Ο τύπος της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου. Ηλιακή ακτινοβολία

Το να είσαι στο μέγιστο είναι πολύ σημαντικό προσανατολισμός και γωνία συλλέκτη. Για να απορροφηθεί η μέγιστη ποσότητα, το επίπεδο του ηλιακού συλλέκτη πρέπει να είναι πάντα κάθετο στις ακτίνες του ήλιου. Ωστόσο, ο ήλιος λάμπει στην επιφάνεια της Γης ανάλογα με την ώρα της ημέρας και του έτους. πάντα σε διαφορετική γωνία. Επομένως, για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τον βέλτιστο προσανατολισμό στο χώρο. Για την αξιολόγηση του βέλτιστου προσανατολισμού των συλλεκτών, λαμβάνεται υπόψη η περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο και γύρω από τον άξονά της, καθώς και η αλλαγή της απόστασης από τον Ήλιο. Για να προσδιοριστεί η θέση ή, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη βασικές γωνιακές παραμέτρους:

Γεωγραφικό πλάτος του χώρου εγκατάστασης φ;

Ωριαία γωνία ω;

Ηλιακή γωνία απόκλισης δ;

Η γωνία κλίσης προς τον ορίζοντα β.

Αζιμούθιο α;

Γεωγραφικό πλάτος τοποθεσίας εγκατάστασης(φ) δείχνει πόσο το μέρος είναι βόρεια ή νότια του ισημερινού και κάνει μια γωνία από 0 ° έως 90 °, μετρημένη από το επίπεδο του ισημερινού σε έναν από τους πόλους - βόρεια ή νότια.

γωνία ώρας(ω) μετατρέπει τον τοπικό ηλιακό χρόνο στον αριθμό των μοιρών που ταξιδεύει ο ήλιος στον ουρανό. Εξ ορισμού, η γωνία ώρας είναι μηδέν το μεσημέρι. Η γη περιστρέφεται 15° σε μία ώρα. Το πρωί η γωνία του ήλιου είναι αρνητική, το βράδυ θετική.

Γωνία απόκλισης του ήλιου(δ) εξαρτάται από την περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο, καθώς η τροχιά της περιστροφής έχει ελλειπτικό σχήμα και ο ίδιος ο άξονας περιστροφής είναι επίσης κεκλιμένος, η γωνία αλλάζει κατά τη διάρκεια του έτους από 23,45° σε -23,45°. Η γωνία απόκλισης γίνεται ίση με μηδέν δύο φορές το χρόνο τις ημέρες της εαρινής και φθινοπωρινής ισημερίας.

Η απόκλιση του ήλιου για μια συγκεκριμένη ημέρα καθορίζεται από τον τύπο:

Κλίση προς τον ορίζονταΤο (β) σχηματίζεται μεταξύ του οριζόντιου επιπέδου και του ηλιακού πάνελ. Για παράδειγμα, κατά την τοποθέτηση σε κεκλιμένη οροφή, η γωνία κλίσης του συλλέκτη καθορίζεται από την κλίση της κλίσης της οροφής.

Αζιμούθιο(α) χαρακτηρίζει την απόκλιση του επιπέδου απορρόφησης του συλλέκτη από τη νότια κατεύθυνση, όταν ο ηλιακός συλλέκτης είναι προσανατολισμένος ακριβώς προς το νότο, αζιμούθιο = 0°.

Η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου σε μια αυθαίρετα προσανατολισμένη επιφάνεια, που έχει μια ορισμένη τιμή αζιμουθίου α και γωνία κλίσης β, προσδιορίζεται από τον τύπο:

Εάν σε αυτόν τον τύπο αντικαταστήσουμε την τιμή της γωνίας β με 0, τότε παίρνουμε μια έκφραση για τον προσδιορισμό της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου σε μια οριζόντια επιφάνεια:

Η ένταση της ροής της ηλιακής ακτινοβολίας για μια ορισμένη θέση του απορροφητικού πάνελ στο διάστημα υπολογίζεται από τον τύπο:

Όπου J s και J d είναι η ένταση των ροών άμεσης και διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε οριζόντια επιφάνεια, αντίστοιχα.

