Slnečné žiarenie alebo ionizujúce žiarenie zo slnka. Vplyv slnečného žiarenia na človeka

SLNEČNÉ ŽIARENIE

ATMOSFÉRA

Atmosféra. Štruktúra, zloženie, pôvod, význam pre GO. Tepelné procesy v atmosfére. Slnečné žiarenie, jeho druhy, zemepisná šírka a premena zemským povrchom.

Atmosféra- vzduchový obal Zeme, držaný gravitačnou silou a podieľajúci sa na rotácii planéty. Gravitačná sila drží atmosféru blízko zemského povrchu. Najvyšší tlak a hustota atmosféry sú pozorované na zemskom povrchu; keď stúpate nahor, tlak a hustota sa znižujú. Vo výške 18 km sa tlak zníži 10-krát, vo výške 80 km - 75 000-krát. Dolná hranica atmosféry je povrch Zeme, horná hranica sa konvenčne predpokladá vo výške 1000-1200 km. Hmotnosť atmosféry je 5,13 x 10 15 ton, pričom 99 % tohto množstva obsahuje spodná vrstva až do nadmorskej výšky 36 km.

Dôkazy o existencii vysokých vrstiev atmosféry sú nasledovné:

Vo výške 22-25 km sa v atmosfére nachádzajú perleťové oblaky;

Vo výške 80 km sú viditeľné nočné svietiace oblaky;

Vo výške asi 100-120 km je pozorované spaľovanie meteoritov, t.j. tu je atmosféra ešte dosť hustá;

Vo výške asi 220 km začína rozptyl svetla atmosférickými plynmi (fenomén súmraku);

Polárne žiary začínajú vo výške približne 1000-1200 km; tento jav sa vysvetľuje ionizáciou vzduchu korpuskulárnymi prúdmi prichádzajúcimi zo slnka. Veľmi riedka atmosféra siaha do nadmorskej výšky 20 000 km, tvorí zemskú korónu, ktorá sa nenápadne mení na medziplanetárny plyn.

Atmosféra, podobne ako planéta ako celok, rotuje proti smeru hodinových ručičiek zo západu na východ. Vplyvom rotácie nadobúda tvar elipsoidu, t.j. V blízkosti rovníka je atmosféra hustejšia ako v blízkosti pólov. Má výbežok v smere opačnom k ​​Slnku, tento „plynový chvost“ Zeme, vzácny ako kométa, má dĺžku asi 120 tisíc km. Atmosféra je spojená s inými geosférami výmenou tepla a vlhkosti. Energia atmosférických procesov je elektromagnetické žiarenie zo Slnka.

Vývoj atmosféry. Keďže vodík a hélium sú najbežnejšími prvkami vo vesmíre, nepochybne boli súčasťou protoplanetárneho oblaku plynu a prachu, z ktorého vzišla Zem. Kvôli veľmi nízkej teplote tohto oblaku mohla úplne prvá zemská atmosféra pozostávať iba z vodíka a hélia, pretože všetky ostatné prvky látky, z ktorej bol oblak zložený, boli v pevnom stave. Takáto atmosféra je pozorovaná na obrovských planétach, ktoré si zrejme vďaka veľkej príťažlivosti planét a ich vzdialenosti od Slnka zachovali svoju primárnu atmosféru.

Nasledovalo zahrievanie Zeme: teplo vznikalo gravitačnou kompresiou planéty a rozpadom rádioaktívnych prvkov v nej. Zem stratila vodíkovo-héliovú atmosféru a vytvorila si vlastnú sekundárnu atmosféru z plynov uvoľnených z jej hlbín (oxid uhličitý, amoniak, metán, sírovodík). Podľa A.P. Vinogradov (1959), v tejto atmosfére bolo najviac H 2 O, potom CO 2, CO, HCl, HF, H 2 S, N 2, NH 4 Cl a CH 4 (zloženie moderných sopečných plynov je približne rovnaké ). V. Sokolov (1959) sa domnieval, že tu boli aj H 2 a NH 3. Chýbal kyslík a v atmosfére prevládali redukčné podmienky. Teraz sú podobné atmosféry pozorované na Marse a Venuši; tvoria 95 % oxidu uhličitého.

Ďalšia etapa vývoja atmosféry bola prechodná – od abiogénnej k biogénnej, od redukčných podmienok k oxidačným. Hlavnými zložkami plynného obalu Zeme sú N 2, CO 2, CO. Ako vedľajšie produkty - CH 4, O 2. Kyslík vznikol z molekúl vody v hornej atmosfére pod vplyvom ultrafialových lúčov zo Slnka; Mohol sa uvoľniť aj z oxidov, ktoré tvorili zemskú kôru, ale drvivá väčšina sa opäť stratila oxidáciou minerálov v zemskej kôre alebo oxidáciou vodíka a jeho zlúčenín v atmosfére.

Posledná etapa vývoja dusíkovo-kyslíkovej atmosféry je spojená so vznikom života na Zemi a so vznikom mechanizmu fotosyntézy. Obsah kyslíka – biogénneho – sa začal zvyšovať. Atmosféra zároveň takmer úplne stratila oxid uhličitý, z ktorého časť sa dostala do obrovských ložísk uhlia a uhličitanov.

Toto je cesta od vodíkovo-héliovej atmosféry k modernej, v ktorej hlavnú úlohu dnes zohráva dusík a kyslík, ako nečistoty sú prítomné argón a oxid uhličitý. Moderný dusík je tiež biogénneho pôvodu.

Zloženie atmosférických plynov.

