Виды радиационных потоков

Виды радиационных потоков

Основным источником энергии физических процессов, происхо­дящих в атмосфере и на поверхности Земли, является лучистая энергия Солнца. Солнце — раскаленный газовый шар, объем ко­торого в 1,3- 10^е раз больше объема Земли, а масса составляет 99,87% массы всей солнечной системы. Солнце излучает в окру­жающее пространство энергию, равную примерно 3,71 -10²⁶ Вт. Из этого количества до Земли доходит лишь около одной двух­миллиардной .части, что составляет примерно 3,3 • 10⁸ Вт на 1 км² земной поверхности. Такое количество энергии соответствует мощ­ности около 33-1 0⁴ кВт. Для сравнения можно указать, что мощ­ность Братской ГЭС (около 4-Ю⁶ кВт) примерно равна мощ­ности солнечного излучения, поступающего всего на 12 км² зем­ной поверхности.

Энергетическая освещенность солнечного излучения в Между­народной системе единиц СИ выражается в ваттах на 1 м² (Вт/и²). В метеорологии до 1980 г. энергетическая освещенность называлась потоком солнечной радиации и выражалась в кало­риях на площадь в 1см² за минуту (кал/ (см²- мин) ). В специаль­ной литературе, справочниках, изданных до 1980 г., эта величина дается в калориях. Соотношение между единицами измерений сле­дующее: 1 кал/ (см² -мин) =698 Вт/м².

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Источниковедение и вспомогательные исторические дисциплины.

Приход радиации на верхнюю границу атмосферы меняется в зависимости от расстояния Земли от Солнца, которое в течение года не остается постоянным вследствие эллиптичности земной орбиты. Наименьшее расстояние Земли от Солнца (перигелий) составляет 147- 10⁶ км, оно приходится на 2 января. Наибольшее Удаление Земли от Солнца (афелий), равное 152- 10⁶ км, отмечается 5 июля. Среднее расстояние Земли от Солнца равно 149,5- 10⁶ км. Энергетическая освещенность, создаваемая солнечным излучением, поступающим на верхнюю границу атмосферы при среднем рас­стоянии от Земли до Солнца на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам, называют солнечной постоянной. Эта величина, по последним данным, составляет 1,97 кал/(см²-мин), или 1377 Вт/м².

В атмосфере солнечная радиация на пути к поверхности Зем­ли частично поглощается, а частично рассеивается и отражается от облаков и земной поверхности. Поэтому в атмосфере наблюда­ются три вида радиации: прямая, рассеянная и отраженная. Энер­гетическую освещенность, создаваемую излучением, поступающим на Землю непосредственно от солнечного диска в виде пучка параллельных солнечных лучей, называют прямой солнечной ра­диацией. Часть солнечной радиации, проходя через атмосферу, рассеивается молекулами атмосферных газов и аэрозолем и соз­дает рассеянную радиацию. Прямая солнечная радиация, прихо­дящая на горизонтальную поверхность, и рассеяннная солнечная радиация вместе составляют суммарную радиацию. Ту часть сол­нечной радиации, которую отражает земная поверхность, называ­ют отраженной коротковолновой солнечной радиацией.

Земная поверхность как физическое тело, имеющее темпера­туру выше —273° С, является источником излучения, которое на­зывают тепловым излучением Земли. Оно направлено в атмосфе­ру и почти полностью поглощается ею. Атмосфера, в свою оче­редь, также излучает тепло частично в космическое пространство и частично в направлении к земной поверхности. Часть атмосфер­ного излучения, приходящую к земной поверхности, называют встречным излучением.

Потоки лучистой энергии Солнца и теплового излучения Земли и атмосферы по длине волн условно делят на коротковолновые (Л^4 мкм) и длинноволновые (А>4 мкм). Прямая, рассеянная и отраженная радиации относятся к коротковолновой части спект­ра, а тепловое излучение Земли и встречное излучение — к длин­новолновой.

Раздел метеорологии, изучающий потоки лучистой энергии в ат­мосфере, называют актинометрией.