Солнечная радиация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Схема распространения солнечной радиации в атмосфере Земли.

Со́лнечная радиа́ция — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Следует отметить, что данный термин является калькой с англ. Solar radiation («Солнечное излучение»), и в данном случае не означает радиацию в «бытовом» смысле этого слова (ионизирующее излучение).

Солнечная радиация измеряется по её тепловому действию (калории на единицу поверхности за единицу времени) и интенсивности (ватты на единицу поверхности). В целом, Земля получает от Солнца менее 0,5×10−9 от его излучения.

Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямых и рассеянных лучей. Всего Земля получает от Солнца менее одной двухмиллиардной его излучения. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн (Солнечные радио всплески)[1] до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.

Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (см. Солнечный ветер). Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.

Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть.

Солнечная радиация — главный источник энергии для всех физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере (см. Инсоляция). Количество солнечной радиации зависит от высоты солнца, времени года, прозрачности атмосферы. Для измерения солнечной радиации служат пиранометры и пиргелиометры. Интенсивность солнечной радиации обычно измеряется по её тепловому действию и выражается в ваттах на единицу поверхности (см. Солнечная постоянная). Отражение солнечной радиации от поверхности Земли: Снег — 80% Трава — 20% Почва — 8% Вода — 5%

Влияние солнечной радиации на климат[править | править вики-текст]

Спектр излучения Солнца, наблюдаемый выше атмосферы Земли и на уровне моря

Солнечная радиация сильно влияет на Землю только в дневное время, безусловно — когда Солнце находится над горизонтом. Также солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце даже в полночь находится над горизонтом. Однако зимой в тех же местах Солнце вообще не поднимается над горизонтом, и поэтому не влияет на регион. Солнечная радиация не блокируется облаками, и поэтому всё равно поступает на Землю (при непосредственном нахождении Солнца над горизонтом). Солнечная радиация — это сочетание ярко-жёлтого цвета Солнца и тепла, тепло проходит и сквозь облака. Солнечная радиация передаётся на Землю посредством излучения, а не методом теплопроводности.

Сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой — при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстояния между планетой и звездой). Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (зависит от эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации. Эксцентриситет земной орбиты тоже не является постоянным — с течением тысячелетий он меняется, периодически образуя практически идеальный круг, иногда же эксцентриситет достигает 5 % (в настоящее время он равен 1,67 %), то есть в перигелии Земля получает в настоящее время в 1,033 больше солнечной радиации, чем в афелии, а при наибольшем эксцентриситете — более чем в 1,1 раза. Однако гораздо более сильно количество поступающей солнечной радиации зависит от смены времён года — в настоящее время мощность солнечной радиации, поступающей на Землю, остаётся практически постоянной, но на широтах 65 С. Ш. (широта северных городов России, Канады) летом мощность солнечной радиации, отнесённая к единице поверхности, более чем на 25 % больше, чем зимой. Это происходит из-за того, что ось вращения Земли по отношению к плоскости орбиты наклонена под углом 23,3°. Избыток радиации летом и недостаток зимой взаимно компенсируются (если не учитывать эксцентреситет земной орбиты), но, с увеличением широты места наблюдения, разрыв между зимой и летом становится всё более существенным. Так, на экваторе разницы между зимой и летом практически нет. За Полярным кругом же, прямые лучи Солнца не достигают поверхности в течении полугода. Это формирует климат на Земле. Кроме того, периодические изменения эксцентриситета орбиты Земли могут приводить к возникновению различных геологических эпох: к примеру, ледникового периода.

Таблицы[править | править вики-текст]

Средняя дневная сумма солнечной радиации, кВтч/м²[2]
Лонгйир Мурманск Архангельск Якутск Санкт-Петербург Москва Новосибирск Берлин Улан-Удэ Лондон Хабаровск Ростов-на-Дону Сочи Находка Нью-Йорк Мадрид Асуан
1,67 2,19 2,29 2,96 2,60 2,72 2,91 2,74 3,47 2,73 3,69 3,45 4,00 3,99 3,83 4,57 6,34
Средняя дневная сумма солнечной радиации в декабре, кВтч/м²[2]
Лонгйир Мурманск Архангельск Якутск Санкт-Петербург Москва Новосибирск Берлин Улан-Удэ Лондон Хабаровск Ростов-на-Дону Сочи Находка Нью-Йорк Мадрид Асуан
0 0 0,05 0,16 0,17 0,33 0,62 0,61 0,97 0,60 1,29 1,00 1,25 2,04 1,68 1,64 4,30
Средняя дневная сумма солнечной радиации в июне, кВтч/м²[2]
Лонгйир Мурманск Архангельск Якутск Санкт-Петербург Москва Новосибирск Берлин Улан-Удэ Лондон Хабаровск Ростов-на-Дону Сочи Находка Нью-Йорк Мадрид Асуан
4,99 5,14 5,51 6,19 5,78 5,56 5,48 4,80 5,72 4,84 5,94 5,76 6,75 5,12 5,84 7,41 8,00

Ссылки[править | править вики-текст]

Солнечная радиация. Географический словарь. Экологический центр «Экосистема». Проверено 22 мая 2011. Архивировано 14 февраля 2012 года.

Пособие "Измерение солнечного излучения в солнечной энергетике". Архивировано 5 июля 2013 года.

Примечания[править | править вики-текст]