प्रत्यक्ष सौर विकिरण क्या है। प्रत्यक्ष, फैलाना और कुल विकिरण। कुल सौर विकिरण

एक उज्ज्वल प्रकाश हमें गर्म किरणों से गर्म करता है और हमें हमारे जीवन में विकिरण के महत्व, इसके लाभ और हानि के बारे में सोचने पर मजबूर करता है। सौर विकिरण क्या है? स्कूली भौतिकी का पाठ हमें आम तौर पर एक शुरुआत के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की अवधारणा से परिचित होने के लिए आमंत्रित करता है। यह शब्द पदार्थ के दूसरे रूप को दर्शाता है - पदार्थ से भिन्न। इसमें दृश्य प्रकाश और वह स्पेक्ट्रम दोनों शामिल हैं जिन्हें आंख नहीं देख सकती है। यानी एक्स-रे, गामा किरणें, अल्ट्रावॉयलेट 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। लंबे समय तक ग्रह पर तापमान की स्थिति का अवलोकन करने से सूर्य से प्राप्त और अंतरिक्ष में दी गई गर्मी की मात्रा के संतुलन के बारे में एक परिकल्पना को जन्म दिया।

सूर्य विकिरण: वर्णक्रमीय संरचना

स्पेक्ट्रम में सौर ऊर्जा का विशाल 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 उज्ज्वल ऊर्जा का लगभग आधा हिस्सा उस स्पेक्ट्रम पर पड़ता है जिसे हम अपनी आंखों से देखते हैं, लगभग 44% अवरक्त विकिरण पर, 9% पराबैंगनी विकिरण पर। 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, कम तापमान पर एक चमक होती है, जो इस पदार्थ द्वारा प्रकाश के उत्सर्जन के लिए विशिष्ट नहीं है। इस प्रकार का विकिरण, जिसे ल्यूमिनेसेंट विकिरण कहा जाता है, थर्मल विकिरण के सामान्य सिद्धांतों के लिए उधार नहीं देता है।

ल्यूमिनेसेंस की घटना तब होती है जब कोई 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 से 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 पर आने वाले आंतरिक विकिरण की तीव्रता लगभग 5 हजार गुना कम होती है। साथ ही, दृश्य प्रकाश - ग्रह पर जीवन के सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक - सौर विकिरण का केवल एक हिस्सा है।

सूर्य की किरणों की ऊर्जा एक छोटे से हिस्से में - वायुमंडल में, और इसका अधिकांश भाग - पृथ्वी की सतह पर ऊष्मा 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, वायुमंडल 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 देखते 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 पर है। इस प्रकार सूर्य के प्रकाश की किरणों के लंबवत क्षेत्र को सबसे अधिक मात्रा में प्राप्त होता है।

विकिरण प्रवाह घनत्व (या विकिरण) एक विशिष्ट सतह पर गिरने वाले विकिरण की मात्रा का एक उपाय है। यह क्षेत्र की प्रति इकाई समय 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 केन्द्रों में से एक पर है। इसलिए, हर साल एक निश्चित समय पर (जनवरी की शुरुआत में) पृथ्वी सूर्य के सबसे निकट की स्थिति लेती है और दूसरे पर (जुलाई की शुरुआत में) - इससे सबसे दूर। इस मामले में, विकिरण की परिमाण दूरी के वर्ग के संबंध में व्युत्क्रम अनुपात में बदलती है।

सौर विकिरण पृथ्वी पर कहाँ पहुँच गया है? इसके प्रकार कई कारकों द्वारा निर्धारित किए जाते 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 आकाश द्वारा भेजा जाता है। इसकी एक अलग वर्णक्रमीय संरचना है।

विकिरण को मुख्य रूप से ओजोन - दृश्य स्पेक्ट्रम, और पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है। इन्फ्रारेड विकिरण कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो कि, वातावरण में बहुत छोटा है।

