Солнечная постоянная s0 в среднем численно равна. Интенсивность солнечной радиации. Солнечная постоянная
14. Солнечная постоянная и солнечная активность.
Солнце является звездой нашей галактики, оно представляет собой плазменный шар с радиусом большим радиуса Земли в 110 раз и массой в 300 тысяч раз большей массы Земли. В центральной части Солнца происходят реакции синтеза гелия и водорода, они поддерживают температуру приблизительно в 16 млн*К.
Из законов квантовой механики следует, что при такой температуре основная часть излучений приходятся на рентгеновский диапазон частот, но это не так.
Рентгеновское излучение из центральной части Солнца поглощается вышележащими слоями. Электромагнитное излучение из центральной части до поверхности доходит в течении 1 млн лет, в следствии переизлучения. При этом спектральный состав существенно не изменяется.
Излучение от Солнца к Земле возникает в тонком поверхностном слое (фотосфере). Средняя температура 6 тыс*К. Поверхность фотосферы неоднородна, она состоит из ярких гранул и пятен. Пятна обычно наблюдаются на экваториальной части Солнца. Поток лучистой энергии, исходящий из пятен, в 3 раза меньше потока из гранул (температура пятна 4.5тыс*К).
Возникновение и исчезновение пятен свидетельствует о цикличности процессов на Солнце.
Солнечный цикл - периодический процесс, появляющихся и развивающихся на Солнце активных областей, характеризуется выходом на поверхность сильных магнитных полей.
Наибольшее наглядное проявление Солнечного цикла связано с изменением числа солнечных пятен со средней периодичностью 1.2 КЛ.
Для характеристики Солнечной активности используют числа Вольфа
где g- число групп пятен Солнца, f - число пятен на видном полушарии Солнца, K – коэффициент, зависящий от применения инструмента наблюдения.
Продолжительность 11 летнего цикла Солнечных изменений приблизительно 10-12 лет.
Наблюдение за полярными сияниями и магнитными бурями, доказало, что они имеют периодичность.
Следовательно через 27 суток геомагнитные явления на Земле будут повторяться. На этом основан прогноз магнитных бурь.
Помимо 11 летнего цикла существует 22 летний цикл, который связан с изменением полярности магнитных полей групп пятен в северном и южном полушарии. Есть данные, что существует 44 летний цикл, но они не являются четко установленными. Может быть, существуют и более длительные циклы, просто мы пока о них ничего не знаем.
Помимо пятен на Солнце отмечаются Солнечные протонные события . Перестройка магнитных полей вызвала Солнечные вспышки - мощное явление, при средней солнечной вспышке выделяется тепло, которое может быть получено при сопряжении всего углеводородного топлива на нашей планете. При вспышках не происходит заметной светимости Солнца. Они проявляются в выделении большого количества кинетической энергии.
В межпланетарном пространстве выделяется Солнцем вещество, движущееся со скоростью чуть меньше 1000км\с - это так называемый Солнечный ветер . При вспышках выделяют рентгеновское излучение и солнечное космическое. Самая мощная солнечная вспышка была в 1957г.
С 1942-1984 было зафиксировано 34 сильные вспышки.
Солнечная постоянная - интегральный поток солнечного излучения, приходящий за 1 млн лет через площадь 1см 2 , расположенную перпендикулярно к потоку солнечных лучей за пределами атмосферы, и при среднем расстоянии от Земли до Солнца.
До спутниковой эпохи эта величина определялась путем экстраполяции данных актинометрических наблюдений (наблюдение за Солнцем)
Солнечная постоянная определяющаяся этим методом, страдала большой неточностью, так как большая часть излучений терялась в верхних слоях атмосферы. С 60х годов стаи использовать спутники. Согласно спутниковым измерениям величина Солнечной постоянной составляет 1.959 кал/см 2 *мин или 1367 Ват/м 2
Солнечная постоянная не является истинно постоянной величиной, ее изменения связаны главным образом с солнечными пятнами (солнечной активностью/солнечными протонными событиями). Но такие изменения не значительны и составляют лишь сотые доли процента от самой величины постоянной.
По данным внеатмосферных измерений солнечная постоянная составляет 1367 Вт / ², или 1,959 кал /см²·мин.
Инструментальные измерения солнечной постоянной
Прямые инструментальные измерения солнечной постоянной стали производиться с развитием внеатмосферной астрономии, то есть с середины 1960-х, при проводившихся ранее наблюдениях с поверхности Земли приходилось вносить поправки на поглощение солнечного излучения атмосферой.