Συντελεστές θέσης ηλιακού συλλέκτη για άμεση και διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία.

Για να διασφαλιστεί ότι ο απορροφητής λαμβάνει τη μέγιστη (για την εκτιμώμενη περίοδο) ποσότητα ηλιακής ενέργειας, ο συλλέκτης είναι τοποθετημένος σε κεκλιμένη θέση με τη βέλτιστη γωνία κλίσης ως προς τον ορίζοντα β, η οποία καθορίζεται από τη μέθοδο υπολογισμού και εξαρτάται από την περίοδο της χρήσης του ηλιακού συστήματος. Με νότιο προσανατολισμό του συλλέκτη για ηλιακά συστήματα όλο το χρόνο β = φ, για εποχιακά ηλιακά συστήματα β = φ–15°. Τότε ο τύπος θα λάβει τη μορφή, για εποχιακά ηλιακά συστήματα:

Για όλο το χρόνο:

Οι ηλιακοί συλλέκτες προσανατολισμένοι προς το νότο και τοποθετημένοι υπό γωνία 30° έως 65° σε σχέση με τον ορίζοντα, σας επιτρέπουν να επιτύχετε τη μέγιστη τιμή απορρόφησης. Αλλά ακόμη και κάτω από ορισμένες αποκλίσεις από αυτές τις συνθήκες, μπορεί να παράγει επαρκή ποσότητα ενέργειας. Μια εγκατάσταση χαμηλής γωνίας είναι πιο αποτελεσματική εάν οι ηλιακοί συλλέκτες ή οι ηλιακές συστοιχίες δεν μπορούν να προσανατολιστούν προς το νότο.

Για παράδειγμα, εάν τα ηλιακά πάνελ είναι προσανατολισμένα προς τα νοτιοδυτικά, με αζιμούθιο 45° και γωνία κλίσης 30°, τότε ένα τέτοιο σύστημα θα μπορεί να απορροφήσει έως και το 95% της μέγιστης ποσότητας ηλιακής ακτινοβολίας. Ή, όταν ο προσανατολισμός είναι ανατολικός ή δυτικός, μπορεί να παραδοθεί έως και 85% της ενέργειας στον συλλέκτη όταν τα πάνελ τοποθετούνται υπό γωνία 25-35°. Εάν η γωνία κλίσης του συλλέκτη είναι μεγαλύτερη, τότε η ποσότητα ενέργειας που εισέρχεται στην επιφάνεια του συλλέκτη θα είναι πιο ομοιόμορφη, για υποστήριξη θέρμανσης, αυτή η επιλογή εγκατάστασης είναι πιο αποτελεσματική.

Συχνά ο προσανατολισμός του ηλιακού συλλέκτη εξαρτάται από το ότι η εγκατάσταση του συλλέκτη πραγματοποιείται στην οροφή του κτιρίου, επομένως είναι πολύ σημαντικό στο στάδιο του σχεδιασμού να λαμβάνεται υπόψη η δυνατότητα βέλτιστης εγκατάστασης των συλλεκτών.

Στο ίδιο γεωγραφικό σημείο σε διαφορετικές ώρες της ημέρας, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στη γη υπό διαφορετικές γωνίες. Υπολογίζοντας αυτή τη γωνία και γνωρίζοντας τις γεωγραφικές συντεταγμένες, ο αστρονομικός χρόνος μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια. Το αντίθετο αποτέλεσμα είναι επίσης δυνατό. Με τη βοήθεια ενός χρονομέτρου που δείχνει την ακριβή αστρονομική ώρα, μπορείτε να γεωαναφέρετε ένα σημείο.

Θα χρειαστείτε

- γνώμονας;
- χάρακας
- οριζόντια επιφάνεια
- επίπεδο υγρού για τη δημιουργία οριζόντιας επιφάνειας.
- αριθμομηχανή;
- πίνακες εφαπτομένων και συνεφαπτομένων.