Atmosférický vzduch– mechanická zmes plynov, ktorá obsahuje prach a vodu v suspenzii. Čistý a suchý vzduch na hladine mora je zmesou viacerých plynov a pomer medzi hlavnými atmosférickými plynmi – dusíkom (objemová koncentrácia 78,08 %) a kyslíkom (20,95 %) je konštantný. Okrem nich obsahuje atmosférický vzduch argón (0,93 %) a oxid uhličitý (0,03 %). Množstvo ostatných plynov – neón, hélium, metán, kryptón, xenón, vodík, jód, oxid uhoľnatý a oxidy dusíka – je zanedbateľné (menej ako 0,1 %) (tabuľka).

tabuľka 2

Zloženie plynu v atmosfére

Vo vysokých vrstvách atmosféry sa vplyvom tvrdého žiarenia Slnka mení zloženie vzduchu, čo vedie k rozpadu (disociácii) molekúl kyslíka na atómy. Atómový kyslík je hlavnou zložkou vysokých vrstiev atmosféry. Napokon vo vrstvách atmosféry najvzdialenejších od zemského povrchu sú hlavnými zložkami najľahšie plyny – vodík a hélium. V horných vrstvách atmosféry bola objavená nová zlúčenina – hydroxyl OH. Prítomnosť tejto zlúčeniny vysvetľuje tvorbu vodnej pary vo vysokých nadmorských výškach v atmosfére. Keďže väčšina látky je sústredená vo vzdialenosti 20 km od povrchu Zeme, zmeny v zložení vzduchu s výškou nemajú výrazný vplyv na celkové zloženie atmosféry.

Najdôležitejšími zložkami atmosféry sú ozón a oxid uhličitý. Ozón je trojatómový kyslík ( O 3 ), prítomný v atmosfére od povrchu Zeme do nadmorskej výšky 70 km. V prízemných vrstvách ovzdušia vzniká najmä vplyvom atmosférickej elektriny a v procese oxidácie organických látok a vo vyšších vrstvách atmosféry (stratosféra) - v dôsledku vplyvu ultrafialového žiarenia zo Slnka. na molekule kyslíka. Väčšina ozónu sa nachádza v stratosfére (z tohto dôvodu sa stratosféra často nazýva ozonosféra). Vrstva maximálnej koncentrácie ozónu vo výške 20-25 km sa nazýva ozónová clona. Celkovo ozónová vrstva absorbuje asi 13 % slnečnej energie. Pokles koncentrácie ozónu v určitých oblastiach sa nazýva „ozónové diery“.

Oxid uhličitý spolu s vodnou parou spôsobuje skleníkový efekt atmosféry. Skleníkový efekt– zahrievanie vnútorných vrstiev atmosféry, vysvetlené schopnosťou atmosféry prepúšťať krátkovlnné žiarenie zo Slnka a neuvoľňovať dlhovlnné žiarenie zo Zeme. Ak by bolo v atmosfére dvakrát toľko oxidu uhličitého, priemerná teplota Zeme by dosiahla 18 0 C, teraz je to 14-15 0 C.

Celková hmotnosť atmosférických plynov je približne 4,5 10 15 ton.Takže „hmotnosť“ atmosféry na jednotku plochy alebo atmosférický tlak je približne 10,3 ton/m 2 na úrovni mora.

Vo vzduchu je veľa pevných častíc, ktorých priemer je zlomok mikrónu. Sú to kondenzačné jadrá. Bez nich by bola tvorba hmly, oblačnosti a zrážok nemožná. Mnohé optické a atmosférické javy sú spojené s časticami v atmosfére. Spôsoby, akými sa dostávajú do atmosféry, sú rôzne: sopečný popol, dym zo spaľovania paliva, peľ rastlín, mikroorganizmy. V poslednej dobe priemyselné emisie a produkty rádioaktívneho rozpadu slúžili ako kondenzačné jadrá.

Dôležitou zložkou atmosféry je vodná para, jej množstvo vo vlhkých rovníkových lesoch dosahuje 4 %, v polárnych oblastiach klesá na 0,2 %. Vodná para vstupuje do atmosféry v dôsledku vyparovania z povrchu pôdy a vodných útvarov, ako aj transpiráciou vlhkosti rastlinami. Vodná para je skleníkový plyn a spolu s oxidom uhličitým zachytáva väčšinu dlhovlnného žiarenia Zeme, čím bráni ochladzovaniu planéty.

Atmosféra nie je dokonalým izolantom; má schopnosť viesť elektrický prúd vplyvom ionizátorov - ultrafialové žiarenie zo Slnka, kozmické žiarenie, žiarenie rádioaktívnych látok. Maximálna elektrická vodivosť sa pozoruje v nadmorskej výške 100-150 km. V dôsledku spoločného pôsobenia atmosférických iónov a náboja zemského povrchu vzniká elektrické pole atmosféry. Vo vzťahu k zemskému povrchu je atmosféra kladne nabitá. Zlatý klinec neutrosféra– vrstva s neutrálnym zložením (do 80 km) a ionosféra- ionizovaná vrstva.

Štruktúra atmosféry.

Existuje niekoľko hlavných vrstiev atmosféry. Spodná, susediaca so zemským povrchom, je tzv troposféra(výška 8-10 km na póloch, 12 km v miernych zemepisných šírkach a 16-18 km nad rovníkom). Teplota vzduchu s výškou postupne klesá - v priemere o 0,6°C na každých 100 m stúpania, čo sa citeľne prejavuje nielen v horských oblastiach, ale aj v nadmorských výškach Bieloruska.

Troposféra obsahuje až 80 % celkovej hmotnosti vzduchu, väčšinu atmosférických nečistôt a takmer všetku vodnú paru. Práve v tejto časti atmosféry vo výške 10-12 km sa tvoria mraky, búrky, dažde a iné fyzikálne procesy, ktoré formujú počasie a určujú klimatické podmienky v rôznych oblastiach našej planéty. Spodná vrstva troposféry, priliehajúca priamo k zemskému povrchu, je tzv prízemná vrstva.

Vplyv zemského povrchu siaha približne do výšky 20 km a následne sa vzduch ohrieva priamo od Slnka. Hranica GO, ktorá leží v nadmorskej výške 20-25 km, je teda určená okrem iného aj tepelným účinkom zemského povrchu. V tejto nadmorskej výške miznú zemepisné rozdiely v teplote vzduchu a geografická zonalita je rozmazaná.

