Суммарная солнечная радиация — это количество солнечной энергии, которое достигает поверхности Земли за определенный период времени. Эта величина меньше истинной солнечной радиации, излучаемой Солнцем, из-за различных факторов, таких как атмосферные потери, отражение и рассеяние света в атмосфере, а также другие климатические условия.
Кроме того, часть солнечной радиации поглощается облаками и другими атмосферными компонентами, что дополнительно уменьшает количество энергии, достигающей поверхности Земли. В результате, суммарная солнечная радиация играет важную роль в климатических процессах и является ключевым фактором для оценки солнечной энергии, доступной для фотосинтеза и других экосистемных процессов.
Что такое суммарная солнечная радиация
Солнечная радиация в совокупности представляет собой общую энергию, поступающую от Солнца и достигающую Земли. Этот показатель является ключевым при изучении климата и погоды, а также при проведении исследований в области солнечной энергетики.
Измеряется суммарная солнечная радиация в джоулях на квадратный метр (Дж/м²) и определяется суммой энергии, падающей на определенную площадь поверхности Земли за определенный промежуток времени. В этот параметр входит и видимая и инфракрасная радиация, учитывая также различные факторы, оказывающие влияние на прохождение и поглощение солнечной энергии в атмосфере и на поверхности Земли.
Знание о суммарной солнечной радиации позволяет не только делать прогнозы погоды и оптимизировать использование солнечной энергии, но и проводить исследования в области климатологии, гидрологии, метеорологии и географии.
Суммарная солнечная радиация: основные понятия
Определение общей солнечной радиации имеет важное значение для понимания климатических условий и процессов на нашей планете. Это воздействует на температуру воздуха, погодные явления, рост растений и другие аспекты окружающей среды.
Общая солнечная радиация измеряется с использованием специальных устройств, называемых пирометрами. Эти приборы регистрируют интенсивность солнечной радиации и преобразуют ее в соответствующие единицы измерения, такие как ватты на квадратный метр или джоули на квадратный сантиметр.
Общая солнечная радиация играет важную роль не только в научных исследованиях, но и в различных отраслях промышленности. Например, солнечные фотоэлектрические станции используют солнечную радиацию для генерации электроэнергии. Знание уровня солнечной радиации позволяет оптимизировать работу этих установок и повысить их эффективность.
Важно отметить, что количество солнечной радиации, падающей на земную поверхность, неодинаково во всех частях планеты. Оно зависит от таких факторов, как широта, высота над уровнем моря, облачность и атмосферные условия. Именно поэтому измерение и анализ солнечной радиации проводятся в различных точках Земли и на разных высотах.
Что такое солнечная радиация
Всего нашей планете достается лишь миллиардная доля солнечного излучения, но в ее масштабах это огромное количество. Большая часть излучения отражается обратно, сталкиваясь с "атмосферным фильтром" — паром, пылью и газовыми молекулами. Поэтому солнечную радиацию можно определить как ту часть энергии, которая достигает Земли в виде электромагнитного потока волн.
Что такое суммарная радиация и от чего она зависит
Этот термин включает в себя совокупность солнечной радиации, полученной от самой звезды, а также отраженной облаками или атмосферой. Его количество зависит от следующих факторов:
- облачность;
- продолжительность светового дня;
- угол падения лучей.
Всем известно, что в экваториальных областях продолжительность ночи и дня практически стабильна, в то время как с увеличением расстояния от экватора различия увеличиваются. Например, в России июньский день практически в три раза длиннее декабрьского.
Понятно, что чем выше будет находиться Солнце, тем больше радиации попадет на поверхность. В противном случае большая часть будет отражена обратно. Таким образом, пустыни, которые находятся в тропиках, получают максимальное количество радиации, особенно потому, что там почти всегда солнечно. Что касается экватора, здесь значительная часть лучей поглощается водяным паром, который находится в атмосфере. Очевидно, что полярные области получают минимум радиации из-за острого угла падения лучей, которые проходят практически "вскользь".
Имеет большое значение тип подстилающей поверхности. Например, неровные и темные поверхности поглощают больше, чем гладкие и светлые. Ровная поверхность морской глади поглотит больше радиации, чем во время шторма.