Εντολή

Βρείτε μια αυστηρά οριζόντια επιφάνεια. Ελέγξτε το με ένα επίπεδο. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο φυσαλίδες όσο και ηλεκτρονικές συσκευές. Εάν χρησιμοποιείτε επίπεδο υγρού, η φούσκα πρέπει να βρίσκεται ακριβώς στο κέντρο. Για την ευκολία της περαιτέρω εργασίας, στερεώστε ένα φύλλο χαρτιού στην επιφάνεια. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε γραφικό χαρτί σε αυτή την περίπτωση. Ως οριζόντια επιφάνεια, μπορείτε να πάρετε ένα φύλλο από παχύ, ανθεκτικό κόντρα πλακέ. Δεν πρέπει να έχει βαθουλώματα και εξογκώματα.
Σχεδιάστε μια κουκκίδα ή έναν σταυρό σε χαρτί γραφικών. Τοποθετήστε το gnomon κατακόρυφα έτσι ώστε ο άξονάς του να συμπίπτει με το σημάδι σας.Το gnomon είναι μια ράβδος ή ένας στύλος τοποθετημένος αυστηρά κάθετα. Η κορυφή του έχει σχήμα αιχμηρού κώνου.
Τοποθετήστε μια δεύτερη κουκκίδα στο τελικό σημείο της σκιάς του gnomon. Ορίστε το ως σημείο Α, και το πρώτο - ως σημείο Γ. Θα πρέπει να γνωρίζετε το ύψος του γνώμονα με επαρκή ακρίβεια. Όσο μεγαλύτερο είναι το gnomon, τόσο πιο ακριβές θα είναι το αποτέλεσμα.
Μετρήστε την απόσταση από το σημείο Α στο σημείο Γ με όποιον τρόπο μπορείτε. Λάβετε υπόψη ότι οι μονάδες μέτρησης είναι ίδιες με το ύψος του γνωμικού. Εάν είναι απαραίτητο, μετατρέψτε στις πιο βολικές μονάδες.
Σε ξεχωριστό φύλλο χαρτιού, σχεδιάστε ένα σχέδιο χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που ελήφθησαν. Στο σχέδιο, θα πρέπει να λάβετε ένα ορθογώνιο τρίγωνο, στο οποίο η ορθή γωνία C είναι η θέση του gnomon, το πόδι CA είναι το μήκος της σκιάς και το πόδι CB είναι το ύψος του gnomon.
Υπολογίστε τη γωνία Α χρησιμοποιώντας εφαπτομένη ή συνεφαπτομένη χρησιμοποιώντας τον τύπο tgA=BC/AC. Γνωρίζοντας την εφαπτομένη, προσδιορίστε την πραγματική γωνία.
Η γωνία που προκύπτει είναι η γωνία μεταξύ της οριζόντιας επιφάνειας και της ηλιαχτίδας. Η γωνία πρόσπτωσης είναι η γωνία μεταξύ της καθέτου που έπεσε στην επιφάνεια και της δέσμης. Δηλαδή ισούται με 90º-A.

Υπόμνημα για την επίλυση προβλημάτων με θέμα "Η Γη ως πλανήτης του ηλιακού συστήματος"

Για να εκτελέσετε εργασίες για τον προσδιορισμό του ύψους του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα σε διάφορα σημεία που βρίσκονται στον ίδιο παράλληλο, είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε τον μεσημβρινό μεσημβρινό χρησιμοποιώντας τα δεδομένα για την ώρα του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς. Ο μεσημβρινός μεσημβρινός καθορίζεται από τον τύπο:

(12 ώρες - ώρα μεσημβρινού Γκρίνουιτς) * 15º - εάν ο μεσημβρινός βρίσκεται στο ανατολικό ημισφαίριο.

(Ώρα μεσημβρινού Γκρίνουιτς - 12 το μεσημέρι) * 15º - εάν ο μεσημβρινός βρίσκεται στο δυτικό ημισφαίριο.

