉ bao gồm các loại khí thì hệ số trong suốt sẽ bằng 0,9, nghĩa là nó sẽ truyền khoảng 90% bức xạ tới Trái đất. Tuy nhiên, các sol khí luôn hiện diện trong không khí làm giảm hệ số trong suốt xuống còn 0,7 - 0,8. Độ trong suốt của khí quyển thay đổi theo thời tiết.

Vì mật độ không khí giảm theo độ cao nên lớp khí bị các tia xuyên qua không được biểu thị bằng km độ dày khí quyển. Đơn vị đo được sử dụng là khối lượng quang học, bằng độ dày của lớp không khí với tia tới theo phương thẳng đứng.

Sự suy yếu của bức xạ trong tầng đối lưu rất dễ quan sát vào ban ngày. Khi Mặt trời ở gần đường chân trời, các tia của nó xuyên qua một số khối quang học. Đồng thời, cường độ của chúng yếu đi đến mức người ta có thể nhìn Mặt trời bằng mắt không được bảo vệ. Khi Mặt trời mọc, khối lượng quang học mà các tia của nó đi qua giảm đi, dẫn đến bức xạ tăng lên.

Mức độ suy giảm bức xạ mặt trời trong khí quyển được biểu thị Công thức Lambert :

I i = I 0 p m , ở đâu

I i – bức xạ tới bề mặt trái đất,

I 0 – hằng số mặt trời,

p - hệ số minh bạch,

m là số khối lượng quang học.

Bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất. Lượng năng lượng bức xạ trên một đơn vị bề mặt trái đất trước hết phụ thuộc vào góc tới của tia nắng mặt trời. Các khu vực bằng nhau ở xích đạo, ở vĩ độ trung bình và vĩ độ cao nhận được lượng bức xạ khác nhau.

Ánh sáng mặt trời (ánh sáng) giảm đáng kể mây mù. Những đám mây lớn ở vĩ độ xích đạo và ôn đới và những đám mây thấp ở vĩ độ nhiệt đới tạo ra những điều chỉnh đáng kể đối với sự phân bố năng lượng bức xạ mặt trời theo vùng.

Sự phân bố nhiệt mặt trời trên bề mặt trái đất được mô tả trên bản đồ tổng bức xạ mặt trời. Như những bản đồ này cho thấy, các vĩ độ nhiệt đới nhận được lượng nhiệt mặt trời lớn nhất - từ 7.530 đến 9.200 MJ/m2 (180-220 kcal/cm2). Các vĩ độ xích đạo do có nhiều mây nên nhận được ít nhiệt hơn một chút: 4.185 – 5.860 MJ/m2 (100-140 kcal/cm2).

Từ vĩ độ nhiệt đới đến ôn đới, bức xạ giảm dần. Ở các đảo Bắc Cực, lượng này không quá 2.510 MJ/m2 (60 kcal/cm2) mỗi năm. Sự phân bố bức xạ trên bề mặt trái đất có tính chất vùng-khu vực. Mỗi khu được chia thành các khu vực (khu vực) riêng biệt, hơi khác nhau một chút.

Biến động theo mùa trong tổng bức xạ.

Ở các vĩ độ xích đạo và nhiệt đới, độ cao của Mặt trời và góc tới của tia mặt trời thay đổi một chút theo từng tháng. Tổng bức xạ trong các tháng có đặc điểm là có giá trị lớn, sự thay đổi theo mùa của điều kiện nhiệt hoặc không có hoặc rất không đáng kể. Ở vành đai xích đạo, hai cực đại được nhìn thấy mờ nhạt, tương ứng với vị trí thiên đỉnh của Mặt trời.

Ở vùng ôn đới Trong quá trình bức xạ hàng năm, cực đại mùa hè được thể hiện rõ ràng, trong đó giá trị hàng tháng của tổng bức xạ không nhỏ hơn giá trị nhiệt đới. Số tháng ấm giảm dần theo vĩ độ.

Ở các vùng cực chế độ bức xạ thay đổi đáng kể. Ở đây, tùy thuộc vào vĩ độ, từ vài ngày đến vài tháng, không chỉ sưởi ấm mà cả ánh sáng cũng dừng lại. Vào mùa hè, ánh sáng ở đây diễn ra liên tục, điều này làm tăng đáng kể lượng bức xạ hàng tháng.

Sự đồng hóa bức xạ của bề mặt trái đất. suất phản chiếu. Tổng bức xạ tới bề mặt trái đất được đất và nước hấp thụ một phần và chuyển thành nhiệt. Trên các đại dương và biển, tổng lượng bức xạ được dành cho sự bốc hơi. Một phần của tổng bức xạ được phản xạ vào khí quyển ( bức xạ phản xạ).

Nếu bầu khí quyển truyền toàn bộ tia nắng mặt trời tới bề mặt trái đất thì khí hậu của bất kỳ điểm nào trên Trái đất sẽ chỉ phụ thuộc vào vĩ độ địa lý. Đây là những gì họ tin vào thời cổ đại. Tuy nhiên, khi tia nắng mặt trời xuyên qua bầu khí quyển trái đất, như chúng ta đã thấy, chúng bị suy yếu do quá trình hấp thụ và tán xạ đồng thời.

Những giọt nước và tinh thể băng tạo nên mây hấp thụ và phân tán rất nhiều. Phần bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất sau khi bị tán xạ bởi khí quyển và mây được gọi là bức xạ tán xạ.Phần bức xạ mặt trời đi qua khí quyển mà không bị tiêu tán gọi là

bức xạ trực tiếp.

