Radiación solar
Radiación solar
Radiación electromagnética que emana del Sol y entra en la atmósfera terrestre. Las longitudes de onda de la radiación solar se concentran en el rango de 0,17 a 4 µm con un máximo. a una longitud de onda de 0,475 µm. DE ACUERDO. El 48% de la energía de la radiación solar cae en la parte visible del espectro (longitud de onda de 0,4 a 0,76 micrones), el 45% en la infrarroja (más de 0,76 micrones) y el 7% en la ultravioleta (menos de 0,4 micrones). La radiación solar es la principal fuente de energía para procesos en la atmósfera, océano, biosfera, etc. Se mide en unidades de energía por unidad de área por unidad de tiempo, por ejemplo. W/m². Radiación solar en el límite superior de la atmósfera el miércoles. La distancia de la Tierra al Sol se llama. constante solar y asciende a aprox. 1382W/m². Al atravesar la atmósfera terrestre, la radiación solar cambia de intensidad y composición espectral debido a la absorción y dispersión de partículas de aire, impurezas gaseosas y aerosoles. En la superficie de la Tierra, el espectro de la radiación solar se limita a 0,29-2,0 μm y la intensidad se reduce significativamente según el contenido de impurezas, la altitud y la nubosidad. La radiación directa, debilitada al atravesar la atmósfera, así como la radiación dispersa, que se forma cuando la línea directa se dispersa en la atmósfera, llega a la superficie terrestre. Parte de la radiación solar directa se refleja en la superficie terrestre y en las nubes y se dirige al espacio; La radiación dispersada también escapa parcialmente al espacio. El resto de la radiación solar es principalmente se convierte en calor, calentando la superficie terrestre y en parte el aire. La radiación solar, es decir, es una de las principales. componentes del equilibrio de radiación.
Geografía. Enciclopedia ilustrada moderna. - M.: Rosman. Editado por el prof. A. P. Gorkina. 2006 .
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radiación solar directa- Radiación solar proveniente directamente del disco solar... Diccionario de geografía
Libros
- Radiación solar y clima de la Tierra, Fedorov Valery Mikhailovich. El libro presenta los resultados de estudios de variaciones en la insolación de la Tierra asociadas con procesos mecánico-celestes. Se analizan los cambios de baja y alta frecuencia en el clima solar...
CONFERENCIA 2.
RADIACIÓN SOLAR.
Plan:
1. La importancia de la radiación solar para la vida en la Tierra.
2. Tipos de radiación solar.
3. Composición espectral de la radiación solar.
4. Absorción y dispersión de radiaciones.
5.PAR (radiación fotosintéticamente activa).
6. Balance de radiación.
1. La principal fuente de energía en la Tierra para todos los seres vivos (plantas, animales y humanos) es la energía del sol.
El Sol es una bola de gas con un radio de 695.300 km. El radio del Sol es 109 veces mayor que el radio de la Tierra (ecuatorial 6378,2 km, polar 6356,8 km). El sol está compuesto principalmente de hidrógeno (64%) y helio (32%). El resto representa sólo el 4% de su masa.
La energía solar es la principal condición para la existencia de la biosfera y uno de los principales factores formadores del clima. Debido a la energía del Sol, las masas de aire en la atmósfera se mueven continuamente, lo que garantiza la constancia de la composición gaseosa de la atmósfera. Bajo la influencia de la radiación solar, una gran cantidad de agua se evapora de la superficie de los embalses, el suelo y las plantas. El vapor de agua transportado por el viento desde los océanos y mares a los continentes es la principal fuente de precipitación para la tierra.
La energía solar es una condición indispensable para la existencia de plantas verdes, que convierten la energía solar en sustancias orgánicas de alta energía mediante el proceso de fotosíntesis.
El crecimiento y desarrollo de las plantas es un proceso de asimilación y procesamiento de la energía solar, por lo que la producción agrícola sólo es posible si la energía solar llega a la superficie de la Tierra. Un científico ruso escribió: “Dale al mejor cocinero todo el aire fresco, la luz del sol y un río entero de agua limpia como quiera, pídele que prepare azúcar, almidón, grasas y cereales con todo esto, y decidirá que te estás riendo. a él. Pero lo que a una persona le parece absolutamente fantástico, ocurre sin obstáculos en las hojas verdes de las plantas bajo la influencia de la energía del sol”. Se estima que 1 metro cuadrado. Un metro de hojas produce un gramo de azúcar por hora. Debido a que la Tierra está rodeada por una capa continua de atmósfera, los rayos del sol, antes de llegar a la superficie de la Tierra, atraviesan todo el espesor de la atmósfera, lo que los refleja parcialmente y los dispersa parcialmente, es decir, cambia. la cantidad y calidad de la luz solar que llega a la superficie de la tierra. Los organismos vivos reaccionan con sensibilidad a los cambios en la intensidad de la iluminación creada por la radiación solar. Debido a las diferentes reacciones a la intensidad de la luz, todas las formas de vegetación se dividen en amantes de la luz y tolerantes a la sombra. Una iluminación insuficiente en los cultivos provoca, por ejemplo, una mala diferenciación de los tejidos de paja de los cultivos de cereales. Como resultado, la fuerza y la elasticidad de los tejidos disminuyen, lo que a menudo conduce al acame de los cultivos. En cultivos densos de maíz, debido a la baja radiación solar, se debilita la formación de mazorcas en las plantas.
La radiación solar afecta la composición química de los productos agrícolas. Por ejemplo, el contenido de azúcar en la remolacha y las frutas y el contenido de proteínas en los granos de trigo dependen directamente del número de días soleados. La cantidad de aceite en las semillas de girasol y lino también aumenta al aumentar la radiación solar.