Čím vyššie začína stratosféra, ktorá sa rozprestiera do výšky 50-55 km od hladiny oceánu alebo pevniny. Táto vrstva atmosféry je výrazne riedená, znižuje sa množstvo kyslíka a dusíka a zvyšuje sa množstvo vodíka, hélia a iných ľahkých plynov. Tu vytvorená ozónová vrstva pohlcuje ultrafialové žiarenie a vo veľkej miere ovplyvňuje tepelné pomery zemského povrchu a fyzikálne procesy v troposfére. V spodnej časti stratosféry je teplota vzduchu konštantná, nachádza sa tu izotermická vrstva. Od nadmorskej výšky 22 km teplota vzduchu stúpa, na hornej hranici stratosféry dosahuje 0 0 C (nárast teploty sa tu vysvetľuje prítomnosťou ozónu, ktorý pohlcuje slnečné žiarenie). V stratosfére dochádza k intenzívnym horizontálnym pohybom vzduchu. Rýchlosť prúdenia vzduchu dosahuje 300-400 km/h. Stratosféra obsahuje menej ako 20 % vzduchu v atmosfére.

V nadmorskej výške 55-80 km je mezosféra(v tejto vrstve teplota vzduchu s výškou klesá a pri hornej hranici klesá na –80 0 C), medzi 80-800 km je termosféra, v ktorom dominuje hélium a vodík (teplota vzduchu s nadmorskou výškou rýchlo stúpa a vo výške 800 km dosahuje 1000 0 C). Mezosféra a termosféra tvoria spolu hrubú vrstvu tzv ionosféra(oblasť nabitých častíc – iónov a elektrónov).

Najvyššia, veľmi riedka časť atmosféry (od 800 do 1200 km) je exosféra. Prevládajú v ňom plyny v atómovom stave, teplota stúpa na 2000°C.

V živote občianskej spoločnosti má veľký význam atmosféra. Atmosféra má priaznivý vplyv na klímu Zeme, chráni ju pred nadmerným ochladzovaním a zahrievaním. Denné teplotné výkyvy by na našej planéte bez atmosféry dosiahli 200°C: cez deň +100°C a viac, v noci -100°C. V súčasnosti je priemerná teplota vzduchu na povrchu Zeme +14°C. Atmosféra nedovoľuje, aby sa na Zem dostali meteory a tvrdé žiarenie. Bez atmosféry by nebol žiadny zvuk, žiadne polárne žiary, žiadne oblaky a žiadne zrážky.

Klimotvorné procesy zahŕňajú cirkuláciu tepla, cirkuláciu vlhkosti a cirkuláciu atmosféry.

Výmena tepla v atmosfére. Tepelný obrat zabezpečuje tepelný režim atmosféry a závisí od radiačnej bilancie, t.j. prílevy tepla prichádzajúce na zemský povrch (vo forme sálavej energie) a odchádzajúce z neho (žiarivá energia absorbovaná Zemou sa mení na teplo).

Slnečné žiarenie– tok elektromagnetického žiarenia prichádzajúceho zo Slnka. Na hornej hranici atmosféry je intenzita (hustota toku) slnečného žiarenia 8,3 J/(cm 2 /min). Množstvo tepla, ktoré vyžaruje 1 cm 2 čierneho povrchu za 1 minútu pri kolmom dopade slnečného svetla sa nazýva slnečná konštanta.

Množstvo slnečného žiarenia prijatého Zemou závisí od:

1. o vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Zem je najbližšie k Slnku začiatkom januára, najďalej začiatkom júla; rozdiel medzi týmito dvoma vzdialenosťami je 5 miliónov km, v dôsledku čoho Zem v prvom prípade dostane o 3,4% viac a v druhom o 3,5% menej žiarenia ako pri priemernej vzdialenosti od Zeme k Slnku (začiatkom apríla a začiatkom októbra);

2. od uhla dopadu slnečných lúčov na zemský povrch, ktorý zase závisí od zemepisnej šírky, výšky slnka nad obzorom (mení sa počas dňa a podľa ročných období) a od charakteru topografie zemského povrchu;

3. z premeny žiarivej energie v atmosfére (rozptyl, absorpcia, odraz späť do priestoru) a na zemskom povrchu. Priemerné albedo Zeme je 43%.

Absorbuje sa asi 17 % všetkého žiarenia; Ozón, kyslík a dusík pohlcujú hlavne krátkovlnné ultrafialové lúče, vodná para a oxid uhličitý pohlcujú dlhovlnné infračervené žiarenie. Atmosféra rozptýli 28 % žiarenia; 21 % sa dostane na zemský povrch, 7 % ide do vesmíru. Tá časť žiarenia, ktorá dopadá na zemský povrch z celej nebeskej klenby sa nazýva rozptýlené žiarenie . Podstatou rozptylu je, že častica pohlcujúca elektromagnetické vlny sa sama stáva zdrojom svetelného žiarenia a vyžaruje rovnaké vlny, aké na ňu dopadajú. Molekuly vzduchu sú veľmi malé, veľkosťou porovnateľné s vlnovou dĺžkou modrej časti spektra. V čistom vzduchu prevláda molekulárny rozptyl, preto je farba oblohy modrá. Keď je vzduch prašný, farba oblohy sa stáva belavou. Farba oblohy závisí od obsahu nečistôt v atmosfére. S vysokým obsahom vodnej pary, ktorá rozptyľuje červené lúče, získava obloha červenkastý nádych. Javy súmraku a bielych nocí sú spojené s rozptýleným žiarením, pretože Po západe slnka pod horizont zostávajú horné vrstvy atmosféry osvetlené.

Vrchy oblakov odrážajú asi 24 % žiarenia. V dôsledku toho sa asi 31% všetkého slnečného žiarenia prichádzajúceho na hornú hranicu atmosféry približuje k zemskému povrchu vo forme prúdu lúčov, tzv. priame žiarenie . Súčet priameho a rozptýleného žiarenia (52 %) je tzv celkové žiarenie. Pomer medzi priamym a difúznym žiarením sa mení v závislosti od oblačnosti, prašnosti atmosféry a výšky Slnka. Rozloženie celkového slnečného žiarenia po zemskom povrchu je zonálne. Najvyššie celkové slnečné žiarenie 840-920 kJ/cm 2 za rok sa pozoruje v tropických zemepisných šírkach severnej pologule, čo sa vysvetľuje nízkou oblačnosťou a vysokou priehľadnosťou vzduchu. Na rovníku celková radiácia klesá na 580-670 kJ/cm2 za rok v dôsledku veľkej oblačnosti a zníženej priehľadnosti v dôsledku vysokej vlhkosti. V miernych zemepisných šírkach je množstvo celkového žiarenia 330-500 kJ/cm2 za rok, v polárnych šírkach - 250 kJ/cm2 za rok a v Antarktíde je vzhľadom na vysokú nadmorskú výšku kontinentu a nízku vlhkosť vzduchu mierne vyššie.