Bức xạ bị phân tán không chỉ bởi các đám mây mà còn trên bầu trời quang đãng bởi các phân tử, khí và hạt bụi. Tỷ lệ giữa bức xạ trực tiếp và bức xạ tán xạ rất khác nhau. Nếu, với bầu trời quang đãng và tỷ lệ ánh sáng mặt trời chiếu thẳng đứng, tỷ lệ bức xạ tán xạ là 0,1% bức xạ trực tiếp thì

Ở những vùng trên trái đất nơi có thời tiết quang đãng, chẳng hạn như Trung Á, nguồn sưởi ấm chính của bề mặt trái đất là bức xạ mặt trời trực tiếp. Ở những nơi thời tiết nhiều mây, chẳng hạn như ở phía bắc và tây bắc lãnh thổ châu Âu của Liên Xô, bức xạ mặt trời khuếch tán trở nên đáng kể. Vịnh Tikhaya, nằm ở phía bắc, nhận được bức xạ tán xạ nhiều hơn gần gấp rưỡi so với bức xạ trực tiếp (Bảng 5). Ngược lại, ở Tashkent, bức xạ khuếch tán nhỏ hơn 1/3 bức xạ trực tiếp. Bức xạ mặt trời trực tiếp ở Yakutsk lớn hơn ở Leningrad. Điều này được giải thích là do ở Leningrad có nhiều ngày nhiều mây hơn và độ trong của không khí kém hơn.

Albedo của bề mặt trái đất. Bề mặt trái đất có khả năng phản xạ các tia chiếu tới nó. Lượng bức xạ bị hấp thụ và phản xạ phụ thuộc vào tính chất của bề mặt trái đất. Tỷ số giữa lượng năng lượng bức xạ phản xạ từ bề mặt của vật thể và lượng năng lượng bức xạ tới được gọi là suất phản chiếu. Albedo đặc trưng cho độ phản xạ của bề mặt vật thể. Ví dụ, khi họ nói rằng suất phản chiếu của tuyết mới rơi là 80-85%, điều này có nghĩa là 80-85% tổng lượng bức xạ rơi trên bề mặt tuyết sẽ bị phản xạ từ nó.

Albedo của băng tuyết phụ thuộc vào độ tinh khiết của chúng. Ở các thành phố công nghiệp, do sự lắng đọng của nhiều tạp chất khác nhau, chủ yếu là bồ hóng, trên tuyết nên suất phản chiếu ít hơn.

Ngược lại, ở vùng Bắc Cực, suất phản chiếu tuyết có khi đạt tới 94%.

Bức xạ mặt trời là bức xạ đặc trưng của ngôi sao trong hệ hành tinh của chúng ta. Mặt trời là ngôi sao chính mà Trái đất và các hành tinh lân cận quay xung quanh. Trên thực tế, nó là một quả cầu khí nóng khổng lồ, liên tục phát ra những dòng năng lượng vào không gian xung quanh. Đây là những gì được gọi là bức xạ. Đồng thời, năng lượng này là một trong những yếu tố chính tạo nên sự sống trên hành tinh của chúng ta. Giống như mọi thứ trên thế giới này, lợi ích và tác hại của bức xạ mặt trời đối với đời sống hữu cơ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Tổng quan chung

Để hiểu bức xạ mặt trời là gì, trước tiên bạn phải hiểu Mặt trời là gì. Nguồn nhiệt chính cung cấp các điều kiện cho sự tồn tại hữu cơ trên hành tinh của chúng ta trong không gian vũ trụ chỉ là một ngôi sao nhỏ ở vùng ngoại ô thiên hà của Dải Ngân hà. Nhưng đối với người trái đất, Mặt trời là trung tâm của vũ trụ mini. Rốt cuộc, hành tinh của chúng ta quay quanh khối khí này. Mặt trời mang lại cho chúng ta sự ấm áp và ánh sáng, nghĩa là nó cung cấp các dạng năng lượng mà nếu không có chúng thì sự tồn tại của chúng ta là không thể.

Vào thời xa xưa, nguồn bức xạ mặt trời - Mặt trời - là một vị thần, một vật đáng được tôn thờ. Đối với mọi người, quỹ đạo của mặt trời trên bầu trời dường như là bằng chứng rõ ràng về ý muốn của Chúa. Những nỗ lực tìm hiểu bản chất của hiện tượng này, giải thích ngôi sao này là gì, đã được thực hiện từ lâu và Copernicus đã có đóng góp đặc biệt quan trọng cho chúng, hình thành nên ý tưởng về thuyết nhật tâm, khác biệt đáng kể so với quan điểm thường được chấp nhận. thuyết địa tâm thời đó. Tuy nhiên, người ta biết chắc rằng vào thời cổ đại, các nhà khoa học đã hơn một lần nghĩ về Mặt trời là gì, tại sao nó lại quan trọng đối với bất kỳ dạng sống nào trên hành tinh của chúng ta, tại sao chuyển động của ngôi sao sáng này lại giống hệt như cách chúng ta nhìn thấy.

Sự tiến bộ của công nghệ đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn Mặt trời là gì, những quá trình nào xảy ra bên trong ngôi sao, trên bề mặt của nó. Các nhà khoa học đã tìm hiểu bức xạ mặt trời là gì, một vật thể khí ảnh hưởng như thế nào đến các hành tinh trong vùng ảnh hưởng của nó, đặc biệt là khí hậu Trái đất. Giờ đây, nhân loại đã có một nền tảng kiến thức đủ đồ sộ để tự tin nói: có thể tìm ra bản chất của bức xạ phát ra từ Mặt trời, cách đo dòng năng lượng này và cách hình thành các đặc điểm tác động của nó lên các dạng khác nhau của sự sống hữu cơ trên Trái Đất.

Về điều khoản

Bước quan trọng nhất để nắm vững bản chất của khái niệm này đã được thực hiện vào thế kỷ trước. Khi đó, nhà thiên văn học lỗi lạc A. Eddington đã đưa ra một giả định: phản ứng tổng hợp nhiệt hạch xảy ra ở độ sâu của mặt trời, cho phép giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ phát ra không gian xung quanh ngôi sao. Cố gắng ước tính cường độ bức xạ mặt trời, người ta đã nỗ lực xác định các thông số thực tế của môi trường trên ngôi sao sáng. Như vậy, nhiệt độ của lõi, theo các nhà khoa học, lên tới 15 triệu độ. Điều này đủ để đối phó với ảnh hưởng đẩy lẫn nhau của các proton. Sự va chạm của các đơn vị dẫn đến sự hình thành hạt nhân helium.

