총 태양 복사. 태양 복사 : 유형. 직접, 확산 및 총 복사 직접 태양 복사 정의

모든 유형의 태양 광선은 직접, 반사 및 확산 태양 복사의 형태로 세 가지 방식으로 지구 표면에 도달합니다.
직접적인 태양 복사- 이것은 태양으로부터 직접 나오는 광선입니다. 그 강도(효과)는 수평선 위의 태양 높이에 따라 달라집니다. 최대값은 정오에 관찰되고 최소값은 아침과 저녁에 관찰됩니다. 연중 시간에 따라 최대 - 여름, 최소 - 겨울; 해발 지역의 고도(평야보다 산이 더 높음) 대기 상태에 대해(대기 오염으로 인해 감소함) 태양 복사의 스펙트럼은 수평선 위의 태양 높이에 따라 달라집니다(태양이 수평선 위에 있을수록 자외선이 적습니다).
반사된 태양 복사- 지구나 수면에 반사되는 태양 광선입니다. 이는 총 플럭스에 대한 반사 광선의 백분율로 표시되며 알베도라고 합니다. 알베도의 크기는 반사 표면의 특성에 따라 달라집니다. 일광욕을 조직하고 수행할 때 일광욕이 수행되는 표면의 알베도를 알고 고려해야 합니다. 그 중 일부는 선택적 반사가 특징입니다. 눈은 적외선을 완전히 반사하고 자외선은 그 정도만 반사합니다.

산란된 태양 복사대기 중 햇빛이 산란되어 형성됩니다. 에어로졸이라고 불리는 공기 분자와 입자(작은 물방울, 얼음 결정 등)는 광선의 일부를 반사합니다. 다중 반사의 결과로 그 중 일부는 여전히 지구 표면에 도달합니다. 이것은 흩어진 태양 광선입니다. 대부분 자외선, 보라색, 청색 광선이 산란되어 맑은 날씨에 하늘의 푸른색을 결정합니다. 산란된 광선의 비율은 고위도 지역(북부 지역)에서 높습니다. 태양은 수평선보다 낮기 때문에 지구 표면으로의 광선 경로가 더 깁니다. 긴 경로에서 광선은 더 많은 장애물을 만나고 더 많이 흩어집니다.

(http://new-med-blog.livejournal.com/204

총 일사량- 지구 표면에 도달하는 모든 직접 및 확산 태양 복사. 총 태양 복사는 강도로 특징 지어집니다. 구름이 없는 하늘에서 총 태양 복사량은 정오 경과 일년 내내 여름에 최대값을 갖습니다.

방사선 균형
지구 표면의 복사 균형은 지구 표면에 흡수된 총 태양 복사량과 유효 복사량의 차이입니다. 지구 표면의 경우
- 들어오는 부분은 직접 및 확산 태양 복사를 흡수할 뿐만 아니라 대기로부터 흡수된 반대 복사도 흡수합니다.
- 소모성 부품은 지구 자체 복사로 인한 열 손실로 구성됩니다.

방사선 균형은 다음과 같을 수 있습니다. 긍정적인(낮, 여름) 및 부정적인(밤, 겨울); kW/sq.m/min 단위로 측정됩니다.
지구 표면의 복사 균형은 지구 표면의 열 균형의 가장 중요한 구성 요소입니다. 기후를 형성하는 주요 요인 중 하나.

지구 표면의 열 균형- 육지와 바다 표면으로의 모든 유형의 열 유입 및 유출에 대한 대수적 합입니다. 열 균형의 특성과 에너지 수준에 따라 대부분의 외인성 과정의 특성과 강도가 결정됩니다. 해양 열 균형의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 방사선 균형;
- 증발을 위한 열 소비;
- 해양 표면과 대기 사이의 난류 열교환;
- 해양 표면과 밑에 있는 층의 수직 난류 열 교환; 그리고
- 수평 해양 이류.

(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)

태양 복사 측정.

태양 복사량을 측정하는 데는 광량계와 일사량계가 사용됩니다. 태양 복사 강도는 일반적으로 열 효과로 측정되며 단위 시간당 단위 표면적당 칼로리로 표시됩니다.

(http://www.ecosystema.ru/07referats/slo vgeo/967.htm)

태양 복사 강도는 검류계 또는 전위차계가 완비된 Janiszewski 일사계를 사용하여 측정됩니다.

총 일사량을 측정할 경우 일사계는 섀도우 스크린 없이 설치되고, 산란복사를 측정할 경우 섀도우 스크린과 함께 설치됩니다. 직접 태양 복사는 전체 복사와 확산 복사의 차이로 계산됩니다.

울타리에 입사되는 일사량의 강도를 결정할 때 장치의 인지된 표면이 울타리 표면과 정확히 평행하도록 일사계가 울타리 위에 설치됩니다. 방사선 자동 기록이 없으면 일출과 일몰 사이에 30분마다 측정을 수행해야 합니다.

울타리 표면에 입사되는 방사선은 완전히 흡수되지 않습니다. 울타리의 질감과 색상에 따라 일부 광선이 반사됩니다. 입사 방사선에 대한 반사 방사선의 비율을 백분율로 표시합니다. 표면 알베도알베도미터 P.K로 측정됩니다. 검류계 또는 전위차계가 완비된 Kalitina.

정확도를 높이려면 맑은 하늘과 울타리에 강렬한 햇빛이 비치는 곳에서 관찰해야 합니다.

(http://www.constructioncheck.ru/default.a spx?textpage=5)

태양 복사,대기를 포함하여 지구상의 모든 과정의 주요 에너지 원은 전자기파의 형태로 모든 방향으로 전파됩니다. 지구와 태양 사이의 평균 거리(149.6x10 6km)에서 대기 외부의 태양 에너지의 총 플럭스는 일정한 값으로 간주됩니다. 지구로부터 평균 거리에 있는 대기의 상부 경계에서 단위 시간당 태양 광선에 수직인 단위 면적에 입사하는 태양 복사의 에너지 조명 태양에 대한 상수를 태양 상수라고 부른다.에스영형.

대기를 통과하는 태양 복사의 감쇠.

대기의 상부 경계에서 지구 표면까지 전달되는 직접 태양 복사의 감쇠는 Bouguer 공식에 의해 결정됩니다.

에스 = 에스 0 피 중 (1),

여기서 S는 태양 광선에 수직인 지구 표면 근처 지역의 태양 복사에 의한 에너지 조명입니다.

S 0 - 태양 상수;

p - 대기 투명도의 적분 계수;

m은 태양 광선을 통과하는 대기의 광학 질량입니다.

m= 1일 때, 즉 태양이 정점에 있을 때,

S=에스 0p,p=에스/에스 0 .

결과적으로, 투명도 계수는 태양 광선이 수직으로 입사될 때 태양 복사의 몇 퍼센트가 지구 표면에 도달하는지를 나타냅니다.

h c = 0에서, 즉 태양이 지평선에 있을 때 m은 무한대가 아니라 35입니다.

흡수 및 산란에 의한 방사선 감쇠는 두 부분, 즉 영구 가스(이상적인 대기)에 의한 감쇠와 수증기 및 에어로졸 불순물에 의한 감쇠로 나눌 수 있습니다.

이상 대기의 투명도 계수(pi)와 실제 대기의 투명도 계수(p)의 비율을 다음과 같이 부릅니다. 탁도 계수(K 중). 이는 실제 대기가 생성하는 것과 동일한 방사선 감쇠를 얻기 위해 얼마나 많은 이상적인 대기를 취해야 하는지를 보여줍니다.

에게 중 = 로그 р/로그 р 나

Km 값은 100분의 1의 정확도로 결정됩니다.

지구 표면에 태양 복사가 도착합니다.

수평 표면의 직접적인 태양 복사에 의한 에너지 조명(S  일사량)은 다음 공식으로 계산됩니다.

에스 = 에스죄시간 씨 ,

여기서 S는 수직 표면에 대한 직접 복사입니다.

h c는 S가 계산되는 순간의 태양 높이입니다.

총 태양 복사의 에너지 조명은 다음 공식으로 계산됩니다.

큐 = 에스 + 디,

여기서 S는 수평 표면에 직접 복사되는 에너지 조명입니다.

D - 확산된 태양 복사의 에너지 조명.

이러한 순간(더 정확하게는 초) 값은 100분의 1의 정확도로 kW/m2로 표현됩니다.

수평 표면에서 태양 복사의 실제 시간별, 일별, 월별 및 연간 에너지 노출은 시간에 대한 복사 의존성을 표현하는 함수의 수치 적분에 의해 결정됩니다. 특정 시간 간격 동안의 에너지 노출은 해당(직접, 확산, 총) 방사선의 시간별, 일별, 월별 및 연간 합계라고 하며  h S,  일 D로 표시됩니다. 이 모든 합계는 MJ/m 2로 표시됩니다. , 백분의 일의 정확도로 시간별 및 매일, 월별 - 최대 단위, 연간 최대 10까지.

활성층에 의한 태양 복사의 반사 및 흡수.

활성층에 의한 태양 복사 반사 계수 - A(알베도) -는 다음 비율로 정의됩니다.

A=큐 부정적인 / 큐,

여기서 Q neg는 반사된 방사선입니다. 즉 총 방사선의 반사 부분(kW/m2).

Q - 총 태양 복사량(kW/m2).

알베도는 100분의 1의 정확도 또는 백분율로 단위의 분수로 표현됩니다. 활성층이 흡수하는 전체 복사량(kW/m2)의 비율은 다음과 같습니다.

큐 피 = 큐 (1 – ㅏ)

이 양(Q p)을 흡수 방사선 또는 단파 방사선 균형이라고 합니다. 후자의 경우 B로 지정됩니다.

활성층의 방사선.

활성층의 에너지 광도(Ec)는 다음 공식으로 계산됩니다.

이자형 와 함께 =  티 0 4 ,

여기서 는 방사율 계수라고도 하는 열복사 계수입니다.

 - 스테판-볼츠만 상수, 5.67 x10 -8 W/m 2 x K

T 0 - 활성층의 온도(K).

다양한 온도에서의 생성물 T 0 4가 표로 작성되었습니다(부록 1).

동일한 값은 입사되는 장파 복사와 관련하여 활성층의 흡수 특성을 나타냅니다.

활성층에서 나오는 방사선을 고유 방사선이라고도 합니다. Ec의 순간(초) 값과 다양한 간격(합계)에 대한 이 방사선의 에너지 노출은 단파 방사선의 해당 특성과 동일한 단위 및 동일한 반올림으로 표현됩니다.

반대 방사선.

맑은 하늘의 역복사에 의한 활성층의 에너지 조명은 브렌트 공식에 의해 결정됩니다.

E A =T A 4 (D+G)

여기서 -TA는 지표면 위 2m 높이의 공기 온도(K), e는 동일한 높이의 수증기 분압(hPa), D와 G는 상수(D = 0.61, G = 0.05)입니다. ).

활성층에 의해 흡수되고(E A p) 반사되는(E A neg) 다가오는 방사선의 일부는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

이자형 에이피 =  이자형 ㅏ , 전자 부정적인 = (1-  ) 이자 ㅏ

여기서 E A, E A p 및 E A neg는 E s와 동일한 단위로 표시됩니다.

활성층의 효과적인 방사선 및 방사선 균형.

맑은 하늘에서 활성층의 유효 복사(Eeff)는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

이자형 에프 = E 와 함께 -  이자형 V ,

여기서 E c는 자체 방사선입니다.

E in - 반대 방사선.

 - 방사율 계수.

마이너스 기호가 붙은 유효 복사는 장파 복사 균형을 나타냅니다.

안에 디 =  이자형 V -이자형 와 함께

구름이 있을 때 효과적인 복사는 다음 비율로 특징지어집니다.

E ef o = E ef i (1-C n n n -C c n c -C in n c),

여기서 E eff o는 다양한 수준의 흐림 상태에서의 유효 방사선입니다.

E ef i - 맑은 하늘의 효과적인 방사선,

C - 다양한 수준의 흐림에 대한 경험적 구름 계수(Cn - 하한, 0.076, Cs - 중간, 0.052, Cw - 상한 -0.022).

n n, n s, n in - 계층별 포인트 단위의 구름 수

활성층의 복사 균형은 다음 비율로 특징 지어집니다.

아르 자형 = (에스 + 디) (1- ㅏ) - 이자형 에프

활성층의 복사 균형의 순간 값과 그 합은 다른 모든 복사 플럭스와 동일한 단위와 동일한 반올림으로 표현됩니다.

3강

방사선 균형과 그 구성요소

지구 표면에 도달하는 태양 복사는 부분적으로 반사되고 부분적으로 지구에 흡수됩니다. 그러나 지구는 방사선을 흡수할 뿐만 아니라 장파 방사선을 주변 대기로 방출합니다. 태양 복사의 일부와 지구 표면의 복사 대부분을 흡수하는 대기 자체도 장파 복사를 방출합니다. 이 대기 복사의 대부분은 지구 표면을 향합니다. 그것은이라고대기로부터의 반대 방사선 .

지구의 활동층에 도달하는 복사 에너지 흐름과 이를 떠나는 복사 에너지 흐름의 차이를방사선 균형 활성층.

방사선 균형은 다음과 같이 구성됩니다. 단파 및 장파 방사선으로부터. 여기에는 방사선 균형 구성 요소라고 하는 다음 요소가 포함됩니다.직접복사, 확산복사, 반사복사(단파), 지구 표면의 복사, 대기의 역복사 .

방사선 균형의 구성 요소를 고려해 보겠습니다.

직접적인 태양 복사

직접 복사의 에너지 복사량은 태양의 높이와 대기의 투명도에 따라 달라지며 해발 고도가 높아질수록 증가합니다. 하층구름은 일반적으로 직접 방사선을 완전히 또는 거의 전달하지 않습니다.

지구 표면에 도달하는 태양 복사의 파장은 0.29-4.0 마이크론 범위에 있습니다. 에너지의 약 절반은 다음에서 나옵니다. 광합성 활성 방사선. 지역 내 평가태양의 고도가 감소함에 따라 방사선의 약화는 적외선 복사 영역보다 더 빠르게 발생합니다. 이미 지적한 바와 같이 직사광선의 도달은 수평선 위의 태양 높이에 따라 달라지며 낮과 일년 내내 다양합니다. 이는 직접 방사선의 일일 및 연간 주기를 결정합니다.

구름이 없는 날(일주기) 동안 직접 복사의 변화는 진태양 정오에 최대값을 갖는 단일 피크 곡선으로 표현됩니다. 여름에는 육상에서 정오가 가까워질수록 대기의 먼지 농도가 증가하기 때문에 정오 이전에 최대치가 발생할 수 있습니다.

극에서 적도로 이동하면 태양의 정오 고도가 증가하므로 연중 언제든지 직접 방사선의 도착이 증가합니다.

연간 직접 복사 과정은 극지방에서 가장 두드러집니다. 왜냐하면 겨울에는 여기에 태양 복사가 전혀 없고 여름에는 그 도달량이 900W/m²에 도달하기 때문입니다. 중위도에서는 여름철이 아닌 봄에 직접 복사의 최대치가 관찰되는 경우가 있는데, 여름철에는 수증기와 먼지 함량의 증가로 인해 대기의 투명도가 감소하기 때문입니다. 동지(12월)에 가까운 시기. 적도에서는 춘분과 추분일에 약 920W/m²에 해당하는 두 개의 최대값이 관찰되고, 하지와 동지일에 두 개의 최소값(약 550W/m²)이 관찰됩니다.

산란 방사선

산란 방사선의 최대값은 일반적으로 직접 방사선의 최대값보다 훨씬 작습니다. 태양의 높이가 높을수록 대기가 더 오염될수록 산란 방사선의 양은 더 커집니다. 태양을 덮지 않는 구름은 맑은 하늘에 비해 산란된 방사선의 도달을 증가시킵니다. 산란 방사선의 도착이 흐림에 미치는 영향은 복잡합니다. 이는 구름의 유형과 수, 수직력 및 광학 특성에 따라 결정됩니다. 흐린 하늘의 확산 복사는 10배 이상 변동될 수 있습니다.

직접 방사선의 최대 70~90%를 반사하는 눈 덮음은 확산 방사선을 증가시켜 대기 중으로 소멸됩니다. 특정 위치의 고도가 해수면보다 높아지면 맑은 하늘 아래 산란된 방사선이 감소합니다.

일일 및 연간주기 맑은 하늘 아래 산란된 방사선은 일반적으로 직접 방사선의 경로에 해당합니다. 그러나 아침에는 산란 방사선이 해가 뜨기 전에 나타나고, 저녁에도 여전히 황혼기, 즉 해가 진 후에 도착합니다. 연간 과정에서 산란 방사선의 최대치는 여름에 관찰됩니다.

총 방사선량

수평면에 입사하는 확산 복사와 직접 복사의 합을 다음과 같이 부릅니다.총 방사선 .

이는 방사선 균형의 주요 구성 요소입니다. 직접 복사와 산란 복사에 비해 스펙트럼 구성은 더 안정적이며 태양이 15° 이상일 때 태양의 높이에 거의 의존하지 않습니다.

총 방사선 구성에서 직접 방사선과 확산 방사선의 비율은 태양의 높이, 흐림 및 대기 오염에 따라 달라집니다. 태양의 높이가 높아질수록 구름 없는 하늘에 산란되는 방사선의 비율은 감소합니다. 대기가 투명할수록 산란 방사선의 비율은 낮아집니다. 연속적으로 밀집된 구름의 경우 전체 방사선은 전적으로 산란 방사선으로 구성됩니다. 겨울에는 적설로 인한 방사선 반사와 대기 중 2차 산란으로 인해 전체 방사선에서 산란된 방사선의 비율이 눈에 띄게 증가합니다.

구름이 있는 상태에서 총 방사선의 도착은 넓은 범위 내에서 다양합니다. 가장 큰 도착은 맑은 하늘이나 태양을 가리지 않는 밝은 구름에서 관찰됩니다.

일일 및 연간 기준으로 총 복사량의 변화는 태양 고도의 변화에 ​​거의 정비례합니다. 하루 주기에서 구름 없는 하늘 아래 최대 총 복사량은 대개 정오에 발생합니다. 연간 과정에서 총 복사량의 최대치는 일반적으로 북반구에서는 6월, 남반구에서는 12월에 관찰됩니다.

반사 방사선. 알베도

지구의 활동층으로 들어오는 총 방사선의 일부가 반사됩니다. 전체 들어오는 총 방사선에 대한 방사선의 반사 부분의 비율을 호출합니다.반사율 , 또는알베도 (A) 주어진 기본 표면.

표면의 알베도는 색상, 거칠기, 습도 및 기타 특성에 따라 달라집니다.

다양한 자연 표면의 알베도(V. L. Gaevsky 및 M. I. Budyko에 따름)

60° 이상의 태양 고도에서 수면의 알베도는 육지의 알베도보다 작습니다. 왜냐하면 물 속으로 침투하는 태양 광선이 물에 크게 흡수되고 분산되기 때문입니다. 광선의 수직 입사율 A = 2-5%, 태양 높이 10° 미만 A = 50-70%. 얼음과 눈의 큰 알베도는 극지방의 봄 속도를 늦추고 그곳의 영원한 얼음을 보존합니다.

육지, 바다, 구름의 알베도 관측은 인공 지구 위성을 통해 수행됩니다. 바다의 알베도를 통해 파도의 높이를 계산할 수 있고, 구름의 알베도를 통해 파도의 위력을 확인할 수 있으며, 다양한 육지 지역의 알베도를 통해 들판의 눈 덮힌 정도와 식생 덮개 상태를 판단할 수 있습니다.

모든 표면, 특히 수면의 알베도는 태양의 높이에 따라 달라집니다. 알베도는 정오에 가장 낮고 아침과 저녁에 가장 높습니다. 이는 낮은 태양 고도에서는 전체 복사에서 산란 복사의 비율이 증가하고 이는 직접 복사보다 더 큰 정도로 거친 기본 표면에서 반사된다는 사실 때문입니다.

지구와 대기로부터의 장파 복사

지상 방사선같은 온도에서 흑체 복사보다 약간 적습니다.

지구 표면의 방사선은 지속적으로 발생합니다. 복사 표면의 온도가 높을수록 복사 강도가 더 강해집니다. 또한 대기로부터의 지속적인 복사가 있는데, 이는 태양 복사의 일부와 지구 표면의 복사를 흡수하여 자체적으로 장파 복사를 방출합니다.

구름이 없는 온대 위도에서는 대기 복사량이 280~350W/m²이고 흐린 하늘의 경우에는 20~30% 더 높습니다. 이 방사선의 약 62-64%는 지구 표면을 향해 전달됩니다. 지구 표면에 도달하는 것은 대기로부터의 역복사를 구성합니다. 이 두 흐름의 차이는 활성층에 의한 복사 에너지 손실을 특징으로 합니다. 이 차이를효과적인 방사선 Eef .

활성층의 효과적인 복사는 온도, 기온, 습도, 구름량에 따라 달라집니다. 지구 표면의 온도가 증가함에 따라 Eeff는 증가하고 온도와 공기 습도가 증가하면 감소합니다. 구름은 특히 유효 방사선에 영향을 미칩니다. 왜냐하면 구름 방울이 지구의 활동층과 거의 동일하게 방출되기 때문입니다. 평균적으로, 지구 표면의 여러 지점에서 밤과 하늘이 맑은 낮 동안의 Eeff는 70-140W/m² 내에서 다양합니다.

일일주기 효과적인 방사선은 12-14시간에 최대이고 일출 전 최소가 특징입니다.연간 코스 대륙성 기후 지역의 유효 복사량은 여름에 최대값, 겨울에 최소값이 특징입니다. 해양성 기후 지역에서는 내륙 지역에 비해 유효 복사의 연간 주기가 덜 뚜렷합니다.

지구 표면의 방사선은 공기 중에 포함된 수증기와 이산화탄소에 의해 흡수됩니다. 그러나 대기는 주로 태양으로부터 단파 복사를 전달합니다. 이러한 대기의 성질을 대기라고 한다."온실효과" , 대기는 온실의 유리와 같은 역할을 하기 때문에 유리는 태양 광선을 잘 통과시켜 온실의 토양과 식물을 가열하지만 가열된 토양의 열 복사가 외부 공간으로 잘 통과하는 것을 허용하지 않습니다. 계산에 따르면 대기가 없을 경우 지구 활성층의 평균 온도는 실제 관측된 것보다 38°C 낮을 것이며 지구는 영원한 얼음으로 덮일 것입니다.

복사 유입량이 유출량보다 크면 복사 균형이 양수이고 지구의 활성층이 가열됩니다. 음의 복사 균형을 사용하면 이 층이 냉각됩니다. 방사선 균형은 일반적으로 낮에는 양수이고 밤에는 음수입니다. 일몰 1~2시간 전쯤에는 음성으로 변하고, 아침에는 해가 뜨고 평균 1시간 후에 다시 양성으로 변합니다. 맑은 하늘 아래 낮 동안의 복사 균형 과정은 직접 복사 과정에 가깝습니다.

농경지의 방사선 균형을 연구하면 태양의 높이, 작물의 구조, 식물 발달 단계에 따라 작물과 토양이 흡수하는 방사선량을 계산할 수 있습니다. 온도와 토양 수분, 증발 및 기타 양을 조절하는 다양한 방법을 평가하기 위해 농경지의 복사 균형은 다양한 유형의 식생 피복에 대해 결정됩니다.

태양 복사 측정 방법 및 복사 균형 구성 요소

태양 복사 플럭스를 측정하기 위해 사용됩니다.순수한 그리고상대적인 방법과 그에 따라 절대 및 상대 광량 측정 도구가 개발되었습니다. 절대 계측기는 일반적으로 상대 계측기의 교정 및 검증에만 사용됩니다.

관련 장비는 기상 관측소 네트워크의 정기 관측은 물론 원정 및 현장 관측 중에도 사용됩니다. 이들 중 가장 널리 사용되는 열전 기기는 광량계, 일사계 및 알베도계입니다. 이 장치의 태양 복사 수신 장치는 두 가지 금속(보통 망가닌과 콘스탄탄)으로 구성된 열전퇴입니다. 서모파일 접합부 사이의 복사 강도에 따라 온도 차이가 발생하고 다양한 강도의 전류가 나타나며 이는 검류계로 측정됩니다. 검류계 눈금 분할을 절대 단위로 변환하려면 지정된 쌍인 광도계 장치 - 검류계에 대해 결정되는 변환 계수가 사용됩니다.

열전 활성계 (M-3) Savinov-Yanishevsky는 태양 광선에 수직인 표면에 도달하는 직접 방사선을 측정하는 데 사용됩니다.

일사계 (M-80M) Yanishevsky는 수평 표면에 도달하는 총 방사선과 산란 방사선을 측정하는 데 사용됩니다.

관찰하는 동안 일사계의 수신부는 수평으로 설치됩니다. 산란된 방사선을 측정하기 위해 일사계는 수신 표면에서 60cm 떨어진 막대에 장착된 둥근 디스크 형태의 섀도우 스크린에 의해 직접적인 방사선으로부터 음영 처리됩니다. 총방사선 측정시 섀도우 스크린이 옆으로 이동

알베도미터 역시 개조된 일사계입니다. 반사 방사선 측정용. 이를 위해 장치의 수신 부분을 위쪽(직접 방사선 측정) 및 아래쪽(반사 방사선 측정)으로 회전할 수 있는 장치가 사용됩니다. 알베도미터를 사용하여 총 방사선과 반사 방사선을 측정한 후 기본 표면의 알베도가 계산됩니다. 현장 측정에는 이동식 알베도미터 M-69가 사용됩니다.

열전 균형 측정기 M-10M. 이 장치는 기본 표면의 복사 균형을 측정하는 데 사용됩니다.

논의된 장비 외에도 조도 측정용 광도 측정 장비, 분광 광도계, PAR 측정을 위한 다양한 장비 등 광도계도 사용됩니다. 많은 광량 측정 장비는 방사선 천칭 구성 요소를 연속적으로 기록하는 데 적합합니다.

태양 복사 체제의 중요한 특징은 햇빛의 지속 시간입니다. 그것을 결정하려면 다음을 사용하십시오.회광통신기 .

현장 조건에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 일사계, 보행 고도계, 균형 측정기 및 조도 측정기입니다. 식물을 관찰하려면 하이킹용 고도계, 조도계, 특수 마이크로일사계가 가장 편리합니다.

강의 2.

태양 방사선.

계획:

1. 지구상의 생명체에 대한 태양 복사의 중요성.

2. 일사량의 종류.

3. 태양 복사의 스펙트럼 구성.

4. 방사선의 흡수 및 분산.

5.PAR(광합성 활성 방사선).

6. 방사선 균형.

1. 지구상의 모든 생명체(식물, 동물, 인간)의 주요 에너지원은 태양 에너지입니다.

태양은 반경 695,300km의 가스 공입니다. 태양의 반지름은 지구의 반지름(적도 6378.2km, 극지방 6356.8km)의 109배입니다. 태양은 주로 수소(64%)와 헬륨(32%)으로 구성되어 있습니다. 나머지는 전체 질량의 4%에 불과합니다.

태양 에너지는 생물권 존재의 주요 조건이자 주요 기후 형성 요인 중 하나입니다. 태양 에너지로 인해 대기 중의 기단이 지속적으로 이동하여 대기의 가스 구성이 일정하게 유지됩니다. 태양 복사의 영향으로 저수지, 토양 및 식물 표면에서 엄청난 양의 물이 증발합니다. 바람에 의해 바다와 바다에서 대륙으로 운반되는 수증기는 육지 강수량의 주요 원인입니다.

태양 에너지는 녹색 식물이 존재하기 위한 필수 조건으로, 광합성 과정을 통해 태양 에너지를 고에너지 유기물질로 전환시킵니다.

식물의 성장과 발달은 태양 에너지를 동화하고 처리하는 과정이므로 태양 에너지가 지구 표면에 도달해야 농업 생산이 가능합니다. 러시아의 한 과학자는 다음과 같이 썼습니다. “최고의 요리사에게 신선한 공기, 햇빛, 깨끗한 물이 담긴 강물을 원하는 만큼 제공하고 이 모든 것에서 설탕, 전분, 지방 및 곡물을 준비하도록 요청하면 그는 당신이 웃고 있다고 결정할 것입니다. 그에게. 그러나 사람에게 정말 환상적으로 보이는 일은 태양 에너지의 영향을 받아 식물의 녹색 잎에서 아무런 방해 없이 일어납니다.” 1㎡로 추정된다. 1미터의 잎은 시간당 1그램의 설탕을 생산합니다. 지구는 연속적인 대기 껍질로 둘러싸여 있기 때문에 태양 광선은 지구 표면에 도달하기 전에 대기의 전체 두께를 통과하여 부분적으로 반사하고 부분적으로 산란시킵니다. 즉, 변화 지구 표면에 도달하는 햇빛의 양과 질. 살아있는 유기체는 태양 복사에 의해 생성되는 조명 강도의 변화에 ​​민감하게 반응합니다. 빛의 강도에 대한 반응이 다르기 때문에 모든 형태의 식물은 빛을 좋아하는 식물과 그늘에 강한 식물로 구분됩니다. 예를 들어, 작물의 조명이 부족하면 곡물 작물의 짚 조직이 제대로 분화되지 않습니다. 결과적으로 조직의 강도와 탄력성이 감소되어 농작물이 정체되는 경우가 많습니다. 밀도가 높은 옥수수 작물에서는 낮은 태양 복사로 인해 식물의 속대 형성이 약화됩니다.

태양 복사는 농산물의 화학적 구성에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 사탕무와 과일의 설탕 함량, 밀알의 단백질 함량은 맑은 날의 수에 직접적으로 의존합니다. 해바라기와 아마씨의 기름 함량은 태양 복사열이 증가함에 따라 증가합니다.

식물의 지상 부분에 대한 조명은 뿌리의 영양분 흡수에 큰 영향을 미칩니다. 낮은 조명 조건에서는 동화물질이 뿌리로 이동하는 속도가 느려지고 결과적으로 식물 세포에서 발생하는 생합성 과정이 억제됩니다.

조명은 또한 식물 질병의 출현, 확산 및 발달에 영향을 미칩니다. 감염 기간은 빛 요인에 대한 반응이 다른 두 단계로 구성됩니다. 그 중 첫 번째 - 포자의 실제 발아와 영향을받는 문화의 조직에 감염성 원리의 침투 - 대부분의 경우 빛의 존재와 강도에 의존하지 않습니다. 두 번째는 포자의 발아 후 조명이 증가하면 가장 활동적입니다.

빛의 긍정적인 효과는 숙주 식물의 병원체 발달 속도에도 영향을 미칩니다. 이는 녹병균에서 특히 두드러집니다. 빛이 많을수록 밀의 선형 녹병, 보리의 황녹병, 아마와 콩의 녹병 등의 잠복기가 짧아지며 이로 인해 곰팡이의 세대수가 증가하고 피해의 강도가 높아집니다. 강렬한 조명 조건에서 이 병원체의 번식력이 증가합니다.

일부 질병은 불충분한 조명에서 가장 활발하게 발생하여 식물이 약화되고 질병에 대한 저항력이 감소합니다(다양한 유형의 부패 병원체, 특히 채소 작물).

조명 지속 시간과 식물. 태양 복사의 리듬(낮의 밝은 부분과 어두운 부분의 교대)은 해마다 반복되는 가장 안정적인 환경 요인입니다. 수년간의 연구 결과, 생리학자들은 낮과 밤 길이의 특정 비율에 따라 식물이 생성 발달로 전환되는 의존성을 확립했습니다. 이와 관련하여, 작물은 광주기 반응에 따라 다음과 같은 그룹으로 분류될 수 있습니다. 짧은 하루낮의 길이가 10시간을 초과하면 발달이 지연됩니다. 하루가 짧으면 개화가 촉진되고, 낮이 길면 이를 방해합니다. 이러한 작물에는 대두, 쌀, 기장, 수수, 옥수수 등이 포함됩니다.

12~13시까지 긴 하루,발달을 위해서는 장기간의 조명이 필요합니다. 낮의 길이가 약 20시간이 되면 발달이 가속화됩니다.이 작물에는 호밀, 귀리, 밀, 아마, 완두콩, 시금치, 클로버 등이 포함됩니다.

