व्याख्यान ३
विकिरण संतुलन और उसके घटक
पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला सौर विकिरण आंशिक रूप से इससे परावर्तित होता है, और आंशिक रूप से पृथ्वी द्वारा अवशोषित होता है। हालाँकि, पृथ्वी न केवल विकिरण को अवशोषित करती है, बल्कि आसपास के वातावरण में लंबी तरंग विकिरण का उत्सर्जन करती है। वायुमंडल, कुछ सौर विकिरण और पृथ्वी की सतह के अधिकांश विकिरण को अवशोषित करता है, स्वयं भी लंबी तरंग विकिरण उत्सर्जित करता है। के सबसेवायुमंडल का यह विकिरण पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित होता है। यह कहा जाता हैवातावरण का प्रति-विकिरण .
पृथ्वी की सक्रिय परत में आने और उसे छोड़ने वाली विकिरण ऊर्जा के प्रवाह के बीच के अंतर को कहा जाता हैविकिरण संतुलन सक्रिय परत।
विकिरण संतुलन में शामिल हैं शॉर्टवेव और लॉन्गवेव विकिरण से। इसमें निम्नलिखित तत्व शामिल हैं, जिन्हें विकिरण संतुलन के घटक कहा जाता है:प्रत्यक्ष विकिरण, बिखरा हुआ विकिरण, परावर्तित विकिरण (लघु तरंग), पृथ्वी की सतह से विकिरण, वातावरण से प्रति विकिरण .
विकिरण संतुलन के घटकों पर विचार करें।
सीधा सौर विकिरण
प्रत्यक्ष विकिरण की ऊर्जावान रोशनी सूर्य की ऊंचाई और वातावरण की पारदर्शिता पर निर्भर करती है और समुद्र तल से ऊंचाई बढ़ने के साथ बढ़ती है। निम्न-स्तर के बादल आमतौर पर पूरी तरह से या लगभग प्रत्यक्ष विकिरण संचारित नहीं करते हैं।
पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले सौर विकिरण की तरंग दैर्ध्य 0.29-4.0 माइक्रोन की सीमा में है। उसकी लगभग आधी ऊर्जा से आती है फथोसिंथेटिक रूप से सक्रिय विकिरण... के क्षेत्र में बराबरसूर्य की घटती ऊंचाई के साथ विकिरण का कमजोर होना अवरक्त विकिरण की तुलना में तेजी से होता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण का आगमन, जैसा कि पहले ही संकेत दिया गया है, क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है, जो दिन के दौरान और वर्ष के दौरान बदलता रहता है। यह प्रत्यक्ष विकिरण की दैनिक और वार्षिक भिन्नता को निर्धारित करता है।
एक बादल रहित दिन (दैनिक भिन्नता) के दौरान प्रत्यक्ष विकिरण में परिवर्तन एक अनिमॉडल वक्र द्वारा वास्तविक सौर दोपहर में अधिकतम के साथ व्यक्त किया जाता है। गर्मियों में, भूमि पर, दोपहर से पहले अधिकतम आ सकता है, क्योंकि दोपहर तक वातावरण की धूल बढ़ जाती है।
ध्रुवों से भूमध्य रेखा की ओर जाने पर, वर्ष के किसी भी समय प्रत्यक्ष विकिरण का आगमन बढ़ जाता है, क्योंकि इससे सूर्य की मध्याह्न ऊंचाई बढ़ जाती है।
प्रत्यक्ष विकिरण का वार्षिक पाठ्यक्रम ध्रुवों पर सबसे अधिक स्पष्ट होता है, क्योंकि सर्दियों में यहाँ कोई सौर विकिरण नहीं होता है, और गर्मियों में इसका आगमन 900 W / m2 तक पहुँच जाता है। मध्य अक्षांशों में, अधिकतम प्रत्यक्ष विकिरण कभी-कभी गर्मियों में नहीं, बल्कि वसंत में मनाया जाता है, क्योंकि गर्मी के महीनों में, जल वाष्प और धूल की सामग्री में वृद्धि के कारण, वातावरण की पारदर्शिता कम हो जाती है / न्यूनतम गिर जाता है शीतकालीन संक्रांति (दिसंबर) के दिन के करीब की अवधि में। भूमध्य रेखा पर, वसंत और शरद ऋतु विषुव के दिनों में लगभग 920 W / m² के बराबर दो चोटियाँ होती हैं, और गर्मियों और सर्दियों के संक्रांति के दिनों में दो न्यूनतम (लगभग 550 W / m²) होती हैं।
बिखरा हुआ विकिरण
अधिकतम बिखरा हुआ विकिरण आमतौर पर एक सीधी रेखा के अधिकतम से बहुत कम होता है। सूर्य की ऊँचाई जितनी अधिक होगी और वातावरण का प्रदूषण जितना अधिक होगा, बिखरी हुई विकिरण का प्रवाह उतना ही अधिक होगा। बादल जो सूर्य को नहीं ढकते हैं, वे स्पष्ट आकाश की तुलना में बिखरे हुए विकिरण के आगमन को बढ़ाते हैं। बादलों पर बिखरे विकिरण के आगमन की निर्भरता जटिल है। यह बादलों के प्रकार और मात्रा, उनकी ऊर्ध्वाधर शक्ति और ऑप्टिकल गुणों से निर्धारित होता है। बादल वाले आकाश से बिखरे विकिरण में 10 से अधिक बार उतार-चढ़ाव हो सकता है।
स्नो कवर, जो प्रत्यक्ष विकिरण के 70-90% तक को दर्शाता है, बिखरे हुए विकिरण को बढ़ाता है, जो तब वातावरण में बिखर जाता है। समुद्र तल से साइट की ऊंचाई में वृद्धि के साथ, स्पष्ट आकाश के साथ बिखरा हुआ विकिरण कम हो जाता है।
दैनिक और वार्षिक भिन्नता एक स्पष्ट आकाश के साथ बिखरा हुआ विकिरण आम तौर पर प्रत्यक्ष विकिरण के पाठ्यक्रम से मेल खाता है। हालाँकि, सुबह में, बिखरा हुआ विकिरण सूर्योदय से पहले भी दिखाई देता है, और शाम को यह अभी भी गोधूलि के दौरान, यानी सूर्यास्त के बाद आता है। वार्षिक पाठ्यक्रम में, ग्रीष्म ऋतु में सबसे अधिक प्रकीर्णित विकिरण देखा जाता है।
कुल विकिरण
क्षैतिज सतह पर पड़ने वाले प्रकीर्ण और प्रत्यक्ष विकिरण के योग को कहते हैंकुल विकिरण .
यह विकिरण संतुलन का मुख्य घटक है। इसकी वर्णक्रमीय संरचना, प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण की तुलना में, अधिक स्थिर है और लगभग 15 ° से अधिक होने पर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर नहीं करती है।
कुल विकिरण में प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बीच का अनुपात सूर्य की ऊंचाई, बादल और वायुमंडलीय प्रदूषण पर निर्भर करता है। सूर्य की ऊंचाई में वृद्धि के साथ, बादल रहित आकाश में बिखरे हुए विकिरण का अंश कम हो जाता है। वातावरण जितना अधिक पारदर्शी होगा, प्रकीर्णित विकिरण का अंश उतना ही कम होगा। लगातार घने बादलों के साथ कुल विकिरणपूरी तरह से बिखरे हुए विकिरण से मिलकर बनता है। सर्दियों में, बर्फ के आवरण से विकिरण के प्रतिबिंब और वायुमंडल में इसके द्वितीयक प्रकीर्णन के कारण, कुल संरचना में बिखरे हुए विकिरण का अनुपात काफी बढ़ जाता है।
क्लाउड कवर की उपस्थिति में कुल विकिरण का आगमन व्यापक सीमाओं के भीतर भिन्न होता है। इसका सबसे बड़ा आगमन स्पष्ट आकाश के साथ या हल्के बादल के साथ देखा जाता है जो सूर्य को ढकता नहीं है।
दैनिक और वार्षिक विविधताओं में, कुल विकिरण में परिवर्तन सूर्य की ऊंचाई में परिवर्तन के लगभग सीधे आनुपातिक होते हैं। दैनिक चक्र में, बादल रहित आकाश में अधिकतम कुल विकिरण आमतौर पर दोपहर के समय होता है। वार्षिक पाठ्यक्रम में, अधिकतम कुल विकिरण उत्तरी गोलार्ध में मनाया जाता है, आमतौर पर जून में, दक्षिणी में - दिसंबर में।
परावर्तित विकिरण। albedo
पृथ्वी की सक्रिय परत में आने वाले कुल विकिरण का कुछ भाग इससे परावर्तित होता है। विकिरण के परावर्तित भाग का कुल आने वाले कुल विकिरण के अनुपात को कहा जाता हैपरावर्तन , याalbedo (ए) अंतर्निहित सतह।
किसी सतह का ऐल्बिडो उसके रंग, खुरदरापन, नमी की मात्रा और अन्य गुणों पर निर्भर करता है।
विभिन्न प्राकृतिक सतहों के अल्बेडो (वी.एल. गेव्स्की और एम.आई.बुडको के अनुसार)
सतह | अल्बेडो,% | सतह | अल्बेडो,% |
ताजा सूखी बर्फ | 80-95 | राई और गेहूं के खेत | 10-25 |
दूषित बर्फ | 40-50 | आलू के खेत | 15-25 |
समुद्री बर्फ़ | 30-40 | कपास के खेत | 20-25 |
काली मिट्टी | 5-15 | मीडोज | 15-25 |
सूखी मिट्टी मिट्टी | 20-35 | सूखी स्टेपी | 20-30 |
60 ° से अधिक सूर्य की ऊंचाई पर पानी की सतहों का अल्बेडो भूमि के एल्बीडो से कम होता है, क्योंकि सूर्य की किरणें, पानी में प्रवेश करती हैं, बड़े पैमाने पर अवशोषित और उसमें बिखरी हुई होती हैं। किरणों की तीव्र घटना के साथ A = 2-5%, सूर्य की ऊँचाई 10 ° A = 50-70% से कम होने पर। बर्फ और बर्फ के बड़े एल्बिडो ध्रुवीय क्षेत्रों में वसंत के धीमे पाठ्यक्रम और वहां अनन्त बर्फ के संरक्षण के लिए जिम्मेदार हैं।
भूमि, समुद्र और मेघ आवरण के एल्बिडो का प्रेक्षण से किया जाता है कृत्रिम उपग्रहधरती। समुद्र का अल्बेडो लहरों की ऊंचाई की गणना करना संभव बनाता है, बादलों का अल्बेडो उनकी मोटाई को दर्शाता है, और विभिन्न भूमि क्षेत्रों के अल्बेडो से खेतों के बर्फ के आवरण की डिग्री और वनस्पति आवरण की स्थिति का न्याय करना संभव हो जाता है। .