La iluminación de las partes aéreas de las plantas afecta significativamente la absorción de nutrientes por las raíces. En condiciones de poca luz, la transferencia de asimilados a las raíces se ralentiza y, como resultado, se inhiben los procesos biosintéticos que ocurren en las células vegetales.
La iluminación también afecta la aparición, propagación y desarrollo de enfermedades de las plantas. El período de infección consta de dos fases que se diferencian en su reacción al factor luminoso. El primero de ellos, la germinación real de las esporas y la penetración del principio infeccioso en los tejidos del cultivo afectado, en la mayoría de los casos no depende de la presencia e intensidad de la luz. El segundo, después de la germinación de las esporas, es más activo bajo mayor iluminación.
El efecto positivo de la luz también afecta la tasa de desarrollo del patógeno en la planta huésped. Esto es especialmente evidente en los hongos de la roya. Cuanta más luz, más corto es el período de incubación de la roya lineal del trigo, la roya amarilla de la cebada, la roya del lino y las judías, etc. Y esto aumenta el número de generaciones del hongo y aumenta la intensidad del daño. La fertilidad aumenta en este patógeno bajo condiciones de iluminación intensa.
Algunas enfermedades se desarrollan más activamente con iluminación insuficiente, lo que provoca el debilitamiento de las plantas y una disminución de su resistencia a las enfermedades (patógenos de varios tipos de podredumbre, especialmente cultivos de hortalizas).
Duración de la luz y plantas. El ritmo de la radiación solar (alternancia de las partes claras y oscuras del día) es el factor ambiental más estable que se repite de año en año. Como resultado de muchos años de investigación, los fisiólogos han establecido la dependencia de la transición de las plantas al desarrollo generativo de una determinada proporción de la duración del día y la noche. En este sentido, los cultivos se pueden clasificar en grupos según su reacción fotoperiódica: dia corto cuyo desarrollo se retrasa cuando la duración del día es superior a 10 horas. Un día corto favorece la iniciación floral, mientras que un día largo lo impide. Dichos cultivos incluyen soja, arroz, mijo, sorgo, maíz, etc.;
día largo hasta las 12-13 en punto, requiriendo iluminación prolongada para su desarrollo. Su desarrollo se acelera cuando la duración del día es de unas 20 horas. Estos cultivos incluyen centeno, avena, trigo, lino, guisantes, espinacas, trébol, etc.;
duración del día neutral, cuyo desarrollo no depende de la duración del día, por ejemplo, tomate, trigo sarraceno, legumbres, ruibarbo.
Se ha establecido que para que las plantas comiencen a florecer es necesario el predominio de una determinada composición espectral en el flujo radiante. Las plantas de día corto se desarrollan más rápido cuando la radiación máxima incide sobre los rayos azul violeta, y las plantas de día largo, sobre los rojos. La duración de las horas de luz (duración del día astronómico) depende de la época del año y la latitud. En el ecuador, la duración del día durante todo el año es de 12 horas ± 30 minutos. Al pasar del ecuador a los polos después del equinoccio de primavera (21.03), la duración del día aumenta hacia el norte y disminuye hacia el sur. Después del equinoccio de otoño (23 de septiembre), la distribución de la duración del día se invierte. En el hemisferio norte, el 22 de junio es el día más largo, cuya duración es de 24 horas al norte del Círculo Polar Ártico. El día más corto en el hemisferio norte es el 22 de diciembre, y más allá del Círculo Polar Ártico en los meses de invierno el sol no sale. por encima del horizonte en absoluto. En latitudes medias, por ejemplo en Moscú, la duración del día varía a lo largo del año de 7 a 17,5 horas.
2. Tipos de radiación solar.
La radiación solar consta de tres componentes: radiación solar directa, difusa y total.
RADIACIÓN SOLAR DIRECTAS - Radiación proveniente del Sol hacia la atmósfera y luego hacia la superficie terrestre en forma de un haz de rayos paralelos. Su intensidad se mide en calorías por cm2 por minuto. Depende de la altura del sol y del estado de la atmósfera (nubosidad, polvo, vapor de agua). La cantidad anual de radiación solar directa sobre la superficie horizontal del territorio de Stavropol es de 65 a 76 kcal/cm2/min. Al nivel del mar, con una posición elevada del Sol (verano, mediodía) y buena transparencia, la radiación solar directa es de 1,5 kcal/cm2/min. Ésta es la parte de longitud de onda corta del espectro. Cuando el flujo de radiación solar directa atraviesa la atmósfera, se debilita, provocado por la absorción (alrededor del 15%) y la disipación (alrededor del 25%) de energía por gases, aerosoles y nubes.
El flujo de radiación solar directa que incide sobre una superficie horizontal se llama insolación. S= S pecado hola– componente vertical de la radiación solar directa.
S – la cantidad de calor recibido por una superficie perpendicular al haz ,
hola – la altura del Sol, es decir, el ángulo que forma un rayo solar con una superficie horizontal .
En el límite de la atmósfera, la intensidad de la radiación solar esEntonces= 1,98 kcal/cm2/min. – según el acuerdo internacional de 1958 Y se llama constante solar. Así se vería la superficie si la atmósfera fuera absolutamente transparente.
Arroz. 2.1. Trayectoria de un rayo solar en la atmósfera a diferentes alturas del Sol
RADIACIÓN DISPERSAD – Como resultado de la dispersión por la atmósfera, parte de la radiación solar regresa al espacio, pero una parte importante llega a la Tierra en forma de radiación dispersa. Radiación dispersa máxima + 1 kcal/cm2/min. Se observa cuando el cielo está despejado y hay nubes altas. Bajo cielos nublados, el espectro de radiación dispersa es similar al del sol. Ésta es la parte de longitud de onda corta del espectro. Longitud de onda 0,17-4 micras.