Thông tin mới thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học lỗi lạc, trong đó có A. Einstein. Trong nỗ lực ước tính lượng bức xạ mặt trời, các nhà khoa học phát hiện ra rằng hạt nhân helium có khối lượng thấp hơn tổng giá trị của 4 proton cần thiết để hình thành cấu trúc mới. Đây là cách xác định một đặc điểm của các phản ứng, được gọi là “khiếm khuyết khối lượng”. Nhưng trong tự nhiên không có gì có thể biến mất mà không để lại dấu vết! Trong nỗ lực tìm kiếm các giá trị “thoát”, các nhà khoa học đã so sánh sự chữa lành bằng năng lượng và tính đặc hiệu của sự thay đổi khối lượng. Khi đó người ta mới có thể tiết lộ rằng sự khác biệt đó là do tia gamma phát ra.

Các vật thể phát ra đi từ lõi ngôi sao của chúng ta đến bề mặt của nó thông qua nhiều lớp khí quyển dạng khí, dẫn đến sự phân mảnh của các nguyên tố và hình thành bức xạ điện từ dựa trên chúng. Trong số các loại bức xạ mặt trời khác có ánh sáng mà mắt người cảm nhận được. Ước tính sơ bộ cho thấy quá trình truyền tia gamma mất khoảng 10 triệu năm. Tám phút nữa - và năng lượng phát ra sẽ chạm tới bề mặt hành tinh của chúng ta.

Làm thế nào và cái gì?

Bức xạ mặt trời là tổng thể của bức xạ điện từ, có phạm vi khá rộng. Điều này bao gồm cái gọi là gió mặt trời, tức là dòng năng lượng được hình thành bởi các electron và các hạt ánh sáng. Ở lớp ranh giới của bầu khí quyển hành tinh chúng ta, người ta liên tục quan sát thấy cường độ bức xạ mặt trời như nhau. Năng lượng của một ngôi sao là rời rạc, sự truyền năng lượng của nó được thực hiện thông qua lượng tử và sắc thái hạt không đáng kể đến mức các tia có thể được coi là sóng điện từ. Và sự phân bố của chúng, như các nhà vật lý đã tìm thấy, xảy ra đồng đều và theo đường thẳng. Vì vậy, để mô tả bức xạ mặt trời cần xác định bước sóng đặc trưng của nó. Dựa trên thông số này, người ta thường phân biệt một số loại bức xạ:

ấm;
sóng vô tuyến;
ánh sáng trắng;
tia cực tím;
gamma;
Tia X.

Tỷ lệ hồng ngoại, nhìn thấy, tia cực tím được ước tính tốt nhất như sau: 52%, 43%, 5%.

Để đánh giá bức xạ định lượng, cần tính mật độ dòng năng lượng, tức là lượng năng lượng chạm tới một diện tích bề mặt giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bức xạ mặt trời chủ yếu được hấp thụ bởi bầu khí quyển hành tinh. Nhờ đó, quá trình sưởi ấm đạt đến nhiệt độ phù hợp cho sự sống hữu cơ đặc trưng của Trái đất. Lớp vỏ ozone hiện tại chỉ cho phép một phần trăm bức xạ cực tím đi qua. Trong trường hợp này, các sóng có chiều dài ngắn gây nguy hiểm cho sinh vật bị chặn hoàn toàn. Các lớp khí quyển có khả năng phân tán gần 1/3 lượng tia Mặt trời và 20% khác bị hấp thụ. Do đó, không quá một nửa tổng năng lượng đến được bề mặt hành tinh. Chính “dư lượng” này mà khoa học gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp.

Làm thế nào về chi tiết hơn?

Có một số khía cạnh quyết định cường độ của bức xạ trực tiếp. Quan trọng nhất là góc tới, phụ thuộc vào vĩ độ (đặc điểm địa lý của khu vực trên địa cầu) và thời gian trong năm, yếu tố quyết định khoảng cách đến một điểm cụ thể từ nguồn bức xạ là bao nhiêu. Phần lớn phụ thuộc vào đặc điểm của bầu khí quyển - nó ô nhiễm như thế nào, có bao nhiêu đám mây tại một thời điểm nhất định. Cuối cùng, bản chất của bề mặt mà chùm tia chiếu vào đóng một vai trò quan trọng, cụ thể là khả năng phản xạ sóng tới của nó.

Tổng bức xạ mặt trời là đại lượng kết hợp khối lượng tán xạ và bức xạ trực tiếp. Thông số được sử dụng để đánh giá cường độ được ước tính bằng lượng calo trên một đơn vị diện tích. Đồng thời, hãy nhớ rằng vào các thời điểm khác nhau trong ngày, các giá trị đặc trưng của bức xạ cũng khác nhau. Ngoài ra, năng lượng không thể được phân bổ đều trên bề mặt hành tinh. Càng gần cực, cường độ càng cao, đồng thời tuyết phủ có độ phản chiếu cao, đồng nghĩa với việc không khí không có cơ hội ấm lên. Do đó, càng xa xích đạo thì tổng bức xạ sóng mặt trời sẽ càng thấp.

Như các nhà khoa học đã phát hiện, năng lượng của bức xạ mặt trời có tác động nghiêm trọng đến khí hậu hành tinh và làm khuất phục hoạt động sống của nhiều sinh vật khác nhau tồn tại trên Trái đất. Ở nước ta, cũng như trên lãnh thổ của các nước láng giềng gần nhất của chúng ta, cũng như ở các quốc gia khác nằm ở bán cầu bắc, vào mùa đông, bức xạ tán xạ chiếm ưu thế, nhưng vào mùa hè, bức xạ trực tiếp lại chiếm ưu thế.