От чего зависит суммарная солнечная радиация?
Под термином "солнечная радиация" понимается энергия, излучаемая Солнцем, которая измеряется по ее тепловому воздействию и силе.
Та часть солнечной радиации, которая достигает земной поверхности, называется прямой солнечной радиацией. Однако часть излучения рассеивается в атмосфере и уже в разбросанной форме достигает поверхности планеты. Прямая и разбросанная радиация вместе составляют общую солнечную радиацию.
Общую солнечную радиацию измеряют по ее тепловому воздействию на единицу поверхности за определенный промежуток времени, обычно в калориях или джоулях.
Количество общей солнечной радиации, попадающей на поверхность, зависит от угла наклона Солнца, продолжительности дня и оптических свойств атмосферы (прозрачность, облачность).
Из-за сферической формы Земли, Солнце поднимается наиболее высоко над горизонтом на экваторе. Здесь солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности, но по мере движения к полюсам, наклон солнечных лучей увеличивается, что приводит к меньшему количеству тепла. Кроме того, чем ближе к экватору, тем длиннее день, что также способствует получению большего количества тепла.
Однако на общую солнечную радиацию влияет не только географическая широта. Например, на экваторе высокая облачность и влажность препятствуют прохождению солнечных лучей, что приводит к меньшей суммарной солнечной радиации, чем на континентальном тропическом климате (например, в пустыне Сахара).
Том 2
Общая солнечная радиация (Q) представляет собой сумму непосредственной солнечной радиации и рассеянной радиации, которая рассеивается облаками и атмосферой.
Суммарная радиация при ясном небе (потенциальная радиация) зависит от широты местоположения, высоты солнца, характера поверхности земли и прозрачности атмосферы, что связано с содержанием в ней аэрозолей и водяного пара. Увеличение содержания аэрозолей приводит к уменьшению непосредственной радиации и увеличению рассеянной. То же самое происходит при увеличении альбедо поверхности. Доля рассеянной радиации в общей сумме при ясном небе составляет 20-25%.
Распределение месячных и годовых сумм общей радиации при ясном небе по территории России приведено в таблице в виде средних значений по широте.
В любое время года суммарная радиация увеличивается север-юг в соответствии с изменением высоты солнца. Исключение составляет период с мая по июль, когда комбинация долгих дней и высоты солнца обеспечивает высокие значения суммарной радиации на севере.
При ясном небе суммарная радиация имеет более высокие значения в Азиатской части, чем в Европейской.
При ясном небе суммарная радиация имеет простой суточный ход с пиком в полдень. В течение года максимальное значение наблюдается в июне, когда солнце находится на наивысшей точке.
Различие в приходе солнечной радиации в зависимости от облачности отражает влияние облаков на ее суммарный объем в течение месяца и года, что является результатом воздействия облачности. Наибольшие отклонения фактического ежемесячного прихода от возможного наблюдаются летом на Дальнем Востоке, где облачность влияет на уменьшение общей радиации на 40–60%. В целом за год самую большую долю от возможной суммарной радиации наблюдают в самых южных районах России — до 80%.
При наличии облачности суммарная радиация зависит не только от количества и формы облаков, но и от положения солнечного диска. При открытом солнечном диске появление облачности приводит к увеличению суммарной радиации из-за увеличения рассеянной. В отдельные дни рассеянная радиация может быть сравнима с прямой. В таких случаях суточный приход суммарной радиации может быть выше, чем при ясной погоде.
- Главное в годовом ходе радиации — астрономический фактор. Однако из-за облачности максимальное количество радиации может наблюдаться не в июне, как обычно, а в июле или даже в мае.
