Увійти  \/  Зареєструватися  \/ 

Вхід на сайт

Зареєструватися

Введене Вами ім'я недійсне.
Будь-ласка, введіть допустиме ім'я користувача. Без пробілів, у всякому випадку 2 , НЕ повинно бути символів: < > " ' % ; ( ) &
Пароль недійсний.
Ваші паролі не збігаються. Будь-ласка, введіть Ваш пароль в поле пароля та повторно введіть його в полі підтвердження.
Недійсна адреса електронної пошти
Адреси електронної пошти не збігаються. Будь-ласка, введіть Вашу адресу електронної пошти в поле адреси електронної пошти та повторно введіть адресу у полі підтвердження.
* * Обов'язкове поле

Поглинання та розсіювання сонячної радіації в атмосфері

В атмосфері поглинається порівняно невелика кількість сонячної радіації, головним чином в інфрачервоній частині спектра. Це поглинання вибіркове: різні гази поглинають радіацію в різних ділянках спектра і у різному ступені.

Азот поглинає радіацію лише дуже малих довжин хвиль в ультрафіолетовій частині спектру. Енергія сонячної радіації на цій ділянці спектра дуже мала, і тому поглинання азотом практично не впливає на потік сонячної радіації.

Дещо більше, але все одно у дуже невеликих обсягах, поглинає сонячну радіацію кисень – у двох вузьких ділянках видимої частини спектру та в ультрафіолетовій його частині.

Більш сильно поглинає сонячну радіацію озон. Його концентрація в повітрі, навіть у стратосфері, дуже мала, але він настільки сильно поглинає ультрафіолетову радіацію, що з потоку сонячної радіації втрачається декілька відсотків. В результаті поглинання у верхніх шарах атмосфери, у сонячному спектрі біля земної поверхні не спостерігаються хвилі коротші 0,29 мкм.

Сильно поглинає радіацію в інфрачервоній області спектра вуглекислий газ, але його концентрація в атмосфері мала, тому і загальне поглинання незначне.

Основну роль у поглинанні сонячної радіації в атмосфері відіграє водяна пара, концентрована у тропосфері, а особливо в її нижній частині. Із загального потоку сонячної радіації водяна пара поглинає значну її частину в інфрачервоній області спектра. Поглинають сонячну радіацію також хмари і аерозолі, зважені в атмосфері.

Загалом в атмосфері поглинаються 15-20% радіації, що надходить від Сонця до Землі. Поглинання здійснюється у часі з варіаціями, у залежності від перемінної концентрації в повітрі поглинаючих субстанцій, головним чином водяної пари, хмар, пилу, від висоти Сонця над горизонтом, тобто від товщі шару повітря, крізь який проходить сонячне випромінювання.

Окрім поглинання, пряма сонячна радіація на шляху до земної поверхні крізь атмосферу послаблюється також шляхом розсіювання, причому це послаблення значно вагоміше у порівнянні з поглинанням. При цьому розсіювання радіації тим інтенсивніше, чим вища концентрація аерозольних домішок в повітрі.

Розсіюванням називають часткове перетворення радіації, яка має визначений напрям поширення, у радіацію, що поширюється по всім напрямкам. Розсіювання проходить в оптично неоднорідному середовищі, тобто в середовищі, де показник заломлення змінюється в різних точках. Таким оптично неоднорідним середовищем є атмосферне повітря, що містить дрібні частинки домішок і води – краплі, кристали, ядра концентрації, пил, аерозолі тощо. Але оптично неоднорідним середовищем є також і чисте, вільне від домішок повітря, так як в ньому внаслідок теплового руху молекул постійно виникають згущення та розрідження, тобто коливання густини.

Таким чином, зустрічаючись із молекулами і домішками в атмосфері, сонячні промені, що несуть сонячну енергію, втрачають прямолінійний напрям свого поширення і розсіюються. Радіація від розсіюючих частинок і субстанцій поширюється таким чином, наче вони самі є джерелом радіації.

