Поглинання - сонячна радіація

Поглинання сонячної радіації в повітрі настільки мало, що воно не відіграє суттєвої ролі в тепловому балансі приземного шару повітря, починаючи з висоти в кілька метрів.

Поглинання сонячної радіації залежить від ступеня чорноти поверхні. Руберойдовий поверхня поглинає 80% радіації.

Вертикальна структура атмосфери. /- Еверест, //- Монблан, ///- Бен-Невіс. Через поглинання сонячної радіації при проходженні через ці шари її інтенсивність сильно зменшується і нижче їх знову спостерігається лише слабка іонізація. Отже, на деякій висоті повинен бути шар, де ступінь, іонізації максимальна.

Проблема поглинання сонячної радіації, що є по суті єдиним джерелом енергії, надзвичайно велика, особливо при оцінці і прогнозуванні змін навколишнього середовища і біосфери. Я - Кондратьєв[55]посилається на дуже цікаву експериментальну роботу Ватанабе, по даними якого, знайшли підтвердження в інших роботах, рентгенівське випромінювання не досягає земної поверхні, а ультрафіолетове значно послаблюється. Величина проникаючої до Землі радіації залежить від пори року і широти місцевості. В області випромінювання 200 - 300 нм відбувається в основному поглинання озону.

Для кращого поглинання сонячної радіації колектори встановлюють взимку під кутом 80 - 90 до горизонту, влітку - 20 - 30 а при цілорічної експлуатації під кутом, рівним широті місцевості, на покрівлі будинку або поряд з ним. Колектори дозволяють нагрівати теплоносій максимально до 90 С.

При поглинанні сонячної радіації пластина 1 що має селективне покриття для максимального поглинання в спектральному інтервалі 0 2 - 3 мкм і мінімального випромінювання при Л4 мкм, нагрівається.

Накладний фотометр моделі ФМ-59. Визначення коефіцієнта поглинання сонячної радіації проводиться методом порівняння. Досліджувана поверхню зіставляється з еталоном порівняння, форма поверхні якого ідентична і відомий коефіцієнт відображення. Вимірювальна головка портативна і при вимірах накладається на досліджувану, наприклад, відполіровану поверхню, що дозволяє використовувати цей прилад для оцінки світловідбивними здатності поверхонь громіздких деталей.

При літакових вимірах поглинання інфрачервоної сонячної радіації метаном визначають як інтегральний вміст метану у всій атмосфері, так і вертикальний профіль концентрації метану. У гкас в країні дослідження загального вмісту метану в атмосфері з літака ведуться тільки в Головної геофізичної обсерваторії (ГГО) ім.

Метаболічна потужність фотосинтезирующих рослин забезпечується поглинанням сонячної радіації. Пересування рослин не може привести до збільшення поглинання світла, тому рослини нерухомі і утворюють суцільний покрив на поверхні Землі. Рослини нерухомі і споживають необхідні поживні речовини з довкілля тільки шляхом фізичної дифузії. Вони не можуть - збільшити споживання енергії на одиницю своєї проекції.

Участь розсіяною радіації в припливі тепла за рахунок поглинання сонячної радіації з'ясовано нами в більш обмеженому масштабі.

Температура води в океані визначається, в основному, поглинанням сонячної радіації і випаровуванням. Океанські течії, турбулентне перемішування забезпечують перерозподіл тепла по всьому океану. Вода Світового океану досить холодна, вона прогрівається тільки на самій поверхні. Середня температура води в Світовому океані дорівнює 3 8 С. Мінімальні температури води спостерігаються в полярних областях, а максимальні - в тропічній зоні і субтропічній зоні. Величина перепаду температур в сезонному термокліни досягає 10 - 15 С.

Перераховані вище-динамічні явища і процеси у водоймі є переважно результатом поглинання сонячної радіації, а також безпосереднього впливу атмосферного тиску і вітру на водну поверхню.

Крім альдегідів фотохімічно активні також перок-сиди і ацетілгідрати, які при поглинанні сонячної радіації також утворюють вільні радикали.

На останню причину слід звертати серйозну увагу, так - чим більше коефіцієнт поглинання сонячної радіації тієї шш іншої поверхні, тим більше она1 нагрівається.

Підвищення температури буде зменшувати область поширення добре відображають снігового і крижаного покривів, чю призведе до збільшення поглинання сонячної радіації і, отже, до подальшого зростання температури.

