Прилади для вимірювання сонячної радіації.

Лабораторне заняття № 5

Сонячна радіація. Види сонячної радіації.

Прилади для вимірювання сонячної радіації.

Мета роботи:Ознайомлення з видами сонячної радіації, приладами для вимірювання характеристик сонячної радіації, порядком спостережень і обробки матеріалів.

Головним джерелом енергії майже всіх процесів, які здійснюються в атмосфері і на поверхні землі, є Сонце. Воно безперервно випромінює велику кількість енергії, в основному у формі променевої енергії, і з якої на землю надходить тільки одна двох міліардна частина, що дорівнює близько 3,3×10⁸ Вт на 1км². Сонячна енергія є основною умовою існування біосфери і одним із головних кліматоутворюючих факторів. За рахунок енергії Сонця повітряні маси в атмосфері постійно переміщуються, що забезпечує постійність газового складу атмосфери. Під впливом сонячної радіації випаровується велика кількість води з поверхні водоймищ, ґрунту і рослин. Водяна пара, яка переноситься вітром з океанів і морів на материки, є основним джерелом опадів для суші.

Сонячна енергія – неодмінна умова існування зелених рослин, які перетворюють у процесі фотосинтезу сонячну енергію у високоенергетичні органічні речовини.

В актинометрії (розділ метеорології, який вивчає потоки променевої енергії Сонця), променеву енергію розділяють на потоки: пряма сонячна радіація, розсіяна сонячна радіація, сумарна сонячна радіація, відбита сонячна радіація, власне випромінювання Землі і зустрічне випромінювання атмосфери.

Кількісно променева енергія характеризується потоком радіації, яка надходить в одиницю часу на одиницю поверхні. Величину, яка характеризує міцність потоку променевої енергії, називають інтенсивністю радіації. У міжнародній системі (СИ) інтенсивність потоку радіації виражають у Вт/м²

[1 кал/(см²×хв) = 698 Вт/м²]. На практиці звичайно використовують не миттєві значення потоків за секунду, а суми радіації за будь-який період: декаду, місяць, вегетаційний період і т.д.

Суми виражають у Дж (м²*год.), Дж (м²*добу) і т. ін. (1 кал/см² = 4,19 *10⁴ Дж/м²).

Прямою сонячною радіацією називається радіація, яка надходить на верхню границю атмосфери, а потім на земну поверхню безпосередньо від Сонця (сонячного диску) у вигляді пучка паралельних променів (S').

Розсіяною сонячною радіацієюназивається частина сонячної радіації, яка після розсіювання атмосферою і відбиття від хмар надходить на земну поверхню (Д).

Пряма сонячна радіація, яка надходить на горизонтальну поверхню землі, і розсіяна сонячна радіація разом складають сумарну радіацію (Q).

Q = S^’ + Д . (5.1)

Сумарна радіація, яка надійшла до земної поверхні, частково відбивається від неї і створює відбиту сонячну радіацію (R_k), що направлена від земної поверхню в атмосферу.

Альбедо (А_к) - є відношення відбитої сонячної радіації (R_k) до сумарної (Q). Альбедо звичайно виражають у відсотках

А_к = (R_k/Q)*100%. (5.2)

Земна поверхня, як фізичне тіло, що має температуру вище абсолютного нуля (-273⁰С), є джерелом випромінювання, яке називають власним випромінюванням землі (Е_з).

Атмосфера, яка поглинає невелику кількість сонячної радіації і практично всю енергію, яку випромінює земна поверхня, нагрівається і в свою чергу також випромінює енергію. Близько 30% атмосферної радіації потрапляє у космічний простір, а близько 70% приходить до поверхні Землі і називається зустрічним випромінюванням атмосфери (Е_а).

Різницю між власним випромінюванням поверхні Землі і зустрічним випромінюванням атмосфери називають ефективним випромінюванням.

Е_еф= Е_з – Е_а. (5.3)

Різницю між потоками променевої енергії, які надходять і відходять називають радіаційним балансом земної поверхні (В), який визначається за формулою

В = S^’ +Д + Е_а – Е_з – R_k. (5.4)

Прибуткова частина радіаційного балансу земної поверхні вдень складається із прямої сонячної і розсіяної радіації, а також випромінювання атмосфери. Витратною частиною балансу є випромінювання земної поверхні і відбита сонячна радіація.

Рівняння радіаційного балансу можна представити у другому вигляді

B = Q – R_k - E_еф. (5.5)

Для нічного часу рівняння радіаційного балансу має наступний вигляд

В = Е_а – Е_з або В = - Е_еф. (5.6)

Поиск по сайту: