สูตรมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ รังสีดวงอาทิตย์

สูงสุดเป็นสิ่งสำคัญมาก การวางแนวของตัวสะสมและมุม. เพื่อดูดซับปริมาณสูงสุด ระนาบของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ต้องตั้งฉากกับรังสีของดวงอาทิตย์เสมอ อย่างไรก็ตาม ดวงอาทิตย์ส่องแสงบนพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันและปี ต่างมุมเสมอ. ดังนั้นสำหรับการติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ จำเป็นต้องทราบทิศทางที่เหมาะสมในอวกาศ ในการประเมินการวางแนวที่เหมาะสมที่สุดของตัวสะสม ให้คำนึงถึงการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์และรอบแกนของมัน ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงระยะห่างจากดวงอาทิตย์ด้วย ในการกำหนดตำแหน่งหรือจำเป็นต้องคำนึงถึง พารามิเตอร์เชิงมุมพื้นฐาน:

ละติจูดของไซต์การติดตั้ง φ;

มุมรายชั่วโมง ω;

มุมเอียงของดวงอาทิตย์ δ;

มุมเอียงไปยังขอบฟ้า β;

Azimuth α;

ละติจูดของไซต์การติดตั้ง(φ) แสดงว่าสถานที่นั้นอยู่ทางเหนือหรือใต้ของเส้นศูนย์สูตรเท่าใด และทำมุมจาก 0 ° ถึง 90 ° นับจากระนาบของเส้นศูนย์สูตรถึงหนึ่งขั้ว - เหนือหรือใต้

มุมชั่วโมง(ω) แปลงเวลาสุริยะในท้องถิ่นเป็นจำนวนองศาที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้า ตามคำจำกัดความ มุมชั่วโมงจะเป็นศูนย์ตอนเที่ยง โลกหมุน 15° ในหนึ่งชั่วโมง ในตอนเช้ามุมของดวงอาทิตย์เป็นลบ ในตอนเย็นเป็นมุมบวก

มุมเอียงของดวงอาทิตย์(δ) ขึ้นอยู่กับการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์ เนื่องจากวงโคจรของการหมุนมีรูปร่างเป็นวงรีและแกนของการหมุนเองก็เอียงเช่นกัน มุมจะเปลี่ยนระหว่างปีจาก 23.45° เป็น -23.45° มุมเอียงจะเท่ากับศูนย์ปีละสองครั้งในวัน Equinoxes ฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง

ความลาดเอียงของดวงอาทิตย์ในวันหนึ่งๆ ถูกกำหนดโดยสูตร:

เอียงไปสุดขอบฟ้า(β) เกิดขึ้นระหว่างระนาบแนวนอนกับแผงโซลาร์เซลล์ ตัวอย่างเช่น เมื่อติดตั้งบนหลังคาลาดเอียง มุมเอียงของตัวสะสมจะถูกกำหนดโดยความชันของความลาดชันของหลังคา

Azimuth(α) กำหนดลักษณะการเบี่ยงเบนของระนาบการดูดกลืนของตัวสะสมจากทิศทางใต้ เมื่อตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์มุ่งไปทางทิศใต้อย่างแน่นอน มุมแอซิมัท = 0°

มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวที่ปรับทิศทางโดยพลการ โดยมีค่าแอซิมัทที่แน่นอน α และมุมเอียง β ถูกกำหนดโดยสูตร:

หากในสูตรนี้ เราแทนที่ค่าของมุม β ด้วย 0 เราจะได้นิพจน์สำหรับกำหนดมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวแนวนอน:

ความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีแสงอาทิตย์สำหรับตำแหน่งหนึ่งของแผงดูดซับในอวกาศคำนวณโดยสูตร:

โดยที่ J s และ J d คือความเข้มของฟลักซ์ของการตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจายบนพื้นผิวแนวนอนตามลำดับ

ค่าสัมประสิทธิ์ตำแหน่งของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจาย

เพื่อให้แน่ใจว่าตัวดูดซับได้รับปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด (สำหรับระยะเวลาโดยประมาณ) ตัวสะสมจะถูกติดตั้งในตำแหน่งเอียงโดยมีมุมเอียงที่เหมาะสมกับขอบฟ้า β ซึ่งกำหนดโดยวิธีการคำนวณและขึ้นอยู่กับระยะเวลา ของการใช้ระบบสุริยะ ด้วยการวางแนวใต้ของตัวสะสมสำหรับระบบสุริยะตลอดทั้งปี β = φ สำหรับระบบสุริยะตามฤดูกาล β = φ–15° จากนั้นสูตรจะอยู่ในรูปแบบสำหรับระบบสุริยะตามฤดูกาล:

ตลอดทั้งปี:

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่มุ่งไปทางทิศใต้และติดตั้งที่มุม 30 °ถึง 65 °เมื่อเทียบกับขอบฟ้า ช่วยให้คุณได้รับค่าการดูดกลืนแสงสูงสุด แต่ถึงแม้จะเบี่ยงเบนไปจากเงื่อนไขเหล่านี้ แต่ก็สามารถสร้างพลังงานได้เพียงพอ การติดตั้งมุมต่ำจะมีประสิทธิภาพมากกว่าหากไม่สามารถวางแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์หรือแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศใต้ได้

ตัวอย่างเช่น หากแผงโซลาร์เซลล์หันไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ โดยมีมุมแอซิมัท 45° และมุมเอียง 30° ระบบดังกล่าวจะสามารถดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ได้สูงสุด 95% หรือเมื่อหันไปทางทิศตะวันออกหรือทิศตะวันตก สามารถส่งพลังงานได้ถึง 85% ไปยังตัวสะสมเมื่อติดตั้งแผงที่มุม 25-35 ° หากมุมเอียงของตัวสะสมมีขนาดใหญ่ขึ้น ปริมาณพลังงานที่เข้าสู่พื้นผิวของตัวสะสมจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น เพื่อรองรับการทำความร้อน ตัวเลือกการติดตั้งนี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่า

บ่อยครั้งที่การวางแนวของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับการติดตั้งตัวสะสมบนหลังคาของอาคาร ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากในขั้นตอนการออกแบบที่จะต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการติดตั้งตัวสะสมที่เหมาะสมที่สุด

ในจุดทางภูมิศาสตร์เดียวกันในช่วงเวลาต่างๆ ของวัน รังสีของดวงอาทิตย์จะตกลงสู่พื้นโลกในมุมที่ต่างกัน การคำนวณมุมนี้และการรู้พิกัดทางภูมิศาสตร์ทำให้สามารถคำนวณเวลาทางดาราศาสตร์ได้อย่างแม่นยำ ผลตรงกันข้ามก็เป็นไปได้เช่นกัน ด้วยความช่วยเหลือของโครโนมิเตอร์ที่แสดงเวลาทางดาราศาสตร์ที่แน่นอน คุณสามารถอ้างอิงจุดทางภูมิศาสตร์ได้

คุณจะต้องการ

- โนมอน;
- ไม้บรรทัด;
- พื้นผิวแนวนอน
- ระดับของเหลวเพื่อสร้างพื้นผิวแนวนอน
- เครื่องคิดเลข;
- ตารางแทนเจนต์และโคแทนเจนต์