Celkové slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch sa čiastočne odráža späť. Pomer odrazeného žiarenia k celkovému žiareniu vyjadrený v percentách sa nazýva tzv albedo. Albedo charakterizuje odrazivosť povrchu a závisí od jeho farby, vlhkosti a ďalších vlastností.

Najväčšiu odrazivosť má novonapadnutý sneh – až 90 %. Albedo piesku je 30-35%, tráva – 20%, listnatý les – 16-27%, ihličnatý – 6-19%; suchá černozem má albedo 14%, mokrá černozem - 8%. Albedo Zeme ako planéty sa považuje za 35%.

Pohlcovaním žiarenia sa sama Zem stáva zdrojom žiarenia. Tepelné žiarenie Zeme - pozemské žiarenie– je dlhovlnná, pretože Vlnová dĺžka závisí od teploty: čím vyššia je teplota vyžarujúceho telesa, tým kratšia je vlnová dĺžka ním vyžarovaných lúčov. Žiarenie zo zemského povrchu ohrieva atmosféru a tá sama začne vyžarovať žiarenie do vesmíru ( proti žiareniu z atmosféry) a na zemský povrch. Protiprúdové žiarenie z atmosféry je tiež dlhovlnné. V atmosfére existujú dva prúdy dlhovlnného žiarenia – povrchové žiarenie (pozemské žiarenie) a atmosférické žiarenie. Rozdiel medzi nimi, ktorý určuje skutočnú stratu tepla zemským povrchom, je tzv efektívne žiarenie , smeruje do Vesmíru, pretože pozemské žiarenie je väčšie. Efektívne žiarenie je väčšie cez deň a v lete, pretože závisí od povrchového vykurovania. Efektívne žiarenie závisí od vlhkosti vzduchu: čím viac vodnej pary alebo kvapiek vody vo vzduchu, tým menej žiarenia (preto je v zime zamračené počasie vždy teplejšie ako jasné počasie). Vo všeobecnosti sa pre Zem rovná efektívne žiarenie 190 kJ/cm2 za rok (najvyššia v tropických púštiach je 380, najmenšia v polárnych šírkach 85 kJ/cm2 za rok).

Zem súčasne prijíma žiarenie a zároveň ho uvoľňuje. Rozdiel medzi prijatým a spotrebovaným žiarením je tzv radiačná rovnováha, alebo zvyškové žiarenie. Príchodom povrchovej radiačnej bilancie je celkové žiarenie (Q) a protižiarenie atmosféry. Spotreba – odrazené žiarenie (R k) a zemské žiarenie. Rozdiel medzi pozemským žiarením a protiatmosférickým žiarením - efektívne žiarenie (E eff) má znamienko mínus a je súčasťou prietoku v radiačnej bilancii:

Rb=Q-Eeff-Rk

Radiačná bilancia je rozdelená zonálne: klesá od rovníka k pólom. Najvyššia radiačná bilancia je charakteristická pre rovníkové zemepisné šírky a dosahuje 330-420 kJ/cm2 za rok, v tropických šírkach klesá na 250-290 kJ/cm2 za rok (vysvetliteľné zvýšením efektívnej radiácie), v miernych šírkach je radiácia bilancia klesá na 210-85 kJ/cm 2 za rok, v polárnych šírkach sa jej hodnota blíži k nule. Všeobecným znakom radiačnej bilancie je, že nad oceánmi vo všetkých zemepisných šírkach je radiačná bilancia o 40 – 85 kJ/cm 2 vyššia, pretože Albedo vody a efektívna radiácia oceánu sú nižšie.

Vstupnú časť bilancie atmosférického žiarenia (R b) tvorí efektívne žiarenie (E ef) a absorbované slnečné žiarenie (R p), výstupnú časť určuje atmosférické žiarenie unikajúce do priestoru (E a):

Rb = Eef - Ea + Rp

Radiačná bilancia atmosféry je negatívna a povrchová radiačná bilancia je pozitívna. Celková radiačná bilancia atmosféry a zemského povrchu je nulová, t.j. Zem je v stave radiačnej rovnováhy.

Tepelná bilancia – algebraický súčet tepelných tokov prichádzajúcich na zemský povrch vo forme radiačnej bilancie a opúšťajúcich zemský povrch. Pozostáva z tepelnej bilancie povrchu a atmosféry. Vo vstupnej časti tepelnej bilancie zemského povrchu je radiačná bilancia, vo výstupnej časti je výdaj tepla na výpar, na ohrev atmosféry zo Zeme, na ohrev pôdy. Teplo sa využíva aj na fotosyntézu. Tvorba pôdy, ale tieto náklady nepresahujú 1%. Treba poznamenať, že nad oceánmi je väčšia spotreba tepla na odparovanie, v tropických zemepisných šírkach - na ohrev atmosféry.

V tepelnej bilancii atmosféry je vstupnou časťou teplo uvoľnené pri kondenzácii vodnej pary a odovzdané z povrchu do atmosféry; prietok pozostáva z negatívnej radiačnej bilancie. Tepelná bilancia zemského povrchu a atmosféry je nulová, t.j. Zem je v stave tepelnej rovnováhy.

Tepelný režim zemského povrchu.