Sóng hồng ngoại

Trong tổng lượng bức xạ mặt trời, một tỷ lệ ấn tượng thuộc về phổ hồng ngoại mà mắt người không cảm nhận được. Do những sóng như vậy, bề mặt hành tinh nóng lên, truyền dần năng lượng nhiệt sang khối không khí. Điều này giúp duy trì khí hậu thoải mái và duy trì các điều kiện cho sự tồn tại của sự sống hữu cơ. Nếu không có sự gián đoạn nghiêm trọng nào xảy ra, khí hậu vẫn tương đối không thay đổi, điều đó có nghĩa là tất cả các sinh vật có thể sống trong điều kiện bình thường.

Ngôi sao của chúng ta không phải là nguồn phát sóng hồng ngoại duy nhất. Bức xạ tương tự là đặc điểm của bất kỳ vật thể nào được làm nóng, bao gồm cả cục pin thông thường trong nhà của con người. Nhiều thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết bức xạ hồng ngoại, giúp có thể nhìn thấy các vật thể nóng trong bóng tối hoặc các điều kiện khác gây khó chịu cho mắt. Nhân tiện, các thiết bị nhỏ gọn đã trở nên rất phổ biến gần đây hoạt động theo nguyên tắc tương tự để đánh giá xem khu vực nào của tòa nhà xảy ra hiện tượng mất nhiệt lớn nhất. Những cơ chế này đặc biệt phổ biến đối với các nhà xây dựng cũng như chủ sở hữu nhà riêng, vì chúng giúp xác định khu vực nào nhiệt bị mất, tổ chức bảo vệ và ngăn chặn việc tiêu thụ năng lượng không cần thiết.

Đừng đánh giá thấp tác động của bức xạ mặt trời trong phổ hồng ngoại lên cơ thể con người chỉ vì mắt chúng ta không thể cảm nhận được những sóng như vậy. Đặc biệt, bức xạ được sử dụng tích cực trong y học, vì nó có thể làm tăng nồng độ bạch cầu trong hệ tuần hoàn, cũng như bình thường hóa lưu lượng máu bằng cách tăng lumen của mạch máu. Các thiết bị dựa trên phổ IR được sử dụng làm phương pháp dự phòng các bệnh lý về da, điều trị các quá trình viêm ở dạng cấp tính và mãn tính. Các loại thuốc hiện đại nhất giúp đối phó với sẹo keo và vết thương dinh dưỡng.

Điều này thật thú vị

Dựa trên nghiên cứu về các yếu tố bức xạ mặt trời, người ta có thể tạo ra những thiết bị thực sự độc đáo gọi là máy đo nhiệt độ. Chúng giúp phát hiện kịp thời nhiều bệnh khác nhau mà các phương tiện khác không thể phát hiện được. Đây là cách bạn có thể tìm thấy bệnh ung thư hoặc cục máu đông. IR ở một mức độ nào đó bảo vệ chống lại bức xạ cực tím, gây nguy hiểm cho sự sống hữu cơ, điều này cho phép sử dụng các sóng thuộc quang phổ này để phục hồi sức khỏe cho các phi hành gia đã ở trong không gian trong một thời gian dài.

Thiên nhiên xung quanh chúng ta cho đến ngày nay vẫn còn là điều bí ẩn, điều này cũng áp dụng cho bức xạ có bước sóng khác nhau. Đặc biệt, ánh sáng hồng ngoại vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các nhà khoa học biết rằng việc sử dụng không đúng cách có thể gây hại cho sức khỏe. Vì vậy, không thể chấp nhận được việc sử dụng thiết bị tạo ra ánh sáng như vậy để điều trị các vùng bị viêm có mủ, chảy máu và các khối u ác tính. Phổ hồng ngoại chống chỉ định đối với những người bị rối loạn chức năng của tim và mạch máu, bao gồm cả những mạch máu nằm trong não.

Ánh sáng nhìn thấy được

Một trong những yếu tố của tổng bức xạ mặt trời là ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được. Các chùm sóng truyền theo đường thẳng nên không chồng lên nhau. Có một thời, điều này đã trở thành chủ đề của một số lượng đáng kể các công trình khoa học: các nhà khoa học bắt đầu tìm hiểu lý do tại sao xung quanh chúng ta có rất nhiều sắc thái. Hóa ra các thông số ánh sáng chính đóng một vai trò nào đó:

khúc xạ;
sự phản xạ;
sự hấp thụ.

Như các nhà khoa học đã phát hiện, bản thân các vật thể không có khả năng trở thành nguồn ánh sáng khả kiến nhưng có thể hấp thụ bức xạ và phản xạ nó. Góc phản xạ và tần số sóng khác nhau. Trải qua nhiều thế kỷ, khả năng nhìn của con người đã dần được cải thiện, nhưng một số hạn chế nhất định là do cấu trúc sinh học của mắt: võng mạc chỉ có thể cảm nhận được một số tia sóng ánh sáng phản xạ nhất định. Bức xạ này là một khoảng cách nhỏ giữa sóng cực tím và hồng ngoại.

Vô số đặc điểm kỳ lạ và bí ẩn của ánh sáng không chỉ trở thành chủ đề của nhiều tác phẩm mà còn là cơ sở cho sự xuất hiện của một bộ môn vật lý mới. Đồng thời, các lý thuyết và thực hành phi khoa học xuất hiện, những người theo đó tin rằng màu sắc có thể ảnh hưởng đến tình trạng thể chất và tâm lý của một người. Dựa trên những giả định như vậy, mọi người bao quanh mình những đồ vật vừa mắt nhất, khiến cuộc sống hàng ngày trở nên thoải mái hơn.

tia cực tím

Một khía cạnh quan trọng không kém của tổng bức xạ mặt trời là bức xạ cực tím, được hình thành bởi các sóng có chiều dài lớn, trung bình và ngắn. Chúng khác nhau cả về các thông số vật lý và đặc điểm ảnh hưởng của chúng đến các dạng sống hữu cơ. Ví dụ, sóng cực tím dài hầu hết phân tán trong các tầng khí quyển và chỉ một tỷ lệ nhỏ đến được bề mặt trái đất. Bước sóng càng ngắn thì bức xạ như vậy có thể xuyên qua da người (và không chỉ) càng sâu.