Όσο πιο κοντά είναι οι μεσημβρινοί που προτείνονται στην εργασία στον μεσημβρινό μεσημβρινό, τόσο πιο ψηλά θα είναι ο Ήλιος σε αυτούς, τόσο πιο μακριά - τόσο χαμηλότερα.

Παράδειγμα 1. .

Προσδιορίστε σε ποια από τα σημεία που υποδεικνύονται με γράμματα στον χάρτη της Αυστραλίας, στις 21 Μαρτίου, ο ήλιος θα είναιανώτατος πάνω από τον ορίζοντα στις 5 π.μ. GMT ηλιακή ώρα. Γράψτε το σκεπτικό της απάντησής σας.

Απάντηση. Στο σημείο Α

Το σημείο Α είναι πιο κοντά από άλλα σημεία στον μεσημβρινό μεσημβρινό (12 - 5) * 15º \u003d 120º Ανατολικά.

Παράδειγμα 2.Προσδιορίστε σε ποιο από τα σημεία που υποδεικνύονται με γράμματα στον χάρτη της Βόρειας Αμερικής θα βρίσκεται ο Ήλιος κάτω από όλα πάνω από τον ορίζοντα στις 18:00 GMT. Γράψτε το σκεπτικό σας.

Απάντηση. Στο σημείο Α (18-12)*15º =90 º

2. Να εκτελεί εργασίες για τον προσδιορισμό του ύψους του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα σε διάφορα σημεία που δεν βρίσκονται στον ίδιο παράλληλο και όταν υπάρχει ένδειξη της ημέρας του χειμερινού (22 Δεκεμβρίου) ή του θερινού (22 Ιουνίου) ηλιοστασίου, χρειάζεσαι

να θυμάστε ότι η Γη κινείται αριστερόστροφα και όσο πιο ανατολικά είναι το σημείο, τόσο νωρίτερα ο Ήλιος θα ανατείλει πάνω από τον ορίζοντα.

να αναλύσει τη θέση των σημείων που υποδεικνύονται στην εργασία σε σχέση με τους πολικούς κύκλους και τους τροπικούς. Για παράδειγμα, εάν η ερώτηση περιέχει ένδειξη της ημέρας - 20 Δεκεμβρίου, αυτό σημαίνει μια ημέρα κοντά στην ημέρα του χειμερινού ηλιοστασίου, όταν παρατηρείται πολική νύχτα στην περιοχή βόρεια του Αρκτικού Κύκλου. Αυτό σημαίνει ότι όσο πιο βόρεια βρίσκεται το σημείο, τόσο πιο αργά θα ανατείλει ο Ήλιος πάνω από τον ορίζοντα, όσο πιο νότια, τόσο πιο νωρίς.

Προσδιορίστε σε ποιο από τα σημεία που υποδεικνύονται με γράμματα στον χάρτη της Βόρειας Αμερικής, στις 20 Δεκεμβρίου, ο Ήλιος Πρωτα απο ολαστον μεσημβρινό του Γκρίνουιτς η ώρα θα ανέβει πάνω από τον ορίζοντα. Γράψτε το σκεπτικό σας.

Απάντηση. Στο σημείο Γ.

Το σημείο Α βρίσκεται ανατολικά του σημείου Γ, και το σημείο Γ είναι βόρεια (20 Δεκεμβρίου, όσο μικρότερη είναι η ημέρα, τόσο πιο κοντά στον βόρειο πόλο).

Προσδιορίστε ποια από τις παράλληλες: 20° Β, 10° Β, στον ισημερινό, 10° Ν ή 20° Ν. - θα υπάρχει μέγιστη διάρκεια ημέρας την ημέρα που η Γη βρίσκεται σε τροχιά στη θέση που φαίνεται στο σχήμα με τον αριθμό 3; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

Απάντηση.Η μέγιστη διάρκεια θα είναι σε γεωγραφικό πλάτος 20 S.