낮 길이 중립, 토마토, 메밀, 콩과 식물, 대황과 같이 하루의 길이에 의존하지 않는 개발이 가능합니다.

식물이 꽃을 피우기 시작하려면 복사속의 특정 스펙트럼 구성이 우세해야 한다는 것이 확립되었습니다. 단일 식물은 최대 방사선이 청자색 광선에 해당하고 장일 식물이 빨간색에 해당하면 더 빨리 발달합니다. 일광 시간의 길이(천문학적 낮의 길이)는 연중 시간과 위도에 따라 다릅니다. 적도에서는 일년 내내 하루의 길이가 12시간 ± 30분입니다. 춘분(21.03) 이후 적도에서 극지방으로 갈수록 낮의 길이는 북쪽으로 갈수록 길어지고 남쪽으로 갈수록 짧아진다. 추분(9월 23일) 이후에는 낮 길이의 분포가 반대가 됩니다. 북반구에서 6월 22일은 낮이 가장 긴 날로 북극권에서 북쪽으로 24시간 동안 지속됩니다. 북반구에서 가장 짧은 날은 12월 22일이며 겨울철 북극권 너머에서는 태양이 뜨지 않습니다. 전혀 지평선 위. 예를 들어 모스크바와 같은 중위도 지역에서는 하루의 길이가 일년 내내 7시간에서 17.5시간까지 다양합니다.

2. 태양 복사의 종류.

태양 복사는 직접 태양 복사, 확산 및 전체의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.

직접적인 태양 복사에스 -태양으로부터 대기로 유입된 다음 평행 광선의 형태로 지구 표면에 도달하는 방사선입니다. 강도는 분당 cm2당 칼로리로 측정됩니다. 이는 태양의 높이와 대기 상태(흐림, 먼지, 수증기)에 따라 달라집니다. 스타브로폴 지역의 수평 표면에 대한 연간 직접 태양 복사량은 65-76 kcal/cm2/min입니다. 해수면에서 태양의 위치가 높고(여름, 정오) 투명도가 좋아 직사일사량은 1.5kcal/cm2/min입니다. 이것은 스펙트럼의 단파장 부분입니다. 직접적인 태양 복사의 흐름이 대기를 통과할 때 가스, 에어로졸 및 구름에 의한 에너지 흡수(약 15%) 및 소산(약 25%)으로 인해 약해집니다.

수평 표면에 떨어지는 직접적인 태양 복사의 흐름을 일사량이라고 합니다. 에스= 에스 죄 호- 직사광선의 수직 성분.

에스 – 빔에 수직인 표면이 받는 열의 양 ,

호 – 태양의 높이, 즉 수평 표면과 태양 광선이 이루는 각도 .

대기의 경계에서 태양 복사의 강도는 다음과 같습니다.그래서= 1,98 kcal/cm2/분 – 1958년 국제 협약에 따름 그리고 그것은 태양 상수라고 불립니다. 대기가 완전히 투명하다면 표면이 이렇게 보일 것입니다.

쌀. 2.1. 태양의 다양한 높이에 있는 대기의 태양 광선 경로

산란 방사선디 – 대기에 의한 산란의 결과로 태양 복사의 일부는 다시 우주로 돌아가지만, 그 중 상당 부분은 산란된 복사의 형태로 지구에 도착합니다. 최대 산란 방사선 + 1 kcal/cm2/min. 하늘이 맑고 구름이 많을 때 관찰됩니다. 흐린 하늘 아래 산란된 방사선의 스펙트럼은 태양의 스펙트럼과 유사합니다. 이것은 스펙트럼의 단파장 부분입니다. 파장 0.17-4 미크론.

총 방사선량큐- 수평 표면에 대한 확산 및 직접 복사로 구성됩니다. 큐= 에스+ 디.

총 방사선 구성에서 직접 방사선과 확산 방사선의 비율은 태양의 높이, 흐림 및 대기 오염, 해발 표면 높이에 따라 달라집니다. 태양의 높이가 높아질수록 구름 없는 하늘에 산란되는 방사선의 비율은 감소합니다. 대기가 더 투명하고 태양의 높이가 높을수록 산란된 방사선의 비율이 낮아집니다. 연속적으로 밀집된 구름의 경우 전체 방사선은 전적으로 산란 방사선으로 구성됩니다. 겨울에는 적설로 인한 방사선 반사와 대기 중 2차 산란으로 인해 전체 방사선에서 산란된 방사선의 비율이 눈에 띄게 증가합니다.

태양으로부터 식물이 받는 빛과 열은 총 태양 복사의 결과입니다. 따라서 일별, 월별, 재배 계절, 연간 표면에 수신되는 방사선량에 대한 데이터는 농업에 매우 중요합니다.

반사된 태양 복사. 알베도. 지구 표면에 도달하는 전체 복사는 부분적으로 반사되어 지구 표면에서 대기로 향하는 반사된 태양 복사(RK)를 생성합니다. 반사된 방사선의 값은 색상, 거칠기, 습도 등 반사 표면의 특성과 상태에 따라 크게 달라집니다. 모든 표면의 반사율은 알베도(Ak) 값으로 특징지을 수 있으며, 이는 다음 비율로 이해됩니다. 태양 복사를 총계로 반영합니다. 알베도는 일반적으로 백분율로 표시됩니다.

관찰에 따르면 다양한 표면의 알베도는 눈과 물을 제외하고 비교적 좁은 범위(10~30%) 내에서 변화하는 것으로 나타났습니다.

알베도는 토양 수분에 따라 달라지며 증가하면 감소하며 이는 관개 밭의 열 체제를 변경하는 과정에서 중요합니다. 토양이 습할 때 알베도가 감소하기 때문에 흡수되는 방사선량이 증가합니다. 다양한 표면의 알베도는 태양 높이에 대한 알베도의 의존성으로 인해 잘 정의된 일일 및 연간 변화를 갖습니다. 가장 낮은 알베도 값은 정오 시간과 일년 내내 - 여름에 관찰됩니다.

지구 자체의 방사선과 대기로부터의 반대 방사선. 효과적인 방사선.절대 영도(-273°C) 이상의 온도를 갖는 물리적 몸체인 지구 표면은 방사선의 원천이며, 이를 지구 자체 방사선(E3)이라고 합니다. 대기 중으로 향하며 공기 중에 포함된 수증기, 물방울, 이산화탄소에 거의 완전히 흡수됩니다. 지구의 방사선은 표면 온도에 따라 달라집니다.

소량의 태양 복사와 지구 표면에서 방출되는 거의 모든 에너지를 흡수하는 대기는 가열되고 에너지도 방출합니다. 대기복사량의 약 30%가 우주공간으로 들어가고, 약 70%가 지구 표면으로 오는 것을 역대기복사(Ea)라고 합니다.

대기에서 방출되는 에너지의 양은 온도, 이산화탄소, 오존 및 흐림도에 정비례합니다.

지구 표면은 이 역복사를 거의 전부(90~99%) 흡수합니다. 따라서 이는 흡수된 태양복사량 외에도 지구 표면의 중요한 열원입니다. 지구의 열 체제에 대한 대기의 영향은 온실 및 온실의 유리 효과에 대한 외부 비유로 인해 온실 효과 또는 온실 효과라고 불립니다. 유리는 태양광선을 잘 투과시켜 토양과 식물을 가열하지만, ​​가열된 토양과 식물의 열복사를 차단합니다.

지구 표면 자체 복사와 대기의 역복사 사이의 차이를 유효 복사(Eeff)라고 합니다.

에프= E3-EA

맑고 부분적으로 흐린 밤에는 유효 복사량이 흐린 밤보다 훨씬 크므로 지구 표면의 야간 냉각이 더 큽니다. 낮에는 흡수된 전체 복사열로 덮여 있어 표면 온도가 상승합니다. 동시에 유효 방사선량도 증가합니다. 중위도 지역의 지구 표면은 유효 복사로 인해 70~140W/m2를 손실하는데, 이는 태양 복사 흡수로 인해 받는 열량의 약 절반에 해당합니다.

3. 방사선의 스펙트럼 구성.

