Спектральный состав солнечной радиации

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ

Методическое пособие

для студентов 1 курса

Специальности «Экология»

Сыктывкар 2003

Утверждено учебно-методической комиссией химико-биологического факультета СыктГУ (протокол № )

Составитель: А.А. Братцев

Данное пособие предназначено для использования в качестве учебного материала по дисциплинам «Физическая география», «Учение об атмосфере» и «Геоинформатика» (частично). В первой части текста пособия изложено содержание раздела «Радиация в атмосфере», проиллюстрированное картами распределения суммарной солнечной радиации и радиационного баланса по земному шару. Во второй – описание ГИС и руководство для проведения практических занятий с использованием ГИС-технологий (3 задания). Файлы геоинформационной системы хранятся в Отделе ГИС и учебных технологий и на кафедре экологии СыктГУ.

Солнечная радиация

Лучистая энергия Солнца является основным, а практически единственным источником тепла для поверхности Земли и для ее атмосферы. Радиация, поступающая от звезд и от Луны, ничтожно мала по сравнению с солнечной радиацией. Также ни­чтожно мал и поток тепла, направленный к земной поверхности и в атмосферу из глубин Земли.

Часть солнечной радиации представляет собой видимый свет. Тем самым Солнце является для Земли источником не только тепла, но и света, важного для жизни на земной поверхности.

Лучистая энергия Солнца превращается в тепло отчасти в самой атмосфере, но главным образом на земной поверхности. Она идет здесь на нагревание верхних слоев почвы и воды, а от их и воздуха. Нагретая земная поверхность и нагретая атмо­сфера в свою очередь сами излучают невидимую инфракрасную радиацию. Отдавая эту радиацию в мировое пространство, зем­ная поверхность и атмосфера охлаждаются.

Наблюдения показывают, что средние годовые температуры земной поверхности и атмосферы в любой точке Земли мало меняются от года к году. Таким образом, если рассматривать Землю за более или менее длительные многолетние промежутки времени, то можно ска­зать, что она находится в тепловом равновесии: приход тепла уравновешивается его потерей. Но так как Земля (с атмосфе­рой) получает тепло, поглощая солнечную радиацию, и теряет тепло путем собственного излучения, то можно заключить, что она находится и в лучистом равновесии: приток радиации к ней уравновешивается отдачей радиации в мировое пространство.

Спектральный состав солнечной радиации

На интервал длин волн между 0,1 и 4 мк приходится 99% всей энергии солнечной радиации. Всего 1% остается на радиа­цию с меньшими и большими длинами волн, вплоть до рентге­новых лучей и радиоволн.

Видимый свет занимает узкий интервал длин волн, всего от 0,40 до 0,75 мк. Однако в этом интервале заключается почти половина всей солнечной лучистой энергии (46%). Почти столько же (47%) приходится на инфракрасные лучи, а остальные 7% — на ультрафиолетовые.

В метеорологии принято выделять коротковолновую и длинноволновую радиацию. Коротковолновой называют радиацию в диапазоне длин волн от 0,1 до 4 мк. Она включает, кроме ви­димого света, еще ближайшую к нему по длинам волн ультра­фиолетовую и инфракрасную радиацию. Солнечная радиация на 99% является такой коротковолновой радиацией. К длинновол­новойрадиации относят радиацию земной поверхности и атмо­сферы с длинами волн от 4 до 100-120 мк.