Zemský povrch sa ohrieva priamo slnečnými lúčmi a od nich sa ohrieva atmosféra. Povrch, ktorý prijíma a vydáva teplo, sa nazýva aktívny povrch . V režime povrchovej teploty sa rozlišujú denné a ročné teplotné výkyvy. Denné zmeny povrchových teplôt – zmena povrchovej teploty počas dňa. Denné kolísanie teplôt zemského povrchu (suché a bez vegetácie) je charakterizované jedným maximom okolo 13:00 a jedným minimom pred východom slnka. Maximálne denné teploty povrchu súše môžu dosiahnuť 80 0 C v subtrópoch a okolo 60 0 C v miernych zemepisných šírkach.

Rozdiel medzi maximálnou a minimálnou dennou povrchovou teplotou je tzv denný teplotný rozsah. Denná amplitúda teploty môže v lete dosiahnuť 40 0 ​​C, v zime je denná amplitúda teploty najmenšia - do 10 0 C.

Ročné kolísanie povrchovej teploty – zmena priemernej mesačnej povrchovej teploty počas roka je určená priebehom slnečného žiarenia a závisí od zemepisnej šírky miesta. V miernych zemepisných šírkach sa maximálna teplota povrchu pevniny pozoruje v júli, minimálna v januári; na oceáne sú maximá a minimá o mesiac oneskorené.

Ročný rozsah povrchových teplôt rovná sa rozdielu medzi maximálnymi a minimálnymi priemernými mesačnými teplotami; sa zvyšuje so zvyšujúcou sa zemepisnou šírkou, čo sa vysvetľuje rastúcimi výkyvmi slnečného žiarenia. Ročná amplitúda teploty dosahuje najvyššie hodnoty na kontinentoch; oveľa menej na oceánoch a morských pobrežiach. Najmenšia ročná amplitúda teploty sa pozoruje v rovníkových šírkach (2-3 0), najväčšia v subarktických šírkach na kontinentoch (viac ako 60 0).

Tepelný režim atmosféry. Atmosférický vzduch je mierne ohrievaný priamo slnečnými lúčmi. Pretože vzduchový plášť voľne prepúšťa slnečné lúče. Atmosféra sa ohrieva spodným povrchom. Teplo sa prenáša do atmosféry konvekciou, advekciou a kondenzáciou vodnej pary. Vrstvy vzduchu, ohrievané pôdou, sa stávajú ľahšími a stúpajú nahor, zatiaľ čo chladnejšie, teda ťažší vzduch klesá. V dôsledku term konvekcia Vysoké vrstvy vzduchu sa otepľujú. Druhým procesom prenosu tepla je advekcia- horizontálny prenos vzduchu. Úlohou advekcie je prenášať teplo z nízkych do vysokých zemepisných šírok, v zimnom období sa teplo prenáša z oceánov na kontinenty. Kondenzácia vodnej pary- dôležitý proces odovzdávajúci teplo vysokým vrstvám atmosféry - pri vyparovaní sa teplo odoberá z vyparovacej plochy, pri kondenzácii v atmosfére sa toto teplo uvoľňuje.

Teplota klesá s nadmorskou výškou. Zmena teploty vzduchu na jednotku vzdialenosti je tzv vertikálny teplotný gradient, v priemere je to 0,6 0 na 100 m. Zároveň je priebeh tohto poklesu v rôznych vrstvách troposféry rôzny: 0,3-0,4 0 do výšky 1,5 km; 0,5-0,6 – medzi výškami 1,5-6 km; 0,65-0,75 – od 6 do 9 km a 0,5-0,2 – od 9 do 12 km. V prízemnej vrstve (hrúbka 2 m) sa gradienty pri prepočte na 100 m počítajú v stovkách stupňov. Pri stúpajúcom vzduchu sa teplota mení adiabaticky. Adiabatický proces – proces zmeny teploty vzduchu pri jeho vertikálnom pohybe bez výmeny tepla s okolím (v jednej hmote, bez výmeny tepla s inými médiami).

V opísanom vertikálnom rozložení teplôt sa často pozorujú výnimky. Stáva sa, že horné vrstvy vzduchu sú teplejšie ako spodné vrstvy susediace so zemou. Tento jav sa nazýva teplotná inverzia (teplota stúpa s nadmorskou výškou) . Inverzia je najčastejšie dôsledkom silného ochladenia povrchovej vzduchovej vrstvy, spôsobeného silným ochladením zemského povrchu za jasných, tichých nocí, hlavne v zime. Pri členitom teréne po svahoch pomaly prúdia studené vzduchové masy a stagnujú v kotlinách, zníženinách atď. Inverzie sa môžu vytvárať aj vtedy, keď sa vzduchové hmoty pohybujú z teplých do studených oblastí, pretože keď ohriaty vzduch prúdi na studený podkladový povrch, jeho spodné vrstvy sa citeľne ochladzujú (kompresná inverzia).

Denné a ročné zmeny teploty vzduchu.

Denné kolísanie teploty vzduchu sa nazýva zmena teploty vzduchu počas dňa - vo všeobecnosti odráža priebeh teploty zemského povrchu, ale momenty nástupu maxima a minima sa trochu oneskorujú, maximum nastáva o 14:00 hod., minimum po r. svitanie.

Denný rozsah teploty vzduchu (rozdiel medzi maximálnou a minimálnou teplotou vzduchu počas dňa) je vyšší na súši ako nad oceánom; klesá pri prechode do vysokých zemepisných šírok (najvyššia v tropických púštiach - až 40 0 ​​° C) a zvyšuje sa na miestach s holou pôdou. Denná amplitúda teploty vzduchu je jedným z ukazovateľov kontinentality klímy. V púšti je oveľa väčšia ako v oblastiach s prímorskou klímou.

Ročné kolísanie teploty vzduchu (zmena priemernej mesačnej teploty počas celého roka) je určená predovšetkým zemepisnou šírkou miesta. Ročný rozsah teploty vzduchu - rozdiel medzi maximálnymi a minimálnymi priemernými mesačnými teplotami.

Geografické rozloženie teploty vzduchu je znázornené pomocou izoterma – čiary spájajúce body na mape s rovnakými teplotami. Rozloženie teploty vzduchu je zonálne, ročné izotermy majú spravidla subzemepisný rozsah a zodpovedajú ročnému rozloženiu radiačnej bilancie.