Στο σημείο 3, η Γη βρίσκεται την ημέρα του χειμερινού ηλιοστασίου - 22 Δεκεμβρίου, σε συνθήκες μεγαλύτερου φωτός της ημέρας - το Νότιο Ημισφαίριο. Το σημείο Α καταλαμβάνει τη νοτιότερη θέση.

Σε ποια από τις παραλληλισμούς που υποδεικνύονται στο σχήμα με γράμματα, στις 22 Δεκεμβρίου, οι ώρες της ημέρας είναι οι μικρότερες;

4. Για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους της περιοχής λαμβάνεται υπόψη η εξάρτηση της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής. Τις μέρες της ισημερίας(21 Μαρτίου και 23 Σεπτεμβρίου), όταν οι ακτίνες του Ήλιου πέφτουν κάθετα στον ισημερινό, ο τύπος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους:

90 º - γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου = γεωγραφικό πλάτος της περιοχής (βόρεια ή νότια καθορίζεται από τις σκιές που ρίχνουν τα αντικείμενα).

Τις ημέρες των ηλιοστασίου (22 Ιουνίου και 22 Δεκεμβρίου), πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι ακτίνες του Ήλιου πέφτουν κατακόρυφα (με γωνία 90º) στον τροπικό (23,5 º Β και 23,5º S). Επομένως, για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους της περιοχής στο φωτισμένο ημισφαίριο (για παράδειγμα, 22 Ιουνίου στο βόρειο ημισφαίριο), χρησιμοποιείται ο τύπος:

90º- (γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου - 23,5º) = γεωγραφικό πλάτος της περιοχής

Για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους της περιοχής στο μη φωτισμένο ημισφαίριο (για παράδειγμα, 22 Δεκεμβρίου στο βόρειο ημισφαίριο), χρησιμοποιείται ο τύπος:

90º - (γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου + 23,5º) = γεωγραφικό πλάτος της περιοχής

Παράδειγμα 1.

Προσδιορίστε τις γεωγραφικές συντεταγμένες του σημείου αν είναι γνωστό ότι τις ημέρες της ισημερίας ο μεσημεριανός Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα σε ύψος 40º (η σκιά του αντικειμένου πέφτει προς τα βόρεια), και η τοπική ώρα είναι μπροστά από την ώρα του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς κατά 3 ώρες. Καταγράψτε τους υπολογισμούς και το σκεπτικό σας

Απάντηση. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL , επειδή η σκιά των αντικειμένων πέφτει προς τα βόρεια στο βόρειο ημισφαίριο)

(12-9)x15 =60º ( ο.δ. , επειδή η τοπική ώρα είναι μπροστά από την ώρα Γκρίνουιτς, επομένως το σημείο βρίσκεται στα ανατολικά)

Παράδειγμα 2.

Προσδιορίστε τις γεωγραφικές συντεταγμένες ενός σημείου που βρίσκεται στις Ηνωμένες Πολιτείες, εάν είναι γνωστό ότι στις 21 Μαρτίου στις 17:00 την ηλιακή ώρα του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς σε αυτό το σημείο είναι μεσημέρι και ο Ήλιος βρίσκεται σε υψόμετρο 50 ° πάνω από τον ορίζοντα. Γράψτε το σκεπτικό σας.

Απάντηση. 40ºΒ, 75ºΔ

90 º -50 º =40 º ( NL -επειδή Οι ΗΠΑ βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο

(17h -12h)*15 = 75º (η.ρε., γιατί βρίσκεται από τον μεσημβρινό του Γκρίνουιτς προς τα δυτικά για 3 ζώνες ώρας)

Παράδειγμα 3.

Προσδιορίστε το γεωγραφικό πλάτος του τόπου αν είναι γνωστό ότι στις 22 Ιουνίου ο μεσημεριανός Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα σε υψόμετρο 35º NL Καταγράψτε τους υπολογισμούς σας.

Απάντηση.78,5 º NL

90 º -(35 º -23,5 º ) = 78,5 s.l.