सभी सतहों का अलबेडो, विशेष रूप से पानी, सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है: सबसे कम अल्बेडो दोपहर के समय होता है, और उच्चतम सुबह और शाम में होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि कुल विकिरण की संरचना में सूर्य की कम ऊंचाई पर, बिखरे हुए विकिरण का अंश बढ़ जाता है, जिसमें एक बड़ी हद तकप्रत्यक्ष विकिरण की तुलना में किसी न किसी अंतर्निहित सतह से परावर्तित होता है।
पृथ्वी और वायुमंडल का दीर्घ-तरंग विकिरण
स्थलीय विकिरणएक ही तापमान पर एक बिल्कुल काले शरीर से थोड़ा कम विकिरण।
पृथ्वी की सतह से विकिरण लगातार होता रहता है। उत्सर्जक सतह का तापमान जितना अधिक होगा, उसका विकिरण उतना ही तीव्र होगा। साथ ही, वातावरण लगातार विकीर्ण हो रहा है, जो पृथ्वी की सतह से सौर विकिरण और विकिरण के हिस्से को अवशोषित करके, स्वयं लंबी-तरंग विकिरण उत्सर्जित करता है।
बादल रहित आकाश के साथ समशीतोष्ण अक्षांशों में, वायुमंडलीय विकिरण 280-350 W / m² है, और बादल आकाश के मामले में यह 20-30% अधिक है। इस विकिरण का लगभग 62-64% भाग पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित होता है। पृथ्वी की सतह पर इसका आगमन वायुमंडल का प्रति विकिरण है। इन दोनों प्रवाहों के बीच का अंतर सक्रिय परत द्वारा विकिरण ऊर्जा के नुकसान की विशेषता है। इस अंतर को कहा जाता हैप्रभावी विकिरण EEF .
सक्रिय परत का प्रभावी विकिरण उसके तापमान, हवा के तापमान और आर्द्रता के साथ-साथ बादलों पर भी निर्भर करता है। पृथ्वी की सतह के तापमान में वृद्धि के साथ, ईफ बढ़ता है, और तापमान और वायु आर्द्रता में वृद्धि के साथ यह घटता है। बादल विशेष रूप से प्रभावी विकिरण को प्रभावित करते हैं, क्योंकि बादल की बूंदें लगभग उसी तरह से विकीर्ण होती हैं जैसे पृथ्वी की सक्रिय परत। औसतन, पृथ्वी की सतह पर अलग-अलग बिंदुओं पर एक स्पष्ट आकाश के साथ रात में और दिन के दौरान ईएफ 70-140 W / m² की सीमा के भीतर भिन्न होता है।
दैनिक दर प्रभावी विकिरण की विशेषता अधिकतम 12-14 घंटे और न्यूनतम सूर्योदय से पहले होती है।वार्षिक चाल महाद्वीपीय जलवायु वाले क्षेत्रों में प्रभावी विकिरण गर्मी के महीनों में अधिकतम और सर्दियों में न्यूनतम होता है। समुद्री जलवायु वाले क्षेत्रों में, प्रभावी विकिरण का वार्षिक पाठ्यक्रम महाद्वीप के आंतरिक क्षेत्रों में स्थित क्षेत्रों की तुलना में कम स्पष्ट होता है।
पृथ्वी की सतह से विकिरण जल वाष्प द्वारा अवशोषित किया जाता है और कार्बन डाइआक्साइडहवा में निहित। लेकिन सूर्य की लघु-तरंग विकिरण काफी हद तक वायुमंडल से होकर गुजरती है। वायुमण्डल के इस गुण को कहते हैं"ग्रीनहाउस प्रभाव" , चूंकि इस मामले में वातावरण ग्रीनहाउस में कांच की तरह काम करता है: कांच सूर्य की किरणों को अच्छी तरह से पास करता है, ग्रीनहाउस में मिट्टी और पौधों को गर्म करता है, लेकिन गर्म मिट्टी के थर्मल विकिरण को बाहरी अंतरिक्ष में खराब रूप से पारित करता है। गणना से पता चलता है कि वायुमंडल की अनुपस्थिति में, पृथ्वी की सक्रिय परत का औसत तापमान वास्तविक तापमान से 38 डिग्री सेल्सियस कम होगा, और पृथ्वी शाश्वत बर्फ से ढकी होगी।
यदि विकिरण का आगमन खपत से अधिक है, तो विकिरण संतुलन सकारात्मक होता है और पृथ्वी की सक्रिय परत गर्म हो जाती है। नकारात्मक विकिरण संतुलन के साथ, यह परत ठंडी हो जाती है। विकिरण संतुलन आमतौर पर दिन के दौरान सकारात्मक और रात में नकारात्मक होता है। सूर्यास्त से लगभग १-२ घंटे पूर्व यह ऋणात्मक हो जाता है और प्रातः सूर्योदय के औसतन १ घंटे बाद पुन: धनात्मक हो जाता है। एक स्पष्ट आकाश के साथ दिन के दौरान विकिरण संतुलन का पाठ्यक्रम प्रत्यक्ष विकिरण के पाठ्यक्रम के करीब है।
कृषि भूमि के विकिरण संतुलन का अध्ययन, सूर्य की ऊंचाई, फसल संरचना और पौधों के विकास के चरण के आधार पर, फसलों और मिट्टी द्वारा अवशोषित विकिरण की मात्रा की गणना करना संभव बनाता है। मिट्टी के तापमान और नमी, वाष्पीकरण और अन्य मात्राओं को विनियमित करने के विभिन्न तरीकों का आकलन करने के लिए, विभिन्न प्रकार के वनस्पति आवरण के लिए कृषि क्षेत्रों का विकिरण संतुलन निर्धारित किया जाता है।
सौर विकिरण और विकिरण संतुलन के घटकों को मापने के तरीके
सौर विकिरण प्रवाह को मापने के लिए,शुद्ध तथारिश्तेदार विधियों और, तदनुसार, निरपेक्ष और सापेक्ष एक्टिनोमेट्रिक उपकरण विकसित किए। निरपेक्ष उपकरण आमतौर पर केवल सापेक्ष उपकरणों के अंशांकन और सत्यापन के लिए उपयोग किए जाते हैं।
सापेक्ष उपकरणों का उपयोग मौसम विज्ञान स्टेशनों के नेटवर्क के साथ-साथ अभियान और क्षेत्र अवलोकन में नियमित अवलोकन के लिए किया जाता है। उनमें से सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरण हैं: एक्टिनोमीटर, पायरानोमीटर और एल्बेडोमीटर। दो धातुओं (आमतौर पर मैंगनीन और कॉन्स्टेंटन) से बने थर्मोपाइल्स इन उपकरणों के लिए सौर विकिरण के रिसीवर के रूप में काम करते हैं। थर्मोपाइल के जंक्शनों के बीच विकिरण की तीव्रता के आधार पर, एक तापमान अंतर पैदा होता है और अलग-अलग ताकत का विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है, जिसे गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा जाता है। गैल्वेनोमीटर स्केल के डिवीजनों को निरपेक्ष इकाइयों में बदलने के लिए, रूपांतरण कारकों का उपयोग किया जाता है, जो इस जोड़ी के लिए निर्धारित होते हैं: एक्टिनोमेट्रिक डिवाइस - गैल्वेनोमीटर।
थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर (एम -३) सविनोव - यानिशेव्स्की का उपयोग सूर्य की किरणों के लंबवत सतह पर आने वाले प्रत्यक्ष विकिरण को मापने के लिए किया जाता है।
पायरानोमीटर (M-80M) यानिशेव्स्की का उपयोग क्षैतिज सतह पर आने वाले कुल और बिखरे हुए विकिरण को मापने के लिए किया जाता है।
प्रेक्षणों के दौरान, पाइरेनोमीटर का प्राप्त करने वाला भाग क्षैतिज रूप से स्थापित किया जाता है। प्रकीर्णित विकिरण का निर्धारण करने के लिए, पाइरोमीटर को प्रत्यक्ष विकिरण से छाया स्क्रीन द्वारा एक गोलाकार डिस्क के रूप में छायांकित किया जाता है, जिसे प्राप्त सतह से 60 सेमी की दूरी पर रॉड पर लगाया जाता है। कुल विकिरण को मापते समय, छाया स्क्रीन को किनारे पर ले जाया जाता है
एल्बेडोमीटर एक पायरेनोमीटर भी लगाया गया है। परावर्तित विकिरण को मापने के लिए। इसके लिए, एक उपकरण का उपयोग किया जाता है जो डिवाइस के प्राप्त हिस्से को ऊपर (सीधी रेखा को मापने के लिए) और नीचे (परावर्तित विकिरण को मापने के लिए) को चालू करने की अनुमति देता है। एल्बेडोमीटर द्वारा कुल और परावर्तित विकिरण को निर्धारित करने के बाद, अंतर्निहित सतह के अल्बेडो की गणना की जाती है। क्षेत्र माप के लिए, एक यात्रा एल्बेडोमीटर M-69 का उपयोग किया जाता है।
थर्मोइलेक्ट्रिक बैलेंस मीटर एम -10 एम। इस उपकरण का उपयोग अंतर्निहित सतह के विकिरण संतुलन को मापने के लिए किया जाता है।
विचार किए गए उपकरणों के अलावा, लक्समीटर का भी उपयोग किया जाता है - रोशनी को मापने के लिए फोटोमेट्रिक उपकरण, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, PAR को मापने के लिए विभिन्न उपकरण, आदि। कई एक्टिनोमेट्रिक उपकरणों को विकिरण संतुलन के घटकों की निरंतर रिकॉर्डिंग के लिए अनुकूलित किया जाता है।
सौर विकिरण शासन की एक महत्वपूर्ण विशेषता धूप की अवधि है। यह द्वारा निर्धारित किया जाता हैहेलीओग्राफ़ .
मैदान में पायरेनोमीटर, ट्रेवल एल्बेडोमीटर, बैलेंस मीटर और लक्स मीटर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। पौधों के बीच अवलोकन के लिए, सबसे सुविधाजनक चलने वाले अल्बेडोमीटर और लक्समीटर, साथ ही साथ विशेष माइक्रोप्राइरनोमीटर।
सौर विकिरण
सौर विकिरण
विद्युत चुम्बकीय विकिरण सूर्य से निकलती है और पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करती है। सौर विकिरण की तरंग दैर्ध्य अधिकतम के साथ 0.17 से 4 माइक्रोन की सीमा में केंद्रित होती है। 0.475 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर। ठीक है। सौर विकिरण की ऊर्जा का 48% स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग (0.4 से 0.76 माइक्रोन तक तरंग दैर्ध्य), 45% - अवरक्त (0.76, माइक्रोन से अधिक) पर, और 7% - पराबैंगनी (0.4 से कम) पर पड़ता है। माइक्रोन)। सौर विकिरण - मुख्य। वातावरण, महासागर, जीवमंडल, आदि में प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का एक स्रोत। इसे ऊर्जा की इकाइयों में प्रति यूनिट क्षेत्र प्रति यूनिट समय में मापा जाता है, उदाहरण के लिए। डब्ल्यू / एम²। बुध पर वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण। सूर्य से पृथ्वी की दूरी कहलाती है सौर स्थिरांकऔर लगभग है। 1382 डब्ल्यू / एम²। पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हुए, वायु कणों, गैस अशुद्धियों और एरोसोल पर अवशोषण और बिखरने के कारण सौर विकिरण की तीव्रता और वर्णक्रमीय संरचना में परिवर्तन होता है। पृथ्वी की सतह के पास, सौर विकिरण का स्पेक्ट्रम 0.29-2.0 माइक्रोन तक सीमित है, और अशुद्धियों, ऊंचाई और बादलों की सामग्री के आधार पर तीव्रता में काफी कमी आई है। प्रत्यक्ष विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है, वायुमंडल से गुजरते समय कमजोर हो जाता है, साथ ही वातावरण में एक सीधी रेखा के बिखरने पर बिखरा हुआ विकिरण बनता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण का कुछ भाग पृथ्वी की सतह और बादलों से परावर्तित होकर अंतरिक्ष में चला जाता है; बिखरा हुआ विकिरण भी आंशिक रूप से अंतरिक्ष में भाग जाता है। शेष सौर विकिरण मुख्य में। गर्मी में बदल जाता है, पृथ्वी की सतह और आंशिक रूप से हवा को गर्म करता है। सौर विकिरण, t. Arr।, मुख्य में से एक है। विकिरण संतुलन के घटक
भूगोल। आधुनिक सचित्र विश्वकोश। - एम।: रोसमान. प्रो. द्वारा संपादित। ए.पी. गोर्किना. 2006 .
देखें कि "सौर विकिरण" अन्य शब्दकोशों में क्या है:
सूर्य का विद्युतचुंबकीय और कणिका विकिरण। विद्युत चुम्बकीय विकिरण गामा विकिरण से लेकर रेडियो तरंगों तक तरंग दैर्ध्य की सीमा को कवर करता है, इसकी ऊर्जा अधिकतम स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग पर पड़ती है। सौर का कणिका घटक ... ... बड़े विश्वकोश शब्दकोश
सौर विकिरण- सूर्य द्वारा उत्सर्जित और पृथ्वी से टकराने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण का कुल प्रवाह ... भूगोल शब्दकोश
इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, विकिरण (बहुविकल्पी) देखें। इस लेख में सूचना के स्रोतों के लिंक नहीं हैं। जानकारी सत्यापन योग्य होनी चाहिए, अन्यथा उस पर प्रश्नचिह्न लगाया जा सकता है ... विकिपीडिया
ग्लोब की सतह पर सभी प्रक्रियाएं, चाहे वे कुछ भी हों, उनके स्रोत के रूप में सौर ऊर्जा होती है। क्या विशुद्ध रूप से यांत्रिक प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जा रहा है, हवा में रासायनिक प्रक्रियाएं, पानी, मिट्टी, शारीरिक प्रक्रियाएं या जो कुछ भी ... ... एनसाइक्लोपीडिक डिक्शनरी ऑफ एफ.ए. ब्रोकहॉस और आई.ए. एफ्रोन
सूर्य का विद्युतचुंबकीय और कणिका विकिरण। विद्युत चुम्बकीय विकिरण गामा विकिरण से लेकर रेडियो तरंगों तक तरंग दैर्ध्य की सीमा को कवर करता है, इसकी ऊर्जा अधिकतम स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग पर पड़ती है। सौर का कणिका घटक ... ... विश्वकोश शब्दकोश
सौर विकिरण- शाऊल की स्पिंडुलियूओटी स्थिति के रूप में टी sritis fizika atitikmenys: angl। सौर विकिरण वोक। सोनेंस्ट्रालंग, एफ रस। सौर विकिरण, एन; सौर विकिरण, एफ; सौर विकिरण, एन प्रांक। रेयोनमेंट सोलायर, मी ... फ़िज़िकोस टर्मिन, odynas
सौर विकिरण- शाऊल की स्पिंडुलियूओटी स्थिति के रूप में टी sritis एकोलोजिजा आईआर एप्लिंकोटायरा एपिब्रेटिस शाऊल के एटमॉस्फेरोस इलेक्ट्रोमैग्नेटिनė (इन्फ्राराउडोनोजी 0.76 एनएम सुडारो 45%, मैटोमोजी 0.38–0.76 एनएम - 48%, पराबैंगनीė 0.38 एनएम - 7%) ... एकोलोजिजोस टर्मिन, ऐकिनामासिस odynas
विद्युत चुम्बकीय और कणिका प्रकृति के सूर्य का विकिरण। एस. पी. पृथ्वी पर होने वाली अधिकांश प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। कॉर्पसकुलर एस. पी. मुख्य रूप से प्रोटॉन होते हैं जिनकी गति 300 1500 ... ... महान सोवियत विश्वकोश
ईमेल महान और सूर्य का कणिका विकिरण। ईमेल महान विकिरण गामा विकिरण से लेकर रेडियो तरंगों तक, इसकी ऊर्जावान तरंग दैर्ध्य की सीमा को कवर करता है। अधिकतम स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग पर पड़ता है। नदी का कणिका घटक एस. च के होते हैं गिरफ्तार से… … प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश
प्रत्यक्ष सौर विकिरण- सोलर डिस्क से सीधे आने वाली सोलर रेडिएशन... भूगोल शब्दकोश
पुस्तकें
- सौर विकिरण और पृथ्वी की जलवायु, फेडोरोव वालेरी मिखाइलोविच। पुस्तक आकाशीय-यांत्रिक प्रक्रियाओं से जुड़े पृथ्वी के सूर्यातप में भिन्नता के अध्ययन के परिणाम प्रस्तुत करती है। सौर जलवायु में कम-आवृत्ति और उच्च-आवृत्ति परिवर्तनों का विश्लेषण किया जाता है ...
समानांतर सौर किरणों के बीम के रूप में सौर डिस्क से सीधे पृथ्वी पर आने वाले विकिरण द्वारा बनाई गई ऊर्जा रोशनी को कहा जाता है प्रत्यक्ष सौर विकिरण.
वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर पहुंचने वाला प्रत्यक्ष सौर विकिरण समय के साथ एक छोटी सीमा के भीतर बदलता रहता है, इसलिए इसे सौर स्थिरांक (S0) कहा जाता है। पृथ्वी से सूर्य की औसत दूरी 149.5 106 किमी के साथ, यह लगभग 1400 W / m2 है।
जब प्रत्यक्ष सौर विकिरण का प्रवाह वायुमंडल से होकर गुजरता है, तो इसका कमजोर होना, गैसों, एरोसोल, बादलों द्वारा ऊर्जा के अवशोषण (लगभग 15%) और बिखरने (लगभग 25%) के कारण होता है।
के अनुसार Bouguer कमजोर कानूनप्रत्यक्ष सौर विकिरण पृथ्वी की सतह पर किरणों की एक ऊर्ध्वाधर (लंबवत) घटना के साथ पहुंचता है,
सूत्र
कहां? - वातावरण की पारदर्शिता का गुणांक; मी वायुमंडल के प्रकाशिक द्रव्यमानों की संख्या है।
वायुमंडल में सौर प्रवाह का कमजोर होना पृथ्वी के क्षितिज से ऊपर सूर्य की ऊंचाई और वातावरण की पारदर्शिता पर निर्भर करता है। क्षितिज के ऊपर इसकी ऊंचाई जितनी कम होगी, अधिकवायुमंडल का प्रकाशिक द्रव्यमान सूर्य की किरण से होकर गुजरता है। एक के लिए वायुमंडल का ऑप्टिकल द्रव्यमानवह द्रव्यमान लें जिससे किरणें आंचल में सूर्य की स्थिति से गुजरती हैं (चित्र 3.1)।
चित्र 3.1. सूर्य की विभिन्न ऊंचाइयों पर वायुमंडल में सूर्य किरण के पथ का आरेख(ट्यूटोरियल के पूर्ण संस्करण को डाउनलोड करते समय उपलब्ध)
टेबल(ट्यूटोरियल के पूर्ण संस्करण को डाउनलोड करते समय उपलब्ध)
सूर्य की किरणें वायुमंडल में जितनी दूर जाती हैं, उनका अवशोषण और प्रकीर्णन उतना ही मजबूत होता है और उनकी तीव्रता में भी उतना ही अधिक परिवर्तन होता है।
पारदर्शिता गुणांकवायुमंडल में जल वाष्प और एरोसोल की सामग्री पर निर्भर करता है: जितने अधिक होते हैं, उतनी ही कम संख्या में निष्क्रिय ऑप्टिकल द्रव्यमान के लिए पारदर्शिता गुणांक कम होता है। पूरी तरह से स्वच्छ वातावरण में औसतन पूरे विकिरण प्रवाह के लिए? समुद्र तल पर यह लगभग 0.9 है, वास्तविक वायुमंडलीय परिस्थितियों में - 0.70-0.85, सर्दियों में यह गर्मियों की तुलना में थोड़ा अधिक है।
पृथ्वी की सतह पर प्रत्यक्ष विकिरण का आगमन निर्भर करता है सूर्य की किरणों का आपतन कोण... क्षैतिज सतह पर पड़ने वाले प्रत्यक्ष सौर विकिरण के प्रवाह को कहते हैं आतपन:
सूत्र(ट्यूटोरियल के पूर्ण संस्करण को डाउनलोड करते समय उपलब्ध)
जहाँ h0 सूर्य की ऊँचाई है
प्रत्यक्ष विकिरण की ऊर्जावान रोशनी सूर्य की ऊंचाई और वातावरण की पारदर्शिता पर निर्भर करती है और समुद्र तल से ऊंचाई बढ़ने के साथ बढ़ती है। गर्मियों में रूस के मुख्य कृषि क्षेत्रों में, प्रत्यक्ष विकिरण के मध्याह्न मूल्य 700-900 W / m2 की सीमा में होते हैं। 1 किमी की ऊँचाई पर, वृद्धि 70-140 W / m2 है। 4-5 किमी की ऊंचाई पर, प्रत्यक्ष विकिरण की रोशनी 1180 W / m2 से अधिक है। निम्न-स्तर के बादल आमतौर पर प्रत्यक्ष विकिरण को लगभग पूरी तरह से गुजरने नहीं देते हैं।
प्रत्यक्ष सौर विकिरण का आगमन क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है, जो दिन के दौरान और पूरे वर्ष दोनों में बदलता रहता है। यह प्रत्यक्ष विकिरण की दैनिक और वार्षिक भिन्नता को निर्धारित करता है।
एक बादल रहित दिन (दैनिक भिन्नता) के दौरान प्रत्यक्ष विकिरण में परिवर्तन एक अनिमॉडल वक्र द्वारा वास्तविक सौर दोपहर में अधिकतम के साथ व्यक्त किया जाता है। गर्मियों में, भूमि पर, दोपहर से पहले अधिकतम आ सकता है, क्योंकि दोपहर तक वातावरण की धूल बढ़ जाती है।
प्रत्यक्ष विकिरण की वार्षिक भिन्नतायह ध्रुवों पर सबसे अधिक स्पष्ट होता है, क्योंकि सर्दियों में सौर विकिरण बिल्कुल नहीं होता है, और गर्मियों में इसका आगमन 900 W / m2 तक पहुँच जाता है। मध्य अक्षांशों में, अधिकतम प्रत्यक्ष विकिरण कभी-कभी गर्मियों में नहीं, बल्कि वसंत में मनाया जाता है, क्योंकि गर्मियों के महीनों में, जल वाष्प और धूल की सामग्री में वृद्धि के कारण, वातावरण की पारदर्शिता कम हो जाती है। न्यूनतम गिरावट दिन के करीब की अवधि पर पड़ती है शीतकालीन अयनांत(दिसंबर)। भूमध्य रेखा पर लगभग 920 W/m2 के बराबर दो चोटियाँ हैं। वसंत और शरद ऋतु विषुव के दिनों में, और गर्मियों और सर्दियों के संक्रांति के दिनों में दो न्यूनतम (लगभग 55 डब्ल्यू / एम 2)।
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एक उज्ज्वल प्रकाश हमें गर्म किरणों से जलाता है और हमें अपने जीवन में विकिरण के अर्थ, इसके लाभ और हानि के बारे में सोचने पर मजबूर करता है। सौर विकिरण क्या है? सबक स्कूल भौतिकीहमें सामान्य रूप से विद्युत चुम्बकीय विकिरण की अवधारणा के साथ आरंभ करने के लिए आमंत्रित करता है। यह शब्द पदार्थ के दूसरे रूप को दर्शाता है - पदार्थ से भिन्न। इसमें दृश्य प्रकाश और स्पेक्ट्रम दोनों शामिल हैं जिन्हें आंख से नहीं देखा जा सकता है। यानी एक्स-रे, गामा किरणें, अल्ट्रावायलेट और इंफ्रारेड।
विद्युतचुम्बकीय तरंगें
विकिरण के स्रोत-उत्सर्जक की उपस्थिति में, इसकी विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्रकाश की गति से सभी दिशाओं में फैलती हैं। अन्य तरंगों की तरह इन तरंगों की भी कुछ विशेषताएं होती हैं। इनमें कंपन आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य शामिल हैं। कोई भी पिंड जिसका तापमान परम शून्य से भिन्न होता है, उसमें विकिरण उत्सर्जित करने का गुण होता है।
सूर्य हमारे ग्रह के निकट विकिरण का मुख्य और सबसे शक्तिशाली स्रोत है। बदले में, पृथ्वी (इसका वायुमंडल और सतह) स्वयं विकिरण उत्सर्जित करती है, लेकिन एक अलग सीमा में। अवलोकन तापमान की स्थितिलंबे समय तक ग्रह पर सूर्य से प्राप्त गर्मी की मात्रा के संतुलन के बारे में एक परिकल्पना को जन्म दिया और बाहरी अंतरिक्ष को दिया।
सूर्य विकिरण: वर्णक्रमीय संरचना
स्पेक्ट्रम में सौर ऊर्जा का पूर्ण बहुमत (लगभग 99%) तरंग दैर्ध्य रेंज में 0.1 से 4 माइक्रोन तक होता है। शेष 1% लंबी और छोटी किरणें हैं, जिनमें रेडियो तरंगें और एक्स-रे शामिल हैं। सूर्य की दीप्तिमान ऊर्जा का लगभग आधा भाग उस स्पेक्ट्रम पर पड़ता है जिसे हम अपनी आँखों से देखते हैं, लगभग 44% - पर अवरक्त विकिरण, 9% - पराबैंगनी के लिए। हम कैसे जानते हैं कि सौर विकिरण को कैसे विभाजित किया जाता है? इसके वितरण की गणना अंतरिक्ष उपग्रहों के शोध के लिए संभव है।
ऐसे पदार्थ हैं जो एक विशेष अवस्था में प्रवेश कर सकते हैं और एक अलग तरंग दैर्ध्य रेंज में अतिरिक्त विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक चमक होती है जब कम तामपानइस पदार्थ द्वारा प्रकाश के उत्सर्जन के लिए विशिष्ट नहीं है। इस प्रकार का विकिरण, जिसे ल्यूमिनसेंट विकिरण कहा जाता है, थर्मल विकिरण के सामान्य सिद्धांतों के लिए उधार नहीं देता है।
ल्यूमिनेसेंस की घटना तब होती है जब एक पदार्थ एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित कर लेता है और दूसरे राज्य (तथाकथित उत्तेजित अवस्था) में संक्रमण हो जाता है, जो पदार्थ के अपने तापमान की तुलना में ऊर्जावान रूप से अधिक होता है। ल्यूमिनेसेंस रिवर्स ट्रांज़िशन के दौरान प्रकट होता है - एक उत्तेजित अवस्था से एक परिचित अवस्था में। प्रकृति में, हम इसे रात के आकाश की चमक और औरोरा बोरेलिस के रूप में देख सकते हैं।
हमारा प्रकाशमान
सूर्य की किरणों की ऊर्जा हमारे ग्रह के लिए लगभग ऊष्मा का एकमात्र स्रोत है। इसकी गहराई से सतह तक जाने वाले आंतरिक विकिरण की तीव्रता लगभग 5 हजार गुना कम होती है। इस मामले में, दृश्य प्रकाश इनमें से एक है महत्वपूर्ण कारकग्रह पर जीवन सौर विकिरण का केवल एक अंश है।
सूर्य की किरणों की ऊर्जा एक छोटे से हिस्से में - वायुमंडल में, और अधिकांश - पृथ्वी की सतह पर गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। वहां इसे पानी और मिट्टी (ऊपरी परतों) को गर्म करने पर खर्च किया जाता है, जो तब हवा को गर्मी देते हैं। गर्म होने पर, वातावरण और पृथ्वी की सतह, बदले में, ठंडा होने पर, अवरक्त किरणों को अंतरिक्ष में उत्सर्जित करती है।
सौर विकिरण: परिभाषा
सौर डिस्क से सीधे हमारे ग्रह की सतह पर जाने वाले विकिरण को आमतौर पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण कहा जाता है। सूर्य इसे चारों दिशाओं में फैलाता है। पृथ्वी से सूर्य की विशाल दूरी को ध्यान में रखते हुए, पृथ्वी की सतह पर किसी भी बिंदु पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण को समानांतर किरणों के एक बंडल के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसका स्रोत व्यावहारिक रूप से अनंत में है। बीम के लंबवत क्षेत्र सूरज की रोशनी, इस प्रकार, इसकी सबसे बड़ी राशि प्राप्त करता है।
विकिरण प्रवाह घनत्व (या विकिरण) एक निश्चित सतह पर गिरने वाले विकिरण की मात्रा का एक उपाय है। यह प्रति इकाई समय में प्रति इकाई क्षेत्र में गिरने वाली विकिरण ऊर्जा की मात्रा है। यह मान मापा जाता है - विकिरण - डब्ल्यू / एम 2 में। हमारी पृथ्वी, जैसा कि सभी जानते हैं, सूर्य के चारों ओर एक दीर्घवृत्ताकार कक्षा में परिक्रमा करती है। सूर्य इस दीर्घवृत्त के केंद्र में से एक पर है। इसलिए, हर साल कुछ समय(जनवरी की शुरुआत में) पृथ्वी सूर्य के सबसे करीब और दूसरे में (जुलाई की शुरुआत में) - इससे सबसे दूर की स्थिति लेती है। इस मामले में, विकिरण का परिमाण दूरी के वर्ग के संबंध में प्रतिलोम अनुपात में बदलता है।
सौर विकिरण पृथ्वी पर कहाँ पहुँच गया है? इसके प्रकार कई कारकों द्वारा निर्धारित होते हैं। अक्षांश, आर्द्रता, बादल के आधार पर, इसका कुछ हिस्सा वायुमंडल में बिखरा हुआ है, कुछ भाग अवशोषित हो जाता है, लेकिन अधिकांश अभी भी ग्रह की सतह तक पहुंच जाता है। इस मामले में, एक छोटी राशि परिलक्षित होती है, और मुख्य को पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिसके प्रभाव में इसे गर्म किया जाता है। बिखरा हुआ सौर विकिरण भी आंशिक रूप से पृथ्वी की सतह पर पड़ता है, आंशिक रूप से इसके द्वारा अवशोषित और आंशिक रूप से परावर्तित होता है। इसका शेष भाग बाह्य अंतरिक्ष में चला जाता है।
वितरण कैसा है
क्या सौर विकिरण एक समान है? वायुमंडल में सभी "नुकसान" के बाद इसके प्रकार उनकी वर्णक्रमीय संरचना में भिन्न हो सकते हैं। आखिरकार, अलग-अलग लंबाई वाली किरणें अलग-अलग तरीकों से बिखरी और अवशोषित होती हैं। औसतन, वायुमंडल अपनी मूल मात्रा का लगभग 23% अवशोषित करता है। कुल प्रवाह का लगभग 26% बिखरा हुआ विकिरण में बदल जाता है, जिसका 2/3 भाग तब पृथ्वी पर पड़ता है। संक्षेप में, यह एक अलग प्रकार का विकिरण है, जो मूल विकिरण से भिन्न है। बिखरा हुआ विकिरण पृथ्वी पर सूर्य की डिस्क द्वारा नहीं, बल्कि फर्ममेंट द्वारा भेजा जाता है। इसकी एक अलग वर्णक्रमीय संरचना है।
विकिरण को अवशोषित करता है मुख्य रूप से ओजोन - दृश्य स्पेक्ट्रम, और पराबैंगनी किरणें। इन्फ्रारेड विकिरण कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो कि, वातावरण में बहुत छोटा है।
विकिरण का प्रकीर्णन, इसे क्षीण करना, स्पेक्ट्रम के सभी तरंग दैर्ध्य के लिए होता है। इस प्रक्रिया में, इसके कण, विद्युत चुम्बकीय प्रभाव में आते हैं, सभी दिशाओं में आपतित तरंग की ऊर्जा का पुनर्वितरण करते हैं। अर्थात्, कण ऊर्जा के बिंदु स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।
दिन का प्रकाश
प्रकीर्णन के कारण सूर्य से आने वाला प्रकाश वायुमंडल की परतों से गुजरते समय रंग बदलता है। प्रकीर्णन का व्यावहारिक मूल्य दिन के उजाले का निर्माण करना है। यदि पृथ्वी वायुमंडल से रहित होती, तो प्रकाश केवल उन्हीं स्थानों पर होता जहाँ सूर्य की सीधी या सतह-परावर्तित किरणें पड़ती हैं। अर्थात् दिन के समय प्रकाश का स्रोत वायुमण्डल ही होता है। उसके लिए धन्यवाद, यह सीधी किरणों के लिए दुर्गम दोनों जगहों पर प्रकाश है, और जब सूरज बादलों के पीछे छिपा होता है। यह बिखराव है जो हवा को रंग देता है - हम आकाश को नीला देखते हैं।
और सौर विकिरण किस पर निर्भर करता है? मैलापन कारक को भी नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए। आखिरकार, विकिरण का कमजोर होना दो तरह से होता है - स्वयं वातावरण से और जल वाष्प द्वारा, साथ ही साथ विभिन्न अशुद्धियों द्वारा। गर्मियों में धूल की मात्रा बढ़ जाती है (जैसा कि वातावरण में जल वाष्प की मात्रा होती है)।
कुल विकिरण
इसका अर्थ है पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाले विकिरण की कुल मात्रा, प्रत्यक्ष और प्रकीर्ण दोनों। बादल के मौसम के साथ कुल सौर विकिरण कम हो जाता है।
इस कारण से, गर्मियों में, कुल विकिरण औसतन दोपहर से पहले उसके बाद की तुलना में अधिक होता है। और वर्ष की पहली छमाही में - दूसरे की तुलना में अधिक।
पृथ्वी की सतह पर कुल विकिरण का क्या होता है? वहां पहुंचने पर यह ज्यादातर मिट्टी या पानी की ऊपरी परत द्वारा अवशोषित हो जाती है और गर्मी में बदल जाती है, इसका कुछ हिस्सा परावर्तित हो जाता है। परावर्तन की डिग्री पृथ्वी की सतह की प्रकृति पर निर्भर करती है। संकेतक व्यक्त प्रतिशतसतह पर पड़ने वाली अपनी कुल मात्रा में परावर्तित सौर विकिरण को सतह एल्बिडो कहा जाता है।
पृथ्वी की सतह के स्व-विकिरण की अवधारणा को वनस्पति, बर्फ के आवरण, पानी और मिट्टी की ऊपरी परतों द्वारा उत्सर्जित लंबी तरंग विकिरण के रूप में समझा जाता है। किसी सतह का विकिरण संतुलन उसकी अवशोषित और विकिरित मात्रा के बीच का अंतर है।
प्रभावी विकिरण
यह सिद्ध हो चुका है कि प्रति-विकिरण लगभग हमेशा स्थलीय विकिरण से कम होता है। इस वजह से, पृथ्वी की सतह गर्मी का नुकसान उठाती है। सतह के आंतरिक विकिरण और वायुमंडलीय एक के मूल्यों के बीच के अंतर को प्रभावी विकिरण कहा जाता है। यह वास्तव में ऊर्जा का शुद्ध नुकसान है और इसके परिणामस्वरूप रात में गर्मी होती है।
यह दिन में भी मौजूद है। लेकिन दिन के दौरान, इसे आंशिक रूप से मुआवजा दिया जाता है या अवशोषित विकिरण द्वारा अवरुद्ध भी किया जाता है। इसलिए, पृथ्वी की सतह रात की तुलना में दिन में अधिक गर्म होती है।
विकिरण के भौगोलिक वितरण के बारे में
पृथ्वी पर सौर विकिरण पूरे वर्ष असमान रूप से वितरित किया जाता है। इसका वितरण आंचलिक है, और आइसोलिन्स (बिंदुओं को जोड़ना समान मूल्य) विकिरण प्रवाह के अक्षांशीय वृत्तों के समान नहीं हैं। यह विसंगति अलग-अलग क्षेत्रों में बादल छाए रहने और वातावरण की पारदर्शिता के विभिन्न स्तरों के कारण होती है। ग्लोब.
कम बादल वाले वातावरण वाले उपोष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों में वर्ष के दौरान कुल सौर विकिरण का सबसे अधिक महत्व है। वन क्षेत्रों में यह काफी कम है। भूमध्यरेखीय बेल्ट... इसका कारण बढ़ा हुआ बादल है। यह सूचक दोनों ध्रुवों की ओर घटता है। लेकिन ध्रुवों के क्षेत्र में यह फिर से बढ़ता है - उत्तरी गोलार्ध में यह कम है, बर्फीले और बादल वाले अंटार्कटिका के क्षेत्र में - अधिक। महासागरों की सतह के ऊपर, औसतन सौर विकिरण महाद्वीपों की तुलना में कम है।
पृथ्वी पर लगभग हर जगह, सतह पर एक सकारात्मक विकिरण संतुलन होता है, अर्थात, उसी समय, विकिरण का प्रवाह प्रभावी विकिरण से अधिक होता है। अपवाद अंटार्कटिका और ग्रीनलैंड के क्षेत्र हैं जिनके बर्फ के पठार हैं।
क्या हम ग्लोबल वार्मिंग का सामना कर रहे हैं?
लेकिन उपरोक्त का अर्थ पृथ्वी की सतह का वार्षिक तापन नहीं है। अवशोषित विकिरण की अधिकता की भरपाई सतह से वायुमंडल में गर्मी के रिसाव से होती है, जो तब होता है जब पानी का चरण बदल जाता है (वाष्पीकरण, बादलों के रूप में संघनन)।
इस प्रकार, पृथ्वी की सतह पर कोई विकिरण संतुलन नहीं है। लेकिन यहां थर्मल संतुलन- गर्मी की आपूर्ति और हानि विकिरण सहित विभिन्न तरीकों से संतुलित होती है।
कार्ड पर शेष राशि का वितरण
पृथ्वी के समान अक्षांशों पर, समुद्र की सतह पर भूमि की तुलना में विकिरण संतुलन अधिक होता है। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि महासागरों में विकिरण को अवशोषित करने वाली परत मोटी होती है, जबकि जमीन की तुलना में ठंडी समुद्री सतह के कारण वहां प्रभावी विकिरण कम होता है।
इसके वितरण के आयाम में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव रेगिस्तानों में देखे जाते हैं। शुष्क हवा में उच्च प्रभावी विकिरण और थोड़ा बादल छाए रहने के कारण वहां संतुलन कम है। कुछ हद तक, यह मानसूनी जलवायु वाले क्षेत्रों में कम होता है। गर्म मौसम में, वहाँ बादल बढ़ जाते हैं, और अवशोषित सौर विकिरण समान अक्षांश के अन्य क्षेत्रों की तुलना में कम होता है।
बेशक, मुख्य कारक जिस पर औसत वार्षिक सौर विकिरण निर्भर करता है, वह किसी विशेष क्षेत्र का अक्षांश है। पराबैंगनी विकिरण के रिकॉर्ड "हिस्से" भूमध्य रेखा के पास स्थित देशों में जाते हैं। यह पूर्वोत्तर अफ्रीका, इसका पूर्वी तट, अरब प्रायद्वीप, ऑस्ट्रेलिया का उत्तर और पश्चिम, इंडोनेशिया के द्वीपों का हिस्सा है, पश्चिमी भागदक्षिण अमेरिका का तट।
यूरोप, तुर्की, दक्षिणी स्पेन, सिसिली, सार्डिनिया, ग्रीस के द्वीपों, फ्रांस के तट (दक्षिणी भाग) के साथ-साथ इटली, साइप्रस और क्रेते के क्षेत्रों में प्रकाश और विकिरण दोनों की सबसे बड़ी खुराक लेते हैं।
और हम कैसे हैं?
रूस में कुल सौर विकिरण पहली नज़र में, अप्रत्याशित रूप से वितरित किया जाता है। हमारे देश के क्षेत्र में, अजीब तरह से, यह काला सागर रिसॉर्ट्स नहीं है जो हथेली पकड़ते हैं। सौर विकिरण की सबसे बड़ी खुराक चीन और उत्तरी भूमि की सीमा से लगे क्षेत्रों में होती है। सामान्य तौर पर, रूस में सौर विकिरण विशेष रूप से तीव्र नहीं होता है, जिसे हमारे उत्तरी द्वारा पूरी तरह से समझाया गया है भौगोलिक स्थान. न्यूनतम राशिसूरज की रोशनी उत्तर-पश्चिमी क्षेत्र - सेंट पीटर्सबर्ग, आसपास के क्षेत्रों के साथ जाती है।
रूस में सौर विकिरण यूक्रेन की तुलना में कम है। वहाँ अधिकांश पराबैंगनी विकिरण क्रीमिया और डेन्यूब से परे के क्षेत्रों में जाता है, दूसरे स्थान पर यूक्रेन के दक्षिणी क्षेत्रों के साथ कार्पेथियन हैं।
क्षैतिज सतह पर पड़ने वाले कुल (इसमें प्रत्यक्ष और प्रकीर्ण दोनों शामिल हैं) सौर विकिरण विभिन्न क्षेत्रों के लिए विशेष रूप से विकसित तालिकाओं में महीनों द्वारा दिया जाता है और इसे MJ / m2 में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, मॉस्को में सौर विकिरण सर्दियों के महीनों में 31-58 से लेकर गर्मियों में 568-615 तक होता है।
सौर सूर्यातप के बारे में
सूर्यातप, या सूर्य की सतह पर उपयोगी विकिरण घटना की मात्रा, एक भौगोलिक बिंदु से दूसरे में काफी भिन्न होती है। वार्षिक सूर्यातप की गणना एक के लिए की जाती है वर्ग मीटरमेगावाट में। उदाहरण के लिए, मॉस्को में यह मान 1.01 है, आर्कान्जेस्क में - 0.85, अस्त्रखान में - 1.38 मेगावाट।
इसे निर्धारित करते समय, ऐसे कारकों को ध्यान में रखना आवश्यक है जैसे वर्ष का समय (सर्दियों में, रोशनी और दिन की लंबाई कम होती है), इलाके की प्रकृति (पहाड़ सूरज को अस्पष्ट कर सकते हैं), मौसम की स्थिति क्षेत्र की विशेषता - कोहरा, बार-बार बारिश और बादल। प्रकाश प्राप्त करने वाला विमान लंबवत, क्षैतिज या तिरछा उन्मुख हो सकता है। सूर्यातप की मात्रा, साथ ही रूस में सौर विकिरण का वितरण, शहरों और क्षेत्रों द्वारा एक तालिका में समूहीकृत डेटा है, जो भौगोलिक अक्षांश को दर्शाता है।
आवश्यक उपकरण और सहायक उपकरण: थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर एम -3, यूनिवर्सल पाइरनोमीटर एम -80 एम, ट्रैवलिंग एल्बेडोमीटर, थर्मोइलेक्ट्रिक बैलेंस मीटर एम -10 एम, यूनिवर्सल हेलियोग्राफ मॉडल जीयू -1, लक्समीटर यू -16।
पृथ्वी पर आने वाली ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य से आने वाली विकिरण ऊर्जा है। सूर्य द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रवाह को सामान्यतः सौर विकिरण कहा जाता है। यह विकिरण व्यावहारिक रूप से वातावरण में और पृथ्वी की सतह पर होने वाली सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का एकमात्र स्रोत है, जिसमें जीवित जीवों में होने वाली सभी प्रक्रियाएं शामिल हैं।
सौर विकिरण पौधों को ऊर्जा प्रदान करता है, जिसका उपयोग वे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए करते हैं, वृद्धि और विकास की प्रक्रियाओं, पत्तियों की व्यवस्था और संरचना, बढ़ते मौसम की अवधि आदि को प्रभावित करते हैं। मात्रात्मक रूप से, सौर विकिरण हो सकता है विकिरण प्रवाह द्वारा विशेषता .