Một mặt, bức xạ tia cực tím rất nguy hiểm, nhưng nếu không có nó thì sự tồn tại của các dạng sống hữu cơ đa dạng là không thể. Bức xạ này chịu trách nhiệm hình thành calciferol trong cơ thể và nguyên tố này cần thiết cho việc xây dựng mô xương. Phổ tia cực tím có tác dụng ngăn ngừa bệnh còi xương và thoái hóa xương sụn một cách hiệu quả, điều này đặc biệt quan trọng ở thời thơ ấu. Ngoài ra, bức xạ như vậy:

bình thường hóa quá trình trao đổi chất;
kích hoạt sản xuất các enzyme thiết yếu;
tăng cường quá trình tái tạo;
kích thích lưu lượng máu;
làm giãn mạch máu;
kích thích hệ thống miễn dịch;
dẫn đến sự hình thành endorphin, có nghĩa là tình trạng kích thích thần kinh quá mức sẽ giảm đi.

Mặt khác của đồng xu

Ở trên đã nêu rằng tổng bức xạ mặt trời là lượng bức xạ chạm tới bề mặt hành tinh và bị phân tán trong khí quyển. Theo đó, phần tử của khối này là tia cực tím ở mọi độ dài. Cần phải nhớ rằng yếu tố này có cả tác động tích cực và tiêu cực đến đời sống hữu cơ. Tắm nắng, mặc dù thường có lợi nhưng có thể là nguồn gốc gây nguy hiểm cho sức khỏe. Tiếp xúc quá nhiều với ánh nắng trực tiếp, đặc biệt là trong điều kiện hoạt động của mặt trời tăng cao, có hại và nguy hiểm. Những ảnh hưởng lâu dài đến cơ thể, cũng như hoạt động bức xạ quá cao, gây ra:

bỏng, đỏ;
sưng tấy;
tăng huyết áp;
nhiệt;
buồn nôn;
nôn mửa.

Chiếu tia cực tím kéo dài gây rối loạn cảm giác thèm ăn, hoạt động của hệ thần kinh trung ương và hệ thống miễn dịch. Ngoài ra, đầu tôi bắt đầu đau. Các triệu chứng được mô tả là những biểu hiện điển hình của say nắng. Bản thân người đó không phải lúc nào cũng nhận ra chuyện gì đang xảy ra - tình trạng ngày càng xấu đi. Nếu nhận thấy có người ở gần đang bị bệnh thì cần sơ cứu. Đề án như sau:

giúp di chuyển từ nơi có ánh sáng trực tiếp đến nơi mát mẻ, có bóng râm;
đặt bệnh nhân nằm ngửa sao cho chân cao hơn đầu (điều này sẽ giúp bình thường hóa lưu lượng máu);
làm mát cổ và mặt bằng nước, đồng thời chườm lạnh lên trán;
cởi cà vạt, thắt lưng, cởi quần áo bó sát;
nửa giờ sau cơn, cho uống nước mát (một lượng nhỏ).

Nếu nạn nhân bất tỉnh, điều quan trọng là phải tìm kiếm sự giúp đỡ ngay lập tức từ bác sĩ. Đội cứu thương sẽ di chuyển người đó đến nơi an toàn và tiêm glucose hoặc vitamin C. Thuốc được truyền vào tĩnh mạch.

Làm thế nào để rám nắng đúng cách?

Để không rút ra bài học từ kinh nghiệm của bản thân rằng lượng bức xạ mặt trời quá mức nhận được từ việc tắm nắng có thể gây khó chịu như thế nào, điều quan trọng là phải tuân theo các quy tắc về thời gian phơi nắng an toàn. Ánh sáng tia cực tím kích hoạt quá trình sản xuất melanin, một loại hormone giúp da tự bảo vệ khỏi tác động tiêu cực của sóng. Dưới ảnh hưởng của chất này, da trở nên sẫm màu hơn và màu chuyển sang màu đồng. Cho đến ngày nay, các cuộc tranh luận vẫn tiếp tục về việc nó có lợi và có hại như thế nào đối với con người.

Một mặt, rám nắng là một nỗ lực của cơ thể để bảo vệ bản thân khỏi tiếp xúc quá nhiều với bức xạ. Điều này làm tăng khả năng hình thành các khối u ác tính. Mặt khác, nhuộm da được coi là thời trang và đẹp mắt. Để giảm thiểu rủi ro cho bản thân, điều khôn ngoan là trước khi bắt đầu các thủ tục trên bãi biển, bạn phải hiểu lý do tại sao lượng bức xạ mặt trời nhận được khi tắm nắng lại nguy hiểm và cách giảm thiểu rủi ro cho bản thân. Để làm cho trải nghiệm trở nên dễ chịu nhất có thể, người tắm nắng nên:

uống nhiều nước;
sử dụng sản phẩm bảo vệ da;
tắm nắng vào buổi tối hoặc buổi sáng;
dành không quá một giờ dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp;
không uống rượu;
bao gồm các loại thực phẩm giàu selen, tocopherol và tyrosine trong thực đơn. Đừng quên beta-carotene.

Tầm quan trọng của bức xạ mặt trời đối với cơ thể con người là vô cùng to lớn; không thể bỏ qua cả mặt tích cực và tiêu cực. Cần nhận ra rằng những người khác nhau có phản ứng sinh hóa với những đặc điểm riêng, vì vậy đối với một số người, nửa giờ tắm nắng có thể nguy hiểm. Sẽ là khôn ngoan khi tham khảo ý kiến bác sĩ trước mùa đi biển để đánh giá loại và tình trạng làn da của bạn. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa tác hại cho sức khỏe.