Близько 25% загального потоку сонячної радіації перетворюється в атмосфері в розсіяну радіацію. Проте значна частка (2/3) розсіяної радіації також доходить до земної поверхні. Але це вже дещо інший вид радіації, відмінний від прямої радіації. По-перше, розсіяна радіація надходить до земної поверхні не від сонячного диску, а від усього небосхилу. По-друге, розсіяна радіація відмінна від прямої за спектральним складом. Справа в тому, що промені різної довжини хвиль розсіюються по-різному. Співвідношення енергії випромінювання різних довжин хвиль у розсіяній радіації змінено на користь більш короткохвильових хвиль. При цьому, чим менші розміри розсіюючих частинок, тим сильніше розсіюється короткохвильове випромінювання в порівнянні з довгохвильовим.

Розрізняють 2 види розсіювання сонячної енергії в атмосфері.

1. Молекулярне розсіювання – відбувається тоді, коли розміри розсіюючих частинок будуть меншими, ніж довжина хвилі потоку сонячної енергії (r < λ). Інтенсивність потоку розсіяної радіації (і) при молекулярному розсіюванні можна виразити законом Релея:

і =  CI/λ4

де і – інтенсивність розсіяної радіації, С – коефіцієнт, який залежить від фізичної природи газу та його концентрації в одиниці об’єму повітря, λ – довжина хвилі сонячного випромінювання, І – інтенсивність прямої сонячної радіації.

Інтенсивність молекулярного типу розсіваюння сонячної радіації обернено пропорційна четвертому степеню довжини хвилі сонячного випромінювання К = C/λ4, і в умовах земної атмосфери для фіолетових променів К = 4,4, для блакитних К = 1,9, червоних К = 3,0. В спектрі розсіяної радіації, що надходить до земної поверхні, максимальна енергія припадає на синьо-блакитні промені, тому при ясній погоді ми бачимо блакитний колір неба. Якщо показати розподіл інтенсивності потоків розсіяної радіації, що поширюється від точкового джерела, то така діаграма називається індикатрисою розсіювання, і матиме у даному випадку центрально-симетричний вигляд.

2. Аерозольне розсіювання – відбувається в тому випадку, коли розміри розсіюючих комплексів більші або рівні довжинам хвиль сонячного випромінювання (r > λ). Інтенсивність аерозольного розсіювання описується законом Шулейкіна-Мі:

і = Іβ/λε, де і – інтенсивність аерозольного розсіювання, β – коєфіцієнт пропорційності, що залежить від природної будови речовини, що розсіює, ε (0 < ε < 4) – число, яке залежить від розміру частинок, що розсіюють, λ – довжина хвилі.

При аерозольному розсіюванні інтенсивність потоку, що поширюється від джерела розсіювання, залежатиме від розміру частинки. При збільшенні розміру частинки збілшуватиметься частка енергії в потоці розсіяної радіації, спрямованої прямо по напрямку падіння променів.

Молекулярне розсіювання переважає у верхніх шарах тропосфері і в стратосфері, а аерозольне розсіювання – у нижньому, трикілометровому шарі тропосфери.

Останні матеріали розділу "Метеорологія та кліматологія"

2012 рік увійшов до десятки найтепліших в історії спостережень

В десятку найтепліших за більш ніж 130 років інструментальних спостережень увійшов 2012 рік. Він так...

Британські синоптики: Землі не загрожує різке потепління

Метеобюро Великобританії пророкує, що клімат в найближчі чотири роки буде змінюватися повільніше, ні...

У Західній Антарктиці зафіксували аномальне зростання температури

Дані, зібрані американською антарктичною станцією Берд, свідчать про стрімке збільшення середньорічн...

Наступний рік буде тепліше 2012-го, прогнозують британські синоптики

Глобальна температура повітря в 2013-му році трохи більше ніж на півградуса перевищить довгострокови...

Вітер, основні характеристики вітру, причини утворення

Вітром називають сукупність горизонтальних рухів повітря відносно земної поверхні. До основних харак...

Сонячне випромінювання та сонячна стала

Промениста енергія Сонця є основним, а практично – єдиним джерелом тепла для поверхні Землі та її ат...

Географічний розподіл сонячної радіації

Розподіл річних та місячних значень сумарної сонячної радіації по Землі є нерівномірним. На географі...

Довгохвильове випромінювання земної поверхні і атмосфери

Природні поверхні суші, води, снігу або рослинності, а також штучно створені людиною поверхні будіве...

Географічна наука