Спектральний альбедо як функція довжини хвилі. товщина хмари - 2 км, зенітний кут Сонця - 0 водозапас - 0097 г-см-2. суцільні і пунктирні лінії - для нормального і великого розподілів крапель відповідно. Слід також зазначити, що присутність великих крапель може відігравати важливу роль в перерозподілі нагрівання за рахунок поглинання сонячної радіації в хмарах і, зокрема, змінювати їх парниковий ефект.

Встановлено, що поряд з травленням в різних зонах спостерігається імплантація і напилення лускатих мікрошарів зі зміною коефіцієнта поглинання сонячної радіації As - 031 - 073 в початковому стані до As - 042 - 056 після ресурсних випробувань.

Так, наприклад, метеорологи для оцінки інтегрального кількості озону в вертикальному стовпі атмосфери використовують спік-трофотометріческій метод, порівнюючи поглинання сонячної радіації в двох областях спектра. У цих умовах Сонце грає роль освітлювача, шар атмосфери - вимірювальної кювети і залишається тільки встановити відповідний приймач випромінювання. В СРСР освоєно випуск такого озонометра М-83 який працює на двох довжинах хвиль (314 і 369 нм) і вимірює вміст озону в атмосфері в межах 016 - 060 см. При отриманні інформації про зміст озону на різних висотах за допомогою радіозондов або супутників вирішальну роль відіграє вага аналітичних пристроїв.

Особливого значення набувають дослідження аерозолю аридних і субарідних регіонів, так як останній має глобальне поширення і вносить великий вклад в поглинання сонячної радіації. Пустелі складають близько 8% поверхні земної кулі і приблизно /з поверхні суші і є найбільш потужним джерелом глобального аерозолю.

Кількість тепла сонячної радіації, що поглинається поверхнею огорожі, залежить від матеріалу, з якого воно виконано, і оцінюється коефіцієнтом поглинання сонячної радіації а. Ступінь нагріву будівлі залежить не тільки від інтенсивності радіації, але і від кольору нагрівається поверхні і теплотехнічних якостей огороджуючих конструкцій. Як відомо, світлі поверхні менш нагріваються, ніж темні.

Оскільки основна маса аерозольних часток міститься в нижніх шарах атмосфери, то і такі важливі климатообразующие фактори, як вплив на оптичну прозорість атмосфери і поглинання короткохвильового сонячної радіації, визначаються властивостями аерозолів нижніх шарів, є їх найбільш нестабільною і мінливою частиною.

Кількісна оцінка (млн т /рік викидів в атмосферу забруднюючих. Викиди зважених часток з середини 50 - х років XX століття зросли настільки, що всупереч теорії парникового ефекту середня температура на нашій планеті кілька знизилася, так як різке збільшення запиленості атмосфери призвело до зменшення поглинання сонячної радіації поверхнею землі. Кількість що надходить в атмосферу пилу, що утворюється внаслідок спалювання палива і різних технологічних процесів, становить до 10% (за іншими даними - до 20%) від загальної кількості що викидаються в атмосферу твердих частинок. При цьому велика частина атмосферних аерозолів залишається в тропосфері і 80% з них - на висоті не більше 1 км. Тривалість їх перебування в атмосфері залежить від розмірів частинок і зазвичай офанічівается трьома днями на висоті до 1 км і тридцятьма днями в верхніх шарах атмосфери.

Найважливіше значення для існування живих організмів на Землі має озоновий шар, який поглинає сонячну радіацію в діапазоні хвиль 200 - 300 нм і розташовується в середній і верхній частинах стратосфери. Поглинання сонячної радіації озоновим шаром призводить до зростання температури повітря в стратопаузі.

Найважливіше значення для існування живих організмів на Землі має озоновий шар, який поглинає сонячну радіацію в діапазоні хвиль 200300 їм і розташовується в середній і верхній частинах стратосфери. Поглинання сонячної радіації озоновим шаром призводить до зростання температури повітря в стратопаузі.

Важливо, що цей шар вкрай чутливий до впливу багатьох елементів, що потрапляють в атмосферу в процесі життєдіяльності людини. В діапазоні довжин хвиль 20 - 30 нм поглинання сонячної радіації обумовлено молекулярним азотом та атомним киснем. Рентгенівське випромінювання, особливо віднесене до довгохвильовому, поглинається в функції збільшення щільності повітря.