คำแนะนำ

หาพื้นผิวแนวนอนอย่างเคร่งครัด ตรวจสอบด้วยระดับ ใช้ได้ทั้งฟองสบู่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากคุณกำลังใช้ระดับของเหลว ฟองควรอยู่ตรงกลางพอดี เพื่อความสะดวกในการทำงานต่อไป ให้ติดแผ่นกระดาษบนพื้นผิว ในกรณีนี้ควรใช้กระดาษกราฟ คุณสามารถใช้แผ่นไม้อัดหนาและทนทานสำหรับพื้นผิวแนวนอนได้ ไม่ควรมีอาการซึมเศร้าและกระแทก
วาดจุดหรือกากบาทบนกระดาษกราฟ ติดตั้ง gnomon ในแนวตั้งเพื่อให้แกนตรงกับเครื่องหมายของคุณ gnomon คือแท่งหรือเสาที่ติดตั้งในแนวตั้งอย่างเคร่งครัด ด้านบนมีรูปทรงกรวยแหลม
วางจุดที่สองที่จุดสิ้นสุดของเงาของโนมอน กำหนดให้เป็นจุด A และจุดแรก - เป็นจุด C คุณควรรู้ความสูงของ gnomon ด้วยความแม่นยำเพียงพอ ยิ่งโนมอนมีขนาดใหญ่เท่าใด ผลลัพธ์ก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
วัดระยะทางจากจุด A ถึงจุด C ในแบบที่คุณทำได้ โปรดทราบว่าหน่วยวัดจะเท่ากับความสูงของโนมอน หากจำเป็น ให้แปลงเป็นหน่วยที่สะดวกที่สุด
บนกระดาษแผ่นแยกต่างหาก ให้วาดภาพโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับ ในภาพวาด คุณควรได้สามเหลี่ยมมุมฉาก โดยที่มุมฉาก C คือตำแหน่งของ gnomon ขา CA คือความยาวของเงา และขา CB คือความสูงของ gnomon
คำนวณมุม A โดยใช้แทนเจนต์หรือโคแทนเจนต์โดยใช้สูตร tgA=BC/AC รู้แทนเจนต์ กำหนดมุมที่แท้จริง
มุมที่ได้คือมุมระหว่างพื้นผิวแนวนอนกับแสงแดด มุมตกกระทบคือมุมระหว่างแนวตั้งฉากที่ตกลงสู่พื้นผิวกับลำแสง นั่นคือ มันเท่ากับ90º-A

บันทึกสำหรับการแก้ปัญหาในหัวข้อ "โลกในฐานะดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ"

ในการทำงานเพื่อกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ณ จุดต่างๆ ที่อยู่บนเส้นขนานเดียวกัน จำเป็นต้องกำหนดเส้นเมอริเดียนตอนเที่ยงโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิช เส้นเมอริเดียนตอนเที่ยงถูกกำหนดโดยสูตร:

(12 ชั่วโมง - เวลาเมริเดียนกรีนิช) * 15º - หากเส้นเมอริเดียนอยู่ในซีกโลกตะวันออก

(เวลาเที่ยงวันกรีนิช - 12.00 น.) * 15º - หากเส้นเมอริเดียนอยู่ในซีกโลกตะวันตก

ยิ่งเส้นเมริเดียนที่เสนอในงานใกล้ถึงเที่ยงวันยิ่งดวงอาทิตย์จะอยู่ในนั้นสูง ก็ยิ่งไกลออกไป - ยิ่งต่ำลง

ตัวอย่างที่ 1 .

กำหนดจุดที่ระบุโดยตัวอักษรบนแผนที่ของออสเตรเลียในวันที่ 21 มีนาคมดวงอาทิตย์จะเป็นบนสุด เหนือขอบฟ้าเวลา 5.00 น. GMT ตามเวลาสุริยะ เขียนเหตุผลสำหรับคำตอบของคุณ

ตอบ. ณ จุด A

จุด A นั้นอยู่ใกล้กว่าจุดอื่นๆ ของเที่ยงวัน (12 - 5) * 15º \u003d 120º ตะวันออก

ตัวอย่าง2.กำหนดจุดที่ระบุด้วยตัวอักษรบนแผนที่อเมริกาเหนือดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ ด้านล่างทุกอย่าง เหนือขอบฟ้า เวลา 18.00 น. GMT เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ณ จุด ก (18-12)*15º =90 º

2. ปฏิบัติงานกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ณ จุดต่าง ๆ ที่ไม่ขนานกัน และเมื่อมีข้อบ่งชี้ของวันฤดูหนาว (22 ธันวาคม) หรือฤดูร้อน (22 มิถุนายน) อายัน คุณต้องการ

จำไว้ว่าโลกเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกาและยิ่งจุดนั้นอยู่ทางตะวันออกมากเท่าไร ดวงอาทิตย์ก็จะยิ่งขึ้นเหนือขอบฟ้าเร็วขึ้นเท่านั้น;