RADIACIÓN TOTALq- Consiste en radiación difusa y directa sobre una superficie horizontal. q= S+ D.
La relación entre radiación directa y difusa en la composición de la radiación total depende de la altura del Sol, la nubosidad y la contaminación atmosférica y la altura de la superficie sobre el nivel del mar. A medida que aumenta la altura del Sol, disminuye la proporción de radiación dispersada en un cielo sin nubes. Cuanto más transparente es la atmósfera y cuanto más alto está el Sol, menor es la proporción de radiación dispersa. En el caso de nubes densas y continuas, la radiación total se compone enteramente de radiación dispersa. En invierno, debido al reflejo de la radiación de la capa de nieve y su dispersión secundaria en la atmósfera, la proporción de radiación dispersa en la radiación total aumenta notablemente.
La luz y el calor que reciben las plantas del Sol son el resultado de la radiación solar total. Por lo tanto, los datos sobre las cantidades de radiación que recibe la superficie por día, mes, temporada de crecimiento y año son de gran importancia para la agricultura.
Radiación solar reflejada. albedo. La radiación total que llega a la superficie terrestre, parcialmente reflejada desde ella, crea radiación solar reflejada (RK), dirigida desde la superficie terrestre hacia la atmósfera. El valor de la radiación reflejada depende en gran medida de las propiedades y estado de la superficie reflectante: color, rugosidad, humedad, etc. La reflectividad de cualquier superficie se puede caracterizar por el valor de su albedo (Ak), que se entiende como la relación de radiación solar reflejada al total. El albedo suele expresarse como porcentaje:
Las observaciones muestran que el albedo de varias superficies varía dentro de límites relativamente estrechos (10...30%), a excepción de la nieve y el agua.
El albedo depende de la humedad del suelo, cuando aumenta, disminuye, lo cual es importante en el proceso de cambio del régimen térmico de los campos irrigados. Debido a una disminución del albedo cuando se humedece el suelo, aumenta la radiación absorbida. El albedo de varias superficies tiene una variación diaria y anual bien definida, debido a la dependencia del albedo de la altura del Sol. El valor de albedo más bajo se observa alrededor del mediodía y durante todo el año, en verano.
Radiación propia de la Tierra y contraradiación de la atmósfera. Radiación efectiva. La superficie de la Tierra como cuerpo físico que tiene una temperatura superior al cero absoluto (-273 ° C) es una fuente de radiación, que se denomina radiación propia de la Tierra (E3). Se dirige a la atmósfera y es absorbido casi por completo por el vapor de agua, las gotas de agua y el dióxido de carbono contenidos en el aire. La radiación de la Tierra depende de la temperatura de su superficie.
La atmósfera, al absorber una pequeña cantidad de radiación solar y casi toda la energía emitida por la superficie terrestre, se calienta y, a su vez, también emite energía. Aproximadamente el 30% de la radiación atmosférica va al espacio exterior y aproximadamente el 70% llega a la superficie de la Tierra y se denomina radiación contraatmosférica (Ea).
La cantidad de energía emitida por la atmósfera es directamente proporcional a su temperatura, dióxido de carbono, ozono y nubosidad.
La superficie de la Tierra absorbe esta contraradiación casi por completo (90...99%). Por tanto, es una fuente importante de calor para la superficie terrestre además de la radiación solar absorbida. Esta influencia de la atmósfera en el régimen térmico de la Tierra se denomina efecto invernadero o efecto invernadero debido a la analogía externa con el efecto del vidrio en invernaderos e invernaderos. El vidrio transmite bien los rayos del sol y calienta el suelo y las plantas, pero bloquea la radiación térmica del suelo y las plantas calentados.
La diferencia entre la radiación propia de la superficie terrestre y la contrarradiación de la atmósfera se llama radiación efectiva: Eeff.
Eef= E3-EA
En las noches despejadas y parcialmente nubladas, la radiación efectiva es mucho mayor que en las noches nubladas y, por tanto, el enfriamiento nocturno de la superficie terrestre es mayor. Durante el día queda cubierta por la radiación total absorbida, por lo que aumenta la temperatura de la superficie. Al mismo tiempo, también aumenta la radiación efectiva. La superficie terrestre en latitudes medias pierde 70...140 W/m2 debido a la radiación efectiva, que es aproximadamente la mitad de la cantidad de calor que recibe por la absorción de la radiación solar.
3. Composición espectral de la radiación.
El sol, como fuente de radiación, emite una variedad de ondas. Los flujos de energía radiante según la longitud de onda se dividen convencionalmente en onda corta (incógnita < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 µm) de radiación. El espectro de la radiación solar en los límites de la atmósfera terrestre se sitúa prácticamente entre longitudes de onda de 0,17 a 4 micrones, y el de la radiación terrestre y atmosférica, de 4 a 120 micrones. En consecuencia, los flujos de radiación solar (S, D, RK) pertenecen a la radiación de onda corta, y la radiación de la Tierra (£3) y de la atmósfera (Ea) pertenece a la radiación de onda larga.
El espectro de la radiación solar se puede dividir en tres partes cualitativamente diferentes: ultravioleta (Y< 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 µm) e infrarrojos (0,76 µm < Y < 4 µm). Antes de la parte ultravioleta del espectro de radiación solar se encuentra la radiación de rayos X, y más allá de la parte infrarroja se encuentra la emisión de radio del Sol. En el límite superior de la atmósfera, la parte ultravioleta del espectro representa aproximadamente el 7% de la energía de la radiación solar, el 46% de la visible y el 47% de la infrarroja.