방사선원인 태양은 다양한 방출파를 가지고 있습니다. 파장에 따른 복사 에너지 플럭스는 일반적으로 다음과 같이 구분됩니다. 단파(엑스 < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4μm) 방사선.지구 대기 경계의 태양 복사 스펙트럼은 실제로 0.17~4 마이크론의 파장 사이에 있고, 지구 및 대기 복사의 스펙트럼은 4~120 마이크론입니다. 결과적으로 태양 복사의 플럭스(S, D, RK)는 단파 복사에 속하고, 지구 복사(£3)와 대기(Ea)의 복사는 장파 복사에 속합니다.

태양 복사 스펙트럼은 질적으로 다른 세 부분으로 나눌 수 있습니다.< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0.75μm) 및 적외선(0.76μm) < 와이 < 4μm). 태양 복사 스펙트럼의 자외선 부분 앞에는 X선 복사가 있고, 적외선 부분 너머에는 태양의 전파 방출이 있습니다. 대기의 상부 경계에서 스펙트럼의 자외선 부분은 태양 복사 에너지의 약 7%를 차지하며, 가시광선 에너지는 46%, 적외선 에너지는 47%를 차지합니다.

지구와 대기에서 방출되는 방사선을 방사선이라고 합니다. 원적외선.

다양한 유형의 방사선이 식물에 미치는 생물학적 영향은 다릅니다. 자외선성장 과정을 늦추지만 식물의 생식 기관 형성 단계의 진행을 가속화합니다.

적외선의 의미식물의 잎과 줄기에서 물에 의해 활발히 흡수되는 것은 열 효과로 식물의 성장과 발육에 큰 영향을 미칩니다.

원적외선식물에 열 효과만 생성합니다. 식물의 성장과 발달에 미치는 영향은 미미합니다.

태양 스펙트럼의 가시 부분, 첫째, 조명을 생성합니다. 둘째, 잎 색소에 흡수되는 소위 생리적 방사선(A, = 0.35...0.75 μm)은 가시 방사선 영역과 거의 일치합니다(자외선 영역을 부분적으로 포착). 그 에너지는 식물 생활에서 중요한 규제 및 에너지적 중요성을 가지고 있습니다. 스펙트럼의 이 부분 내에서 광합성 활성 방사선 영역이 구별됩니다.

4. 대기 중 방사선의 흡수 및 분산.

태양 복사는 지구 대기를 통과할 때 대기 가스와 에어로졸에 의한 흡수와 산란으로 인해 약화됩니다. 동시에 스펙트럼 구성도 변경됩니다. 태양의 높이가 다르고 지구 표면 위 관측 지점의 높이가 다르기 때문에 대기 중 태양 광선이 이동하는 경로의 길이는 동일하지 않습니다. 고도가 감소함에 따라 방사선의 자외선 부분은 특히 강하게 감소하고, 가시광선 부분은 다소 덜 감소하며, 적외선 부분은 약간만 감소합니다.

대기 중 방사선의 분산은 주로 대기 가스 분자의 특정 "덩어리"(덩어리)가 형성되고 파괴되어 대기의 각 지점에서 공기 밀도의 지속적인 변동(변동)의 결과로 발생합니다. 태양 복사는 에어로졸 입자에 의해서도 산란됩니다. 산란 강도는 산란 계수로 특징지어집니다.

K= 수식을 추가합니다.

산란 강도는 단위 부피당 산란 입자 수, 크기 및 특성, 산란 방사선 자체의 파장에 따라 달라집니다.

파장이 짧을수록 광선은 더 강하게 산란됩니다. 예를 들어 보라색 광선은 빨간색 광선보다 14배 더 강하게 산란되며 이는 하늘의 푸른색을 설명합니다. 위에서 언급한 바와 같이(2.2절 참조), 대기를 통과하는 직접적인 태양 복사는 부분적으로 산란됩니다. 깨끗하고 건조한 공기에서 분자 산란 계수의 강도는 레일리의 법칙을 따릅니다.

k=c/와이4 ,

여기서 C는 단위 부피당 가스 분자 수에 따른 계수입니다. X는 산란파의 길이입니다.

빨간색 빛의 원파장은 보라색 빛 파장의 거의 두 배이기 때문에 전자는 후자보다 14배 적은 공기 분자에 의해 산란됩니다. 보라색 광선의 초기 에너지(산란 전)는 파란색 및 청록색 광선의 에너지보다 작기 때문에 산란된 빛(산란된 태양 복사)의 최대 에너지는 청청색 광선으로 이동하여 하늘의 파란색을 결정합니다. 따라서 산란 방사선은 직접 방사선보다 광합성 활성 광선이 더 풍부합니다.

불순물(작은 물방울, 얼음 결정, 먼지 입자 등)이 포함된 공기에서 산란은 가시광선의 모든 영역에서 동일합니다. 따라서 하늘은 희끄무레한 색조를 띠게 됩니다(안개가 나타남). 구름 요소(큰 물방울과 결정)는 태양 광선을 전혀 산란시키지 않고 확산 반사합니다. 결과적으로, 태양에 의해 빛을 받은 구름은 하얗게 보입니다.

5. PAR(광합성 활성 방사선)

광합성 활성 방사선. 광합성 과정에서 태양 복사의 전체 스펙트럼이 사용되는 것은 아니지만

파장 범위 0.38...0.71 µm에 위치한 부품 - 광합성 활성 방사선(PAR).

인간의 눈에 흰색으로 인식되는 가시 광선은 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색 및 보라색과 같은 유색 광선으로 구성되는 것으로 알려져 있습니다.

식물 잎에 의한 태양 복사 에너지 흡수는 선택적입니다. 잎은 청자색(X = 0.48...0.40 µm) 및 주황색-적색(X = 0.68 µm) 광선을 가장 집중적으로 흡수하고, 황록색(A. = 0.58...0.50 µm) 및 원적외선(X = 0.50 µm)을 덜 흡수합니다( A. > 0.69 µm) 광선.

지구 표면에서 태양이 고도에 있을 때 직접 태양 복사 스펙트럼의 최대 에너지는 황록색 광선 영역에 해당합니다(태양 디스크는 노란색임). 태양이 수평선 근처에 위치할 때 원적외선은 최대 에너지를 갖습니다(태양 디스크는 빨간색임). 따라서 직사광선의 에너지는 광합성 과정에 거의 기여하지 않습니다.

PAR은 농업 식물의 생산성에 있어 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 영토 및 시간에 따른 분포를 고려하여 유입되는 PAR의 양에 대한 정보는 실질적으로 매우 중요합니다.

위상 배열의 강도를 측정할 수 있지만 이를 위해서는 0.38~0.71 마이크론 범위의 파동만 전송하는 특수 필터가 필요합니다. 이러한 장치는 존재하지만 광량 측정 스테이션 네트워크에는 사용되지 않으며 태양 복사의 적분 스펙트럼의 강도를 측정합니다. PAR 값은 X.G.Toming이 제안한 계수를 사용하여 직접, 확산 또는 전체 방사선의 도착에 대한 데이터로부터 계산할 수 있습니다.

Qfar = 0.43 에스" +0.57 D);

러시아 영토의 월별 및 연간 Fara 금액 분포에 대한 지도가 작성되었습니다.

작물의 PAR 사용 정도를 특성화하기 위해 PAR 유용 사용 계수가 사용됩니다.

KPIfar= (금액큐/ 헤드라이트/금액큐/ 헤드라이트) 100%,

어디 합집합큐/ 헤드라이트- 식물의 성장기 동안 광합성에 소비된 PAR의 양; 합집합큐/ 헤드라이트- 이 기간 동안 작물에 대해 받은 PAR 금액

평균 KPIFAr 값에 따른 작물은 그룹으로 나뉩니다. 일반적으로 관찰됨 - 0.5...1.5%; 양호 - 1.5...3.0; 기록 - 3.5...5.0; 이론적으로 가능 - 6.0...8.0%.

6. 지구 표면의 방사선 균형

복사 에너지의 들어오고 나가는 흐름 사이의 차이를 지구 표면의 복사 균형(B)이라고 합니다.

낮 동안 지구 표면의 복사 균형 중 들어오는 부분은 직접 태양 복사와 산란 복사, 대기 복사로 구성됩니다. 균형의 지출 부분은 지구 표면의 복사와 반사된 태양 복사입니다.