Вариации солнечной постоянной
Солнечная постоянная не является неизменной во времени величиной. Известно, что на её величину влияют два основных фактора: расстояние между Землей и Солнцем, изменяющееся в течение года по причине эллиптичности орбиты Земли (годичная вариация 6,9 % - от 1,412 кВт/м² в начале января до 1,321 кВт/м² в начале июля) и изменения солнечной активности. Это влияние обусловлено, в основном, изменением потока излучения при изменении числа и суммарной площади солнечных пятен, при этом поток излучения меняется сильнее всего в рентгеновском и радиодиапазоне. Поскольку период прямых измерений солнечной постоянной относительно невелик, то её изменение на протяжении 11-летнего цикла солнечной активности (цикла Швабе), по-видимому, не превышает ~10 −3 , доля изменчивости в оптическом диапазоне, обусловленная вкладом солнечных пятен, оценивается ~10 −4 . Для оценки вариаций солнечной постоянной в течение более длительных солнечных циклов (циклы Хейла, Гляйсберга и пр.) данные прямых измерений отсутствуют.
В соответствии с современными моделями развития Солнца, в долгосрочной перспективе его светимость будет возрастать примерно на 1 % за 110 миллионов лет .
Влияние на климат Земли и косвенные методы измерения
Долгопериодические вариации солнечной постоянной имеют большое значение для климатологии и геофизики: несмотря на несовершенство климатических моделей, расчётные данные показывают, что изменение солнечной постоянной на 1 % должно привести к изменению температуры Земли на 1-2 .
Световая солнечная постоянная
Освещённость перпендикулярной потоку площадки, расположенной за пределами атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца, в видимом диапазоне спектра называется световой солнечной постоянной. По оценке В. В. Шаронова середины XX века она равна 135000 люксов . В англоязычной литературе понятию «световая солнечная постоянная» соответствует термин «solar illuminance constant».
См. также
Напишите отзыв о статье "Солнечная постоянная"
Примечания
Ссылки
- .
- .
Отрывок, характеризующий Солнечная постоянная
Маленькая княгиня лежала на подушках, в белом чепчике. (Страдания только что отпустили ее.) Черные волосы прядями вились у ее воспаленных, вспотевших щек; румяный, прелестный ротик с губкой, покрытой черными волосиками, был раскрыт, и она радостно улыбалась. Князь Андрей вошел в комнату и остановился перед ней, у изножья дивана, на котором она лежала. Блестящие глаза, смотревшие детски, испуганно и взволнованно, остановились на нем, не изменяя выражения. «Я вас всех люблю, я никому зла не делала, за что я страдаю? помогите мне», говорило ее выражение. Она видела мужа, но не понимала значения его появления теперь перед нею. Князь Андрей обошел диван и в лоб поцеловал ее.– Душенька моя, – сказал он: слово, которое никогда не говорил ей. – Бог милостив. – Она вопросительно, детски укоризненно посмотрела на него.
– Я от тебя ждала помощи, и ничего, ничего, и ты тоже! – сказали ее глаза. Она не удивилась, что он приехал; она не поняла того, что он приехал. Его приезд не имел никакого отношения до ее страданий и облегчения их. Муки вновь начались, и Марья Богдановна посоветовала князю Андрею выйти из комнаты.
Акушер вошел в комнату. Князь Андрей вышел и, встретив княжну Марью, опять подошел к ней. Они шопотом заговорили, но всякую минуту разговор замолкал. Они ждали и прислушивались.
– Allez, mon ami, [Иди, мой друг,] – сказала княжна Марья. Князь Андрей опять пошел к жене, и в соседней комнате сел дожидаясь. Какая то женщина вышла из ее комнаты с испуганным лицом и смутилась, увидав князя Андрея. Он закрыл лицо руками и просидел так несколько минут. Жалкие, беспомощно животные стоны слышались из за двери. Князь Андрей встал, подошел к двери и хотел отворить ее. Дверь держал кто то.
– Нельзя, нельзя! – проговорил оттуда испуганный голос. – Он стал ходить по комнате. Крики замолкли, еще прошло несколько секунд. Вдруг страшный крик – не ее крик, она не могла так кричать, – раздался в соседней комнате. Князь Андрей подбежал к двери; крик замолк, послышался крик ребенка.