La radiación emitida por la Tierra y la atmósfera se llama radiación infrarroja lejana.
El efecto biológico de los diferentes tipos de radiación sobre las plantas es diferente. Radiación ultravioleta ralentiza los procesos de crecimiento, pero acelera el paso de las etapas de formación de los órganos reproductivos en las plantas.
Significado de la radiación infrarroja, que es absorbido activamente por el agua de las hojas y tallos de las plantas, es su efecto térmico, que afecta significativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Radiación infrarroja lejana produce sólo un efecto térmico en las plantas. Su influencia sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas es insignificante.
Parte visible del espectro solar., en primer lugar, crea iluminación. En segundo lugar, la llamada radiación fisiológica (A, = 0,35...0,75 μm), que es absorbida por los pigmentos de las hojas, casi coincide con la región de radiación visible (captando parcialmente la región de radiación ultravioleta). Su energía tiene un importante significado regulador y energético en la vida vegetal. Dentro de esta parte del espectro se distingue una región de radiación fotosintéticamente activa.
4. Absorción y dispersión de radiación en la atmósfera.
A medida que la radiación solar atraviesa la atmósfera terrestre, se atenúa debido a la absorción y dispersión por los gases y aerosoles atmosféricos. Al mismo tiempo, también cambia su composición espectral. A diferentes alturas del sol y diferentes alturas del punto de observación sobre la superficie terrestre, la longitud del camino recorrido por un rayo solar en la atmósfera no es la misma. A medida que disminuye la altitud, la parte ultravioleta de la radiación disminuye con especial fuerza, la parte visible disminuye un poco menos y la parte infrarroja disminuye solo ligeramente.
La dispersión de la radiación en la atmósfera se produce principalmente como resultado de continuas fluctuaciones (fluctuaciones) en la densidad del aire en cada punto de la atmósfera, provocadas por la formación y destrucción de ciertos "grumos" (grumos) de moléculas de gas atmosférico. La radiación solar también es dispersada por partículas de aerosol. La intensidad de dispersión se caracteriza por el coeficiente de dispersión.
K= agregar fórmula.
La intensidad de la dispersión depende del número de partículas dispersas por unidad de volumen, de su tamaño y naturaleza, así como de las longitudes de onda de la propia radiación dispersada.
Cuanto más corta es la longitud de onda, más fuertemente se dispersan los rayos. Por ejemplo, los rayos violetas se dispersan 14 veces más que los rojos, lo que explica el color azul del cielo. Como se señaló anteriormente (ver Sección 2.2), la radiación solar directa, al atravesar la atmósfera, se dispersa parcialmente. En aire limpio y seco, la intensidad del coeficiente de dispersión molecular obedece a la ley de Rayleigh:
k=c/Y4 ,
donde C es un coeficiente que depende del número de moléculas de gas por unidad de volumen; X es la longitud de la onda dispersa.
Dado que las longitudes de onda lejanas de la luz roja son casi el doble que la longitud de onda de la luz violeta, las primeras son dispersadas por las moléculas de aire 14 veces menos que las segundas. Dado que la energía inicial (antes de la dispersión) de los rayos violetas es menor que la de los azules y cian, la energía máxima de la luz dispersada (radiación solar dispersada) se desplaza a los rayos azul-azul, lo que determina el color azul del cielo. Por tanto, la radiación dispersa es más rica en rayos fotosintéticamente activos que la radiación directa.
En el aire que contiene impurezas (pequeñas gotas de agua, cristales de hielo, partículas de polvo, etc.), la dispersión es la misma en todas las áreas de radiación visible. Por tanto, el cielo adquiere un tinte blanquecino (aparece neblina). Los elementos de las nubes (grandes gotas y cristales) no dispersan en absoluto los rayos del sol, sino que los reflejan de forma difusa. Como resultado, las nubes iluminadas por el Sol aparecen blancas.
5. PAR (radiación fotosintéticamente activa)
Radiación fotosintéticamente activa. En el proceso de fotosíntesis no se utiliza todo el espectro de la radiación solar, sino solo su
parte ubicada en el rango de longitud de onda 0,38...0,71 µm - Radiación fotosintéticamente activa (PAR).
Se sabe que la radiación visible, percibida por el ojo humano como blanca, está formada por rayos de colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
La absorción de la energía de la radiación solar por las hojas de las plantas es selectiva. Las hojas absorben más intensamente los rayos azul violeta (X = 0,48...0,40 µm) y rojo anaranjado (X = 0,68 µm), menos: amarillo verdoso (A. = 0,58... 0,50 µm) y rojo lejano ( A. > 0,69 µm) rayos.
En la superficie terrestre, la energía máxima en el espectro de la radiación solar directa, cuando el Sol está alto, cae en la región de los rayos amarillo-verde (el disco solar es amarillo). Cuando el Sol está situado cerca del horizonte, los rayos rojos lejanos tienen la máxima energía (el disco solar es rojo). Por tanto, la energía de la luz solar directa contribuye poco al proceso de fotosíntesis.
Dado que el PAR es uno de los factores más importantes en la productividad de las plantas agrícolas, la información sobre la cantidad de PAR entrante, teniendo en cuenta su distribución en el territorio y en el tiempo, es de gran importancia práctica.
La intensidad del conjunto en fase se puede medir, pero esto requiere filtros especiales que transmiten sólo ondas en el rango de 0,38...0,71 micrones. Estos dispositivos existen, pero no se utilizan en la red de estaciones actinométricas; miden la intensidad del espectro integral de la radiación solar. El valor PAR se puede calcular a partir de datos de llegada de radiación directa, difusa o total utilizando los coeficientes propuestos por X. G. Tooming y:
Qfar = 0,43 S" +0,57 D);
Se compilaron mapas de la distribución de los montos mensuales y anuales de Fara en el territorio de Rusia.
