Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник






Спектральний склад сонячної радіації і біологічне значення частин спектра

План

Лекція 2. Сонячна радіація

Добовий та річний хід атмосферного тиску

Інші фізичні характеристики повітря

Атмосфера має теплоємність – кількість теплоти, яку необхідно витратити для підвищення температури повітря на один градус. У СІ теплоємність вимірюється у джоулях на кельвін (Дж/К). Коли об’єм повітря постійний, то говорять пропитому теплоємністькількість теплоти, яку треба витратити для підвищення температури одиниці маси газу на один градус. Виражається в джоулях на кілограм-кельвін (Дж/кг ∙ К). Теплоємність повітря при сталому тиску значно більша, ніж при сталому об’ємі. Вона не однакова в різних шарах атмосфери, особливо по вертикалі, і залежить від таких метеоелементів, як якісний склад атмосфери, наявність і пружність водяної пари. Температура, тиск.

Крім теплоємності атмосфера характеризується також теплопровідністю – здатністю проводити теплоту. Якщо повітря перебуває в спокійному стані, то теплопровідність його визначається його молекулярним рухом, показує, скільки теплоти треба витратити, щоб за одиницю часу на одиниці довжини, чи висоти температура підвищилась на один градус. У СІ теплопровідність виражається в джоулях на метр-секунду-кельвин (Дж/м · с · К). В таблиці 5 приводиться порівняння теплопровідності різних середовищ.

Таблиця 5.

Порівняння теплопровідності різних середовищ.

 

Середовище Теплопровідність в Дж/м ∙ с ∙ К
Повітря 0,000056
Вода 0,0013
Грунт 0,67-1,10

У природних умовах повітря перебуває в постійному русі, здебільшого в різнобічних, безладних складних траєкторіях. Такий рух повітря називаютьтурбулентним.За таких умов перемішування, переміщення атмосферного повітря може різко змінити його теплопровідність – збільшити у 100 – 200 разів.

 

Атмосферний тиск доведений до рівня моря, змінюється від 970 до 1050 мбар. Екстремальні значення величин тиску складають 887 мбар (райони Тихого океану) і 1075 мбар (райони Сибіру).

У добовому ході тиску повітря існують два мінімуми, що настають приблизно в 10 і 22 год., та два мінімуми – о 4 і 16 год. добові коливання тиску пов’язані з коливанням температури.

У середніх широтах розрізняють два типи різного типу повітря; морський та континентальний. Значне нагрівання континентів і зниження над ними тиску в теплу пору року та підвищення тиску над морями призводить до переміщення повітряних мас з моря на сушу. В холодні місяці, навпаки, вищий тиск над континентами і нижчий над морями, тому повітряні маси рухаються з суші на море.


1. Спектральний склад сонячної радіації і біологічне значення частин спектра

2. Зміни сонячної радіації при проходженні атмосфери

3. Екологічне значення основних частин спектра

4. Тривалість дня та її сезонна зміна

5. Радіаційний баланс поверхні та його складові

Сонце – найближча до нас зірка. Відстань від Землі до Сонця в середньому складає 149,5 млн. км. Якщо виразити відстань в світлових хвилинах, то воно дорівнює в середньому 8,3 світлові хвилини. Наскільки близько находиться Сонце від Землі можна порівняти по відстані до другої зірки сонячної системи Альфа Центавра, яке дорівнює 4,3 світлових роки.

Сонце є основним джерелом енергетичних процесів на Землі. Сонце - велика куля (діаметром 1,4 млрд. км) , яка складається з розжарених газів: водню (50%), гелію (40%) і суміші важких елементів (10%). Об’єм Сонця в 1,3 106 разів більше об’єму Землі, а його маса складає 99,87% маси всієї сонячної системи. Всередині Сонця температура становить 20000000 0С, а на зовнішні поверхні 6000 0С. За такої високої температури в надрах Сонця весь час проходять ядерні реакції, в результаті яких Сонце випромінює в простір енергію, яка приблизно дорівнює 3,71 1026 Вт. До Землі доходить близько однієї мільярдної частини цієї енергії. Проте і це становить понад 3,3 108 Вт на 1 км2 за рік. Така енергія рівноцінна потужності 33 104 кВт. На верхню границю Землі приходить енергетичний потік в 1382 Вт/м2.

Інтенсивність сонячної радіації вимірюють в Вт/м2 або кал/см2 хв. 1 кал/см2 хв = 698 Вт/м2.

 

Мал. 4. Будова Сонця

 

Прихід радіації на верхню межу атмосфери змінюється в залежності від відстані Землі до Сонця, яке на протязі року не залишається постійним внаслідок еліптичної орбіти Землі. Найменша відстань Землі до Сонця (перигелій) – 147 ∙ 106 км, це проходить 2 січня. Найбільша відстань Землі від Сонця (афелій), дорівнює 152 ∙ 106 км і відмічається 5 липня.

 

Мал. 5. Відстань Землі до Сонця

В атмосфері сонячна радіація на шляху до поверхні Землі частково поглинається а також розсіюється і відбивається від земної поверхні. Тому в атмосфері спостерігають три види промінистої енергії Сонця: пряма, розсіяна, та відбита.

Пряма сонячна радіація– поступає на Землю безпосередньо від сонячного диску в вигляді пучка паралельних промінів. Інтенсивність потоків прямої радіації пов’язані з положенням сонця над горизонтом.

При безхмарному небі, прозорі атмосфері і високому розташуванні Сонця над горизонтом пряма радіація найбільш інтенсивна.

Розсіяна сонячна радіація частина сонячної радіації, яка проходячи крізь атмосферу розсіюється молекулами атмосферних газів та аерозолів. Інтенсивність молекулярного розсіювання підкоряється закону Релея:

К = С : λ4

 

С – коефіцієнт, який залежить від кількості розсіюваючих частинок в одиниці об’єму повітря;

λ – довжина хвилі.

Відбита короткохвильова сонячна радіація частина сонячної радіації, яка відбивається земною поверхнею.

Сумарна радіація – складається з прямої сонячної радіації, яка приходить на горизонтальну поверхню та розсіяної радіації. Щорічно потоки сонячної радіації не є постійними в зв’язку із хмарністю, викидами аерозолів в атмосферу, циклами сонячної активності. Безумовно зміна потоків сумарної радіації впливають на процеси фотосинтезу рослин, на їх продуктивність.

Земна поверхня, як фізичне тіло, яке має температуру вище –273оС, є джерелом випромінювання яке називають теплове випромінювання Землі. Воно направлено в атмосферу і майже повністю поглинається нею. Атмосфера в свою чергу також випромінює тепло частково в космічний простір, а частково на земну поверхню. Частину атмосферного випромінювання , яка приходить до земної поверхні називають – зустрічним випромінюванням.

Промінисту енергію Сонця та теплове випромінювання Землі і атмосфери умовно поділяють на короткохвильове і довгохвильове (табл. 6). Пряма, розсіяна і відбита радіація відносяться до короткохвильової частини спектра, а теплове випромінювання Землі та зустрічне випромінювання до довгохвильової.

Таблиця 6.

Поділ промінистої енергії Сонця

 

Довгохвильове випромінювання Короткохвильове випромінювання
Теплове випромінювання Землі Зустрічне випромінювання. атмосфери   Пряма радіація Розсіяна радіація Відбита радіація

 

Розділ метеорології, який вивчає промінисту енергію в атмосфері називають актинометрією.

Сонячна радіація складається з електромагнітних хвиль різної довжини. В актинометрії цю довжину найчастіше вимірюють в мікрометрах (мкм),а деколи в нанометрах (1 мкм = 1-6 м; 1 нм = 10-9 м). Розпреділення хвиль по довжині називають спектром. Сонячний спектр складається з трьох частин: ультрафіолетового, видимого та інфрачервоного випромінювання. Довжина хвиль і енергія в окремих частинах сонячного спектра аналізується в таблиці 7.

Біля верхнього шару атмосфери на видиму частину приходиться - 46%, на інфрачервону - 47%, на ультрафіолетову – 7%. Видима частина спектра створює освітленість, при проходженні через призму сонячне світло розпадається на кольорові промені розміщені по мірі зменшення довжини хвиль в слідуючому порядку червоні, оранжеві, жовті, зелені, голубі, сині, фіолетові. Дія цих променів на око людини одночасно сприймається як білий колір. Крім промінистої енергії, від Сонця до Землі поступає корпускулярне випромінювання, яке складається з електрично заряджених частинок. Це випромінювання поглинається в атмосфері на висоті 100 км.

Таблиця 7.

Довжина хвиль і енергія в окремих частинах сонячного спектра

 

Ділянка спектра Довжина хвиль (мкм) Енергія хвиль Примітка
Вт/м2 %
Ультрафіолетова 0,20-0,39 0,20-0,28   0,29-0,32 0,32-0,39 97,7 5,6   17,4 74,7 0,4   1,2 5,4 - поглинаються озоновим шаром - досягають земної поверхні
Видима 0,40-0,75 0,40-0,52   0,52-0,62   0,62-0,75 635,2 364,3   209,4   181,5     - фіолетові, сині, голубі зелені, жовті, оранжеві червоні
Інфрачервона 0,76-24,0 0,75-1,40   1,40-3,00 3,00-24,0 649,1 446,7   174,5 27,9   - Ближча інфрачервона - -

 

Максимум енергії в спектрі сонячної радіації на верхні межі атмосфери приходиться на довжину хвилі 0,48 – 0,49 мкм, тобто лежить в синьо-голубі частині спектра. Спектр прямої радіації у земної поверхні характеризується максимумом в жовто-зелені області.