«Зачем принесли туда ребенка? подумал в первую секунду князь Андрей. Ребенок? Какой?… Зачем там ребенок? Или это родился ребенок?» Когда он вдруг понял всё радостное значение этого крика, слезы задушили его, и он, облокотившись обеими руками на подоконник, всхлипывая, заплакал, как плачут дети. Дверь отворилась. Доктор, с засученными рукавами рубашки, без сюртука, бледный и с трясущейся челюстью, вышел из комнаты. Князь Андрей обратился к нему, но доктор растерянно взглянул на него и, ни слова не сказав, прошел мимо. Женщина выбежала и, увидав князя Андрея, замялась на пороге. Он вошел в комнату жены. Она мертвая лежала в том же положении, в котором он видел ее пять минут тому назад, и то же выражение, несмотря на остановившиеся глаза и на бледность щек, было на этом прелестном, детском личике с губкой, покрытой черными волосиками.
«Я вас всех люблю и никому дурного не делала, и что вы со мной сделали?» говорило ее прелестное, жалкое, мертвое лицо. В углу комнаты хрюкнуло и пискнуло что то маленькое, красное в белых трясущихся руках Марьи Богдановны.
Через два часа после этого князь Андрей тихими шагами вошел в кабинет к отцу. Старик всё уже знал. Он стоял у самой двери, и, как только она отворилась, старик молча старческими, жесткими руками, как тисками, обхватил шею сына и зарыдал как ребенок.
Через три дня отпевали маленькую княгиню, и, прощаясь с нею, князь Андрей взошел на ступени гроба. И в гробу было то же лицо, хотя и с закрытыми глазами. «Ах, что вы со мной сделали?» всё говорило оно, и князь Андрей почувствовал, что в душе его оторвалось что то, что он виноват в вине, которую ему не поправить и не забыть. Он не мог плакать. Старик тоже вошел и поцеловал ее восковую ручку, спокойно и высоко лежащую на другой, и ему ее лицо сказало: «Ах, что и за что вы это со мной сделали?» И старик сердито отвернулся, увидав это лицо.
Солнечная постоянная
S 0 - интегральный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей, за пределами земной атмосферы и на среднем расстоянии от Солнца (1 а.е.). При определении С.п. с поверхности Земли приходится вводить поправки, учитывающие (ослабление светового потока) в земной атмосфере. Чтобы уменьшить эти поправки, с середины 1960-х гг. измерения С.п. производились аппаратурой, поднятой на большие высоты, в частности с ракет и спутников. Согласно внеатмосферным измерениям, С.п. составляет (13676) Вт/м 2 , или 1,959 кал./(см 2 мин). Независимые определения С.п. по данным измерений распределения энергии в спектре Солнца дают величину (137314) Вт/м 2 . Зная С.п., можно определить светимость Солнца и его ср. . Действительно, энергия, излучаемая Солнцем по всем направлениям, проходит через поверхность сферы радиусом м. На каждый м 2 этой сферы приходится энергия
Вт. Следовательно, светимость
Солнца Вт (T э =5770
К). Земля получает лишь долю излучаемой Солнцем энергии.
С.п. не явл. истинно постоянной величиной. Ее вариации, обусловленные гл. обр. солнечными пятнами, составляют не более сотых долей %, причем сильнее всего поток излучения меняется в рентг. и радиодиапазонах. В пределах 11-летнего цикла солнечной активности С.п. может меняться, по-видимому, не более чем на неск. десятых долей %. Для выявления вариаций С.п. необходимы длинные ряды абс. измерений с погрешностью, не превышающей 0,1%.
Точные данные о С.п. необходимы многим смежным наукам: геофизике, климатологии, экологии; особенно важны сведения о том, как изменяется и изменялась в прошлом С.п. (напр., с 11-летним циклом солнечной активности), каковы ее вековые изменения. Изменения С.п. на 0,1% на протяжении одного года ведут к изменению глобальной температуры Земли не менее чем на 0,1 К, что уже влияет на климат (оценка сильно зависит от принятой модели атмосферы Земли). Полагают, что изменения климата Земли с характерными временами 2500 лет и 80-100 лет, по крайней мере частично, объясняются изменениями С.п. Точные измерения С.п., ее спектр. составляющих вне земной атмосферы и у поверхности Земли, помогут решить экологическую проблему влияния деятельности человека на климат Земли, на атмосферный слой озона (озоносферу) и т.п.