Para caracterizar el grado de utilización del PAR por los cultivos se utiliza el coeficiente de uso útil del PAR:
KPIfar= (cantidadq/ faros/cantidadq/ faros) 100%,
Dónde sumaq/ faros- la cantidad de PAR gastada en la fotosíntesis durante la temporada de crecimiento de las plantas; sumaq/ faros- la cantidad de PAR recibida por cultivos durante este período;
Los cultivos según sus valores medios de KPIFAr se dividen en grupos (por): normalmente observado - 0,5...1,5%; bueno - 1,5...3,0; récord - 3,5...5,0; teóricamente posible: 6,0...8,0%.
6. EQUILIBRIO RADIATORIO DE LA SUPERFICIE TERRESTRE
La diferencia entre los flujos de energía radiante entrantes y salientes se denomina balance de radiación de la superficie terrestre (B).
La parte entrante del balance de radiación de la superficie terrestre durante el día consiste en radiación solar directa y dispersa, así como radiación atmosférica. La parte de gastos del saldo es la radiación de la superficie terrestre y la radiación solar reflejada:
B= S / + D+ ea-E3-rk
La ecuación se puede escribir de otra forma: B = q- RK - Ef.
Para la noche, la ecuación del balance de radiación tiene la siguiente forma:
B = Ea - E3, o B = -Eeff.
Si la entrada de radiación es mayor que la salida, entonces el balance de radiación es positivo y la superficie activa* se calienta. Cuando el saldo es negativo, se enfría. En verano, el balance de radiación es positivo durante el día y negativo durante la noche. El cruce por cero ocurre por la mañana aproximadamente 1 hora después del amanecer y por la tarde 1...2 horas antes del atardecer.
El balance de radiación anual en zonas donde se establece una capa de nieve estable tiene valores negativos en la estación fría y valores positivos en la estación cálida.
El balance de radiación de la superficie terrestre afecta significativamente la distribución de la temperatura en el suelo y la capa superficial de la atmósfera, así como los procesos de evaporación y deshielo, la formación de nieblas y heladas, cambios en las propiedades de las masas de aire (su transformación).
El conocimiento del régimen de radiación de las tierras agrícolas permite calcular la cantidad de radiación absorbida por los cultivos y el suelo en función de la altura del sol, la estructura del cultivo y la fase de desarrollo de las plantas. Los datos sobre el régimen también son necesarios para evaluar diversos métodos de regulación de la temperatura, la humedad del suelo y la evaporación, de los que dependen el crecimiento y desarrollo de las plantas, la formación de cultivos, su cantidad y calidad.
Las técnicas agronómicas eficaces para influir en la radiación y, en consecuencia, en el régimen térmico de la superficie activa, son el acolchado (cubrir el suelo con una fina capa de astillas de turba, estiércol podrido, aserrín, etc.), cubrir el suelo con una película plástica y regar. . Todo esto cambia la reflectividad y la capacidad de absorción de la superficie activa.
* Superficie activa: la superficie del suelo, el agua o la vegetación, que absorbe directamente la radiación solar y atmosférica y libera radiación a la atmósfera, regulando así el régimen térmico de las capas de aire adyacentes y las capas subyacentes de suelo, agua y vegetación.
RADIACIÓN SOLAR
RADIACIÓN SOLAR- radiación electromagnética y corpuscular del sol. La radiación electromagnética viaja como ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz y penetra en la atmósfera terrestre. La radiación solar llega a la superficie terrestre en forma de radiación directa y difusa.
La radiación solar es la principal fuente de energía para todos los procesos físicos y geográficos que ocurren en la superficie terrestre y en la atmósfera (ver Insolación). La radiación solar suele medirse por su efecto térmico y se expresa en calorías por unidad de superficie por unidad de tiempo. En total, la Tierra recibe menos de una dos milmillonésima parte de su radiación del Sol.
El rango espectral de la radiación electromagnética del Sol es muy amplio, desde ondas de radio hasta rayos X, pero su intensidad máxima cae en la parte visible (amarillo-verde) del espectro.
También hay una parte corpuscular de la radiación solar, compuesta principalmente de protones que se mueven desde el Sol a una velocidad de 300-1500 km/s (viento solar). Durante las erupciones solares también se producen partículas de alta energía (principalmente protones y electrones), que forman el componente solar de los rayos cósmicos.
La contribución energética de la componente corpuscular de la radiación solar a su intensidad global es pequeña en comparación con la electromagnética. Por lo tanto, en una serie de aplicaciones el término "radiación solar" se utiliza en un sentido estricto, es decir, sólo su parte electromagnética.
La cantidad de radiación solar depende de la altura del sol, la época del año y la transparencia de la atmósfera. Para medir la radiación solar se utilizan actinómetros y pirheliómetros. La intensidad de la radiación solar suele medirse por su efecto térmico y se expresa en calorías por unidad de superficie por unidad de tiempo.
La radiación solar afecta fuertemente a la Tierra sólo durante el día, por supuesto, cuando el Sol está sobre el horizonte. Además, la radiación solar es muy fuerte cerca de los polos, durante los días polares, cuando el Sol está sobre el horizonte incluso a medianoche. Sin embargo, en invierno en los mismos lugares el sol no sale en absoluto por encima del horizonte y, por tanto, no afecta a la región. La radiación solar no es bloqueada por las nubes y, por lo tanto, aún llega a la Tierra (cuando el Sol está directamente sobre el horizonte). La radiación solar es una combinación del color amarillo brillante del Sol y el calor; el calor también atraviesa las nubes. La radiación solar se transmite a la Tierra por radiación, no por conducción térmica.