 

2. Екологічне значення основних частин спектра

Для фізіологічних процесів, які обумовлюють життєдіяльність рослин, найбільше значення має короткохвильова радіація з довжиною хвилі менше 4 мкм. Діапазон короткохвильової сонячної радіації поділяють по біологічні дії на рослини на ультрафіолетову, фотосинтетично активну та ближню інфрачервону.

Ультрафіолетова радіація, яка доходить до земної поверхні, із зменшенням висоти Сонця зменшується. В високогірських районах, на висоті більше 4 км, кількість цієї радіації більше в два-три рази, порівняно з рівнем моря. Ультрафіолетова радіація в основному діє на ростові процеси, призупиняючи їх. Вплив цієї частини радіації на швидкість розвитку вивчено ще недостатньо. В основному цей вплив проявляється в прискорені проходження етапів формування репродуктивних органів.

З частиною видимої радіації майже співпадає так звана фізіологічно активна радіація (0,35-0,75 мкм), енергія якої поглинається пігментами листа і має дуже важливе регуляторно-енергетичне значення в житті рослин. В межах цієї ділянки спектра виділяється область фотосинтетично активної радіації (ФАР) з довжиною хвилі 0,38-0.71 мкм.

В процесі фотосинтезу використовується не весь спектр сонячної радіації, а тільки його частина, яка знаходиться в інтервалі 0,38-0,71 мкм. Із радіації, яка поглинається, в дані частині спектра, до 28% використовується в процесі фотосинтезу для створення різноманітних органічних речовин. Вірна уява про ФАР, облік її розпреділення по території і в часі має велике значення для отримання високих врожаїв тому , що ФАР – найважливіший фактор продуктивності сільського господарства. Встановлено, що для накопичення певної кількості органічної речовини рослин, необхідна інтенсивність сонячної радіації, яка перевищує певне значення. Це значення називають компенсаційною точкою. Для сільськогосподарських культур на території України ця величина в межах ФАР дорівнює 20-35 ВТ/м2. На значення компенсаційної точки впливає вік рослини. Якщо освітленість нижча за цю величину, то ріст та розвиток буде незначний (витрати органічної речовини на дихання перевищують утворення органічної речовини під час фотосинтезу). Деколи в густих посівах або в теплицях в похмурі дні інтенсивність ФАР є недостатньою, це призводить до ослаблення процесу фотосинтезу та відповідно до зменшення продуктивності посівів. Коли ж світловий потік потрібної довжини хвиль більший за компенсаційну точку, то інтенсивність фотосинтезу буде зростатиме. Проте слід пам’ятати, що приріст органічної маси збільшуватиметься тільки в межах освітленості 200-280 Вт/м2. При більший освітленості приросту не буде.

Значення ближньої інфрачервоної радіації, яка активно поглинається водою листя та стебел рослин, складається в тепловому ефекті, що впливає на ріст та розвиток рослин.

Інфрачервона радіація з довжиною хвилі більше 4 мкм дає лише теплову дію на рослини. ЇЇ вплив на ріст та розвиток рослин не суттєве. В високогірських районах енергія інфрачервоних променів росте. Це значно компенсує недостатню кількість тепла, яке тут отримують рослини з оточуючого повітря. Частина інфрачервоної радіації збільшується із зменшенням висоти Сонця. Із збільшенням вологості повітря інтенсивність інфрачервоних променів зменшується в зв’язку з поглинанням їх водяною парою.


Читайте також:

  1. D-петля, що складається з 8–12 залишків, декілька з яких – дигідроуридинові.
  2. DIMCLRE (РЗМЦВЛ) - колір виносних ліній (номер кольору). Може приймати значенняBYBLOCK (ПОБЛОКУ) і BYLAYER (ПОСЛОЮ).
  3. I визначення впливу окремих факторів
  4. I. Вступна частина
  5. I. При підготовці до переговорів визначите склад делегації і її керівника.
  6. II Основна частина
  7. II Основна частина
  8. II Основна частина
  9. II частина.
  10. II. Анатомічний склад лімфатичної системи
  11. II. Визначення мети запровадження конкретної ВЕЗ з ураху­ванням її виду.
  12. II. Вимоги до складання паспорта бюджетної програми




Переглядів: 3689

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Атмосферний тиск повітря, та його зміни з висотою та горизонтально | Зміни сонячної радіації при проходженні крізь атмосферу

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.003 сек.