विकिरण प्रवाह -यह दीप्तिमान ऊर्जा की मात्रा है जो सतह की प्रति इकाई समय में प्रति इकाई समय पर वितरित की जाती है।
इकाइयों की एसआई प्रणाली में, विकिरण प्रवाह को वाट प्रति 1m 2 (W / m 2) या किलोवाट प्रति 1 m 2 (kW / m 2) में मापा जाता है। पहले, इसे कैलोरी प्रति सेमी 2 प्रति मिनट (कैलोरी / (सेमी 2 मिनट)) में मापा जाता था।
1 कैल / (सेमी 2 मिनट) = 698 डब्ल्यू / एम 2 या 0.698 किलोवाट / एम 2
पृथ्वी से सूर्य की औसत दूरी पर वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण प्रवाह का घनत्व कहलाता है सौर स्थिरांक एस 0... 1981 के अंतर्राष्ट्रीय समझौते के अनुसार S 0 = 1.37 kW / m 2 (1.96 1 cal / (cm 2 min))।
यदि सूर्य अपने चरम पर नहीं है, तो क्षैतिज सतह पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा सूर्य की किरणों के लंबवत स्थित सतह की तुलना में कम होगी। यह राशि क्षैतिज सतह पर किरणों के आपतन कोण पर निर्भर करती है। प्रति मिनट एक क्षैतिज सतह द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:
एस = एस पाप एच ©
जहां एस क्षैतिज सतह द्वारा प्रति मिनट प्राप्त गर्मी की मात्रा है; एस बीम के लंबवत सतह द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा है; एच© - सूर्य की किरण द्वारा एक क्षैतिज सतह के साथ बनने वाला कोण (कोण h को सूर्य की ऊँचाई कहा जाता है)।
पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हुए, वायुमंडलीय गैसों और एरोसोल द्वारा अवशोषण और प्रकीर्णन के कारण सौर विकिरण क्षीण हो जाता है। सौर विकिरण प्रवाह का क्षीणन वायुमंडल में बीम द्वारा तय किए गए पथ की लंबाई और इस पथ के साथ वातावरण की पारदर्शिता पर निर्भर करता है। वायुमंडल में बीम पथ की लंबाई सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है। जब सूर्य अपने चरम पर होता है, तो सूर्य की किरणें सबसे अधिक गुजरती हैं छोटा रास्ता... इस मामले में, वायुमंडल का द्रव्यमान सूर्य की किरणों से गुजरता है, अर्थात। 1 सेमी 2 के आधार के साथ हवा के एक ऊर्ध्वाधर स्तंभ का द्रव्यमान एक पारंपरिक इकाई (एम = 1) के रूप में लिया जाता है। जैसे-जैसे सूर्य क्षितिज पर उतरता है, वातावरण में किरणों का मार्ग बढ़ता जाता है, और फलस्वरूप, चलने योग्य द्रव्यमानों की संख्या भी बढ़ जाती है (m> 1)। जब सूर्य क्षितिज पर होता है, तो किरणें वायुमंडल में सबसे लंबे रास्ते पर चलती हैं। गणना से पता चलता है कि m सूर्य की स्थिति से उसके आंचल में 34.4 गुना अधिक है। वायुमंडल में प्रत्यक्ष सौर विकिरण प्रवाह के क्षीणन को Bouguer सूत्र द्वारा वर्णित किया गया है। पारदर्शिता गुणांक पीयह दर्शाता है कि वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर पहुँचने वाले सौर विकिरण का कितना भाग m = 1 पर पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है।
एस एम = एस 0 पी एम ,
जहाँ S m पृथ्वी पर पहुँचने वाला प्रत्यक्ष सौर विकिरण प्रवाह है; एस 0 - सौर स्थिरांक; पी -पारदर्शिता गुणांक; एम- वायुमंडल का द्रव्यमान।
पारदर्शिता गुणांक वायुमंडल में जल वाष्प और एरोसोल की सामग्री पर निर्भर करता है: जितने अधिक होते हैं, उतनी ही कम संख्या में निष्क्रिय द्रव्यमान के लिए पारदर्शिता गुणांक कम होता है। पारदर्शिता गुणांक 0.60 . से होता है 0.85 तक।
सौर विकिरण के प्रकार
प्रत्यक्ष सौर विकिरण(एस ) - समानांतर किरणों की किरण के रूप में सूर्य से सीधे पृथ्वी की सतह पर आने वाला विकिरण।
प्रत्यक्ष सौर विकिरण क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई, हवा की पारदर्शिता, बादल के आवरण, समुद्र तल से ऊपर के स्थान की ऊंचाई और पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।
बिखरा हुआ सौर विकिरण(डी) – पृथ्वी के वायुमंडल और बादलों द्वारा बिखरे हुए विकिरण का भाग और आकाश से पृथ्वी की सतह पर पहुँचता है। बिखरे हुए विकिरण की तीव्रता क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई, बादल के आवरण, वायु पारदर्शिता, समुद्र तल से ऊंचाई और बर्फ के आवरण पर निर्भर करती है। बिखरे हुए विकिरण पर बादल और बर्फ के आवरण का बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, जो उन पर पड़ने वाले प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के प्रकीर्णन और परावर्तन और वातावरण में उनके पुन: प्रकीर्णन के कारण, बिखरे हुए विकिरण प्रवाह को कई गुना बढ़ा सकते हैं।
बिखरा हुआ विकिरण प्रत्यक्ष सौर विकिरण को महत्वपूर्ण रूप से पूरक करता है और पृथ्वी की सतह पर सौर ऊर्जा के प्रवाह को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
कुल विकिरण(क्यू) - क्षैतिज सतह में प्रवेश करने वाले प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के प्रवाह का योग:
सूर्योदय से पहले, दोपहर में, और सूर्यास्त के बाद, निरंतर बादलों के साथ, कुल विकिरण पूरी तरह से पृथ्वी पर पहुंचता है, और कम सौर ऊंचाई पर इसमें मुख्य रूप से बिखरे हुए विकिरण होते हैं। बादल रहित या थोड़े बादल वाले आकाश में, सूर्य की ऊंचाई में वृद्धि के साथ, प्रत्यक्ष विकिरण का अनुपात, कुल संरचना में, तेजी से बढ़ता है और दिन में प्रवाह बिखरे हुए विकिरण के प्रवाह से कई गुना अधिक होता है।
पृथ्वी की सतह में प्रवेश करने वाले कुल विकिरण प्रवाह का अधिकांश भाग मिट्टी, पानी और वनस्पति की ऊपरी परत द्वारा अवशोषित किया जाता है। इस मामले में, उज्ज्वल ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, अवशोषित परतों को गर्म करती है। शेष कुल विकिरण प्रवाह पृथ्वी की सतह से परावर्तित होकर बनता है परावर्तित विकिरण(आर)। परावर्तित विकिरण का लगभग पूरा प्रवाह वायुमंडल से होकर गुजरता है और विश्व अंतरिक्ष में चला जाता है, लेकिन इसका कुछ भाग वायुमंडल में बिखर जाता है और आंशिक रूप से पृथ्वी की सतह पर लौट आता है, जिससे बिखरे हुए विकिरण में वृद्धि होती है, और परिणामस्वरूप, कुल विकिरण।
परावर्तन अलग सतहबुलाया albedo... यह परावर्तित विकिरण प्रवाह का अनुपात कुल विकिरण घटना के कुल प्रवाह से है यह सतह:
अल्बेडो को एक इकाई के अंशों में या प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस प्रकार, पृथ्वी की सतह क्यूए के बराबर कुल विकिरण प्रवाह का एक हिस्सा दर्शाती है, और अवशोषित और गर्मी में परिवर्तित हो जाती है - क्यू (1-ए)। अंतिम मात्रा कहलाती है अवशोषित विकिरण.