Понятие о солнечной радиации
Солнечная радиация (солнечное излучение) – это вся совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Солнечная радиация состоит из следующих двух основных частей: во-первых, тепловой и световой радиации, представляющей собой совокупность электромагнитных волн; во-вторых, корпускулярной радиации.
На Солнце тепловая энергия ядерных реакций переходит в лучистую энергию. При падении солнечных лучей на земную поверхность лучистая энергия снова превращается в тепловую энергию. Солнечная радиация, таким образом, несет свет и тепло.
Солнечная радиация – это важнейший источник тепла для географической оболочки. Вторым источником тепла для географической оболочки является тепло, идущее от внутренних сфер и слоев нашей планеты.
В связи с тем, что в географической оболочке один вид энергии (лучистая энергия) эквивалентно переходит в другой вид (тепловая энергия), то лучистую энергию солнечной радиации можно выражать в единицах тепловой энергии – джоулях (Дж).
Интенсивность солнечной радиации должна быть прежде всего определена за пределами атмосферы, так как при прохождении через воздушную сферу она преобразуется и ослабевает. Интенсивность солнечной радиации выражается солнечной постоянной.
Солнечная постоянная – это поток солнечной энергии за 1 минуту на площадь сечением в 1 см 2 , перпендикулярную солнечным лучам и расположенную вне атмосферы. Солнечная постоянная может быть также определена как количество тепла, которое получает в 1 минуту на верхней границе атмосферы 1 см 2 черной поверхности, перпендикулярной солнечным лучам.
Солнечная постоянная равна 1, 98 кал / (см 2 х мин), или 1, 352 кВт/ м 2 х мин.
Поскольку верхняя атмосфера поглощает значительную часть радиации, то важно знать величину ее на верхней границе географической оболочки, то есть в нижней стратосфере. Солнечная радиация на верхней границе географической оболочки выражается условной солнечной постоянной. Величина условной солнечной постоянной равна 1, 90 – 1, 92 кал / (см 2 х мин), или 1,32 – 1, 34 кВт / (м 2 х мин).
Солнечная постоянная, вопреки своему названию, не остается постоянной. Солнечная постоянная изменяется в связи с изменением расстояния от Солнца до Земли в процессе движения Земли по орбите. Как бы ни были малы эти колебания, они непременно сказываются на погоде и климате.
В среднем каждый квадратный километр тропосферы получает в год 10,8 х 10 15 Дж. (2,6 х 10 15 кал). Такое количество тепла может быть получено при сжигании 400 000 т каменного угля. Вся Земля за год получает такое количество тепла, которое определяется величиной 5, 74 х 10 24 Дж. (1, 37 х 10 24 кал).
8.5.Распределение солнечной радиации «на верхней границе атмосферы» или при абсолютно прозрачной атмосфере
Знание распределения солнечной радиации до ее вступления в атмосферу, или так называемого солярного (солнечного) климата, важно для определения роли и доли участия самой воздушной оболочки Земли (атмосферы) в распределении тепла по земной поверхности и в формировании ее теплового режима.
Количество солнечного тепла и света, поступающее на единицу площади, определяется углом падения углом падения лучей, зависящим от высоты Солнца над горизонтом, и продолжительностью дня.
Распределение радиации у верхней границы географической оболочки, обусловленное только астрономическими факторами, более равномерно, чем реальное распределение у земной поверхности.
При условии отсутствия атмосферы годовая сумма радиации в экваториальных широтах составляла бы 13 480 МДж/см 2 (322 ккал/см 2), а на полюсах 5 560 МДж/м 2 (133 ккал/см 2). В полярные широты Солнце посылает тепла немного меньше половины (около 42 %) того количества, которое поступает на экватор.
Казалось бы, солнечное облучение Земли симметрично относительно плоскости экватора. Но это происходит только два раза в год, в дни равноденствия. Наклон оси вращения и годовое движение Земли обусловливают ассиметричное ее облучение Солнцем. В январскую часть года больше тепла получает южное полушарие, в июльскую – северное. Именно в этом заключается главная причина сезонной ритмики в географической оболочке.
Разница между экватором и полюсом летнего полушария невелика: на экватор поступает 6 740 МДж/м 2 (161 ккал/см 2), а на полюс около 5 560 МДж/м 2 (133 ккал/см 2 в полугодие). Зато полярные страны зимнего полушария в это же время вовсе лишены солнечного тепла и света.