Істотний вплив на атмосферні процеси, особливо теплової режим, надає озон. Він, в основному, зосереджений в стратосфері, де викликає поглинання ультрафіолетової сонячної радіації. Середні місячні значення загального вмісту озону змінюються в залежності від широти і пори року і становлять товщину шару в межах 2 3 - 5 2 мм при наземних значеннях тиску і температури. спостерігається збільшення вмісту озону від екватора до полюсів і річні зміни з мінімумом восени і максимумом навесні. В даний час відзначено руйнування озонового шару під впливом господарської діяльності. Головними руйнівниками озонового шару є фреони (хладони), що представляють собою групу галогеносодержащих речовин. Фреони інертні біля поверхні Землі, але, піднімаючись в стратосферу; вони піддаються фотохимическому розкладанню, виділяють іонхлору, службовець каталізатором хімічних реакцій, руйнують молекули озону.

Особлива увага до аерозолю пустель визначається його глобальним поширенням і великим внеском в поглинання сонячної радіації атмосферою. Пустелі, що становлять близько 8% поверхні земної кулі і приблизно /з поверхні суші, є найбільш потужним джерелом глобального аерозолю.

Зосереджений в стратосфері шар озону надає дуже важливий вплив на температурний режим атмосфери і процеси поглинання сонячної радіації в всьому спектральному інтервалі.

Озон, що міститься в атмосфері, грає виключно важливу роль як з точки зору процесів поглинання короткохвильового складової сонячної радіації, тим самим виконуючи захисну функцію для біосфери, так і з точки зору регулятора температурного режиму атмосфери.

Основним елементом сонячного колектора є плоска поглинає панель, по внутрішньої порожнини якої циркулює теплоносій. Поглинаюча панель виготовляється з двох профільованих сталевих пластин, поверхня панелі забарвлюється в чорний колір для збільшення поглинання сонячної радіації. Панель поміщена в металевий корпус з теплоізоляцією. Якісна теплоізоляція і прозоре покриття зі скла дозволяють досягти прийнятної ефективності уловлювання сонячної енергії.

Сонячний колектор. Основним елементом сонячного колектора є плоска поглинає панель, по внутрішньої порожнини якої циркулює теплоносій. поглинає панель виготовляється з двох профільованих сталевих пластин, поверхня панелі забарвлюється в чорний колір для збільшення поглинання сонячної радіації. Панель поміщена в металевий корпус з теплоізоляцією. Якісна теплоізоляція і прозоре покриття зі скла дозволяють досягти прийнятної еффен-ності уловлювання сонячної енергії. Скляне - покриття і надійна герметизація оберігають яка поглинає панель від атмосферних опадів.

Фотохімічні реакції вельми поширені. Досить вказати на так звану реакцію фотосинтезу, що протікає в рослинах за участю зеленого пігменту - хлорофілу - при поглинанні сонячної радіації. Фотосинтез зводиться до асиміляції оксиду вуглецю (IV) з утворенням вуглеводів і виділенням кисню.

Номограма для прогнозування розрахункового індексу рекомендованих норм потовиділення в розрахунку на чотири години. | Модель, яка використовує частоту серцевих скорочень для оцінки перегріву. Згідно Яглоу і Мінарду (1957), він був створений в науково-дослідній лабораторії військово-морського флоту США для вивчення факторів перегріву в період навчання курсантів як аналог більш громіздкою інструкції по рекомендованим робочим температур (СЕТ), по якій тепер вивчається поглинання сонячної радіації зеленої військової одягом.

Земна атмосфера порівняно добре пропускає короткохвильову сонячну радіацію, яка майже повністю поглинається земною поверхнею. Нагріваючись за рахунок поглинання сонячної радіації, земна поверхня стає джерелом земного, в основному довгохвильового, випромінювання, прозорість атмосфери для якого мала і яке майже повністю поглинається в атмосфері. Завдяки парниковому ефекту при ясному небі лише 10 - 20% земного випромінювання може, проникаючи крізь атмосферу, йти в космічний простір.

Тропосфера - це область, де найбільш інтенсивно протікають теплові процеси. Теплова енергія в основному підводиться знизу від поверхні землі і океану. Фізичні процеси, що протікають в тропосфері, надають глибоке вплив на клімат планети, на процеси поглинання сонячної радіації, на кругообіг води, пов'язаний з утворенням хмар і випаданням опадів.

Подібні фотохімічні реакції відбуваються також з терпена - Hi, що виділяються з рослинних речовин. Являє інте-ес дослідження можливості окислення гідрокарбонатів до вугле-юда. Якщо такого роду реакції в атмосфері відбуваються, то ста-ювітся зрозумілою кореляція між вмістом сульфатів в ат-юсфере і поглинанням сонячної радіації.