Содежание раздела
- Разделение по климатическим районам
- Сеть станций метеонаблюдения
- Время солнечной активности
- Общее и нижнее облачное покрытие
- Общая солнечная радиация
- Прямая солнечная радиация
- Радиационный баланс
- Температура воздуха
- Минимальная температура
- Максимальная температура
- Температура ниже нуля
- Температура ниже +8 градусов
- Температура выше +30 градусов
- Температура ниже –30 градусов
- Температура поверхности почвы
- Атмосферное давление
- Характер ветра
- Относительная влажность
- Атмосферные осадки
- Наличие снежного покрова
- Ледяные отложения
- Туман
- Метели
- Грозы
- Актуальные изменения в климате
- Разделение по агроклиматическим районам
Измерение суммарной солнечной радиации
Определение общей солнечной радиации имеет большое значение в области метеорологии. Оно позволяет определить объем энергии, поступающей на Землю от Солнца. Для этой цели используются специальные приборы, которые называются пирометры.
Пирометры
Приборы для измерения интенсивности солнечного излучения называются пирометрами. Они обычно включают в себя специальный датчик, который осуществляет преобразование солнечного излучения в электрический сигнал, а также дисплей, на котором отображаются полученные данные.
Установка пирометров
Для получения наиболее точной информации, пирометры размещаются на специальных метеорологических станциях, которые находятся в различных уголках планеты. Им необходимо быть установленными на открытых площадках, чтобы обеспечить максимальную точность измерений. Кроме того, важно обеспечить защиту пирометров от осадков и других внешних воздействий.
Калибровка пирометров
Прежде чем приступить к эксплуатации, необходимо откалибровать пирометры, чтобы гарантировать точность измерений. Откалибровать приборы можно путем сопоставления их показаний с известными стандартами. Это поможет установить соответствие между данными пирометров и фактическими показателями солнечной радиации.
Обработка данных
Информация, полученная от пирометров, проходит специальную обработку при помощи специализированных программ и алгоритмов. Это позволяет определить общее количество солнечной радиации за определённый период времени, такой как день или месяц. После обработки данные могут быть использованы для изучения климатических условий, прогнозирования погоды и других метеорологических исследований.
Измерение общей солнечной радиации играет важную роль в понимании климатических процессов и их влияния на нашу планету. Оно помогает ученым и метеорологам лучше понимать и предсказывать изменения в погоде и климате, а также разрабатывать эффективные методы использования солнечной энергии.
Свойства суммарной солнечной радиации
Общая солнечная радиация — это общее количество видимой и невидимой энергии, излучаемой Солнцем и достигающее поверхности Земли. Эта радиация включает в себя как прямое солнечное излучение, которое напрямую падает на поверхность Земли, так и рассеянное излучение, которое отражается от атмосферы и других объектов.
Интенсивность
Количество солнечной энергии, достигающей Земли, измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м²) в течение определенного периода времени. Эта величина зависит от времени суток, географического расположения, времени года и погоды.
Спектральный состав
Солнечное излучение включает в себя разнообразные длины волн, которые могут быть разделены на видимую, инфракрасную и ультрафиолетовую области спектра. Человеческий глаз воспринимает видимое излучение, которое является основным компонентом солнечного света. Инфракрасное излучение отвечает за излучение тепла, а ультрафиолетовое излучение обладает высокой энергией и может быть вредным для живых организмов.
Вариабельность
Интенсивность солнечной радиации меняется в течение дня и в зависимости от времени года. В середине дня она достигает пика, когда Солнце находится в высшей точке на небе. В течение года суммарная солнечная радиация меняется из-за угла падения солнечных лучей и продолжительности дня.
Влияние на климат
Важную функцию в настройке климата на Планете выполняет общая солнечная радиация. Она представляет собой основной источник энергии, который способствует прогреванию атмосферы, океанов и поверхности Земли. Распределение солнечной радиации оказывает влияние на температуру, ветры, циркуляцию атмосферы и океанов, а также на образование облаков и выпадение осадков.
Применение в метеорологии
Суммарная солнечная радиация играет ключевую роль в метеорологических исследованиях и прогнозах. Она необходима для оценки энергетического баланса земли, предсказания погоды, изучения изменений климата и разработки эффективных методов использования солнечной энергии. Измерение суммарной солнечной радиации помогает ученым и метеорологам лучше понять и предсказать погодные условия и климатические процессы на нашей планете.
Суммарная радиация
Совокупная радиация — это сумма прямой (падающей на горизонтальную поверхность) и рассеянной радиации:
Состав совокупной радиации, то есть соотношение между прямой и рассеянной радиацией, изменяется в зависимости от высоты солнца, прозрачности атмосферы и облачности.