เพื่อวิเคราะห์ตำแหน่งของจุดที่ระบุในงานที่สัมพันธ์กับวงกลมขั้วโลกและเขตร้อน ตัวอย่างเช่น หากคำถามมีข้อบ่งชี้ของวัน - 20 ธันวาคม นี่หมายถึงหนึ่งวันใกล้กับวันเหมายัน เมื่อสังเกตคืนขั้วโลกในดินแดนทางเหนือของอาร์กติกเซอร์เคิล ซึ่งหมายความว่ายิ่งจุดนั้นอยู่ทางเหนือมากเท่าใด ดวงอาทิตย์ก็จะลอยขึ้นเหนือขอบฟ้าในเวลาต่อมา โดยยิ่งไปทางใต้มากเท่านั้น

ตรวจสอบว่าจุดใดที่ระบุด้วยตัวอักษรบนแผนที่อเมริกาเหนือในวันที่ 20 ธันวาคม Sun ก่อนอื่นเลยบนเส้นเมอริเดียนกรีนิชจะขึ้นเหนือขอบฟ้า เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ณ จุด C.

จุด A ตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกของจุด C และจุด C อยู่ทางทิศเหนือ (20 ธันวาคม ยิ่งวันสั้น ยิ่งใกล้ขั้วโลกเหนือมากขึ้น)

พิจารณาว่าเส้นขนานใด: 20° N, 10° N ที่เส้นศูนย์สูตร 10° S หรือ 20° S - จะมีระยะเวลาสูงสุดของวันในวันที่โลกอยู่ในวงโคจรในตำแหน่งที่แสดงในรูปที่ 3 หรือไม่? พิสูจน์คำตอบของคุณ

ตอบ.ระยะเวลาสูงสุดจะอยู่ที่ละติจูด 20 วินาที

ณ จุดที่ 3 โลกอยู่ในวันเหมายัน - 22 ธันวาคม ในสภาวะที่มีแสงแดดส่องถึง - ซีกโลกใต้ จุด A ตรงบริเวณตำแหน่งใต้สุด

ความคล้ายคลึงกันใดที่ระบุในรูปด้วยตัวอักษรในวันที่ 22 ธันวาคมเวลากลางวันสั้นที่สุด?

4. ในการกำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ ให้คำนึงถึงการพึ่งพามุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนละติจูดของพื้นที่ด้วย ในวันวิสาขบูชา(21 มีนาคมและ 23 กันยายน) เมื่อรังสีของดวงอาทิตย์ตกในแนวตั้งบนเส้นศูนย์สูตรจะใช้สูตรเพื่อกำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์:

90 º - มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ = ละติจูดของพื้นที่ (เหนือหรือใต้ถูกกำหนดโดยเงาที่ทอดโดยวัตถุ)

ในวันครีษมายัน (22 มิถุนายน และ 22 ธันวาคม) จะต้องคำนึงว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกในแนวตั้ง (ที่มุม90º) บนเขตร้อน (23.5) º น และ23.5º S) ดังนั้น ในการกำหนดละติจูดของพื้นที่ในซีกโลกที่ส่องสว่าง (เช่น วันที่ 22 มิถุนายน ในซีกโลกเหนือ) จึงใช้สูตรดังนี้

90º- (มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ - 23.5º) = ละติจูดของพื้นที่

ในการกำหนดละติจูดของพื้นที่ในซีกโลกที่ไม่สว่าง (เช่น วันที่ 22 ธันวาคมในซีกโลกเหนือ) จะใช้สูตรดังนี้

90º - (มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ + 23.5º) = ละติจูดของพื้นที่

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของจุดถ้าทราบว่าในวันวิษุวัตเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าที่ความสูง 40º (เงาของวัตถุตกไปทางทิศเหนือ) และเวลาท้องถิ่นนำหน้าเวลาเที่ยงวันกรีนิช 3 ชั่วโมง เขียนการคำนวณและการใช้เหตุผลของคุณ

ตอบ. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL เพราะเงาของวัตถุตกลงไปทางเหนือในซีกโลกเหนือ)

(12-9)x15 =60º ( o.d. เนื่องจากเวลาท้องถิ่นอยู่ก่อนเวลามาตรฐานกรีนิช ดังนั้นจุดจึงตั้งอยู่ทางทิศตะวันออก)

ตัวอย่าง2.

กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของจุดที่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา หากทราบว่าในวันที่ 21 มีนาคม เวลา 17 นาฬิกา ตามเวลาสุริยะของเส้นเมอริเดียนกรีนิช ณ จุดนี้เป็นเวลาเที่ยงวันและดวงอาทิตย์อยู่ที่ระดับความสูง 50° เหนือขอบฟ้า เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. 40ºN, 75ºW

90 º -50 º =40 º ( NL -เพราะ สหรัฐอเมริกาอยู่ในซีกโลกเหนือ

(17 ชม. -12 ชม.)*15 = 75º (ชม.d., เพราะตั้งอยู่จากเส้นเมอริเดียนกรีนิชไปทางทิศตะวันตก 3 โซนเวลา)

ตัวอย่างที่ 3

กำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์ของสถานที่ถ้าทราบว่าวันที่ 22 มิถุนายนเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าที่ระดับความสูง 35º NL บันทึกการคำนวณของคุณ

ตอบ.78,5 º NL

90 º -(35 º -23.5 º ) = 78.5 s.l.

5. ในการกำหนดเส้นเมอริเดียน (ลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่) ซึ่งจุดนั้นตั้งอยู่ตามเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชและเวลาสุริยะท้องถิ่น จำเป็นต้องกำหนดความแตกต่างของเวลาระหว่างกัน ตัวอย่างเช่น หากเป็นเที่ยงวัน (12 นาฬิกา) บนเส้นเมอริเดียนกรีนิช และเวลาสุริยะท้องถิ่นที่จุดที่ระบุคือ 8 นาฬิกา ความแตกต่าง (12-8) คือ 4 ชั่วโมง ความยาวของโซนเวลาเดียวคือ15º ในการกำหนดเส้นเมอริเดียนที่ต้องการ การคำนวณคือ 4 x 15º = 60º ในการกำหนดซีกโลกที่มีเส้นเมริเดียนที่กำหนด คุณต้องจำไว้ว่าโลกหมุนจากตะวันตกไปตะวันออก (ทวนเข็มนาฬิกา) ดังนั้น หากเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชมากกว่าจุดที่กำหนด จุดนั้นจะอยู่ในซีกโลกตะวันตก (ดังในตัวอย่างที่เสนอ) หากเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชน้อยกว่าจุดที่กำหนด แสดงว่าจุดนั้นอยู่ในซีกโลกตะวันออก

ตัวอย่าง.

จุดตั้งอยู่บนเส้นเมอริเดียนใด หากทราบว่าตอนเที่ยงตามเวลาเมริเดียนของกรีนิช เวลาสุริยะท้องถิ่นคือ 16 ชั่วโมงในนั้น เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ประเด็นอยู่ที่เส้นเมริเดียน 60º o.d.

16 ชม. -12ชม. = 4 ชั่วโมง (ความแตกต่างของเวลา)

4x15 º = 60 º

ลองจิจูดตะวันออก เพราะ ณ จุด 16.00 น. เมื่อยังเป็นเวลา 12.00 น. ที่กรีนิช (จุดตั้งอยู่ทางทิศตะวันออก)

แหล่งที่สำคัญที่สุดที่พื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศได้รับพลังงานความร้อนคือดวงอาทิตย์ มันส่งพลังงานการแผ่รังสีจำนวนมหาศาลสู่อวกาศ: ความร้อน แสง อัลตราไวโอเลต คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์แพร่กระจายด้วยความเร็ว 300,000 กม./วินาที

ความร้อนของพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ รังสีของดวงอาทิตย์ทั้งหมดกระทบพื้นผิวโลกขนานกัน แต่เนื่องจากโลกมีรูปร่างเป็นทรงกลม รังสีของดวงอาทิตย์จึงตกกระทบส่วนต่างๆ ของพื้นผิวในมุมที่ต่างกัน เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอด รังสีของมันจะตกลงในแนวตั้งและโลกก็ร้อนขึ้นมากขึ้น

พลังงานรังสีทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์ส่งมาเรียกว่า รังสีดวงอาทิตย์,โดยปกติจะแสดงเป็นแคลอรี่ต่อพื้นที่ผิวต่อปี