V priemere za rok je najteplejšia rovnobežka 10 0 severnej zemepisnej šírky. s teplotou 27 0 C – to je tepelný rovník. V lete sa tepelný rovník posúva na 20 0 N zemepisnej šírky, v zime sa k rovníku približuje na 5 0 N zemepisnej šírky. Posun tepelného rovníka na severnom území sa vysvetľuje skutočnosťou, že na severnom území je rozloha krajiny nachádzajúca sa v nízkych zemepisných šírkach väčšia v porovnaní s UP a má počas roka vyššie teploty.

Slnečné žiarenie

Slnečné žiarenie

elektromagnetického žiarenia vychádzajúceho zo Slnka a vstupujúceho do zemskej atmosféry. Vlnové dĺžky slnečného žiarenia sú sústredené v rozsahu od 0,17 do 4 mikrónov s max. pri vlnovej dĺžke 0,475 µm. OK. 48 % energie slnečného žiarenia pripadá na viditeľnú časť spektra (vlnová dĺžka od 0,4 do 0,76 mikrónov), 45 % na infračervené (viac ako 0,76 mikrónov) a 7 % na ultrafialové (menej ako 0,4 µm). Slnečné žiarenie je hlavné zdroj energie pre procesy v atmosfére, oceáne, biosfére atď. Meria sa v jednotkách energie na jednotku plochy za jednotku času, napr. W/m². Slnečné žiarenie na hornej hranici atmosféry v stredu. vzdialenosť Zeme od Slnka sa nazýva slnečná konštanta a predstavuje cca. 1382 W/m². Pri prechode zemskou atmosférou slnečné žiarenie mení intenzitu a spektrálne zloženie v dôsledku absorpcie a rozptylu na časticiach vzduchu, plynných nečistotách a aerosóloch. Na povrchu Zeme je spektrum slnečného žiarenia obmedzené na 0,29–2,0 μm a intenzita je výrazne znížená v závislosti od obsahu nečistôt, nadmorskej výšky a oblačnosti. Na zemský povrch sa dostáva priame žiarenie, pri prechode atmosférou oslabené, ako aj rozptýlené žiarenie, ktoré vzniká pri rozptýlení priameho vedenia v atmosfére. Časť priameho slnečného žiarenia sa odráža od zemského povrchu a oblakov a ide do vesmíru; rozptýlené žiarenie čiastočne uniká aj do vesmíru. Zvyšok slnečného žiarenia je hlavne sa mení na teplo, ohrieva zemský povrch a čiastočne aj vzduch. Slnečné žiarenie, t.j., je jedným z hlavných. zložky radiačnej bilancie.

Geografia. Moderná ilustrovaná encyklopédia. - M.: Rosman. Spracoval prof. A. P. Gorkina. 2006 .

Pozrite sa, čo je „slnečné žiarenie“ v iných slovníkoch:

Elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie Slnka. Elektromagnetické žiarenie pokrýva rozsah vlnových dĺžok od gama žiarenia po rádiové vlny, jeho energetické maximum spadá do viditeľnej časti spektra. Korpuskulárna zložka Slnka...... Veľký encyklopedický slovník

slnečné žiarenie- Celkový tok elektromagnetického žiarenia vyžarovaného Slnkom a dopadajúceho na Zem... Geografický slovník

Tento výraz má iné významy, pozri Žiarenie (významy). V tomto článku chýbajú odkazy na zdroje informácií. Informácie musia byť overiteľné, inak môžu byť spochybnené... Wikipedia

Všetky procesy na povrchu zemegule, nech sú akékoľvek, majú ako zdroj slnečnú energiu. Študujú sa čisto mechanické procesy, chemické procesy vo vzduchu, vode, pôde, fyziologické procesy alebo čokoľvek iné... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Ephron

Elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie Slnka. Elektromagnetické žiarenie pokrýva rozsah vlnových dĺžok od gama žiarenia po rádiové vlny, jeho energetické maximum spadá do viditeľnej časti spektra. Korpuskulárna zložka Slnka...... encyklopedický slovník

slnečné žiarenie- Saulės spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. slnečné žiarenie vok. Sonnenstrahlung, f rus. slnečné žiarenie, n; slnečné žiarenie, f; slnečné žiarenie, n pranc. rayonnement solaire, m … Fizikos terminų žodynas

slnečné žiarenie- Saulės spinduliuotė statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Saulės atmosferos elektromagnetinė (infraraudonoji 0,76 nm sudaro 45%, matomoji 0,38–0,76 nm – 48%, ultrafialové žiarenie – 0,38 nm) ir…… Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Žiarenie zo Slnka elektromagnetického a korpuskulárneho charakteru. S. r. hlavný zdroj energie pre väčšinu procesov prebiehajúcich na Zemi. Corpuscular S. r. pozostáva hlavne z protónov, ktoré majú v blízkosti Zeme rýchlosti 300–1500… … Veľká sovietska encyklopédia

Email mag. a korpuskulárneho žiarenia zo Slnka. Email mag. žiarenie pokrýva rozsah vlnových dĺžok od gama žiarenia až po rádiové vlny, jeho energiu. maximum pripadá na viditeľnú časť spektra. Korpuskulárna zložka S. r. pozostáva z ch. arr. od…… Prírodná veda. encyklopedický slovník

priame slnečné žiarenie- Slnečné žiarenie vychádzajúce priamo zo slnečného disku... Geografický slovník

knihy

• Slnečné žiarenie a klíma Zeme, Fedorov Valery Michajlovič. Kniha prezentuje výsledky štúdií variácií slnečného žiarenia Zeme spojených s nebesko-mechanickými procesmi. Analyzujú sa nízkofrekvenčné a vysokofrekvenčné zmeny v slnečnej klíme...

čo je to slnko? V meradle viditeľného vesmíru je to len malá hviezda na okraji galaxie nazývanej Mliečna dráha. Ale pre planétu Zem nie je Slnko len horúcou zrazeninou plynu, ale zdrojom tepla a svetla nevyhnutným pre existenciu všetkého živého.