La cantidad de radiación recibida por un cuerpo celeste depende de la distancia entre el planeta y la estrella: a medida que la distancia se duplica, la cantidad de radiación recibida de la estrella al planeta se cuadruplica (proporcional al cuadrado de la distancia entre el planeta y la estrella). Por lo tanto, incluso pequeños cambios en la distancia entre el planeta y la estrella (dependiendo de la excentricidad de la órbita) conducen a un cambio significativo en la cantidad de radiación que ingresa al planeta. La excentricidad de la órbita terrestre tampoco es constante: a lo largo de milenios cambia, formando periódicamente un círculo casi perfecto, a veces la excentricidad alcanza el 5% (actualmente es 1,67%), es decir, en el perihelio la Tierra actualmente recibe 1,033 más radiación solar que en el afelio y con la mayor excentricidad, más de 1,1 veces. Sin embargo, la cantidad de radiación solar entrante depende mucho más de los cambios de estaciones: actualmente la cantidad total de radiación solar que ingresa a la Tierra permanece prácticamente sin cambios, pero en latitudes de 65 N (latitud de las ciudades del norte de Rusia y Canadá ) en verano la cantidad de radiación solar entrante es un 25% mayor que en invierno. Esto ocurre porque la Tierra está inclinada en un ángulo de 23,3 grados con respecto al Sol. Los cambios de invierno y verano se compensan mutuamente, pero, sin embargo, a medida que aumenta la latitud del sitio de observación, la brecha entre invierno y verano se hace cada vez mayor, por lo que en el ecuador no hay diferencia entre invierno y verano. Más allá del Círculo Polar Ártico, la radiación solar es muy alta en verano y muy baja en invierno. Esto da forma al clima de la Tierra. Además, los cambios periódicos en la excentricidad de la órbita terrestre pueden provocar el surgimiento de diferentes eras geológicas: por ejemplo,
El disco cegador del sol siempre ha excitado las mentes de las personas y ha servido como tema fértil para leyendas y mitos. Desde la antigüedad, la gente ha adivinado su impacto en la Tierra. Qué cerca estaban nuestros ancestros lejanos de la verdad. A la energía radiante del Sol le debemos la existencia de vida en la Tierra.
¿Qué es la radiación radiactiva de nuestra estrella y cómo afecta los procesos terrestres?
¿Qué es la radiación solar?
La radiación solar es la totalidad de la materia y energía solar que ingresa a la Tierra. La energía viaja en forma de ondas electromagnéticas a una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo, atraviesa la atmósfera y llega a la Tierra en 8 minutos. La gama de ondas que participan en este "maratón" es muy amplia: desde ondas de radio hasta rayos X, incluida la parte visible del espectro. La superficie de la Tierra está bajo la influencia de los rayos solares directos y dispersos de la atmósfera terrestre. Es la dispersión de los rayos azul-azules en la atmósfera lo que explica el azul del cielo en un día despejado. El color amarillo anaranjado del disco solar se debe a que las ondas correspondientes lo atraviesan casi sin dispersarse.
Con un retraso de 2 a 3 días, llega a la Tierra el "viento solar", que es una continuación de la corona solar y está formado por núcleos de átomos de elementos ligeros (hidrógeno y helio), así como por electrones. Es bastante natural que la radiación solar tenga un fuerte efecto en el cuerpo humano.
La influencia de la radiación solar en el cuerpo humano.
El espectro electromagnético de la radiación solar consta de partes infrarrojas, visibles y ultravioletas. Dado que sus cuantos tienen diferentes energías, tienen un efecto variado en una persona.
iluminación interior
La importancia higiénica de la radiación solar también es extremadamente alta. Dado que la luz visible es un factor decisivo para obtener información sobre el mundo exterior, es necesario prever un nivel suficiente de iluminación en la habitación. Su regulación se lleva a cabo de acuerdo con SNiP, que para la radiación solar se elaboran teniendo en cuenta las características lumínicas y climáticas de diversas zonas geográficas y se tienen en cuenta a la hora de diseñar y construir diversas instalaciones.
Incluso un análisis superficial del espectro electromagnético de la radiación solar demuestra cuán grande es la influencia de este tipo de radiación en el cuerpo humano.
Distribución de la radiación solar sobre el territorio terrestre.
No toda la radiación proveniente del Sol llega a la superficie de la Tierra. Y hay muchas razones para ello. La Tierra repele firmemente el ataque de aquellos rayos que son destructivos para su biosfera. Esta función la realiza el escudo de ozono de nuestro planeta, impidiendo el paso de la parte más agresiva de la radiación ultravioleta. Un filtro atmosférico en forma de vapor de agua, dióxido de carbono y partículas de polvo suspendidas en el aire refleja, dispersa y absorbe en gran medida la radiación solar.
La parte que ha superado todos estos obstáculos cae a la superficie de la tierra en diferentes ángulos, dependiendo de la latitud de la zona. El calor del sol que da vida se distribuye de manera desigual por todo el territorio de nuestro planeta. A medida que la altura del sol cambia a lo largo del año sobre el horizonte, cambia la masa de aire por la que pasa la trayectoria de los rayos del sol. Todo esto afecta a la distribución de la intensidad de la radiación solar en todo el planeta. La tendencia general es la siguiente: este parámetro aumenta desde el polo al ecuador, ya que cuanto mayor es el ángulo de incidencia de los rayos, más calor cae por unidad de superficie.