รังสีดวงอาทิตย์เป็นตัวกำหนดอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ของโลก

ควรสังเกตว่าปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดมากกว่าสองพันล้านเท่าของพลังงานที่โลกได้รับ

การแผ่รังสีที่ไปถึงพื้นผิวโลกประกอบด้วยการแผ่รังสีโดยตรงและแบบกระจาย

การแผ่รังสีที่มายังโลกโดยตรงจากดวงอาทิตย์ในรูปของแสงแดดโดยตรงในท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆเรียกว่า ตรง.บรรทุกความร้อนและแสงได้มากที่สุด ถ้าโลกของเราไม่มีชั้นบรรยากาศ พื้นผิวโลกจะได้รับเพียงรังสีโดยตรงเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ ประมาณหนึ่งในสี่ของรังสีดวงอาทิตย์จะกระจัดกระจายไปตามโมเลกุลของก๊าซและสิ่งเจือปน โดยเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางตรง บางส่วนถึงพื้นผิวโลกก่อตัวขึ้น รังสีดวงอาทิตย์กระจัดกระจายต้องขอบคุณการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย แสงยังแทรกซึมเข้าไปในสถานที่ที่แสงแดดส่องถึงโดยตรง (รังสีโดยตรง) ไม่ทะลุผ่าน รังสีนี้สร้างแสงแดดและให้สีสันแก่ท้องฟ้า

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด

รังสีของดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่กระทบพื้นโลกคือ รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดกล่าวคือ ผลรวมของรังสีโดยตรงและแบบกระจาย (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดต่อปี

การแพร่กระจายของรังสีดวงอาทิตย์เหนือพื้นผิวโลก

รังสีดวงอาทิตย์กระจายไปทั่วโลกอย่างไม่สม่ำเสมอ มันขึ้นอยู่กับ:

1. เกี่ยวกับความหนาแน่นและความชื้นของอากาศ - ยิ่งสูงเท่าใด รังสีที่พื้นผิวโลกจะได้รับก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

2. จากละติจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ - ปริมาณรังสีเพิ่มขึ้นจากขั้วถึงเส้นศูนย์สูตร ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงขึ้นอยู่กับความยาวของเส้นทางที่รังสีของดวงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอด (มุมตกกระทบของรังสีคือ 90 °) รังสีของดวงอาทิตย์จะพุ่งชนโลกในทางที่สั้นที่สุดและปล่อยพลังงานออกไปในพื้นที่ขนาดเล็กอย่างเข้มข้น บนโลก สิ่งนี้เกิดขึ้นในแถบระหว่าง 23° N ซ. และ 23°S sh. คือ ระหว่างเขตร้อน เมื่อคุณเคลื่อนออกจากโซนนี้ไปทางทิศใต้หรือทิศเหนือ ความยาวของเส้นทางรังสีของดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้น กล่าวคือ มุมตกกระทบบนพื้นผิวโลกจะลดลง รังสีเริ่มตกลงสู่พื้นโลกในมุมที่เล็กกว่าราวกับกำลังร่อนเข้าใกล้เส้นสัมผัสในบริเวณขั้วโลก ส่งผลให้มีการกระจายพลังงานแบบเดียวกันไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นปริมาณพลังงานที่สะท้อนกลับเพิ่มขึ้น ดังนั้น ในบริเวณเส้นศูนย์สูตรที่รังสีของดวงอาทิตย์ตกบนพื้นผิวโลกที่มุม 90 องศา ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่พื้นผิวโลกได้รับจะสูงขึ้น และเมื่อคุณเคลื่อนเข้าหาขั้ว จำนวนเงินนี้จะเท่ากับ ลดลงอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ความยาวของวันในช่วงเวลาต่างๆ ของปียังขึ้นอยู่กับละติจูดของพื้นที่ ซึ่งกำหนดปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่พื้นผิวโลกด้วย

3. จากการเคลื่อนที่ของโลกประจำปีและรายวัน - ในละติจูดกลางและสูง การไหลเข้าของรังสีดวงอาทิตย์จะแปรผันอย่างมากตามฤดูกาล ซึ่งสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในระดับความสูงตอนเที่ยงของดวงอาทิตย์และความยาวของวัน ;