В день солнцестояния полюс получает тепла даже больше, чем экватор (46,0 МДж/м 2 (1,1 ккал/см 2) и 33.9 МДж/м 2 (0,81 ккал/см 2).
Таким образом, солярный климат на полюсах в годовом выводе в 2,4 раза холоднее, чем на экваторе. Однако надо иметь ввиду, что зимой полюсы вообще не нагреваются Солнцем.
Реальный климат всех широт во многом обязан земным факторам. Главнейший из них – ослабление радиации в атмосфере, и разное усвоение е земной поверхностью в различных географических условиях.
Солнечная радиация. Плотность потока солнечного излучения, достигающего пределов земной атмосферы, составляет 1360 Вт/м2. Эта величина называется солнечной постоянной. На единицу площади всей поверхности атмосферы приходится в среднем 1 /4 солнечной постоянной. Дальнейшее распределение этого потока зависит от высоты Солнца над горизонтом, географической широты, состояния атмосферы и других факторов. Часть поступившей энергии отражается атмосферой в космическое пространство, другая часть поглощается толщей атмосферы и идет на ее нагревание. Итоговый радиационный баланс прихода солнечной энергии к поверхности земли составляет от 15 Вт/м2 в субполярных широтах до 120 Вт/м2 в тропических.[ ...]
Солнечная постоянная и оценка температуры Земли Солнечная постоянная й© определяется как плотность потока энергии солнечного излучения на среднем расстоянии от Земли до Солнца (за пределами земной атмосферы). Она пропорциональна потоку излучения с единицы, поверхности Солнца и отношению радиуса Солнца к расстоянию от Земли до Солнца. Теоретические оценки, связанные с моделью черного тела, т. е. с законом Стефана-Больцмана, дают 3© = (1373 ± 14) Вт/м2. Внеатмосферные измерения показали близкий результат 5© = = (1367 =Ь 6) Вт/м2.[ ...]
Поток солнечной энергии отличается большим постоянством. . Его интенсивность, подсчитанная для внешней поверхности воздушной оболочки Земли, равна 137 + 20 Вт/м2 и называется солнечной постоянной.[ ...]
Не вся солнечная радиация достигает поверхности Земли. За пределами атмосферы перпендикулярная к солнечным лучам поверхность получает энергию порядка 2,00 кал/см2 - мин (1,39 ■ 103 Дж/м2 с). Эта величина называется солнечной постоянной-, она слегка варьирует по сезонам года в соответствии с изменением удаления Земли от Солнца.[ ...]
СВЕТОВАЯ СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ. Освещенность, создаваемая солнечной радиацией на границе атмосферы на площадке, расположенной перпендикулярно лучам.[ ...]
Средний поток солнечной энергии на расстоянии среднего радиуса орбиты Земли называется солнечной постоянной 5о, имеющей величину порядка 1376 Вт/м2. Полная энергия, получаемая от Солнца в единицу времени, равна о, где Я - радиус Земли. Площадь поверхности Земли равна 4тгК2, поэтому среднее количество энергии, получаемое единицей площади Земли в единицу времени, равно 50/4. Часть падающей на Землю энергии а в результате рассеяния и отражения уходит безвозвратно в космическое пространство; число а называется альбедо Земли и имеет величину порядка 0,3 . Следовательно, средний поток поглощаемой энергии равен (1 - а)50 / 4.[ ...]
См. метеорологическая солнечная постоянная.[ ...]
АСТРОНОМИЧЕСКАЯ СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ. Солнечная постоянная в обычном значении этого термина, т. е. определенная при учете также и той солнечной радиации в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, которая целиком поглощается в высоких слоях атмосферы и потому не может быть про-экстраполирована по наземным наблюдениям.[ ...]
Значительная часть солнечной радиации, поступающей на Землю, охватывает диапазон волн в пределах 0,15-4,0мкм. Примерно половина радиации приходится на полосу длин волн между 0,38 и 0,87 мкм, видимую человеческим глазом и воспринимаемую как свет. Количество солнечной энергии, поступающее на поверхность Земли иод прямым углом, называемое солнечной постоянной, равно 1,4 -10 3 Дж/(м2-с) . Из 100 единиц коротковолновой солнечной энергии, достигающей атмосферы Земли, 19 единиц поглощаются ее компонентами, 34 единицы возвращаются в космос (отражение от облаков и поверхности Земли). Из 47 единиц, попадающих на Землю, 4 нагревают воздух, 2 нагревают почву, 1-участвует в фотосинтезе и 40-используется для испарения воды и процессов транспирации в растениях. Длинноволновая радиация практически целиком (96%) достигает поверхности Земли и отражается от нее также в виде длинноволновой, в интервале волн до 100 мк.[ ...]