Los mapas de radiación solar permiten tener una idea de la distribución de la intensidad de la radiación solar sobre el territorio terrestre.
La influencia de la radiación solar en el clima de la Tierra.
La componente infrarroja de la radiación solar tiene una influencia decisiva en el clima de la Tierra.
Está claro que esto sólo ocurre cuando el Sol está sobre el horizonte. Esta influencia depende de la distancia de nuestro planeta al Sol, que cambia a lo largo del año. La órbita de la Tierra es una elipse, dentro de la cual se encuentra el Sol. Al realizar su viaje anual alrededor del Sol, la Tierra se aleja de su luminaria o se acerca a ella.
Además del cambio de distancia, la cantidad de radiación que llega a la Tierra está determinada por la inclinación del eje terrestre con respecto al plano orbital (66,5°) y el cambio de estaciones que provoca. En verano es mayor que en invierno. En el ecuador este factor no existe, pero a medida que aumenta la latitud del sitio de observación, la brecha entre el verano y el invierno se vuelve significativa.
En los procesos que tienen lugar en el Sol se producen todo tipo de cataclismos. Su impacto se ve compensado en parte por las enormes distancias, las propiedades protectoras de la atmósfera terrestre y el campo magnético terrestre.
Cómo protegerse de la radiación solar
El componente infrarrojo de la radiación solar es el codiciado calor que los residentes de las latitudes medias y septentrionales esperan con ansias durante todas las demás estaciones del año. La radiación solar como factor de salud es utilizada tanto por personas sanas como enfermas.
Sin embargo, no debemos olvidar que el calor, al igual que la radiación ultravioleta, es un irritante muy fuerte. El abuso de sus efectos puede provocar quemaduras, sobrecalentamiento general del cuerpo e incluso exacerbación de enfermedades crónicas. Al tomar el sol, debe cumplir con reglas probadas en la vida. Debe tener especial cuidado al tomar el sol en días claros y soleados. Los bebés y las personas mayores, los pacientes con tuberculosis crónica y problemas del sistema cardiovascular deben contentarse con la radiación solar difusa a la sombra. Esta luz ultravioleta es suficiente para satisfacer las necesidades del cuerpo.
Incluso los jóvenes que no tienen ningún problema de salud especial deben protegerse de la radiación solar.
Ahora ha surgido un movimiento cuyos activistas se oponen al bronceado. Y no en vano. La piel bronceada es sin duda hermosa. Pero la melanina que produce el cuerpo (lo que llamamos bronceado) es su reacción protectora ante la exposición a la radiación solar. ¡No hay beneficios del bronceado! Incluso hay evidencia de que el bronceado acorta la vida, ya que la radiación tiene una propiedad acumulativa: se acumula a lo largo de la vida.
Si la situación es tan grave, conviene seguir escrupulosamente las normas que prescriben cómo protegerse de la radiación solar:
- limite estrictamente el tiempo para broncearse y hágalo solo durante horas seguras;
- cuando esté bajo el sol activo, debe usar un sombrero de ala ancha, ropa cerrada, gafas de sol y un paraguas;
- Utilice únicamente protector solar de alta calidad.
¿Es peligrosa la radiación solar para el ser humano en todas las épocas del año? La cantidad de radiación solar que llega a la Tierra está asociada al cambio de estaciones. En latitudes medias, en verano es un 25% más que en invierno. No hay diferencia en el ecuador, pero a medida que aumenta la latitud del sitio de observación, esta diferencia aumenta. Esto se debe al hecho de que nuestro planeta está inclinado en un ángulo de 23,3 grados con respecto al sol. En invierno se encuentra a poca altura sobre el horizonte e ilumina el suelo únicamente con rayos deslizantes, que calientan menos la superficie iluminada. Esta posición de los rayos hace que se distribuyan sobre una mayor superficie, lo que reduce su intensidad respecto al descenso abrupto del verano. Además, la presencia de un ángulo agudo cuando los rayos atraviesan la atmósfera “alarga” su recorrido, provocando que pierdan más calor. Esta circunstancia reduce el impacto de la radiación solar en invierno.
El sol es una estrella que es fuente de calor y luz para nuestro planeta. "Controla" el clima, el cambio de estaciones y el estado de toda la biosfera de la Tierra. Y sólo el conocimiento de las leyes de esta poderosa influencia permitirá utilizar este don vivificante en beneficio de la salud de las personas.
1. ¿Qué es la radiación solar? ¿En qué unidades se mide? ¿De qué depende su tamaño?
La cantidad total de energía radiante enviada por el Sol se denomina radiación solar y suele expresarse en calorías o julios por centímetro cuadrado por minuto. La radiación solar se distribuye de manera desigual por toda la Tierra. Eso depende:
Por la densidad y la humedad del aire: cuanto más altas son, menos radiación recibe la superficie terrestre;
Dependiendo de la latitud geográfica de la zona, la cantidad de radiación aumenta desde los polos hasta el ecuador. La cantidad de radiación solar directa depende de la longitud del camino que recorren los rayos del sol a través de la atmósfera. Cuando el Sol está en su cenit (el ángulo de incidencia de los rayos es de 90°), sus rayos llegan a la Tierra por el camino más corto y desprenden intensamente su energía en una pequeña superficie;
Debido al movimiento anual y diario de la Tierra, en latitudes medias y altas, la afluencia de radiación solar varía mucho según las estaciones, lo que se asocia con cambios en la altitud del Sol al mediodía y la duración del día;
La naturaleza de la superficie terrestre: cuanto más clara es la superficie, más luz solar refleja.
2. ¿En qué tipos de radiación solar se dividen?