4. บนธรรมชาติของพื้นผิวโลก - ยิ่งพื้นผิวสว่างมากเท่าไหร่ก็ยิ่งสะท้อนแสงอาทิตย์มากขึ้นเท่านั้น ความสามารถของพื้นผิวในการสะท้อนแสงเรียกว่า อัลเบโด้(จาก lat. ความขาว). หิมะสะท้อนการแผ่รังสีอย่างแรงเป็นพิเศษ (90%) ทรายอ่อนกว่า (35%) เชอร์โนเซมยิ่งอ่อนลง (4%)

พื้นผิวโลกดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ (รังสีดูดซับ),ทำให้ร้อนและแผ่ความร้อนออกสู่ชั้นบรรยากาศ (รังสีสะท้อน).ชั้นล่างของบรรยากาศส่วนใหญ่ชะลอการแผ่รังสีภาคพื้นดิน รังสีที่พื้นผิวโลกดูดกลืนไปใช้ในการให้ความร้อนแก่ดิน อากาศ และน้ำ

ส่วนหนึ่งของรังสีทั้งหมดที่ยังคงอยู่หลังจากการสะท้อนและการแผ่รังสีความร้อนของพื้นผิวโลกเรียกว่า ความสมดุลของรังสีความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกแตกต่างกันไปในแต่ละวันและฤดูกาลของปี แต่โดยเฉลี่ยแล้วสำหรับปีนั้น มีค่าบวกในทุกที่ ยกเว้นทะเลทรายน้ำแข็งของกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา ความสมดุลของการแผ่รังสีถึงค่าสูงสุดที่ละติจูดต่ำ (ระหว่าง 20°N ถึง 20°S) - มากกว่า 42*10 2 J/m 2 ที่ละติจูดประมาณ 60° ในซีกโลกทั้งสอง จะลดลงเหลือ 8*10 2 - 13 * 10 2 เจ / ม. 2

รังสีของดวงอาทิตย์ให้พลังงานแก่ชั้นบรรยากาศมากถึง 20% ซึ่งกระจายไปทั่วความหนาของอากาศ ดังนั้นความร้อนของอากาศที่เกิดจากรังสีจึงค่อนข้างน้อย ดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวโลกร้อน ซึ่งถ่ายเทความร้อนไปยังอากาศในบรรยากาศเนื่องจาก การพาความร้อน(จาก ลท. การพาความร้อน- การส่ง) กล่าวคือ การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของอากาศที่ร้อนที่พื้นผิวโลกซึ่งอากาศที่เย็นกว่าลงมา นี่คือวิธีที่บรรยากาศได้รับความร้อนส่วนใหญ่ โดยเฉลี่ยมากกว่าดวงอาทิตย์โดยตรงถึงสามเท่า

การปรากฏตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำไม่อนุญาตให้ความร้อนที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกไหลออกสู่อวกาศอย่างอิสระ พวกเขาสร้าง ปรากฏการณ์เรือนกระจก,เนื่องจากอุณหภูมิโลกลดลงในตอนกลางวันไม่เกิน 15 องศาเซลเซียส ในกรณีที่ไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ พื้นผิวโลกจะเย็นลง 40-50 °C ในชั่วข้ามคืน

เป็นผลมาจากการเติบโตในระดับของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ - การเผาไหม้ถ่านหินและน้ำมันที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน, การปล่อยก๊าซจากผู้ประกอบการอุตสาหกรรม, การเพิ่มขึ้นของการปล่อยรถยนต์ - เนื้อหาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่ การเพิ่มขึ้นของภาวะเรือนกระจกและคุกคามการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก

รังสีของดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศแล้วตกลงบนพื้นผิวโลกและทำให้ร้อนขึ้นและในทางกลับกันก็ปล่อยความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้อธิบายลักษณะเฉพาะของโทรโพสเฟียร์: อุณหภูมิอากาศลดลงตามความสูง แต่มีบางครั้งที่ชั้นบนของบรรยากาศอบอุ่นกว่าชั้นล่าง ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า การผกผันของอุณหภูมิ(จาก lat. inversio - พลิกกลับ).