Количество энергии солнечного излучения, поступающего к Земле (к верхней границе атмосферы), практически постоянно и оценивается значением 1370 Вт/м2. Эта величина называется солнечной постоянной. Однако приход энергии солнечного излучения к поверхности самой Земли существенно колеблется в зависимости от ряда условий: высоты Солнца над горизонтом, широты, состояния атмосферы и др. Форма Земли (геоид) близка к шарообразной. Поэтому наибольшее количество солнечной энергии поглощается в низких широтах (экваториальный пояс), где температура воздуха у земной поверхности, как правило, выше, чем в средних и высоких широтах. Приход энергии солнечного излучения в разные районы земного шара и ее перераспределение определяют климатические условия этих районов.[ ...]
Заметное уменьшение солнечной постоянной является причиной снижения температуры земной поверх-ности. В высоких широтах этот эффект, как можно видеть из рис. Уменьшение солнечной радиации на 1,6% может вызвать катастрофическое оледенение Земли. Причиной уменьшения солнечной радиации может быть снижение прозрачности земной атмосферы, которое, в свою очередь обусловлено присутствием в атмосфере частиц пыли.[ ...]
Хотя колебания общего солнечного излучения в широком диапазоне длин волн (солнечной постоянной) весьма незначительны (в пределах 1 % этой величины), изменения солнечной активности нередко оказываются связанными с различными процессами в атмосфере и климатическими изменениями. Так, по-видимому, изменения магнитного поля, связанные с изменениями границ солнечного ветра, сказываются на тропосферной циркуляции; изменения активности Солнца в масштабе единиц и десятков лет могут влиять на интенсивность засух в различных частях земного шара; долгопериодные (в масштабе столетий) колебания активности Солнца могут в значительной степени определять изменения типа «малого ледникового периода».[ ...]
ДОЛГИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ПОСТОЯННОЙ. Определение солнечной постоянной на основании спектроболометрических измерений в нескольких десятках участков спектра при разных массах атмосферы. По этим данным, проэкстраполированным к массе, равной нулю, строят сглаженную кривую распределения энергии на границе атмосферы. Величина площади, ограниченной этой кривой, дополненная «инфракрасной» и «ультрафиолетовой» поправками, дает значение солнечной постоянной в условных единицах. Для перевода солнечной постоянной в абсолютные единицы служит сравнение с одновременными пиргелиометрическими измерениями. Ср. короткий метод определения солнечной постоянной.[ ...]
КОРОТКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ПОСТОЯННОЙ. Метод, позволяющий быстра определить величину солнечной постоянной. Сначала определяют спектральные коэффициенты прозрачности атмосферы по значению некоторой функции / величина которой вычисляется по запасу воды в атмосфере и по интенсивности околосолнечного сияния. По найденным величинам спектральных коэффициентов прозрачности и по данным спектроболометрических измерений строят кривую распределения энергии на границе атмосферы. Ср. долгий метод определения солнечной постоянной.[ ...]
ВНЕАТМОСФЕРНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ. Интенсивность солнечной радиации на верхней границе атмосферы, меняющаяся в зависимости от изменения расстояния между Землей и Солнцем, в отличие от солнечной постоянной, рассчитанной для среднего расстояния Земли от Солнца.[ ...]
В настоящее время информация о солнечной постоянной, ее абсолютной величине и временной изменчивости получается по данным прецизионных измерений с помощью специальной аппаратуры на искусственных спутниках Земли, космических зондах и ракетах.[ ...]
Ранее, до реализации названных выше технологий, солнечную постоянную определяли путем экстраполяции измерений на разных высотах на внешнюю границу атмосферы.[ ...]
Источником почти всей энергии на Земле служит Солнце. Солнечная постоянная - полный поток радиации, поступающий за 1 мин на 1 см2 площади, перпендикулярной к направлению солнечных лучей, за пределами атмосферы, - равна 8,2 Дж/(см2- мин). Основное количество энергии Солнца поступает в виде коротковолновой радиации.[ ...]
Горные обсерватории имели особое значение в ранних исследованиях солнечной радиации и солнечной постоянной - среднего потока солнечной радиации, получаемой поверхностью, перпендикулярной к солнечным лучам, вне атмосферы при среднем расстоянии Земли от солнца.[ ...]
Отправной точкой рассмотрения радиационной энергетики системы океан-атмосфера является внеатмосферный интегральный поток солнечной радиации, приведенный к среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называемый солнечной постоянной и колеблющийся в пределах „1322-1428 Вт/м2. Подавляющая часть энергии солнечного излучения лежит в области длин волн 0,3- 0,5 мкм. Исследованию солнечной постоянной полностью или частично посвящено большое количество работ обзорного и монографического характера . Во многих из них ставится под сомнение постоянство во времени солнечной постоянной. Обработка длинных временных рядов высокогорных, самолетных, аэростатных и спутниковых наблюдений показала условность этого термина. Так, 1000-суточный ряд наблюдений дал максимальный размах изменчивости 6,18 Вт/м2 при среднем значении 1372 Вт/м2 . В для средневзвешенного значения солнечной постоянной за период 1969-1981 гг. получено 1367,6 Вт/м2 при погрешности 0,3 %, а в называется на 1 % меньшее значение- 1353 Вт/м2. Кстати, однопроцентное изменение солнечной постоянной, согласно результатам численного моделирования , соответствует изменению средней глобальной температуры иа один градус. Например, ее спад в 1980 г. составил 0,04 % . Регрессионный анализ позволил установить тренды уменьшения солнечной постоянной 0,0255 % (0,049 % по другим данным) в год . Отмечается корреляция короткопериодных спадов с числом солнечных пятен.[ ...]
Главными источниками биологически используе-нергия мой энергии для подавляющего большинства живых существ на Земле являются солнечный свет и пища, в органических веществах которой аккумулирована солнечная энергия. Валовой ресурс солнечной энергии практически неисчерпаем. Ее доступность для земных потребителей обусловлена солнечной постоянной и климатом, а также первичной продукцией биосферы. Ресурсы небиологического использования энергии рассматриваются в гл. 6.[ ...]
Для стандартизации обработки данных и климатических расчетов на международных съездах принимались, естественно доказательно, значения солнечной постоянной с указанием погрешностей ее определения. Примером может служить решение в 1957 г. Международной актинометрической комиссии при ВМО и др. Ракетное зондирование и измерения с искусственных спутников Земли в период с 1976 г. по 1981 г. позволили измерить значение солнечной постоянной - 1367±4 Вт/м2. В настоящее время принято это ее значение. Но следует помнить, что в конкретный момент времени полная энергетическая освещенность солнечным излучением на верхней границе атмосферы колеблется в пределах ±3,5% в зависимости от положения Земли на ее орбите.[ ...]
Количество энергии, поступающей в определенный промежуток времени, определяет мощность энергетического потока. Мощность - скорость энергетического потока. Мощность солнечной энергии, приходящаяся на единицу поверхности Земли, определяется следующими факторами. Солнечная постоянная Ьс, равная количеству энергии солнечных лучей, поступающих в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной к солнечным лучам и находящейся вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Солнца, составляет 1360 Вт/м2. Средний поток солнечного излучения на единицу земной поверхности вне пределов атмосферы Ь3 относится к солнечной постоянной как площадь круг а к площади шара и соответствует Ь3= Ьс/4, т.е. 340 Вт/м2.[ ...]
На границе земной атмоо iL .-f/P феры с космосом радиация составляет от 1,98 до 2 кал/см2мин., или 136 МВТ/ см2 («солнечная постоянная»). Как видно на рисунке 4.1,42% всей пад ающей радиации (33%+9%) отражается атмосферой в космическое пространство, 15% поглощается толщей атмосферы и вдет на ее нагревание и только 43% достигает земной поверхности. Эта доля радиации состоит из прямой радиации (27%)-почта параллельных лучей, идущих непосредственно от Солнца и несущих наибольшую энергетическую нагрузи и рассеянной (диффузной) радиации (16%) - лучей, поступающих к - /У/ Земле со всех точек небосвода, рассеянных молекулами газов воздуха, капельками водяных паров, кристалликами лада, частицами пыли, атакже отраженных вниз от облаков. Обшую сумму прямой и рассеянной радиации назьгва-ют суммарной радиацией.[ ...]
Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42 - 70% солнечной постоянной (рис. 4.1). Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает ряд изменений не только в количественном отношении, но и по составу. Коротковолновая радиация поглощается озоновым экраном и кислородом воздуха. Инфракрасные лучи поглощаются в атмосфере водяными парами и диоксидом углерода. Остальная часть в виде прямой или рассеянной радиации достигает поверхности Земли (рис. 5.39).[ ...]