1. Перед восходом солнца совокупная радиация полностью состоит из рассеянной радиации, а при низких углах солнца — в основном из рассеянной радиации.
2. Чем прозрачнее атмосфера, тем меньше доля рассеянной радиации в составе совокупной.
3. В зависимости от формы, высоты и количества облаков, доля рассеянной радиации изменяется в различной степени. Когда солнце скрыто плотными облаками, суммарная радиация состоит только из рассеянной. В этом случае рассеянная радиация лишь частично компенсирует уменьшение прямой радиации, поэтому увеличение количества и плотности облаков в среднем сопровождается уменьшением суммарной радиации. Однако при небольшой или тонкой облачности, когда солнце полностью или частично открыто, суммарная радиация за счет увеличения рассеянной может оказаться больше, чем при ясном небе,
Отражение солнечной радиации от земной поверхности
Часть солнечной радиации, падающей на определенную поверхность, поглощается этой поверхностью, а часть отражается. Отношение количества отраженной солнечной радиации к падающей на поверхность солнечной радиации называется отражательной способностью или альбедо: A=RK/Q
где Rк—поток отраженной радиации. Обычно альбедо измеряется в долях единицы или в процентах.
Альбедо поверхности Земли зависит от ее свойств и состояния: цвета, влажности, шероховатости, наличия и характера растительного покрова. Темные и шероховатые почвы отражают меньше, чем светлые и гладкие. Влажные почвы отражают меньше, чем сухие, так как они темнее. Поэтому с увеличением влажности почвы увеличивается количество поглощаемой ею солнечной радиации. Это оказывает большое влияние, например, на тепловой режим орошаемых полей.
Свежий снег обладает наивысшей отражательной способностью среди всех типов снега. Иногда его альбедо достигает 87%, а в Арктике и Антарктике—даже 98%. В то время как старый, частично растаявший и загрязненный снег отражает гораздо меньше света. Альбедо различных типов почв и растительности практически не различается.
Альбедо естественных поверхностей немного меняется в течение дня, с самыми высокими значениями утром и вечером, а немного меньшими в течение дня. Это объясняется зависимостью спектрального состава солнечной радиации от угла солнца и различной способностью поверхностей отражать разные длины волн. При низком угле солнца в составе солнечной радиации увеличивается доля рассеянного света, который отражается от неровной поверхности сильнее, чем прямой свет.
Среднее значение альбедо водной поверхности приблизительно ниже, чем у поверхности суши. Это объясняется тем, что солнечные лучи проникают глубже в прозрачные верхние слои воды, чем в почву, и рассеиваются и поглощаются в ней. Степень мутности воды оказывает влияние на ее альбедо: загрязненная и мутная вода имеет высокое альбедо по сравнению с чистой водой. Облачная отражательная способность очень высока: в среднем их альбедо составляет около 80%.
При знании альбедо поверхности и общей радиации можно вычислить количество коротковолновой радиации, поглощенной этой поверхностью. Значение 1—А представляет собой коэффициент поглощения коротковолновой радиации этой поверхностью, отображая, какая часть общей радиации, попадающей на эту поверхность, поглощается ею.
Данные об отражательной способности больших участков земной поверхности и облаков получают с помощью спутников, обращающихся вокруг Земли. Анализ отражательной способности облаков позволяет оценить их высоту, а информация об отражательной способности морей позволяет определить высоту волн.
ГДЗ по географии 8 класс Алексеев | Страница 103
Энергия, излучаемая солнцем в виде электромагнитных волн, включая свет, тепло и ультрафиолетовое излучение, является источником всей активности на Земле, включая процессы, формирующие климат. Эта энергия измеряется в калориях на 1 см 2 (ккал/см 2 ) или мегаджоулях на 1 м 2 (МДж/м 2 ) в год и зависит от широты и типа местности.
2. Какие виды солнечной радиации существуют?
Солнечная радиация подразделяется на прямую и рассеянную; тепловое, световое и ультрафиолетовое излучение.