विभिन्न भूमि सतहों के अलबीडो मुख्य रूप से इन सतहों के रंग और खुरदरेपन पर निर्भर करते हैं। अंधेरे और खुरदरी सतहों में हल्की और चिकनी सतहों की तुलना में कम एल्बीडोस होते हैं। बढ़ती नमी के साथ मिट्टी का एल्बीडो कम हो जाता है, क्योंकि उनका रंग गहरा हो जाता है। कुछ प्राकृतिक सतहों के लिए एल्बिडो मान तालिका 1 में दिए गए हैं।
तालिका 1 - विभिन्न प्राकृतिक सतहों के अलबेडो
बादलों की ऊपरी सतह की परावर्तनशीलता बहुत अधिक होती है, विशेषकर उनकी उच्च शक्ति पर। औसतन, बादलों का एल्बीडो लगभग 50-60% होता है, in व्यक्तिगत मामले- 80-85% से अधिक।
प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण(PAR) - प्रकाश संश्लेषण में हरे पौधों द्वारा उपयोग किए जा सकने वाले कुल विकिरण प्रवाह का हिस्सा। PAR प्रवाह की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
PAR = 0.43S '+ 0.57D,
जहां एस - क्षैतिज सतह में प्रवेश करने वाला प्रत्यक्ष सौर विकिरण; डी - विसरित सौर विकिरण।
शीट पर पड़ने वाला PAR फ्लक्स ज्यादातर इसके द्वारा अवशोषित होता है, इस फ्लक्स के बहुत छोटे अंश सतह से परावर्तित होते हैं और शीट से गुजरते हैं। अधिकांश वृक्ष प्रजातियों की पत्तियां लगभग 80% अवशोषित करती हैं, कुल PAR प्रवाह के 10-12% तक प्रतिबिंबित और संचारित होती हैं। पत्तियों द्वारा अवशोषित PAR फ्लक्स के हिस्से से, प्रकाश संश्लेषण के लिए पौधों द्वारा सीधे कुछ प्रतिशत विकिरण ऊर्जा का उपयोग किया जाता है और पत्तियों द्वारा संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों की रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। शेष, 95% से अधिक विकिरण ऊर्जा, गर्मी में परिवर्तित हो जाती है और मुख्य रूप से वाष्पोत्सर्जन पर खर्च होती है, पत्तियों को स्वयं गर्म करती है और आसपास की हवा के साथ उनका ताप विनिमय करती है।
पृथ्वी और वायुमंडल का दीर्घ-तरंग विकिरण।
पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन
पृथ्वी में प्रवेश करने वाली अधिकांश सौर ऊर्जा इसकी सतह और वायुमंडल द्वारा अवशोषित होती है, इसमें से कुछ उत्सर्जित होती है। पृथ्वी की सतह से विकिरण घड़ी के आसपास होता है।
पृथ्वी की सतह द्वारा उत्सर्जित किरणों का कुछ भाग वायुमंडल द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है और इस प्रकार वातावरण को गर्म करने में योगदान देता है। वायुमंडल, बदले में, पृथ्वी की सतह के साथ-साथ बाहरी अंतरिक्ष में भी किरणें भेजता है। पृथ्वी की सतह द्वारा उत्सर्जित गर्मी को बनाए रखने के लिए वातावरण की इस संपत्ति को कहा जाता है ग्रीनहाउस प्रभाव... वायुमंडल के प्रति विकिरण के रूप में ऊष्मा के आगमन और सक्रिय परत से विकिरण के रूप में इसके उपभोग के बीच के अंतर को कहा जाता है प्रभावी विकिरणसक्रिय परत। रात में प्रभावी विकिरण विशेष रूप से बड़ा होता है, जब पृथ्वी की सतह से गर्मी का नुकसान वायुमंडल द्वारा उत्सर्जित गर्मी प्रवाह से काफी अधिक होता है। दिन के समय जब कुल सौर विकिरण को वायुमंडल के विकिरण में जोड़ा जाता है, तो अत्यधिक गर्मी प्राप्त होती है, जो मिट्टी और हवा को गर्म करने, पानी को वाष्पित करने आदि में जाती है।
अवशोषित कुल विकिरण और सक्रिय परत के प्रभावी विकिरण के बीच के अंतर को कहा जाता है विकिरण संतुलनसक्रिय परत।
विकिरण संतुलन का आने वाला हिस्सा प्रत्यक्ष और बिखरे हुए सौर विकिरण के साथ-साथ वातावरण के काउंटर विकिरण से बना है। खर्च करने योग्य हिस्सा पृथ्वी की सतह के परावर्तित सौर विकिरण और लंबी-तरंग विकिरण से बना है।
विकिरण संतुलन पृथ्वी की सतह पर विकिरण ऊर्जा के वास्तविक आगमन का प्रतिनिधित्व करता है, जिस पर यह निर्भर करता है कि इसे गर्म किया जाएगा या ठंडा किया जाएगा।
यदि विकिरण ऊर्जा का आगमन उसकी खपत से अधिक है, तो विकिरण संतुलन सकारात्मक होता है और सतह गर्म हो जाती है। यदि आय प्रवाह दर से कम है, तो शेष राशि ऋणात्मक होती है और सतह ठंडी हो जाती है। पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन मुख्य जलवायु-निर्माण कारकों में से एक है। यह सूर्य की ऊंचाई, सूर्य के प्रकाश की अवधि, पृथ्वी की सतह की प्रकृति और स्थिति, वायुमंडल की मैलापन, उसमें जलवाष्प की मात्रा, बादलों की उपस्थिति आदि पर निर्भर करता है।
सौर विकिरण को मापने के लिए उपकरण
थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर एम -3(चित्र 3) सूर्य की किरणों के लंबवत सतह पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण की तीव्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
एक्टिनोमीटर रिसीवर बारी-बारी से मैंगनीन और कॉन्स्टेंटन प्लेटों का एक थर्मोपाइल होता है, जिसे तारांकन के रूप में बनाया जाता है। थर्मोपाइल के आंतरिक जंक्शनों को एक इंसुलेटिंग गैसकेट के माध्यम से सिल्वर फ़ॉइल से बने डिस्क से चिपका दिया जाता है, डिस्क के किनारे को सूरज की ओर काला कर दिया जाता है। बाहरी जोड़ों को एक इन्सुलेट गैसकेट के माध्यम से एक विशाल तांबे की अंगूठी से चिपकाया जाता है। यह क्रोम कैप के साथ विकिरण द्वारा गर्म होने से सुरक्षित है। थर्मोपाइल एक धातु ट्यूब के नीचे स्थित होता है, जिसे माप के दौरान सूर्य की ओर निर्देशित किया जाता है। ट्यूब की आंतरिक सतह को काला कर दिया जाता है, और बिखरे हुए विकिरण को एक्टिनोमीटर रिसीवर में प्रवेश करने से रोकने के लिए ट्यूब में 7 डायाफ्राम (अंगूठी के आकार के कसना) की व्यवस्था की जाती है।
अवलोकन के लिए, उपकरण के आधार पर तीर 11 (चित्र 2) उत्तर की ओर उन्मुख है, और सूर्य की ट्रैकिंग की सुविधा के लिए, अवलोकन स्थल के अक्षांश (सेक्टर के साथ) के अनुसार एक एक्टिनोमीटर स्थापित किया गया है 9 और उपकरण रैक के शीर्ष पर जोखिम 10 ) सूरज पर निशाना एक पेंच के साथ किया जाता है 3 और हैंडल 6 उपकरण के शीर्ष पर स्थित है। पेंच ट्यूब को एक ऊर्ध्वाधर विमान में घुमाने की अनुमति देता है; जब हैंडल घुमाया जाता है, तो ट्यूब सूर्य के पीछे निर्देशित होती है। सूर्य पर सटीक निशाना लगाने के लिए बाहरी डायाफ्राम में एक छोटा सा छेद बनाया जाता है। उपकरण के तल पर इस छेद के सामने है सफेद परदा 5 ... पर सही स्थापनाडिवाइस के, इस छेद के माध्यम से प्रवेश करने वाली सूर्य की किरण को स्क्रीन के केंद्र में एक उज्ज्वल स्थान (बन्नी) देना चाहिए।
चावल। 3 थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर एम -3: 1 - कवर; 2, 3 - शिकंजा; 4 - अक्ष; 5 - स्क्रीन; 6 - संभाल; 7 - ट्यूब; 8 - अक्ष; 9 - अक्षांश क्षेत्र; 10 - रैक; 11 - आधार।
यूनिवर्सल पायरानोमीटर M-80M(चित्र 4) को कुल (क्यू) और बिखरे हुए (डी) विकिरण को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्हें जानकर, क्षैतिज सतह S पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण की तीव्रता की गणना करना संभव है। M-80M पायरानोमीटर में रिसीवर के साथ इंस्ट्रूमेंट स्टैंड को नीचे की ओर मोड़ने के लिए एक उपकरण है, जो आपको परावर्तित विकिरण की तीव्रता को मापने और अंतर्निहित सतह के अल्बेडो को निर्धारित करने की अनुमति देता है।
पायरानोमीटर रिसीवर 1 एक थर्मोइलेक्ट्रिक बैटरी है, जिसे एक वर्ग के आकार में व्यवस्थित किया गया है। इसकी प्राप्त करने वाली सतह को काले रंग से रंगा गया है और सफेद रंगएक बिसात के रूप में। थर्मोपाइल जंक्शनों का आधा हिस्सा सफेद कोशिकाओं के नीचे होता है, दूसरा आधा काली कोशिकाओं के नीचे। रिसीवर के शीर्ष को हवा और वर्षा से बचाने के लिए एक गोलार्द्ध के गिलास से ढका हुआ है। प्रकीर्णित विकिरण की तीव्रता को मापने के लिए, रिसीवर को एक विशेष स्क्रीन द्वारा छायांकित किया जाता है 3 ... माप के दौरान, डिवाइस के रिसीवर को कड़ाई से क्षैतिज रूप से स्थापित किया जाता है, इसके लिए पाइरनोमीटर एक गोलाकार स्तर से सुसज्जित होता है 7 और शिकंजा सेट करें 4. रिसीवर के निचले हिस्से में पानी सोखने वाले पदार्थ से भरा ग्लास ड्रायर होता है, जो रिसीवर और ग्लास पर नमी के संघनन को रोकता है। निष्क्रिय होने पर, पायरानोमीटर रिसीवर को मेटल कैप के साथ बंद कर दिया जाता है।
चावल। 4 यूनिवर्सल पायरानोमीटर M-80M: 1 - पायरानोमीटर हेड; 2 - लॉकिंग स्प्रिंग; 3 - छाया काज; 4 - पेंच सेट करें; 5 - आधार; 6 - तह तिपाई का काज; 7 - स्तर; 8 - पेंच; 9 - अंदर एक dehumidifier के साथ रैक; 10 - थर्मोपाइल प्राप्त सतह।
