РАССЕЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ В АТМОСФЕРЕ




Таблица 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И НАБЛЮДАЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫСОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

    Напряжение солнечной радиации
Высота Солнца Солнечная постоянная в калориях
в градусах в калориях при идеальной атмосфере при реальной атмосфере
  1,88 1,88 1,88 1,88 1,88 1.88 1,88 1,88 1,05 0,39
  1,27 0,65
  1,39 0,82
  1.47 0,95
  1,57 1,11
  1,62 1,21
  1.65 1,27
  1,66 1,31

 

В лучшем случае, т.е. при наиболее высоком стоянии Солнца и при достаточной чистоте воздуха, можно наблюдать на поверхности Земли поток прямой радиации около 1,05 кВт/м2. В горах на высотах 4—5 км наблюдались потоки радиации до 1,2 кВт/мг и более. По мере приближения Солнца к горизонту и увеличения толщи воздуха, проходимой солнечными лучами, поток прямой радиации все более убывает.

ПОГЛОЩЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ В АТМОСФЕРЕ

В атмосфере поглощается около 23% прямой солнечной радиации. Причем поглощение это избирательное: разные газы поглощают радиацию в разных участках спектра и в разной степени.

Азот поглощает радиацию только очень малых длин волн в ультрафиолетовой части спектра. Энергия солнечной радиации в этом участке спектра совершенно ничтожна, поэтому поглоще­ние азотом практически не отражается на потоке солнечной радиации.

Кислород в несколько большей степени, но все же очень мало поглощает солнечную радиацию— в двух узких уча­стках видимой части спектра и в ультрафиолетовой его части.

Более сильным поглотителем солнечной радиации является озон. Он поглощает ультрафиолетовую и видимую солнечную радиацию. Несмотря на то что его содержание в воздухе очень мало, он настолько сильно поглощает ультрафиолетовую радиа­цию в верхних слоях атмосферы, что в солнечном спектре у земной поверхности волны короче 0,29 мкм вообще не наблюдаются.

Общее поглощение солнечной радиации озоном достигает 3% прямой солнечной радиации.

Сильно поглощает радиацию в инфракрасной области спектра диоксид углерода (углекислый газ), но его содержание в атмосфе­ре пока мало, поэтому поглощение им прямой солнечной радиации в общем невелико.

Из газов основным поглотителем радиации в атмосфере является водяной пар, сосредоточенный в тропосфере и особенно в нижней ее части. Из общего потока солнечной радиации водяной пар поглощает радиацию в интервалах длин волн, находящихся в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Поглощают солнечную радиацию также облака и атмо­сферные примеси, т.е. аэрозольные частицы, взвешенные в атмо­сфере. В целом на поглощение водяным паром и на аэрозольное поглощение приходится около 15%, остальные 5% поглощаются облаками.

В каждом отдельном месте поглощение изменяется с течением времени в зависимости как от переменного содержания в воздухе поглощающих субстанций, главным образом водяного пара, облаков и пыли, так и от высоты Солнца над горизонтом, т.е. от толщины слоя воздуха, проходимого лучами на пути к Земле.

РАССЕЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ В АТМОСФЕРЕ

Прямая солнечная радиация на пути сквозь атмосферу ослабляется не только поглощением, но и путем рассеяния, причем ослабляется более значительно. Рассеяниеэто фундаменталь­ное физическое явление взаимодействия света с веществом. Оно может происходить на всех длинах волн электромагнитного спектра в зависимости от отношения размера рассеивающих частиц к длине волны падающего излучения. При рассеянии частица, находящаяся на пути распространения электромагнитной волны, непрерывно «извлекает» энергию из падающей волны и переизлучает ее по всем направлениям. Таким образом, частицу можно рассматривать как точечный источник рассеянной энергии. Следовательно, рассеянием называется преобразование части прямой солнечной радиации, которая до рассеяния распространяется в виде параллельных лучей в определенном направлении, в радиацию, идущую по всем направлениям.

Рассеяние происхо­дит в оптически неоднородном атмосферном воздухе, содержащем мельчайшие частицы жидких и твердых примесей — капли, кристаллы, мельчайшие аэрозоли. Оптически неоднородной средой является и чистый, свободный от примесей воздух, так как в нем вследствие теплового движения молекул постоянно возникают сгущения и разрежения, колебания плотно­сти. Встречаясь с молекулами и примесями в атмосфере, солнечные лучи теряют прямолинейное направление распростра­нения, рассеиваются. Радиация распространяется от рассеиваю­щих частиц таким образом, как если бы они сами были излучате­лями.

Около 26% энергии общего потока солнечной радиации превращается в атмосфере в рассеянную радиацию. Около 2/3 рассеянной радиации приходит затем к земной поверхности. Но это будет уже особый вид радиации, существенно отличный от прямой радиации:

Во-первых, рассеянная радиация приходит к земной поверхности не от солнечного диска, а от всего небесного свода. Поэтому необходимо измерять ее поток на горизонтальную поверхность. Она также измеряется в Вт/м2 (или кВт/м2).

Во-вторых, рассеянная радиация отлична от прямой по спектральному составу, так как лучи различных длин волн рассеиваются в разной степени. Чем меньше размеры рассеивающих частиц, тем сильнее рассеиваются коротковолновые лучи в сравнении с длинноволно­выми.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: