Радиация в атмосфере
Радиация происходит от латинского «радиус », а в переводе на русский это «луч». Радиация подразумевает излучение вообще, она включает и видимый диапазон, и микроволновый и любые другие излучения. Радиация вообще отличается от вещества, это отдельное состояние материи. Солнечная радиация или излучение, это электромагнитное и корпускулярное излучение солнца, которое является основным внешним источником тепловой энергии для процессов атмосферы и на земной поверхности. К земле приходит лишь одна двухмиллиардная часть солнечного излучения. Электромагнитная радиация распространяется от солнца в виде волн со скоростью почти равной тремстам тысячам километрам в секунду. Длина электромагнитной волны зависит от способа их возбуждения, и диапазон длин колеблется от нескольких километров до нескольких микрометров, электромагнитные волны подразделяются на: рентгеновское излучение и гамма излучение, ультрафиолетовый свет, видимый свет, инфракрасное излучение, терагерцевое излучение, радиоволны. Электромагнитное излучение способно распространяться практически в любых сферах, имея разную скорость. В вакууме электромагнитное излучение способно распространяться на бесконечно далекие расстояния. В кристаллах иридия солнечный свет идет очень медленно. Мерой радиации или лучистой энергии является поток радиации, переносимой через единицу поверхности за единицу времени. Поток радиации измеряется в калориях, в ваттах или джоулях. На верхней границе атмосферы при среднем расстоянии от земли до солнца поступает поток энергии, слабо изменяющийся в течение времени, поэтому называется «солнечной постоянной ». Современные наблюдения за солнечной постоянной имеют величину от 1.95 до 2 калорий на см квадратный или 2 +- 0.04 калорий в минуту. 1 кк в час = 1,163 ватта.
Корпускулярная радиация – это поток элементарных частиц вещества корпускул (протоны и нейтроны), распространяющихся со скоростью от 300 до 1500 км в секунду. В 10 млн раз меньше радиация корпускул, чем у электромагнитного излучения солнца.
Зависимость радиации от температуры. Излучаемая телом энергия в соответствии с законом Стефана-Вольтсмана увеличивается пропорционально четвертой степени его абсолютной температуры. То есть кол-во солнечной радиации зависит от температуры поверхности солнца, чем выше температура – тем выше радиация. Изменение температуры солнца носит периодический характер, который называется солнечной активностью. Солнечная активность представляет собой совокупность химических изменений, происходящих на солнце. Эти изменения представляют собой вспышки протуберанцев, факелов, флоккул, солнечных пятен и других изменений в атмосфере солнца и солнечной короны. В зависимости от этих явлений увеличиваются излучения солнца. Они влияют на состояние магнитной сферы и ионосферы земли, вызывая в нем магнитные бури, полярные сияния, вызывая диссоциацию молекул атмосферных газов. Многолетние исследования профессора Чижевского показали, что солнечная активность оказывает существенное влияние на процессы, происходящие на Земле (Эхо солнечных бурь).
Солнечный спектр – это распределение энергии солнечной радиации по длинам волн.
Внеатмосферный спектр солнечной радиации обусловлен исключительно природой солнца, как источника излучения. Основная часть солнечной радиации приходится на длины от 0.17 до 4 микрометра с максимумом 0.475 мкм. В зависимости от длины волны спектр солнечной радиации подразделяют на инфракрасный (более 0.76 мкм, на него приходится 43 % солнечной радиации), видимый свет (от 0.38 до 0.76 мкм, на него приходится 50 % радиации) и ультрафиолетовый диапазон (меньше 0.38 мкм, на него приходится около 7 % солнечной радиации).
Тепловое и лучистое равновесие земли.
Лучистая энергия солнца практически единственный источник тепла. Радиация, поступающая от других звезд в 30 на 10 в 6 степени раз меньше, чем солн. Радиация. Часть солнечной радиации представляет собой видимый свет. Лучистая энергия превращается в тепло частично в атмосфере, но главным образом на земной поверхности. Атмосфера нагревается от подстилающей ее поверхности. Нагретая Земная поверхность и нагретая атмосфера в свою очередь излучают невидимую инфракрасную радиацию, отдавая ее в космическое пространство, тем самым Земная поверхность и атмосфера охлаждаются. Опыт показывает, что Земля находится в тепловом равновесии: приход тепла от солнца уравновешивается потере его в космическое пространство. Поток коротковолновой солнечной радиации к земле уравновешивается отдачей длинноволновой радиации в космическое пространство.