3. Почему поступление солнечной радиации меняется в зависимости от сезона?
Изменение количества солнечной радиации в течение года зависит от движения Земли вокруг Солнца. Летом высота Солнца над горизонтом выше, чем зимой, особенно в областях выше тропиков. Также количество отражённой солнечной радиации меняется из-за изменения характера подстилающей поверхности в зависимости от сезона (снег отражает больше солнечной радиации зимой, чем летом).
Зачем нужно знать высоту Солнца над горизонтом?
Знание высоты Солнца над горизонтом позволяет определить угол падения солнечных лучей на местности, а также примерно определить широту местности (путем вычитания высоты Солнца из 90 ° в дни равноденствия). Также это позволяет ориентировочно определить дату в момент наблюдения.
5. Выберите правильный вариант. Количество радиации, достигающей поверхности Земли, обозначается как: а) поглощенная радиация; б) суммарная солнечная радиация; в) рассеянная радиация.
б) суммарная солнечная радиация
6. Выберите правильный вариант. Суммарная солнечная радиация увеличивается или уменьшается при приближении к экватору: а) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется.
7. Выберите верный ответ. Высший показатель отраженной радиации характерен для: а) снега; б) чернозема; в) песка; г) воды.
8. Можно ли загореть в летний пасмурный день?
Возможно загореться в летний пасмурный день, поскольку часть солнечных лучей способна проникать сквозь облака. Загар будет не таким быстрым, как в ясную погоду, но при достаточном времени нахождения на открытом воздухе даже в пасмурную погоду на коже появится загар.
9. Определите суммарную солнечную радиацию для десяти городов России, используя карту на рисунке 42. Какой вывод можно сделать?
Суммарная солнечная радиация для 10 городов России:
1) Санкт-Петербург – 80 ккал/см 2 в год
2) Челябинск – 100 ккал/см 2 в год
3) Новосибирск – 100 ккал/см 2 в год
4) Хабаровск – 120 ккал/см 2 в год
5) Екатеринбург – примерно 94,4 ккал/см 2 в год
Расчет: поставим линейку на карте перпендикулярно изолинии 80-100 через Екатеринбург. Расстояние между изолиниями 1,8 см и от 80 до Екатеринбурга 1,3 см. Составим пропорцию: 1,8 см – 20 ккал/см 2 в год
1,3 см – Х ккал/см 2 в год
(1,3*20):1,8=14,4 ккал/см 2 в год – это увеличение суммарной солнечной радиации в Екатеринбурге относительно изолинии 80 ккал/см 2 в год. Таким образом, мы получаем 80+14,4=94,4 ккал/см 2 в год. Этот расчет применяется ко всем городам, не расположенным на изолиниях (города №5-№10)
6) Красноярск – 97,1 ккал/см 2 в год
7) Омск – 106,7 ккал/см 2 в год
8) Пермь – 91,8 ккал/см 2 в год
9) Казань – 94,4 ккал/см 2 в год
10) Нижний Новгород – 91,4 ккал/см 2 в год
Итак, города, находящиеся к югу, получают большее количество суммарной солнечной радиации.
10. Опишите различия между сезонами года в вашем регионе (природные условия, повседневная жизнь, занятия людей). В какой из сезонов года жизнь наиболее насыщена событиями?
Мой регион – Санкт-Петербург
Характеристика сезонов года в Санкт-Петербурге сильно различается, но всем им присущи постоянные облачность и осадки. Зимой световой день короткий, небо часто затянуто облаками, а также часто встречаются туманы и снегопады. Морозы приносит арктический воздух, тогда как при обвале воздушных масс с Атлантического океана начинаются оттепели.
Весной выпадает наименьшее количество осадков по сравнению с другими сезонами, бывают заморозки ночью (при приходе арктического воздуха), погода становится более стабильной (меньше облачности и ветров). Лето в городе разделяется на два периода.
Первая половина лета, как правило, сухая, с тёплой и даже жаркой погодой, вторая половина (август) более пасмурная и дождливая, температура начинает снижаться. Осень в Санкт-Петербурге отличается облачностью, большими осадками и высокой влажностью воздуха, усиливаются ветры.