비= 에스 / + 디+ 에아-E3-Rk

방정식은 다른 형식으로 작성할 수 있습니다. 비 = 큐- RK - 에프.

야간의 경우 복사 균형 방정식의 형식은 다음과 같습니다.

B = Ea - E3, 또는 B = -Eeff.

복사 유입량이 유출량보다 크면 복사 균형이 양수이고 활성 표면*이 가열됩니다. 잔액이 마이너스이면 냉각됩니다. 여름에는 방사선 균형이 낮에는 양수이고 밤에는 음수입니다. 영점교차는 아침에 일출 후 약 1시간, 저녁에 일몰 1~2시간 전에 발생합니다.

안정적인 적설이 이루어진 지역의 연간 복사수지는 추운 계절에는 음의 값을, 따뜻한 계절에는 양의 값을 나타냅니다.

지구 표면의 복사 균형은 토양과 대기 표면층의 온도 분포뿐만 아니라 증발 및 눈 녹는 과정, 안개와 서리의 형성, 기단의 특성 변화 (그들의 변환).

농경지의 방사선 체제에 대한 지식을 통해 태양의 높이, 작물의 구조, 식물 발달 단계에 따라 작물과 토양이 흡수하는 방사선량을 계산할 수 있습니다. 식물의 성장 및 발달, 작물 형성, 수량 및 품질이 좌우되는 온도, 토양 수분, 증발을 조절하는 다양한 방법을 평가하는 데에도 정권에 대한 데이터가 필요합니다.

방사선에 영향을 미치고 결과적으로 활성 표면의 열 체제에 영향을 미치는 효과적인 농업 기술은 멀칭 (토양을 얇은 이탄 조각, 썩은 거름, 톱밥 등으로 덮음), 플라스틱 필름으로 토양 덮기 및 관개입니다. . 이 모든 것이 활성 표면의 반사율과 흡수 능력을 변화시킵니다.

* 활성 표면 - 태양 및 대기 방사선을 직접 흡수하고 방사선을 대기로 방출하여 인접한 공기층과 토양, 물, 식물의 기본 층의 열 체제를 조절하는 토양, 물 또는 초목의 표면입니다.

밝은 별은 뜨거운 광선으로 우리를 태우고 우리 삶에서 방사선의 의미와 그 유익과 해로움에 대해 생각하게 만듭니다. 태양 복사란 무엇입니까? 학교 물리학 수업에서는 우리가 먼저 일반적인 전자기 복사의 개념에 익숙해질 것을 제안합니다. 이 용어는 물질과 다른 또 다른 형태의 물질을 나타냅니다. 여기에는 가시광선과 눈으로 감지되지 않는 스펙트럼이 모두 포함됩니다. 즉, 엑스레이, 감마선, 자외선 및 적외선입니다.

전자파

방사선원 방출기가 있는 경우 전자기파는 빛의 속도로 모든 방향으로 전파됩니다. 이 파도는 다른 파도와 마찬가지로 특정한 특성을 가지고 있습니다. 여기에는 진동 주파수와 파장이 포함됩니다. 온도가 절대 영도와 다른 모든 물체는 복사를 방출하는 특성을 가지고 있습니다.

태양은 우리 행성 근처의 주요하고 가장 강력한 방사선 원입니다. 결과적으로 지구(대기 및 표면) 자체는 방사선을 방출하지만 범위는 다릅니다. 오랜 기간에 걸쳐 행성의 온도 조건을 관찰하면 태양으로부터 받아 우주 공간으로 방출되는 열의 양이 균형을 이룬다는 가설이 탄생했습니다.

태양 복사: 스펙트럼 구성

스펙트럼에서 태양 에너지의 절대 다수(약 99%)는 0.1~4 마이크론의 파장 범위에 있습니다. 나머지 1%는 전파와 엑스레이를 포함하여 길이가 길거나 짧은 광선입니다. 태양 복사 에너지의 약 절반은 우리가 눈으로 인지하는 스펙트럼에 있으며, 약 44%는 적외선, 9%는 자외선에 있습니다. 태양 복사열이 어떻게 나누어지는지 어떻게 알 수 있나요? 우주 위성의 연구 덕분에 분포 계산이 가능합니다.

특별한 상태에 들어가서 다른 파장 범위의 추가 방사선을 방출할 수 있는 물질이 있습니다. 예를 들어, 글로우는 저온에서 발생하는데, 이는 주어진 물질에 의한 빛 방출에 일반적이지 않습니다. 발광이라고 불리는 이러한 유형의 방사선은 일반적인 열복사 원리에 반응하지 않습니다.

발광 현상은 물질이 일정량의 에너지를 흡수하여 물질 자체의 온도보다 에너지가 더 높은 다른 상태(소위 여기 상태)로 전환된 후에 발생합니다. 흥분 상태에서 친숙한 상태로 역전이하는 동안 발광이 나타납니다. 자연에서는 밤하늘의 빛과 북극광의 형태로 이를 관찰할 수 있습니다.

우리의 유명인

태양 광선의 에너지는 우리 행성의 거의 유일한 열원입니다. 깊은 곳에서 표면으로 나오는 자체 방사선의 강도는 약 5,000분의 1입니다. 동시에 지구상 생명체의 가장 중요한 요소 중 하나인 가시광선은 태양 복사의 일부일 뿐입니다.

태양 광선의 에너지는 열로 변환됩니다. 더 작은 부분은 대기에서, 더 큰 부분은 지구 표면에서 변환됩니다. 그곳에서 물과 토양(상층)을 가열하는 데 소비되어 공기에 열을 발산합니다. 가열되면 대기와 지구 표면은 냉각되면서 적외선을 우주로 방출합니다.

태양 복사: 정의

태양 디스크에서 직접 지구 표면으로 오는 방사선을 일반적으로 직접 태양 복사라고합니다. 태양은 그것을 모든 방향으로 퍼뜨립니다. 지구에서 태양까지의 엄청난 거리를 고려하면 지구 표면의 어느 지점에서든 직접적인 태양 복사는 평행 광선의 빔으로 표현될 수 있으며 그 광원은 거의 무한합니다. 따라서 햇빛 광선에 수직으로 위치한 영역은 가장 많은 양을 받습니다.

복사속밀도(또는 복사조도)는 특정 표면에 떨어지는 방사선의 양을 측정한 것입니다. 단위 면적당 단위 시간당 떨어지는 복사 에너지의 양입니다. 이 양은 W/m2 단위로 측정됩니다(복사조도). 모두가 알고 있듯이 우리 지구는 타원체 궤도로 태양을 중심으로 회전합니다. 태양은 이 타원의 초점 중 하나에 위치합니다. 따라서 매년 특정 시간(1월 초)에 지구는 태양에 가장 가까운 위치를 차지하고 다른 시간(7월 초)에는 가장 먼 위치를 차지합니다. 이 경우 에너지 조명의 양은 조명기구까지의 거리의 제곱에 반비례하여 변경됩니다.

지구에 도달하는 태양복사는 어디로 가나요? 그 유형은 여러 요인에 의해 결정됩니다. 지리적 위도, 습도, 흐림에 따라 일부는 대기에 흩어지고 일부는 흡수되지만 대부분은 여전히 ​​행성 표면에 도달합니다. 이 경우 소량이 반사되고 주요 양은 지구 표면에 흡수되어 가열되는 영향을 받습니다. 산란된 태양 복사도 부분적으로 지구 표면에 떨어지며 부분적으로 흡수되고 부분적으로 반사됩니다. 나머지는 우주로 나갑니다.

배포는 어떻게 이루어지나요?

일사량은 균일합니까? 대기의 모든 "손실" 이후의 유형은 스펙트럼 구성이 다를 수 있습니다. 결국 길이가 다른 광선은 서로 다른 방식으로 산란되고 흡수됩니다. 평균적으로 대기는 원래 양의 약 23%를 흡수합니다. 총 플럭스의 약 26%가 산란 방사선으로 변하고, 그 중 2/3가 지구에 부딪칩니다. 본질적으로 이것은 원래의 방사선과 다른 유형의 방사선입니다. 산란된 방사선은 태양의 원반이 아니라 천상의 둥근 천장에 의해 지구로 보내집니다. 그것은 다른 스펙트럼 구성을 가지고 있습니다.