Пир! елиометрические данные, полученные спустя 30 лет Бюро погоды США на г. Эванс в штате Колорадо, дали значение 1349 Вт/м2 . Оба этих числа очень близки к современному значению, полученному при измерениях со спутников Высокогорные станции по-прежнему используются для исследования радиации. Разность между этим числом и солнечной постоянной объясняется поглощением в верхней атмосфере.[ ...]
ПРИВЕДЕННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ РАДИАЦИИ. 1. К определенной массе атмосферы. Среднее (в данном месте) значение интенсивности прямой радиации при произвольно взятой массе атмосферы (высоте солнца). Может быть определена из величины солнечной постоянной /о по эмпирической формуле, построенной на основе многолетних наблюдений. П. И. Р. имеет большое значение при климатических характеристиках радиационных условий данного места.[ ...]
Описание изменения температуры климатической системы Земли принимает форму, подобную движению частицы в потенциальной яме. Отметим, что даже такое упрощенное представление приводит к выводу, что климат Земли является неоднозначным. Например, при данном значении солнечной постоянной и при существующем химическом составе сухого воздуха кроме современного климата мог бы иметь место совершенно другой климат, в частности, так называемый климат «белой Земли».[ ...]
Проблема ледниковых периодов еще долго будет оставаться в сфере интересов естествоиспытателей: она действительно сложна. На характер климата, а следовательно, и Оледенений Оказывают, конечно, большое влияние и космические факторы, такие как колебания земной оси, изменение величины солнечной постоянной и, наверное, многое другое. Но первостепенное значение имеют и локальные причины. И первым на это указал В. А. Кос-тицын. Изучение локальных механизмов особенно важно теперь, когда роль антропогенных факторов непрерывно растет. Вот почему та страница истории естествознания, которой принадлежит деятельность В. А. Костицына, уже относится к теории ноосферы.[ ...]
Земля вращается вокруг Солнца по мало растянутому эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.[ ...]
Так как текущее состояние океана и атмосферы является результатом их отклика на радиацию, получаемую от Солнца, хотелось бы знать, какая изменчивость имеется в этой радиации. Суммарное количество радиации, падающей на Землю в течение 1 года, зависит только от радиации, исходящей от Солнца. Эта радиация измеряется солнечной постоянной 5; ее фактическое значение определяется равенством (1.2.1). Измерения, проводимые начиная с 1920 года , показали отсутствие изменчивости, превышающей возможные погрешности измерений, так что за этот период 5 изменялось не более чем на 1 или 2%. Таким образом, гипотеза о постоянстве 5, что предполагается и в самом названии «солнечная постоянная», согласовывается с полученными по сей день наблюдениями, хотя другие возможности не исключаются. Однако количество радиации, падающей в отдельную точку на Земле, меняется в огромных пределах между днем и ночью и от сезона к сезону, и эти вариации несомненно важны для известной нам жизни. Так как акцент в этой книге делается на периоды, большие чем сутки, то суточные вариации не будут непосредственно рассматриваться. Однако важно подчеркнуть, что существование суточных вариаций может оказать воздействие на состояние атмосферы на более длительных периодах; величина эффекта зависит от амплитуды суточных вариаций. Воздух не является «неперемешиваемым» ночыо, так что суммарный эффект существенно отличен от того, который достигается при постоянной радиации.[ ...]
При всем разнообразии температурного режима в разных климатических зонах и в разных ландшафтах на Земле основные источники поступления энергии и ее потерь остаются всегда теми же самыми. Однако их эффективность может меняться в зависимости от различных событий планетного масштаба, что ведет к тем или иным изменениям климата. Наиболее мощный и постоянный источник энергии, поступающей на планету - излучение Солнца. Интенсивность потоков световой и тепловой, в виде инфракрасного излучения, энергии, падающей на Землю от Солнца, практически остается постоянной. Величину энергии излучения на расстоянии в 1 астрономическую единицу от ¿олнца, то есть на среднем расстоянии Земли от Солнца, называют солнечной постоянной. Она составляет 1,95 кал/см2 мин. В течение года интенсивность потока энергии, падающей на Землю, несколько меняется вследствие того, что орбита, по которой планета движется вокруг Солнца, имеет эллиптическую форму, хотя и близкую к круговой.