यात्रा एल्बेडोमीटर(चित्र 5) क्षेत्र में कुल, बिखरे हुए और परावर्तक विकिरण की तीव्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिसीवर पाइरनोमीटर हेड है 1 एक आत्म-संतुलन वाले जिम्बल पर घुड़सवार 3 ... यह निलंबन आपको डिवाइस को दो स्थितियों में स्थापित करने की अनुमति देता है - रिसीवर ऊपर और नीचे के साथ, और रिसीवर की क्षैतिज स्थिति स्वचालित रूप से सुनिश्चित की जाती है। डिवाइस की प्राप्त सतह की ऊपर की स्थिति के साथ, कुल विकिरण क्यू निर्धारित किया जाता है। फिर, परावर्तित विकिरण आर को मापने के लिए, अल्बेडोमीटर के हैंडल को 180 0 से बदल दिया जाता है। इन मूल्यों को जानकर, आप अल्बेडो निर्धारित कर सकते हैं।
थर्मोइलेक्ट्रिक बैलेंस मीटर M-10M(चित्र 6) अंतर्निहित सतह के कुल विकिरण संतुलन को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बैलेंसर का रिसीवर एक थर्मोपाइल है चौकोर आकारकई तांबे की सलाखों से मिलकर 5 कॉन्स्टेंटन टेप में लिपटे 10 ... टेप के प्रत्येक पेंच का आधा इलेक्ट्रोप्लेटेड सिल्वर प्लेटेड होता है, सिल्वर लेयर की शुरुआत और अंत 9 थर्मल जंक्शन हैं। आधे जोड़ों को ऊपरी भाग से चिपकाया जाता है, अन्य आधे को निचली प्राप्त सतहों से चिपकाया जाता है, जिनका उपयोग तांबे की प्लेटों के रूप में किया जाता है 2 काले रंग से रंगा हुआ। बैलेंस मीटर रिसीवर को एक गोल धातु फ्रेम में रखा गया है 1 ... मापते समय, यह एक विशेष ओवरले स्तर का उपयोग करके कड़ाई से क्षैतिज रूप से स्थित होता है। इसके लिए बैलेंस मीटर रिसीवर बॉल ज्वाइंट पर लगा होता है। 15 ... माप सटीकता बढ़ाने के लिए, बैलेंस मीटर रिसीवर को एक गोल ढाल द्वारा प्रत्यक्ष सौर विकिरण से बचाया जा सकता है 12 ... प्रत्यक्ष सौर विकिरण की तीव्रता को इस मामले में एक्टिनोमीटर या पायरानोमीटर से मापा जाता है।
चावल। 5 ट्रेवलिंग ऐल्बेडोमीटर: 1 - पायरानोमीटर हेड; 2 - ट्यूब; 3 - जिम्बल; 4 - हैंडल
चावल। 6 थर्मोइलेक्ट्रिक बैलेंस मीटर एम -10 एम: ए) - योजनाबद्ध क्रॉस-सेक्शन: बी) - अलग थर्मोपाइल; ग) - उपस्थिति; 1 - रिसीवर फ्रेम; 2 - प्लेट प्राप्त करना; 3, 4 - जोड़; 5 - तांबे की पट्टी; 6, 7 - इन्सुलेशन; 8 - थर्मोपाइल; 9 - चांदी की परत; 10 - निरंतर टेप; 11 - संभाल; 12 - छाया स्क्रीन; 13, 15 - टिका है; 14 - बार; 16 - पेंच; 17 - कवर
सौर की अवधि मापने के लिए उपकरण
चमक और रोशनी
धूप की अवधि वह समय है जिसके दौरान प्रत्यक्ष सौर विकिरण 0.1 kW / m 2 के बराबर या उससे अधिक होता है। प्रति दिन घंटों में व्यक्त किया गया।
धूप की अवधि निर्धारित करने की विधि उस समय को रिकॉर्ड करने पर आधारित होती है जिसके दौरान प्रत्यक्ष सौर विकिरण की तीव्रता एक विशेष टेप पर बर्न-थ्रू प्राप्त करने के लिए पर्याप्त होती है, जिसे बॉल ग्लास लेंस के ऑप्टिकल फोकस में तय किया जाता है, और कम नहीं होता है 0.1 किलोवाट / एम 2 से अधिक।
धूप की अवधि को एक हेलियोग्राफ उपकरण (चित्र 7) द्वारा मापा जाता है।
यूनिवर्सल हेलियोग्राफ मॉडल जीयू-1(अंजीर। 7)। डिवाइस का आधार दो पदों के साथ एक सपाट धातु की प्लेट है 1 ... क्षैतिज अक्ष पर पदों के बीच 2 उपकरण का चल भाग, जिसमें एक स्तंभ होता है, प्रबलित होता है 3 अंग के साथ 4 और निचला पड़ाव 7 , स्टेपल 6 कप के साथ 5 और ऊपरी पड़ाव 15 और एक कांच की गेंद 8 जो एक गोलाकार लेंस है। क्षैतिज अक्ष के एक छोर पर एक त्रिज्यखंड स्थिर है 9 अक्षांशों के पैमाने के साथ। क्षैतिज अक्ष को घुमाते समय 2 उपकरण का पश्चिम से पूर्व की ओर और उपकरण के ऊपरी भाग को उसके चारों ओर घुमाते हुए, स्तंभ की धुरी 3 पृथ्वी के घूर्णन की धुरी (दुनिया की धुरी) के समानांतर स्थापित है। स्तंभ अक्ष के झुकाव के सेट कोण को सुरक्षित करने के लिए एक स्क्रू का उपयोग किया जाता है 11 .
सबसे ऊपर का हिस्साउपकरण को स्तंभ अक्ष के चारों ओर घुमाया जा सकता है 3 और चार विशिष्ट पदों पर स्थिर। इसके लिए एक खास पिन का इस्तेमाल किया जाता है। 12 , जिसे डायल 4 के छेद के माध्यम से डिस्क के चार छेदों में से एक में डाला जाता है 13 अक्ष पर स्थिर 2 ... अंग में छिद्रों का संरेखण 4 और डिस्क 13 डायल पर अंक ए, बी, सी और डी के संयोग से निर्धारित होता है 4 सूचकांक के साथ 14 डिस्क पर।
चावल। 7 हेलियोग्राफ यूनिवर्सल मॉडल जीयू - 1.
1 - रैक; 2 - क्षैतिज अक्ष; 3 - कॉलम; 4 - अंग; 5 - कप; 6 - ब्रैकेट; 7 - जोर; 8 - कांच की गेंद; 9 - सेक्टर; 10 - अक्षांश संकेतक; 11 - धुरी के झुकाव के कोण को ठीक करने के लिए पेंच; 12 - पिन; 13 - डिस्क; 14 - डिस्क पर सूचकांक; 15 - शीर्ष स्टॉप।
मौसम विज्ञान स्थल पर, 2 मीटर ऊंचे कंक्रीट या लकड़ी के खंभे पर हेलियोग्राफ स्थापित किया जाता है, जिसके ऊपरी हिस्से में कम से कम 50 मिमी की मोटाई वाले बोर्डों से बना एक मंच होता है, ताकि सूर्य के सापेक्ष किसी भी स्थिति में क्षितिज के किनारों पर, अलग-अलग इमारतें, पेड़ और यादृच्छिक वस्तुएं इसे अस्पष्ट नहीं करती हैं। यह कड़ाई से क्षैतिज रूप से स्थापित है और भौगोलिक मेरिडियन और मौसम विज्ञान स्टेशन के अक्षांश के साथ उन्मुख है; हेलियोग्राफ की धुरी दुनिया की धुरी के बिल्कुल समानांतर होनी चाहिए।
हेलियोग्राफ गेंद को साफ रखा जाना चाहिए, क्योंकि गेंद पर धूल, वर्षा के निशान, ओस, ठंढ, ठंढ और बर्फ की उपस्थिति हेलियोग्राफ टेप पर बर्न-थ्रू को कमजोर और विकृत करती है।
धूप की संभावित अवधि के आधार पर, एक दिन की रिकॉर्डिंग एक, दो या तीन टेपों पर की जानी चाहिए। मौसम के आधार पर, सीधे या घुमावदार बैंड का उपयोग किया जाना चाहिए और कप के ऊपर, मध्य या नीचे स्लॉट में रखा जाना चाहिए। बुकमार्क रिबन पूरे महीने एक ही रंग में मेल खाना चाहिए।
हेलियोग्राफ के साथ काम करने की सुविधा के लिए, उपकरण के साथ समर्थन (स्तंभ) के दक्षिण में एक मंच के साथ एक सीढ़ी स्थापित की जाती है। सीढ़ी को पोस्ट को नहीं छूना चाहिए और काफी आरामदायक होना चाहिए।
लक्समीटर U-16(चित्र 8) का उपयोग प्रकाश या कृत्रिम प्रकाश स्रोतों द्वारा निर्मित रोशनी को मापने के लिए किया जाता है।
चावल। 8 लक्समीटर यू - 16। 1 - फोटोकेल; 2 - तार; 3 - मीटर; 4 - अवशोषक; 5 - टर्मिनल; 6 - माप सीमा का स्विच; 7 - सुधारक।
डिवाइस में सेलेनियम फोटोकेल होता है 1 एक तार से जुड़ा 2 मीटर के साथ 3 , और अवशोषक 4 ... फोटोकेल एक धातु के फ्रेम के साथ एक प्लास्टिक के मामले में संलग्न है; माप सीमा को 100 गुना बढ़ाने के लिए, दूध के गिलास से बना एक अवशोषक मामले पर लगाया जाता है। लाइट मीटर एक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डायल गेज है जो एक प्लास्टिक केस में स्केल विंडो के साथ लगाया जाता है। शरीर के निचले हिस्से में एक करेक्टर होता है 7 तीर को शून्य पर सेट करने के लिए, ऊपरी भाग में - टर्मिनल 5 माप सीमा को बदलने के लिए फोटोकेल और नॉब से तारों को जोड़ने के लिए 6 .
मीटर के पैमाने को ५० डिवीजनों में विभाजित किया गया है और इसमें तीन माप सीमाओं के अनुरूप अंकों की ३ पंक्तियाँ हैं - २५, १०० और ५०० लक्स (एलएक्स) तक। अवशोषक का उपयोग करते समय, सीमा 2500, 10000 और 50,000 लक्स तक बढ़ा दी जाती है।
प्रकाश मीटर के साथ काम करते समय, फोटोकेल और अवशोषक की सफाई की सावधानीपूर्वक निगरानी करना आवश्यक है, यदि वे गंदे हो जाते हैं, तो उन्हें शराब में डूबा हुआ कपास झाड़ू से पोंछ लें।
फोटोकेल को माप के दौरान क्षैतिज रूप से रखा जाता है। करेक्टर ने मीटर एरो को जीरो डिवीजन पर सेट किया। फोटोकेल को मीटर से कनेक्ट करें और 4-5 सेकेंड के बाद माप लें। ओवरलोड को कम करने के लिए, एक बड़ी माप सीमा से शुरू करें, फिर छोटी सीमा तक आगे बढ़ें जब तक कि तीर पैमाने के काम करने वाले हिस्से में न हो। रीडिंग को स्केल डिवीजनों में लिया जाता है। तीर के छोटे विचलन के मामले में, माप सटीकता में सुधार करने के लिए, मीटर को निचली सीमा पर स्विच करने की अनुशंसा की जाती है। सेलेनियम फोटोकेल की थकान को रोकने के लिए, डिवाइस ऑपरेशन के प्रत्येक 5-10 मिनट में 3-5 मिनट के लिए फोटोकेल को छायांकित करें।
रोशनी को पैमाने के विभाजन मूल्य और सुधार कारक द्वारा गणना को गुणा करके निर्धारित किया जाता है (प्राकृतिक प्रकाश के लिए यह 0.8 है, गरमागरम लैंप -1 के लिए)। स्केल डिवीजन 50 से विभाजित माप सीमा के बराबर है। एक या दो अवशोषक का उपयोग करते समय, परिणामी मूल्य क्रमशः 100 या 10000 से गुणा किया जाता है।
1 थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों (एक्टिनोमीटर, पायरानोमीटर, एल्बेडोमीटर, बैलेंस मीटर) के उपकरण से परिचित हों।
2 साल के अलग-अलग समय में इसकी स्थापना के तरीकों के साथ, सार्वभौमिक हेलियोग्राफ के उपकरण से परिचित होने के लिए।
3 प्रकाश मीटर के उपकरण से परिचित हों, दर्शकों में प्राकृतिक और कृत्रिम रोशनी को मापें।
प्रविष्टियों को एक नोटबुक में रखें।