Od praveku bolo denné svetlo predmetom uctievania, jeho pohyb po nebeskej klenbe bol spojený s prejavom božských síl. Výskum Slnka a jeho žiarenia sa začal ešte pred prijatím heliocentrického modelu Mikuláša Koperníka; najväčšie mysle starovekých civilizácií si lámali hlavu nad jeho záhadami.

Technologický pokrok dal ľudstvu príležitosť študovať nielen procesy vo vnútri a na povrchu Slnka, ale aj zmeny zemskej klímy pod jeho vplyvom. Štatistické údaje nám umožňujú dať jasnú odpoveď na otázku, čo je slnečné žiarenie, ako sa meria a určiť jeho vplyv na živé organizmy obývajúce planétu.

Ako sa nazýva slnečné žiarenie?

Povaha slnečného žiarenia zostala nejasná, až kým na začiatku dvadsiateho storočia významný astronóm Arthur Eddington nenavrhol, že zdrojom kolosálnej slnečnej energie sú termonukleárne fúzne reakcie, ktoré prebiehajú v jej hĺbkach. Teplota v blízkosti jeho jadra (asi 15 miliónov stupňov) je dostatočná na to, aby protóny prekonali silu vzájomného odpudzovania a v dôsledku zrážky vytvorili jadrá hélia.

Následne vedci (najmä Albert Einstein) zistili, že hmotnosť jadra hélia je o niečo menšia ako celková hmotnosť štyroch protónov, z ktorých sa tvorí. Tento jav sa nazýva hromadný defekt. Po sledovaní vzťahu medzi hmotou a energiou vedci zistili, že tento prebytok sa uvoľňuje vo forme gama lúčov.

Keď putujú z jadra na povrch Slnka cez vrstvy jeho základných plynov, gama kvantá sa rozdrvia a premenia na elektromagnetické vlny, medzi ktorými je svetlo viditeľné ľudským okom. Tento proces trvá asi 10 miliónov rokov. A to trvá len 8 minút, kým dosiahne slnečné žiarenie na zemský povrch.

Slnečné žiarenie zahŕňa elektromagnetické vlny so širokým dosahom a slnečný vietor, čo je prúd svetelných častíc a elektrónov.

Aké druhy slnečného žiarenia existujú a jeho vlastnosti

Na hranici zemskej atmosféry je intenzita slnečného žiarenia konštantnou hodnotou. Energia Slnka je diskrétna a prenáša sa po častiach (kvantách) energie, ale ich korpuskulárny príspevok je relatívne malý, preto sa slnečné lúče považujú za elektromagnetické vlny, ktoré sa šíria rovnomerne a priamočiaro.

Hlavnou vlnovou charakteristikou je vlnová dĺžka, s ktorou sa rozlišujú typy žiarenia:

• rádiové vlny;
• infračervené (tepelné);
• viditeľné (biele) svetlo;
• ultrafialové;
• gama lúčov.

Slnečné žiarenie je zastúpené infračerveným (IR), viditeľným (VI) a ultrafialovým (UV) žiarením v pomere 52 %, 43 % a 5 %. Za kvantitatívnu mieru slnečného žiarenia sa považuje ožiarenosť (hustota energetického toku) – žiarivá energia prijatá za jednotku času na jednotku povrchu.

Rozloženie slnečného žiarenia po zemskom povrchu

Väčšina žiarenia je absorbovaná zemskou atmosférou a ohrieva ju na teplotu známu živým organizmom. Ozónová vrstva prepúšťa len 1 % ultrafialových lúčov a slúži ako štít proti agresívnejšiemu krátkovlnnému žiareniu.

Atmosféra pohltí asi 20 % slnečných lúčov a 30 % rozptýli rôznymi smermi. Na zemský povrch sa tak dostane len polovica energie žiarenia, nazývanej priame slnečné žiarenie.

Intenzitu priameho slnečného žiarenia ovplyvňuje niekoľko faktorov:

• uhol dopadu slnečného svetla (geografická šírka);
• vzdialenosť od bodu dopadu k Slnku (čas roka);
• povaha odrazového povrchu;
• priehľadnosť atmosféry (oblačnosť, znečistenie).

Rozptýlené a priame žiarenie tvorí celkové slnečné žiarenie, ktorého intenzita sa meria v kalóriách na jednotku plochy. Je zrejmé, že slnečné žiarenie pôsobí iba počas dňa a je rozložené nerovnomerne po zemskom povrchu. Jeho intenzita sa približovaním k pólom zvyšuje, no sneh odráža väčší podiel sálavej energie, v dôsledku čoho sa vzduch nezohrieva. Preto celkový ukazovateľ klesá so vzdialenosťou od rovníka.

Slnečná aktivita formuje klímu Zeme a ovplyvňuje životné procesy organizmov, ktoré ju obývajú. Na území krajín SNŠ (na severnej pologuli) prevláda v zimnom období rozptýlené žiarenie, v lete priame žiarenie.

Infračervené žiarenie a jeho úloha v živote ľudstva

Slnečné žiarenie je pre ľudské oko prevažne neviditeľné. Práve tá ohrieva zemskú pôdu, ktorá následne uvoľňuje teplo do atmosféry. Zachováva sa tak optimálna teplota pre život na Zemi a obvyklé klimatické podmienky.

Zdrojom infračerveného žiarenia sú okrem Slnka aj všetky vyhrievané telesá. Na tomto princípe fungujú všetky vykurovacie zariadenia a zariadenia, vďaka čomu je možné vidieť viac či menej vyhrievané predmety pri zhoršenej viditeľnosti.

Skutočnosť, že človek nie je schopný vnímať infračervené svetlo, neznižuje jeho účinok na telo. Tento typ žiarenia našiel uplatnenie v medicíne vďaka nasledujúcim vlastnostiam:

• rozšírenie krvných ciev, normalizácia prietoku krvi;
• zvýšenie počtu leukocytov;
• liečba chronického a akútneho zápalu vnútorných orgánov;
• prevencia kožných ochorení;
• odstránenie koloidných jaziev, ošetrenie nehojacich sa rán.