5. Για τον προσδιορισμό του μεσημβρινού (γεωγραφικό μήκος της περιοχής), στο οποίο βρίσκεται το σημείο, σύμφωνα με την ώρα του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς και την τοπική ηλιακή ώρα, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η μεταξύ τους διαφορά ώρας. Για παράδειγμα, εάν είναι μεσημέρι (12 η ώρα) στον μεσημβρινό του Γκρίνουιτς και η τοπική ηλιακή ώρα στο καθορισμένο σημείο είναι 8 η ώρα, η διαφορά (12-8) είναι 4 ώρες. Το μήκος μιας ζώνης ώρας είναι 15º. Για τον προσδιορισμό του επιθυμητού μεσημβρινού, ο υπολογισμός είναι 4 x 15º = 60º. Για να προσδιορίσετε το ημισφαίριο στο οποίο βρίσκεται ένας δεδομένος μεσημβρινός, πρέπει να θυμάστε ότι η Γη περιστρέφεται από τα δυτικά προς τα ανατολικά (αριστερόστροφα). Έτσι, εάν ο χρόνος του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς είναι μεγαλύτερος από ό,τι σε ένα δεδομένο σημείο, το σημείο βρίσκεται στο δυτικό ημισφαίριο (όπως στο προτεινόμενο παράδειγμα). Εάν ο χρόνος του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς είναι μικρότερος από το δεδομένο σημείο, το σημείο βρίσκεται στο ανατολικό ημισφαίριο.

Παράδειγμα.

Σε ποιο μεσημβρινό βρίσκεται το σημείο, αν είναι γνωστό ότι το μεσημέρι, σύμφωνα με την ώρα του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς, η τοπική ηλιακή ώρα είναι 16 ώρες σε αυτό; Γράψτε το σκεπτικό σας.

Απάντηση. Το σημείο βρίσκεται στον μεσημβρινό 60º ο.δ.

16 ώρα. -12 ώρες. = 4 ώρες (διαφορά ώρας)

4x15 º = 60 º

Ανατολικό γεωγραφικό μήκος, γιατί στο σημείο 16.00, όταν είναι ακόμα 12.00 στο Γκρίνουιτς (δηλαδή το σημείο βρίσκεται ανατολικά)

Η πιο σημαντική πηγή από την οποία η επιφάνεια της Γης και η ατμόσφαιρα λαμβάνουν θερμική ενέργεια είναι ο Ήλιος. Στέλνει μια κολοσσιαία ποσότητα ακτινοβολίας στον παγκόσμιο χώρο: θερμική, ελαφριά, υπεριώδης. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από τον Ήλιο διαδίδονται με ταχύτητα 300.000 km/s.

Η θέρμανση της επιφάνειας της γης εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου. Όλες οι ακτίνες του ήλιου χτυπούν την επιφάνεια της Γης παράλληλα μεταξύ τους, αλλά επειδή η Γη έχει σφαιρικό σχήμα, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειάς της σε διαφορετικές γωνίες. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του, οι ακτίνες του πέφτουν κάθετα και η Γη θερμαίνεται περισσότερο.

Το σύνολο της ακτινοβολούμενης ενέργειας που στέλνει ο Ήλιος ονομάζεται ηλιακή ακτινοβολία,εκφράζεται συνήθως σε θερμίδες ανά επιφάνεια ετησίως.

Η ηλιακή ακτινοβολία καθορίζει το καθεστώς θερμοκρασίας της ατμοσφαιρικής τροπόσφαιρας της Γης.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η συνολική ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας είναι περισσότερο από δύο δισεκατομμύρια φορές την ποσότητα ενέργειας που δέχεται η Γη.

Η ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης αποτελείται από άμεση και διάχυτη.

Η ακτινοβολία που έρχεται στη Γη απευθείας από τον Ήλιο με τη μορφή του άμεσου ηλιακού φωτός σε έναν ουρανό χωρίς σύννεφα ονομάζεται ευθεία.Μεταφέρει τη μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας και φωτός. Αν ο πλανήτης μας δεν είχε ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της γης θα δεχόταν μόνο άμεση ακτινοβολία.

