Күн радиациясы

Презентация қосу

2-зертханалық сабақ. Күн радиациясы
Сабақтың мақсаты: студенттерге күн радиациясының түрлерін және күн радиациясының өсімдіктерге әсерін түсіндіру
Күн радиациясының түрлері. Күн - радиусы 695300км болатын газды шар. Ол жерден шамамен 109 есе үлкен. Күннің
ортасында температура 10 00 000 °К, ал бетінде 6000 °К шамасында. Күн құрылысы бойынша бірнеше қабаттарға
бөлінеді: ядро, конвективті аймақ, фотосфера, хромосфера және Кү тәжі.
Жер бетіндегі және атмосферадағы барлық табиғи процестердің негізі энергия кезі - бул Күннен келетін сәулелік
радиациялар. Күн элем кеңістігіне екі түрлі радиацияларды шашады: корпускулярлық және электромагниттік.
Корпускулярлық радиация бұл - Күн бетінен келетін электрлі зарядтал-ған бөлшектердің ағыны (гелий мен сутегі),
негізінен электрондар ме: протондардан тұрады. Олар 200 - 1000 км/сағ жылдамдықпен қозғалып, жері 1-2 тәулік ішінде
жетеді, бірақ атмосфераның 90км-ден төмен бөлігіне ене алмайды.
Электромагниттік радиация бұл - сағатына 300000км жылдамдықпен тарайтын және Жер бетіне дейін жете алатын Күннен
келетін сәулелік радиация. Метеорологияда радиациялық ағын ұғымы пайдаланылады, яғни -бірлік уақыт аралығында
(Ісекунд) бірлік беткейге келіп түсетін сәулелік энергияның мөлшерін атайды. СИ жүйесінде оның өлшем бірлігі Вт/м2, ал
іс жүзінде Квт/м2 қолданылады.
Күн дискісінен жер бетіне параллель сәулелер ретінде келетін радиацияны күннің тіке радиациясы (S-кун радиациясының
перпендикулляр бетке келіп түсуі, S-горизонталь бетке келіп түсуі. 2-сурет) деп атайды. Олардьи арасындағы байланысты
төмендегі формула бойынша көрсетуге болады.

S = SsіпН

Мұндағы: Н - күннің бұрыштық биіктігі
Горизонталь беткейге келетін тіке радиация ағынын инсоляция деп те атайды. Ал барлық газдардың молекулалары мен
аэрозольдердің арқасында жан- жаққа шашырап барып жерге келетін күн сәулелерін шашыранды радиациялар (D) деп
атайды. Тура (тіке) және шашыранды радиациялардың қосындысы жиынтық радиацияны құрайды (Q):

Q=S+0

Атмосфераның жоғары қабатына келген күн радиациясы ағынының интенсивтігін (қарқындылығын), яғни өзгерістерге
ұшырамаған күн сәулелерін Күн тұрақтысы (S 0) деп атайды. Халықаралық келісім бойынша оның мәні 1,9: кал/ (см2 мин)
немесе 1,38 Квт/м2) тең.
Атмосферадан өткен радиация сіңіру, шашырау сияқты құбылыстарға ұшыраған соң әлсірейді. әлсіреу
заңдылығы радиация өткен ортаның құрамына, тығыздығына, сәуле жүріп өткен қашықтыққа байланысты
болады.
Күн радиациясы жер бетіне түскенде келген радиацияның мөлшері атмосфераның тұнықтығына байланысты
болады, оны көрсететін шама-тұнықтық (мөлдірлік) коэффициенті Р:
Р = S/ S0
Мұндағы: S - жер бетіне келген радиация
S0 - Күн тұрақтысы
Көлденең қима ауданы бірге тең радиация ағыны өткен ауа массасын атмосфераның оптикалық салмағы (т) деп
атаймыз. Мысалы, күннің түсу бұрышы 90° болғанда, яғни, сәуле тік түскен кезде атмосфераның оптикалық
салмағы бірге тең, ал күннің биіктігі азайған сайын оптикалық салмақ та өсе бастайды.
Атмосфераның сәуле шашуы, күн радиациясының шағылуы және жұтылуы. Жер бетіне келетін күн
радиацияларының біршамасы кері қарай -атмосфераға (30 %) және қалған (70 %) бөлігі жер бетіне қарай
бағытталады. Осы жер бетінен жоғары қарай бағытталған күн сәулелерін Жер бетінің өзіндік сәулеленуі (Е ж)
деп, ал ал жер бетіне қарай бағытталған күн сәулелерін қарсы сәулешашу (Еа) деп атаймыз. Еж мен
Еа арасындағы айырманы нәтижелі сәулешашу (Ен) деп атаймыз. Ен — Еж - Еа
Жер бетінің өзіндік сәулешашуы табиғи денелер үшін Стефан - Больцман заңы бойынша анықталады, және
дененің толық сәулешашуы оның абсолютті температурасының 4 - ші дәрежесіне тура пропорционал болады:

Еж = о б Т4ж
Мұндағы: о = 5,67* 1011 Квт/м2 К4 - Стефан - Больцман тұрақтысы;
Т4ж - төселме беттің абсолютті температурасы;
б - төселме беттің салыстырмалы сәуле шашу мүмкіндігі (абсолютті қара денемен салыстырғандағы).
Күннен келетін тура, шашыранды және жиынтық радиациялардың мөлшеріне әсер ететін негізгі факторларға:
күннің түсу бұрышы, теңіз деңгейімен салыстырғандағы биіктік, бұлттылық, атмосфераның бұлыңғырлығы
және т. б. жатады.
Күн радиациясының жер бетіне жұтылуы және жер бетінен шағылуы (Альбедо). Төселме
беттен кері қарай шағылып кеткен қысқа толқынды күн радиациясын шағылған радиация (R к) деп
атаймыз. Осы шағылған радиацияны келген жиынтық радиацияға қатынасын беткейдің
шағылдыру мүмкіндігі: немесе Альбедо (А) дейміз: А = Rк /Q*100%
Табиғатта күн радиациясын ең көп шағылыстыратын жер беті - қар мұз беттері және бұлттар
екенін байқауға болады. Төселме беткейлер әсіресе қар мен су беткейлерінің альбедосы күннің
биіктігіне де байланысты.
Неғұрлым күн еңіс болса, соғұрлым альбедо жоғары болады. Орташа алғанда су беткейлерінің
альбедосы құрлық беткейінің альбедосынан кіші болады. Мұның себебі: күн сәулесі суға тереңдеп
енеді және су ішінде шашырайды да, нәтижесінде жақсы жұтылады. Космостық кеңістікке кететін
шағылған және шашыранды күн радиациясының атмрсфераға келетін жалпы күн радиациясына
қатынасын Жердің планеталық альбедосы немесе Жер альбедосы деп атайды.
Жалпы, жер беті келген күн радиациясының шамамен үштен бір бөлігін кері қарай шағылысқан
радиация ретіңде қайтарады. Демек, планетарлық альбедо орта есеппен 35% құрайды. Төселме
беткейдің қысқатолқынды радиацияны жұту коэффициенті ретінде (1- Ак ) мәні алынады. Ол
коэффициент төселме бетке келіп түскен радиацияның қанша бөлігінің жұтылғанын көрсетеді
және келесі формула бойынша анықталады:
Вж = S + D-Rк = (S sіпһ0 + D)(1-Ак)
Қарсы сәуле шашудың жер бетінен шагылып кеткен бөлігін ұзынтолқынды шағылган радиация
(Кұ) дейді жэне ол былайша анықталады:
Кұ = (1-б)Еа,=0,05Еа,
Жер бетінің және Жер - Атмосфера жүйелерінің радиациялық балансы.

Жер бетінің радаациялық балансы (В) деп - жер бетіне келген және жер бетінен кеткен радиациялар
арасындағы айырмашьшықты айтамыз (сурет - 3):
В = (S + D + Еа) - (Rк + Еж + R¥)
немесе
В = (S sіпһо +D) (1-Ак)-Ен

В=S+D+Еa-Rқ-Еж-R¥ В = В¥ = Еa-Еж- R¥
Сурет-3. Теселме беткейдің радиациялық балансын құраушы радиациялық
ағындар (а-күндіз; б-түнде).
Яғни, В-жұтылған қысқа толқынды радиация мен ұзын толқынды эффективті (нәтижелі)
сәулешашудың айырмасына тең болады. Радиациялық баланстың мағынасын жер бетінде қалған
радиация деп те түсінуге болады.
Жер - Атмосфера жүйесінің радиациялық балансы (В ж.а) деп төселме беттен атмосфераның жоғары
шекарасына дейінгі ауданы 1см2 ауа бағанындағы сәулелі энергия балансын айтады. Оның келетін
бөлігі атмосфера мен төселме беткейдің жұтқан радиациясынан, ал кететін белігі жер беті мен
атмосфераның шашатын ұзынтолқынды радиацияларының кеңістікке кететін бөлігінен тұрады:
Вж.а = (S sinһ0 + D(1-Ак)+ q-Е_

Мұндағы. q - атмосфераның жұтқан қысқа толқынды радиациясы;

Еш - жер беті мен атмосферадан кеңістікке кететін ұзынтолқынды радиациялар.

Жалпы жер мен атмосфераны бірге алғанда, жоғалған радиацияның мөлшері келген радиациямен
теңесіп отырады. Сондықтан көп жылдық мерзімді алғанда планетамыз не қызып кетпейді, не суып
кетпейді. Яғни жер беті сәулелік тепе - теңдікте деген сөз.

Ұқсас жұмыстар

Метеорологиялық элементтерді өлшеу

Атмосфералық ауаның радиациямен ластануы

Ақтөбе қаласы

Топырақтың түзілуіне аймақтың геологиялық жасының әсері

Жоғарғы атмосфераның антропогендік ластануы

Экологиялық факторлардың топтары

Дәстүрлі емес қайта өңделетін энергия көздері

Энергетикалық ресурстар

Табиғи экожүйе

Био ресурстар

Пәндер