Existen los siguientes tipos de radiación solar: la radiación que llega a la superficie terrestre se compone de directa y difusa. La radiación que llega a la Tierra directamente desde el Sol en forma de luz solar directa bajo un cielo sin nubes se llama directa. Transporta la mayor cantidad de calor y luz. Si nuestro planeta no tuviera atmósfera, la superficie terrestre recibiría sólo radiación directa. Sin embargo, al atravesar la atmósfera, aproximadamente una cuarta parte de la radiación solar es dispersada por moléculas de gas e impurezas y se desvía de su trayectoria directa. Algunos de ellos llegan a la superficie de la Tierra formando radiación solar dispersa. Gracias a la radiación dispersa, la luz penetra en lugares donde no llega la luz solar directa (radiación directa). Esta radiación crea luz natural y da color al cielo.
3. ¿Por qué la oferta de radiación solar cambia según las estaciones?
Rusia, en su mayor parte, está situada en latitudes templadas, entre los trópicos y el Círculo Polar Ártico; en estas latitudes el Sol sale y se pone todos los días, pero nunca está en su cenit; Debido a que el ángulo de inclinación de la Tierra no cambia durante toda su revolución alrededor del Sol, en diferentes estaciones la cantidad de calor entrante en latitudes templadas es diferente y depende del ángulo del Sol sobre el horizonte. Así, en una latitud de 450 max, el ángulo de incidencia de los rayos del sol (22 de junio) es de aproximadamente 680, y min (22 de diciembre) es de aproximadamente 220. Cuanto menor es el ángulo de incidencia de los rayos del sol, menos calor generan traer, por lo tanto, existen importantes diferencias estacionales en la radiación solar recibida en diferentes épocas del año: invierno, primavera, verano, otoño.
4. ¿Por qué es necesario saber la altura del Sol sobre el horizonte?
La altura del Sol sobre el horizonte determina la cantidad de calor que llega a la Tierra, por lo que existe una relación directa entre el ángulo de incidencia de los rayos del sol y la cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre. Desde el ecuador hacia los polos, en general, hay una disminución en el ángulo de incidencia de los rayos solares y, como resultado, desde el ecuador hacia los polos, la cantidad de radiación solar disminuye. Así, conociendo la altura del Sol sobre el horizonte, se puede conocer la cantidad de calor que llega a la superficie terrestre.
5. Elige la respuesta correcta. La cantidad total de radiación que llega a la superficie de la Tierra se denomina: a) radiación absorbida; b) radiación solar total; c) radiación dispersa.
6. Elige la respuesta correcta. Al avanzar hacia el ecuador, la cantidad de radiación solar total: a) aumenta; b) disminuye; c) no cambia.
7. Elige la respuesta correcta. La tasa más alta de radiación reflejada es: a) nieve; b) suelo negro; c) arena; d) agua.
8. ¿Crees que es posible broncearse en un día nublado de verano?
La radiación solar total consta de dos componentes: difusa y directa. Al mismo tiempo, los rayos del sol, independientemente de su naturaleza, transportan radiación ultravioleta, lo que afecta el bronceado.
9. Utilizando el mapa de la Figura 36, determine la radiación solar total de diez ciudades de Rusia. ¿A qué conclusión llegaste?
Radiación total en diferentes ciudades de Rusia:
Murmansk: 10 kcal/cm2 por año;
Arkhangelsk: 30 kcal/cm2 por año;
Moscú: 40 kcal/cm2 al año;
Permanente: 40 kcal/cm2 por año;
Kazán: 40 kcal/cm2 por año;
Chelyabinsk: 40 kcal/cm2 por año;
Saratov: 50 kcal/cm2 por año;
Volgogrado: 50 kcal/cm2 por año;
Astracán: 50 kcal/cm2 al año;
Rostov del Don: más de 50 kcal/cm2 al año;
El patrón general en la distribución de la radiación solar es el siguiente: cuanto más cerca está un objeto (ciudad) del polo, menos radiación solar cae sobre él (ciudad).
10. Describe cómo difieren las estaciones del año en tu área (condiciones naturales, vida de las personas, sus actividades). ¿En qué estación del año la vida es más activa?
El terreno complejo y la gran extensión de norte a sur permiten distinguir en la región 3 zonas que se diferencian tanto en relieve como en características climáticas: bosque de montaña, bosque-estepa y estepa. El clima de la zona bosque-montaña es fresco y húmedo. Las condiciones de temperatura varían según la topografía. Esta zona se caracteriza por veranos cortos y frescos e inviernos largos y nevados. La capa de nieve permanente se forma en el período del 25 de octubre al 5 de noviembre y permanece hasta finales de abril, y en algunos años la capa de nieve persiste hasta el 10 al 15 de mayo. El mes más frío es enero. La temperatura promedio en invierno es de menos 15-16 ° C, la mínima absoluta es de 44-48 ° C. El mes más cálido es julio con una temperatura promedio del aire de más 15-17 ° C, la temperatura máxima absoluta del aire durante el verano en esta zona alcanzó más 37-38 ° C. El clima de la zona bosque-estepa es cálido, con inviernos bastante fríos y nevados. La temperatura promedio de enero es de menos 15,5-17,5 ° C, la temperatura mínima absoluta del aire alcanzó menos 42-49 ° C. La temperatura promedio del aire en julio es de más 18-19 ° C. La temperatura máxima absoluta es de más 42,0 ° C. El clima de la zona esteparia es muy cálida y seca. El invierno aquí es frío, con fuertes heladas y tormentas de nieve que ocurren durante 40 a 50 días, lo que provoca fuertes nevadas. La temperatura promedio en enero es de -17-18° C. En inviernos severos, la temperatura mínima del aire desciende a -44-46° C.