Ωστόσο, περνώντας από την ατμόσφαιρα, περίπου το ένα τέταρτο της ηλιακής ακτινοβολίας διασκορπίζεται από μόρια αερίων και ακαθαρσίες, παρεκκλίνει από την άμεση διαδρομή. Μερικά από αυτά φτάνουν στην επιφάνεια της Γης, σχηματίζοντας διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολία.Χάρη στη διάσπαρτη ακτινοβολία, το φως διεισδύει επίσης σε μέρη όπου το άμεσο ηλιακό φως (άμεση ακτινοβολία) δεν διεισδύει. Αυτή η ακτινοβολία δημιουργεί το φως της ημέρας και δίνει χρώμα στον ουρανό.

Ολική ηλιακή ακτινοβολία

Όλες οι ακτίνες του ήλιου που χτυπούν τη γη είναι συνολική ηλιακή ακτινοβολίαδηλ. το σύνολο της άμεσης και διάχυτης ακτινοβολίας (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Συνολική ηλιακή ακτινοβολία ανά έτος

Κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης

Η ηλιακή ακτινοβολία κατανέμεται άνισα στη γη. Εξαρτάται:

1. σχετικά με την πυκνότητα και την υγρασία του αέρα - όσο υψηλότερα είναι, τόσο λιγότερη ακτινοβολία δέχεται η επιφάνεια της γης.

2. από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής - η ποσότητα της ακτινοβολίας αυξάνεται από τους πόλους στον ισημερινό. Η ποσότητα της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται από το μήκος της διαδρομής που διανύουν οι ακτίνες του ήλιου στην ατμόσφαιρα. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του (η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων είναι 90 °), οι ακτίνες του χτυπούν τη Γη με τον συντομότερο τρόπο και εκπέμπουν εντατικά την ενέργειά τους σε μια μικρή περιοχή. Στη Γη, αυτό συμβαίνει στη ζώνη μεταξύ 23° Β. SH. και 23°S σ., δηλαδή μεταξύ των τροπικών. Καθώς απομακρύνεστε από αυτή τη ζώνη προς τα νότια ή τα βόρεια, το μήκος της διαδρομής των ακτίνων του ήλιου αυξάνεται, δηλ. μειώνεται η γωνία πρόσπτωσης τους στην επιφάνεια της γης. Οι ακτίνες αρχίζουν να πέφτουν στη Γη με μικρότερη γωνία, σαν να γλιστρούν, πλησιάζοντας την εφαπτομένη στην περιοχή των πόλων. Ως αποτέλεσμα, η ίδια ροή ενέργειας κατανέμεται σε μια μεγαλύτερη περιοχή, επομένως η ποσότητα της ανακλώμενης ενέργειας αυξάνεται. Έτσι, στην περιοχή του ισημερινού, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της γης υπό γωνία 90 °, η ποσότητα της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται η επιφάνεια της γης είναι μεγαλύτερη και καθώς κινείστε προς τους πόλους, αυτή η ποσότητα είναι μειώθηκε απότομα. Επιπλέον, η διάρκεια της ημέρας σε διαφορετικές εποχές του έτους εξαρτάται επίσης από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, το οποίο καθορίζει επίσης την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στην επιφάνεια της γης.

3. από την ετήσια και καθημερινή κίνηση της Γης - στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, η εισροή της ηλιακής ακτινοβολίας ποικίλλει πολύ ανάλογα με τις εποχές, η οποία σχετίζεται με μια αλλαγή στο μεσημεριανό ύψος του Ήλιου και τη διάρκεια της ημέρας ;

4. για τη φύση της επιφάνειας της γης - όσο πιο φωτεινή είναι η επιφάνεια, τόσο περισσότερο το ηλιακό φως αντανακλά. Η ικανότητα μιας επιφάνειας να ανακλά την ακτινοβολία ονομάζεται albedo(από το λατ. λευκότητα). Το χιόνι αντανακλά την ακτινοβολία ιδιαίτερα έντονα (90%), η άμμος είναι πιο αδύναμη (35%), το chernozem είναι ακόμη πιο αδύναμο (4%).