Nếu có thể, bạn nên tránh rám nắng khi về già, trong thời kỳ mang thai. Các bệnh ung thư, rối loạn tâm thần, bệnh lý về da và hoạt động kém của tim không được kết hợp với việc tắm nắng.

Tổng bức xạ: thiếu ở đâu?

Quá trình phân bố bức xạ mặt trời khá thú vị để xem xét. Như đã đề cập ở trên, chỉ có khoảng một nửa số sóng có thể chạm tới bề mặt hành tinh. Phần còn lại đi đâu? Các lớp khác nhau của khí quyển và các hạt cực nhỏ mà chúng được hình thành đóng một vai trò nào đó. Một phần ấn tượng, như đã nêu, được hấp thụ bởi tầng ozone - đây đều là những sóng có chiều dài nhỏ hơn 0,36 micron. Ngoài ra, ozone có khả năng hấp thụ một số loại sóng từ quang phổ mà mắt người có thể nhìn thấy, tức là trong phạm vi 0,44-1,18 micron.

Ánh sáng cực tím được hấp thụ ở một mức độ nào đó bởi lớp oxy. Đây là điển hình cho bức xạ có bước sóng 0,13-0,24 micron. Carbon dioxide và hơi nước có thể hấp thụ một tỷ lệ nhỏ phổ hồng ngoại. Sol khí trong khí quyển hấp thụ một phần (phổ hồng ngoại) trong tổng lượng bức xạ mặt trời.

Sóng thuộc loại ngắn bị phân tán trong khí quyển do sự hiện diện của các hạt không đồng nhất cực nhỏ, sol khí và các đám mây. Các phần tử không đồng nhất, các hạt có kích thước nhỏ hơn bước sóng, gây ra sự tán xạ phân tử và các phần tử lớn hơn được đặc trưng bởi hiện tượng được mô tả bởi chất chỉ thị, tức là sol khí.

Lượng bức xạ mặt trời còn lại tới được bề mặt trái đất. Nó kết hợp bức xạ trực tiếp và bức xạ tán xạ.

Tổng bức xạ: các khía cạnh quan trọng

Tổng giá trị là lượng bức xạ mặt trời mà lãnh thổ nhận được cũng như được hấp thụ trong khí quyển. Nếu không có mây trên bầu trời, tổng lượng bức xạ phụ thuộc vào vĩ độ của khu vực, độ cao của thiên thể, loại bề mặt trái đất ở khu vực này và mức độ trong suốt của không khí. Càng có nhiều hạt sol khí phân tán trong khí quyển thì bức xạ trực tiếp càng thấp nhưng tỷ lệ bức xạ tán xạ lại tăng lên. Thông thường, khi không có mây, bức xạ tán xạ chiếm 1/4 tổng bức xạ.

Nước ta là một trong những nước phía Bắc nên phần lớn thời gian trong năm ở các vùng phía Nam lượng bức xạ lớn hơn đáng kể so với các vùng phía Bắc. Điều này là do vị trí của ngôi sao trên bầu trời. Nhưng khoảng thời gian ngắn từ tháng 5 đến tháng 7 là khoảng thời gian đặc biệt khi ngay cả ở phía bắc, tổng bức xạ khá ấn tượng, do mặt trời ở trên cao và thời gian ban ngày dài hơn các tháng khác trong năm. . Hơn nữa, tính trung bình, ở nửa châu Á của đất nước, khi không có mây, tổng lượng bức xạ lớn hơn ở phía tây. Cường độ bức xạ sóng cực đại xảy ra vào giữa trưa và cực đại hàng năm xảy ra vào tháng 6, khi mặt trời lên cao nhất trên bầu trời.

Tổng bức xạ mặt trời là lượng năng lượng mặt trời tới hành tinh của chúng ta. Cần phải nhớ rằng các yếu tố khí quyển khác nhau dẫn đến thực tế là tổng lượng bức xạ hàng năm ít hơn mức có thể. Sự khác biệt lớn nhất giữa những gì được quan sát thực tế và mức tối đa có thể xảy ra là điển hình ở các vùng Viễn Đông vào mùa hè. Gió mùa gây ra những đám mây cực kỳ dày đặc, do đó tổng lượng bức xạ giảm đi khoảng một nửa.

Tò mò muốn biết

Tỷ lệ tiếp xúc tối đa với năng lượng mặt trời thực sự được quan sát thấy (mỗi 12 tháng) ở miền nam đất nước. Con số đạt tới 80%.

Mây không phải lúc nào cũng dẫn đến lượng tán xạ bức xạ mặt trời như nhau. Hình dạng của các đám mây và đặc điểm của đĩa mặt trời tại một thời điểm cụ thể đóng một vai trò quan trọng. Nếu nó mở, mây làm giảm bức xạ trực tiếp, trong khi bức xạ tán xạ tăng mạnh.

Cũng có thể có những ngày bức xạ trực tiếp có cường độ tương đương với bức xạ tán xạ. Tổng giá trị hàng ngày có thể còn lớn hơn đặc tính bức xạ của một ngày hoàn toàn không có mây.

Khi tính toán trong 12 tháng phải đặc biệt chú ý đến các hiện tượng thiên văn vì chúng xác định các chỉ số số tổng quát. Đồng thời, mây mù dẫn đến thực tế là cực đại bức xạ trên thực tế có thể được quan sát không phải vào tháng 6 mà là sớm hơn hoặc muộn hơn một tháng.