Наявність аерозолів порушує тепловий баланс атмосфери. Поява при смог блакитним серпанку, що супроводжується погіршенням видимості, є наслідок утворення твердих аерозольних часток. Запиленість атмосфери відіграє особливу роль в загальнопланетарна теплових процесах: її зростання веде до збільшення альбедо Землі і, як наслідок, до зменшення поглинання сонячної радіації.

Кількісна оцінка викидів в атмосферу забруднюючих речовин млн т /рік. Газові компоненти глобальних забруднень розглянуті, в наступному розділі. Тут необхідно відзначити особливу роль запилення атмосфери. Викиди зважених часток з середини 50 - х років XX століття зросли настільки, що всупереч теорії парникового ефекту середня температура на нашій планеті кілька знизилася, так як різке збільшення запиленості атмосфери призвело до зменшення поглинання сонячної радіації поверхнею землі. Кількість викидається в атмосферу пилу, що утворюється внаслідок спалювання палива і різних технологічних процесів, становить до 10% (за іншими даними - до 20%) від загальної кількості вступників до атмосферу твердих частинок, причому більша частина атмосферних аерозолів залишається в тропосфері і 80% з них - на висоті не більше 1 км. Час їх перебування в атмосфері залежить від розмірів частинок і зазвичай обмежується трьома днями на висоті не більше 1 км і тридцятьма днями в верхніх шарах атмосфери.

Основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються в біосфері, є сонячне випромінювання. Атмосфера, що оточує Землю, слабо поглинає короткохвильове випромінювання Сонця, яке, в основному, досягає земної поверхні. Деяка частина сонячного випромінювання поглинається і розсіюється атмосферою. Поглинання падаючої сонячної радіації обумовлено наявністю в атмосфері озону, вуглекислого газу, водяної пари, аерозолів.

Над акваторією Атлантики пилова хмара досягає максимальної щільності на висотах 3 - 4 км. При цьому висота його нижньої межі збільшується в міру віддалення від джерела генерації аерозолю, а Приводний шар атмосфери є досить прозорим. Вертикальні профілі температури при наявності пилової хмари дуже специфічні. Внаслідок поглинання сонячної радіації в видимій та ближній ІЧ областях спектру вертикальний градієнт температури атмосфери в зоні пилової хмари в нижній частині атмосфери сильно зменшується, а під зоною максимуму щільності аерозолю створюється локальна температурна інверсія. Вище максимуму щільності аерозольного шару вертикальний градієнт температури зростає в порівнянні з вільною атмосферою. У цих умовах спостерігається збільшення інтенсивності радіаційного вихолоджування в приземному шарі атмосфери і в околиці верхньої межі пилової хмари, в той час як в зоні пилової хмари променистий теплообмін послаблюється.

Зі збільшенням висоти концентрація аерозолю в середньому зменшується. Однак при цьому зменшується і щільність атмосфери. Можна очікувати, що вплив аерозолю на радіаційний режим і в шарах верхньої атмосфери залишається істотним. При цьому на висотах більше 50 км вплив аерозолю на променистий теплообмін може посилитися за рахунок ефекту неравновесности між газовим середовищем і аерозолем. Розрахунки показують, що на висотах більше 60 км за рахунок поглинання сонячної радіації температура аерозолю може перевершувати температуру навколишнього газу на 30 - 100 К.

Короткий виклад основних положень, висунутих А. Ф. Добрянським і П. Ф. Андрєєвим, наводиться нижче. Термодинаміка вивчає енергію та її перетворення. Оперуючи поняттями ентропії та вільної енергії, термодинаміка може передбачити спрямованість процесів руху матерії та енергії. При цьому знання початкового і кінцевого станів речовини достатньо для суджень про можливості проходження того чи іншого процесу в заданих умовах. З енергетичної точки зору асиміляція вуглекислоти організмами являє собою процес трансформації сонячної енергії. У живому організмі йде накопичення запасу вільної енергії високого потенціалу за рахунок поглинання сонячної радіації в результаті побудови складних, здатних до безлічі перетворень енергетично насичених з'єднань: вуглеводів, білків і ліпоїдів.



Інші публікації на тему:
  • Пряма радіація
  • Натуральний показник - поглинання
  • Поглинання - сонячне світло