επιφάνεια της γης, απορροφώντας την ηλιακή ακτινοβολία (απορροφημένη ακτινοβολία),θερμαίνεται και εκπέμπει θερμότητα στην ατμόσφαιρα (ανακλώμενη ακτινοβολία).Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας καθυστερούν σε μεγάλο βαθμό την επίγεια ακτινοβολία. Η ακτινοβολία που απορροφάται από την επιφάνεια της γης δαπανάται για τη θέρμανση του εδάφους, του αέρα και του νερού.

Εκείνο το μέρος της συνολικής ακτινοβολίας που παραμένει μετά την ανάκλαση και τη θερμική ακτινοβολία της επιφάνειας της γης ονομάζεται ισορροπία ακτινοβολίας.Το ισοζύγιο ακτινοβολίας της επιφάνειας της γης ποικίλλει κατά τη διάρκεια της ημέρας και των εποχών του έτους, αλλά κατά μέσο όρο για το έτος έχει θετική τιμή παντού, με εξαίρεση τις παγωμένες ερήμους της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής. Η ισορροπία ακτινοβολίας φτάνει τις μέγιστες τιμές της σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη (μεταξύ 20°Β και 20°Ν) - πάνω από 42*10 2 J/m 2, σε γεωγραφικό πλάτος περίπου 60° και στα δύο ημισφαίρια μειώνεται σε 8*10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

Οι ακτίνες του ήλιου δίνουν έως και το 20% της ενέργειάς τους στην ατμόσφαιρα, η οποία κατανέμεται σε όλο το πάχος του αέρα και επομένως η θέρμανση του αέρα που προκαλείται από αυτές είναι σχετικά μικρή. Ο ήλιος θερμαίνει την επιφάνεια της γης, η οποία μεταφέρει θερμότητα στον ατμοσφαιρικό αέρα λόγω μεταγωγή(από λατ. μεταγωγή- παράδοση), δηλαδή η κατακόρυφη κίνηση του αέρα που θερμαίνεται στην επιφάνεια της γης, στη θέση της οποίας κατεβαίνει ψυχρότερος αέρας. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η ατμόσφαιρα δέχεται το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητάς της - κατά μέσο όρο, τρεις φορές περισσότερο από ό,τι απευθείας από τον Ήλιο.

Η παρουσία διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών δεν επιτρέπει στη θερμότητα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης να διαφύγει ελεύθερα στο διάστημα. Δημιουργούν Το φαινόμενο του θερμοκηπίου,λόγω της οποίας η πτώση της θερμοκρασίας στη Γη κατά τη διάρκεια της ημέρας δεν υπερβαίνει τους 15 ° C. Ελλείψει διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της γης θα κρυώσει κατά 40-50 °C κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Ως αποτέλεσμα της αύξησης της κλίμακας της ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας - η καύση άνθρακα και πετρελαίου σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, εκπομπές από βιομηχανικές επιχειρήσεις, αύξηση των εκπομπών των αυτοκινήτων - η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου και απειλεί την παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Οι ακτίνες του ήλιου, περνώντας από την ατμόσφαιρα, πέφτουν στην επιφάνεια της Γης και τη θερμαίνουν, και αυτό, με τη σειρά του, εκπέμπει θερμότητα στην ατμόσφαιρα. Αυτό εξηγεί το χαρακτηριστικό γνώρισμα της τροπόσφαιρας: μείωση της θερμοκρασίας του αέρα με το ύψος. Υπάρχουν όμως στιγμές που τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας είναι πιο ζεστά από τα κατώτερα. Ένα τέτοιο φαινόμενο ονομάζεται αναστροφή θερμοκρασίας(από το λατ. inversio - αναποδογυρίζω).