Bức xạ trong không gian

Từ ranh giới của từ quyển hành tinh chúng ta và xa hơn ra ngoài vũ trụ, bức xạ mặt trời trở thành yếu tố gắn liền với mối nguy hiểm chết người đối với con người. Trở lại năm 1964, một công trình khoa học phổ biến quan trọng đã được xuất bản về các phương pháp bảo vệ. Tác giả của nó là các nhà khoa học Liên Xô Kamanin và Bubnov. Được biết, đối với một người, liều bức xạ mỗi tuần không được quá 0,3 roentgens, trong khi trong một năm - trong vòng 15 R. Đối với mức phơi nhiễm ngắn hạn, giới hạn đối với một người là 600 R. Các chuyến bay vào vũ trụ, đặc biệt là trong điều kiện hoạt động của mặt trời không thể đoán trước, có thể đi kèm với sự phơi nhiễm đáng kể của các phi hành gia, đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp bảo vệ bổ sung trước các sóng có độ dài khác nhau.

Đã hơn một thập kỷ trôi qua kể từ các sứ mệnh Apollo, trong đó các phương pháp bảo vệ được thử nghiệm và các yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe con người được nghiên cứu, nhưng cho đến ngày nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra các phương pháp hiệu quả, đáng tin cậy để dự đoán bão địa từ. Bạn có thể đưa ra dự báo dựa trên hàng giờ, đôi khi trong vài ngày, nhưng ngay cả đối với giả định hàng tuần, cơ hội thực hiện cũng không quá 5%. Gió mặt trời là một hiện tượng thậm chí còn khó lường hơn. Với xác suất là một phần ba, các phi hành gia bắt đầu một sứ mệnh mới có thể thấy mình ở trong những luồng bức xạ cực mạnh. Điều này làm cho vấn đề nghiên cứu và dự đoán các đặc tính bức xạ cũng như phát triển các phương pháp bảo vệ chống lại nó càng trở nên quan trọng hơn.

Bức xạ tới ranh giới trên của khí quyển rồi đến bề mặt trái đất trực tiếp từ Mặt trời (từ đĩa mặt trời) dưới dạng chùm tia song song được gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp. Bức xạ mặt trời trực tiếp đến ranh giới trên của khí quyển thay đổi theo thời gian trong giới hạn nhỏ, do đó nó được gọi là hằng số mặt trời (Sq). Với khoảng cách trung bình từ Trái đất đến Mặt trời là 149,5 * 106 km thì Sq là khoảng 1400 W/m2.

Khi dòng bức xạ mặt trời trực tiếp đi qua bầu khí quyển, nó sẽ yếu đi do sự hấp thụ (khoảng 15%) và tiêu tán năng lượng (khoảng 25%) bởi khí, sol khí và mây.

Theo định luật suy giảm Bouguer, bức xạ mặt trời trực tiếp tới bề mặt Trái đất với các tia tới theo phương thẳng đứng (vuông góc),

trong đó p là hệ số trong suốt của khí quyển; t là số khối lượng quang học của khí quyển.

Sự suy yếu của dòng năng lượng mặt trời trong khí quyển phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời so với đường chân trời của Trái đất và độ trong suốt của khí quyển. Độ cao của nó so với đường chân trời càng thấp thì khối lượng quang học của khí quyển mà tia mặt trời đi qua càng lớn. Một khối lượng quang học của khí quyển được coi là khối lượng mà các tia truyền qua khi Mặt trời ở đỉnh cao (Hình 2.1). Khi Mặt trời ở gần đường chân trời, chùm tia truyền đi một đường xuyên qua bầu khí quyển lớn hơn gần 35 lần so với khi tia sáng rơi ở góc 90° so với bề mặt Trái đất. Số khối lượng quang học của khí quyển (m) ở các độ cao mặt trời khác nhau (Lf) được đưa ra dưới đây.

t 1,0 1,0 1,1 1,2 1,3 1,6 2,0 2,9 5,6 10,4 26,0 34,4 L0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 1 0

Các tia mặt trời càng đi xa trong bầu khí quyển thì sự hấp thụ và tán xạ của chúng càng mạnh và cường độ của chúng càng thay đổi nhiều.

Hệ số trong suốt phụ thuộc vào hàm lượng hơi nước và sol khí trong khí quyển: chúng càng nhiều thì hệ số trong suốt với cùng số khối lượng quang truyền qua càng thấp. Trung bình, đối với toàn bộ dòng bức xạ trong bầu không khí sạch lý tưởng, p ở mực nước biển là khoảng 0,9, trong điều kiện khí quyển thực tế - 0,70...0,85, vào mùa đông, nó cao hơn một chút so với mùa hè. Sự xuất hiện của bức xạ trực tiếp trên bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc tới của tia nắng mặt trời. Dòng bức xạ mặt trời trực tiếp tới bề mặt nằm ngang được gọi là ánh nắng mặt trời."

S" = Ssin A. Nếu bề mặt Trái đất không nằm ngang, như hầu hết trường hợp trong tự nhiên, thì sự xuất hiện của bức xạ trên nó không chỉ phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời mà còn phụ thuộc vào độ nghiêng của bề mặt và phụ thuộc vào hướng của nó liên quan đến các điểm chính (từ độ phơi sáng).

Tại các trạm khí tượng, nhiệt kế được lắp đặt trong một buồng đặc biệt, gọi là buồng đo tâm lý, các bức tường của buồng này có mái che. Các tia Mặt trời không xuyên qua một gian hàng như vậy, nhưng đồng thời không khí có thể tự do tiếp cận nó.

Nhiệt kế được lắp đặt trên giá ba chân sao cho các bình chứa được đặt ở độ cao 2 m tính từ bề mặt hoạt động.

Nhiệt độ không khí khẩn cấp được đo bằng nhiệt kế đo tâm lý thủy ngân TM-4, được lắp đặt theo chiều dọc. Ở nhiệt độ dưới -35°C, sử dụng nhiệt kế cồn nhiệt độ thấp TM-9.