В конце сентября – начале октября на короткий промежуток времени наступает тёплая и солнечная погода, которая радует многих. Люди продолжают свои дела и занятия, несмотря на изменения в природе. В любое время года они находят время для прогулок и отдыха на свежем воздухе. В мегаполисе жизнь не останавливается, но наиболее активной она становится поздней весной, летом и ранней осенью из-за благоприятной погоды и прилива туристов.
Как использовать суммарную солнечную радиацию в туризме и путешествиях
Для туристического отдыха и путешествий полезно знать, какая солнечная радиация находится в разных регионах. Это позволит выбрать место с достаточным количеством солнечного света для проведения активных мероприятий и отдыха на свежем воздухе.
Пляжный отдых
Если вы планируете пляжный отдых, суммарная солнечная радиация может помочь вам выбрать место с наилучшими погодными условиями. Регионы с высоким уровнем солнечной радиации обычно предлагают больше солнечных дней и теплую погоду, идеально подходящую для загорания и купания в море.
Активный отдых на открытом воздухе
Если вы любите активный отдых на свежем воздухе, то общая солнечная радиация поможет вам найти место с наилучшими условиями для ваших любимых видов спорта и активностей. Например, для горнолыжного отдыха важно выбирать регион с большим числом солнечных дней и достаточным количеством снега. Для велосипедных прогулок или пеших прогулок вы можете выбрать место с приятной температурой и достаточным количеством солнечного света.
Фотография и видеосъемка
Фотография и видеосъемка зависят от солнечной радиации. Во время рассвета и заката высокий уровень солнечной радиации создает контрастные изображения. Планируя фотографировать или снимать видео на улице, уровень солнечной радиации поможет выбрать лучшее время и место для качественных снимков.
Защита от избыточной солнечной радиации
Необходимо помнить о том, что солнечная радиация может негативно сказываться на здоровье, особенно при продолжительном воздействии. Поэтому при планировании туристических поездок и путешествий, учитывайте уровень солнечной радиации и предпринимайте меры для защиты от избыточного воздействия солнечных лучей. Используйте кремы с высоким уровнем защиты, носите головные уборы и защитную одежду, и избегайте длительного пребывания на солнце во время пиковой солнечной активности.
Использование информации о суммарной солнечной радиации поможет вам сделать более осознанный выбор места и времени для вашего туристического отдыха и путешествий. Примите эту информацию во внимание при планировании своих следующих приключений!
Советы по защите от избыточной солнечной радиации
Важно помнить о том, что солнечная радиация может нанести вред здоровью, особенно при длительном воздействии. Поэтому при планировании поездок и путешествий необходимо учитывать уровень солнечной радиации и принимать меры для защиты от избыточного воздействия солнечных лучей.
Используйте солнцезащитные кремы с высоким уровнем защиты
Для защиты от солнца выбирайте кремы с SPF (фактор защиты от солнца) не менее 30. Наносите средство на открытые участки кожи за 15-30 минут до выхода на улицу и регулярно повторяйте процедуру каждые 2 часа или после купания.
Носите защитные головные уборы и одежду
Перед выездом на отдых не забудьте, что некоторые места бывают особенно солнечными. Чтобы защитить ваше лицо, шею и глаза от прямых лучей, рекомендуется носить широкополые шляпы или кепки. Также стоит выбирать светлую и плотную одежду, которая закрывает большую часть тела.
Избегайте длительного пребывания на солнце во время пиковой солнечной активности
Максимальная солнечная активность приходится на период с 10 утра до 4 вечера. Рекомендуется избегать длительного нахождения на солнце в это время. Если вы планируете быть на свежем воздухе, постарайтесь находиться в тени или использовать зонты и навесы для защиты от прямых лучей солнца.
Носите солнцезащитные очки
Защитите свои глаза от вредных УФ-лучей с помощью солнцезащитных очков. Выберите модель с полной защитой от УФ-лучей (UV400) для максимальной безопасности.
Эти рекомендации помогут вам наслаждаться активным отдыхом на свежем воздухе, снизив риск воздействия солнечной радиации и поддерживая здоровье кожи и глаз.