Infračervené termografy umožňujú včas odhaliť choroby, ktoré nie je možné diagnostikovať inými metódami (krvné zrazeniny, rakovinové nádory a pod.). Infračervené žiarenie je akýmsi „protijedom“ proti negatívnemu ultrafialovému žiareniu, preto sa jeho liečivé vlastnosti využívajú na obnovenie zdravia ľudí, ktorí boli dlho vo vesmíre.

Mechanizmus účinku infračervených lúčov nie je úplne preskúmaný a ako každý typ žiarenia, ak sa používa nesprávne, môže byť škodlivé pre ľudské zdravie. Liečba infračervenými lúčmi je kontraindikovaná v prítomnosti hnisavého zápalu, krvácania, malígnych nádorov, zlyhania cerebrálneho obehu a kardiovaskulárneho systému.

Spektrálne zloženie a vlastnosti viditeľného svetla

Svetelné lúče sa šíria v priamej línii a navzájom sa neprekrývajú, čo vyvoláva spravodlivú otázku: prečo svet okolo nás ohromuje rozmanitosťou rôznych odtieňov. Tajomstvo spočíva v základných vlastnostiach svetla: odraz, lom a absorpcia.

Je s určitosťou známe, že predmety nevyžarujú svetlo, je nimi čiastočne absorbované a odrážané v rôznych uhloch v závislosti od frekvencie. Ľudské videnie sa v priebehu storočí vyvíjalo, ale sietnica oka dokáže vnímať len obmedzený rozsah odrazeného svetla v úzkej medzere medzi infračerveným a ultrafialovým žiarením.

Štúdium vlastností svetla dalo vzniknúť nielen samostatnému odboru fyziky, ale aj množstvu nevedeckých teórií a praktík založených na vplyve farby na psychický a fyzický stav jedinca. Pomocou týchto znalostí človek vyzdobí okolitý priestor v najpríjemnejšej farbe pre oči, čo robí život čo najpohodlnejším.

Ultrafialové žiarenie a jeho vplyv na ľudský organizmus

Ultrafialové spektrum slnečného žiarenia pozostáva z dlhých, stredných a krátkych vĺn, ktoré sa líšia fyzikálnymi vlastnosťami a charakterom účinku na živé organizmy. Ultrafialové lúče, ktoré patria do dlhovlnného spektra, sú prevažne rozptýlené v atmosfére a nedostávajú sa na zemský povrch. Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým hlbšie ultrafialové žiarenie preniká do pokožky.

Ultrafialové žiarenie je nevyhnutné na podporu života na Zemi. UV žiarenie má na ľudský organizmus tieto účinky:

• nasýtenie vitamínom D, potrebné na tvorbu kostného tkaniva;
• prevencia osteochondrózy a krivice u detí;
• normalizácia metabolických procesov a syntéza užitočných enzýmov;
• aktivácia regenerácie tkaniva;
• zlepšenie krvného obehu, vazodilatácia;
• zvýšenie imunity;
• zmiernenie nervového vzrušenia stimuláciou produkcie endorfínov.

Napriek rozsiahlemu zoznamu pozitívnych vlastností nie je opaľovanie vždy efektívne. Dlhodobé vystavenie slnku v nepriaznivom období alebo v období abnormálne vysokej slnečnej aktivity neguje prospešné vlastnosti UV lúčov.

Ultrafialové ožarovanie vo vysokých dávkach má presný opak toho, čo sa očakáva:

• erytém (sčervenanie kože) a spálenie od slnka;
• hyperémia, opuch;
• zvýšená telesná teplota;
• bolesť hlavy;
• dysfunkcia imunitného a centrálneho nervového systému;
• strata chuti do jedla, nevoľnosť, vracanie.

Tieto príznaky sú príznakmi úpalu, pri ktorom sa zhoršenie stavu človeka môže vyskytnúť nepozorovane. Postup pri úpale:

• premiestnite osobu z oblasti vystavenej priamemu slnečnému žiareniu na chladné miesto;
• položte si na chrbát a zdvihnite nohy do zvýšenej polohy, aby ste normalizovali krvný obeh;
• opláchnite si tvár a krk studenou vodou, najlepšie si urobte obklad na čelo;
• poskytnúť príležitosť voľne dýchať a zbaviť sa tesného oblečenia;
• Do pol hodiny dajte vypiť malé množstvo čistej studenej vody.

V závažných prípadoch, pri strate vedomia, je potrebné zavolať sanitku a ak je to možné, priviesť postihnutého k rozumu. Lekárska starostlivosť o pacienta spočíva v núdzovom podaní glukózy alebo kyseliny askorbovej intravenózne.

Pravidlá bezpečného opaľovania

UV lúče stimulujú syntézu špeciálneho hormónu melanínu, pomocou ktorého ľudská pokožka stmavne a získa bronzový odtieň. Debaty o výhodách a škodách opaľovania sa vedú už desaťročia.

Je dokázané, že opaľovanie je ochranná reakcia organizmu na ultrafialové žiarenie a nadmerné slnenie zvyšuje riziko zhubných nádorov.

Ak prevláda túžba vzdať hold móde, musíte pochopiť, čo je slnečné žiarenie, ako sa pred ním chrániť a dodržiavať jednoduché odporúčania:

• opaľovať sa postupne výlučne ráno alebo večer;
• nezostávajte na priamom slnečnom svetle dlhšie ako hodinu;
• naneste na pokožku ochranné prostriedky;
• piť viac čistej vody, aby nedošlo k dehydratácii;
• zaraďte do svojho jedálnička potraviny, ktoré obsahujú vitamín E, betakarotén, tyrozín a selén;
• obmedziť konzumáciu alkoholických nápojov.

Reakcia organizmu na ultrafialové žiarenie je individuálna, preto čas na opaľovanie a jeho trvanie treba vyberať s prihliadnutím na typ pokožky a zdravotný stav človeka.

Opaľovanie je extrémne kontraindikované pre tehotné ženy, starších ľudí, ľudí s kožnými ochoreniami, srdcovým zlyhaním, duševnými poruchami a prítomnosťou zhubných nádorov.