Nhiệt độ cực cao được đo bằng nhiệt kế TM-1 tối đa và nhiệt kế TM-2 tối thiểu, được đặt theo chiều ngang.

Để ghi liên tục nhiệt độ không khí, người ta sử dụng máy đo nhiệt độ M-16A, đặt trong buồng có mái che để ghi nhiệt độ. Sự dao động nhiệt độ được cảm nhận bởi một dải lưỡng kim cong. Tùy thuộc vào tốc độ quay của trống, máy đo nhiệt độ có sẵn để sử dụng hàng ngày hoặc hàng tuần.

Trong trồng trọt và trồng trọt, nhiệt độ không khí được đo mà không ảnh hưởng đến lớp phủ thực vật. Với mục đích này, nhiệt kế điện trở từ xa có bộ phận thu kích thước nhỏ được sử dụng.

Hình ảnh bên trong của gian hàng đo tâm lý:

1 - máy đo độ ẩm; 2 - nhiệt kế khô và ướt; 3 - nhiệt kế tối đa và tối thiểu

Máy đo nhiệt độ M-16A:

1 - trống có băng; 2-- mũi tên có lông vũ; 3 - dải lưỡng kim

Sự chiếu sáng năng lượng được tạo ra bởi bức xạ đến Trái đất trực tiếp từ đĩa mặt trời dưới dạng chùm tia mặt trời song song được gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp.
Bức xạ mặt trời trực tiếp đến ranh giới trên của khí quyển thay đổi theo thời gian trong giới hạn nhỏ, đó là lý do tại sao nó được gọi là hằng số mặt trời (S0). Với khoảng cách trung bình từ Trái đất đến Mặt trời là 149,5·106 km, tức là khoảng 1400 W/m2.
Khi dòng bức xạ mặt trời trực tiếp đi qua bầu khí quyển, nó sẽ yếu đi do sự hấp thụ (khoảng 15%) và tiêu tán năng lượng (khoảng 25%) bởi khí, sol khí và mây.

Theo Định luật suy giảm của Bouguer bức xạ mặt trời trực tiếp tới bề mặt Trái đất với các tia tới theo phương thẳng đứng (vuông góc),

Công thức

Ở đâu? - hệ số trong suốt của khí quyển; m là số khối lượng quang học của khí quyển.

Hình 3.1. Sơ đồ đường đi của tia mặt trời trong khí quyển ở các độ cao khác nhau của Mặt trời(có sẵn khi tải xuống phiên bản đầy đủ của sách giáo khoa)

Bàn(có sẵn khi tải xuống phiên bản đầy đủ của sách giáo khoa)

Các tia mặt trời càng đi xa trong bầu khí quyển thì sự hấp thụ và tán xạ của chúng càng mạnh và cường độ của chúng càng thay đổi nhiều.
Yếu tố minh bạch phụ thuộc vào hàm lượng hơi nước và sol khí trong khí quyển: chúng càng nhiều thì hệ số trong suốt với cùng số khối lượng quang truyền qua càng thấp. Tính trung bình cho toàn bộ dòng bức xạ trong một bầu không khí sạch lý tưởng? ở mực nước biển là khoảng 0,9, trong điều kiện khí quyển thực tế - 0,70-0,85, vào mùa đông cao hơn một chút so với mùa hè.

Sự xuất hiện của bức xạ trực tiếp trên bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc tới của ánh sáng mặt trời. Dòng bức xạ mặt trời trực tiếp rơi xuống bề mặt nằm ngang được gọi là sự xấc xược:

Công thức(có sẵn khi tải xuống phiên bản đầy đủ của sách giáo khoa)

trong đó h0 là độ cao của mặt trời

Bức xạ năng lượng của bức xạ trực tiếp phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời và độ trong suốt của khí quyển và tăng theo độ cao so với mực nước biển. Tại các vùng nông nghiệp chính của Nga vào mùa hè, giá trị năng lượng bức xạ trực tiếp vào buổi trưa nằm trong khoảng 700-900 W/m2. Ở độ cao 1 km mức tăng là 70-140 W/m2. Ở độ cao 4-5 km, độ chiếu sáng của bức xạ trực tiếp vượt quá 1180 W/m2. Những đám mây ở tầng thấp thường chặn gần như hoàn toàn bức xạ trực tiếp.
Sự xuất hiện của bức xạ mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào độ cao của mặt trời so với đường chân trời, thay đổi cả trong ngày và trong suốt cả năm. Điều này xác định chu kỳ hàng ngày và hàng năm của bức xạ trực tiếp.
Sự thay đổi bức xạ trực tiếp trong một ngày không có mây (biến thiên theo ngày) được biểu thị bằng đường cong một đỉnh có cực đại vào buổi trưa mặt trời thực sự. Vào mùa hè, trên đất liền, mức tối đa có thể xảy ra trước buổi trưa vì độ bụi trong không khí tăng lên vào buổi trưa.
Lượng bức xạ trực tiếp hàng năm Nó được thể hiện rõ nhất ở các cực, vì vào mùa đông ở đây không có bức xạ mặt trời nào cả, và vào mùa hè, lượng bức xạ của nó đạt tới 900 W/m2. Ở các vĩ độ trung bình, cực đại của bức xạ trực tiếp đôi khi được quan sát không phải vào mùa hè mà vào mùa xuân, vì trong những tháng mùa hè, do hàm lượng hơi nước và bụi tăng lên, độ trong suốt của khí quyển giảm. Mức tối thiểu xảy ra vào khoảng thời gian gần ngày đông chí (tháng 12). Tại xích đạo có hai cực đại xấp xỉ 920 W/m2. vào những ngày xuân phân và thu phân, và hai cực tiểu (khoảng 55 W/m2) vào những ngày hạ chí và đông chí.

Tải xuống phiên bản đầy đủ của sách giáo khoa (có hình ảnh, công thức, bản đồ, sơ đồ và bảng biểu) trong một tệp ở định dạng MS Office Word