주로 오존(가시 스펙트럼 및 자외선)의 방사선을 흡수합니다. 적외선은 이산화탄소 (이산화탄소)에 흡수되는데, 그런데 이산화탄소는 대기 중에 거의 없습니다.

이를 약화시키는 방사선 산란은 스펙트럼의 모든 파장에서 발생합니다. 이 과정에서 전자기 영향을 받는 입자는 입사 파동의 에너지를 모든 방향으로 재분배합니다. 즉, 입자는 에너지의 점원 역할을 한다.

일광

산란으로 인해 태양에서 나오는 빛은 대기층을 통과할 때 색상이 변합니다. 산란의 실질적인 의미는 일광을 생성하는 것입니다. 지구에 대기가 없다면 조명은 직사광선이나 반사광선이 표면에 닿는 곳에서만 존재할 것입니다. 즉, 대기는 낮 동안 조명의 원천입니다. 덕분에 직사광선이 닿지 않는 곳에서도, 태양이 구름 뒤에 가려져 있을 때도 빛이 난다. 공기에 색상을 부여하는 것은 산란입니다. 우리는 하늘색을 봅니다.

태양 복사는 또 무엇에 의존합니까? 탁도 요인을 무시해서는 안 됩니다. 결국 방사선은 대기 자체와 수증기, 다양한 불순물에 의해 두 가지 방식으로 약화됩니다. 여름에는 먼지 수준이 증가합니다(대기 중 수증기 함량도 마찬가지).

총 방사선량

이는 지구 표면에 직접 및 확산되는 방사선의 총량을 나타냅니다. 흐린 날씨에는 총 태양 복사량이 감소합니다.

이러한 이유로 여름의 총 방사선량은 평균적으로 정오 이후보다 정오 이전에 더 높습니다. 그리고 상반기에는 하반기보다 더 많습니다.

지구 표면의 총 방사선은 어떻게 되나요? 그곳에 도착하면 대부분 토양이나 물의 최상층에 흡수되어 열로 바뀌고 일부는 반사됩니다. 반사 정도는 지구 표면의 특성에 따라 다릅니다. 표면에 떨어지는 총량에 대한 반사된 태양 복사의 비율을 나타내는 지표를 표면 알베도라고 합니다.

지구 표면의 고유 복사 개념은 식물, 적설, 물의 상층부 및 토양에서 방출되는 장파 복사를 의미합니다. 표면의 복사 균형은 흡수된 양과 방출된 양의 차이입니다.

효과적인 방사선

역방사선은 거의 항상 지상 방사선보다 적다는 것이 입증되었습니다. 이로 인해 지구 표면은 열 손실을 겪습니다. 표면 자체 복사 값과 대기 복사 값의 차이를 유효 복사라고 합니다. 이는 실제로 에너지의 순 손실이며, 결과적으로 밤에는 더위가 발생합니다.

낮에도 존재합니다. 그러나 낮에는 부분적으로 보상되거나 흡수된 방사선으로 덮이기도 합니다. 따라서 지구 표면은 밤보다 낮에 더 따뜻합니다.

방사선의 지리적 분포에 대하여

지구상의 태양 복사는 일년 내내 고르지 않게 분포됩니다. 그 분포는 본질적으로 구역 적이며 복사 플럭스의 등고선 (동일한 값의 연결 지점)은 위도 원과 전혀 동일하지 않습니다. 이러한 불일치는 지구의 여러 지역에서 서로 다른 수준의 구름과 대기 투명성으로 인해 발생합니다.

일년 내내 총 태양 복사량은 부분적으로 흐린 대기의 아열대 사막에서 가장 높습니다. 적도 벨트의 산림 지역에서는 훨씬 적습니다. 그 이유는 흐림이 증가하기 때문입니다. 양쪽 극 쪽으로 갈수록 이 표시기가 감소합니다. 그러나 극 지역에서는 다시 증가합니다. 북반구에서는 눈이 내리고 부분적으로 흐린 남극 지역에서는 더 적습니다. 평균적으로 해양 표면의 태양 복사량은 대륙보다 적습니다.

지구상의 거의 모든 곳에서 표면은 양의 복사 균형을 가지고 있습니다. 즉, 동시에 복사의 유입이 유효 복사보다 더 큽니다. 얼음 고원이 있는 남극과 그린란드 지역은 예외입니다.

우리는 지구 온난화에 직면하고 있습니까?

그러나 위의 내용은 지구 표면의 연간 온난화를 의미하지 않습니다. 과도하게 흡수된 방사선은 물의 위상이 변할 때(증발, 구름 형태의 응축) 발생하는 표면에서 대기로의 열 누출로 보상됩니다.

따라서 지구 표면에는 그러한 복사 평형이 존재하지 않습니다. 그러나 열 평형이 있습니다. 열 공급과 손실은 복사를 포함하여 다양한 방식으로 균형을 이룹니다.

카드 잔액 분배

지구의 동일한 위도에서 복사 균형은 육지 위보다 바다 표면에서 더 큽니다. 이는 해양에서 방사선을 흡수하는 층이 두꺼운 반면, 육지에 비해 바다 표면이 차가워서 유효 방사선량이 적다는 사실로 설명할 수 있습니다.

사막에서는 분포 진폭의 상당한 변동이 관찰됩니다. 건조한 공기와 낮은 구름 조건에서 효과적인 복사열로 인해 균형이 더 낮습니다. 몬순 기후 지역에서는 그 정도가 덜 감소합니다. 따뜻한 계절에는 흐림이 증가하고 흡수되는 일사량은 같은 위도의 다른 지역보다 적습니다.

물론, 연평균 태양 복사량이 좌우되는 주요 요인은 특정 지역의 위도입니다. 적도 근처에 위치한 국가로 이동하는 자외선의 "일부"를 기록합니다. 이것은 북동 아프리카, 동부 해안, 아라비아 반도, 호주 북부와 서부, 인도네시아 섬 일부, 남미 서부 해안입니다.

유럽에서는 터키, 스페인 남부, 시칠리아, 사르디니아, 그리스 섬, 프랑스 해안(남부), 이탈리아 일부, 키프로스, 크레타 지역에서 빛과 방사선의 가장 많은 양이 수신됩니다.

어떤 회사 소개?

러시아의 총 태양 복사량은 언뜻보기에 예기치 않게 분포됩니다. 우리나라 영토에서 이상하게도 손바닥을 잡는 것은 흑해 리조트가 아닙니다. 태양 복사량이 가장 높은 지역은 중국과 Severnaya Zemlya 국경 지역에서 발생합니다. 일반적으로 러시아의 태양 복사열은 특별히 강하지 않으며 이는 북부 지리적 위치로 인해 완전히 설명됩니다. 햇빛의 최소량은 주변 지역과 함께 북서부 지역 인 상트 페테르부르크로 이동합니다.

러시아의 태양 복사열은 우크라이나보다 열등합니다. 그곳에서 가장 많은 자외선 복사는 크리미아와 다뉴브 강 너머의 영토로 이동하며, 카르파티아 산맥과 우크라이나 남부 지역이 2위를 차지합니다.

수평 표면에 떨어지는 총 태양 복사(직접 복사와 확산 복사 포함)는 다양한 지역에 대해 특별히 개발된 표에 월별로 제공되며 MJ/m2로 측정됩니다. 예를 들어, 모스크바의 태양 복사량은 겨울에는 31-58, 여름에는 568-615입니다.

일사량에 대해서

일사량, 즉 햇빛이 비치는 표면에 떨어지는 유익한 방사선의 양은 지리적 위치에 따라 크게 다릅니다. 연간 일사량은 평방미터당 메가와트로 계산됩니다. 예를 들어 모스크바에서 이 값은 1.01, 아르한겔스크에서는 0.85, 아스트라한에서는 1.38MW입니다.

이를 결정할 때 연중 시간(겨울에는 조명과 낮의 길이가 낮음), 지형의 특성(산이 태양을 차단할 수 있음), 해당 지역의 기상 조건과 같은 요소를 고려해야 합니다. 안개, 잦은 비 및 흐림. 수광면은 수직, 수평 또는 비스듬하게 배향될 수 있습니다. 러시아의 일사량과 일사량 분포는 도시 및 지역별로 표로 그룹화되어 지리적 위도를 나타내는 데이터입니다.

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