विकिरण का प्रकीर्णन, जो इसे क्षीण करता है, स्पेक्ट्रम के सभी तरंग दैर्ध्य के लिए होता है। इस प्रक्रिया में, इसके कण, विद्युत चुम्बकीय प्रभाव के तहत, 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 परिणामस्वरूप सूर्य से आने वाला प्रकाश वायुमंडल की परतों से गुजरते हुए रंग बदलता है। प्रकीर्णन का व्यावहारिक मूल्य दिन के उजाले का निर्माण करना है। यदि पृथ्वी को वायुमंडल से वंचित कर दिया जाता, तो रोशनी केवल उन्हीं जगहों पर होती, जहाँ सूर्य की सीधी या सतह-परावर्तित किरणें पड़ती हैं। यानी दिन में वातावरण रोशनी का स्रोत 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 नीले रंग में 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

यह पृथ्वी की सतह पर गिरने वाले विकिरण की कुल मात्रा को संदर्भित करता है, प्रत्यक्ष और बिखरा हुआ 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। सतह पर पड़ने वाली कुल मात्रा में परावर्तित सौर विकिरण के प्रतिशत को व्यक्त करने वाले संकेतक 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 विकिरण प्रवाह के आइसोलाइन (समान मूल्यों के कनेक्टिंग पॉइंट) अक्षांशीय मंडलों के समान नहीं हैं। यह विसंगति विश्व के विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न स्तरों के बादल और वातावरण की पारदर्शिता के कारण होती है।

कम बादल वाले वातावरण वाले उपोष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों में वर्ष के दौरान कुल सौर विकिरण का सबसे अधिक महत्व है। भूमध्यरेखीय क्षेत्र के वन क्षेत्रों में यह बहुत कम है। 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 निम्न-बादल 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। दूसरी ओर, थर्मल संतुलन होता है - 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 अधिक 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 और कम बादल स्थितियों में उच्च प्रभावी विकिरण 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। ये हैं पूर्वोत्तर अफ्रीका, इसका पूर्वी तट, अरब प्रायद्वीप, ऑस्ट्रेलिया का उत्तर और पश्चिम, इंडोनेशिया के द्वीपों का हिस्सा और दक्षिण अमेरिका के तट का पश्चिमी भाग।

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 हमारी उत्तरी भौगोलिक स्थिति द्वारा पूरी तरह से समझाया गया है। धूप की न्यूनतम मात्रा 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 मासिक 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 प्रति वर्ग मीटर मेगावाट में की जाती है। 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, डेटा को शहर और क्षेत्र द्वारा एक तालिका में समूहीकृत किया जाता है, जो भौगोलिक अक्षांश को दर्शाता है।

सभी प्रकार की धूप पृथ्वी की सतह पर तीन तरह से पहुँचती है - प्रत्यक्ष, परावर्तित और बिखरी हुई सौर विकिरण के रूप में।
प्रत्यक्ष सौर विकिरण- ये सीधे सूर्य से आने वाली किरणें हैं। इसकी तीव्रता (दक्षता) क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है: अधिकतम दोपहर में मनाया जाता है, और न्यूनतम सुबह और शाम को देखा जाता है; मौसम से: अधिकतम - गर्मियों में, न्यूनतम - सर्दियों में; समुद्र तल से ऊपर के इलाके की ऊंचाई से (मैदान की तुलना में पहाड़ों में अधिक); वातावरण की स्थिति पर (वायु प्रदूषण इसे कम करता है)। सौर विकिरण स्पेक्ट्रम भी क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है (सूर्य जितना कम क्षितिज के ऊपर होता है, उतनी ही कम पराबैंगनी किरणें)।
परावर्तित सौर विकिरण- ये सूर्य की किरणें हैं, जो पृथ्वी या पानी की सतह से परावर्तित होती हैं। इसे उनके कुल प्रवाह में परावर्तित किरणों के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और इसे एल्बिडो कहा जाता है। ऐल्बिडो का मान परावर्तक सतहों की प्रकृति पर निर्भर करता है। सनबाथिंग का आयोजन और संचालन करते समय, उन सतहों के अल्बेडो को जानना और ध्यान में रखना आवश्यक है जिन पर सनबाथिंग की जाती है। उनमें से कुछ को चयनात्मक परावर्तन की विशेषता है। हिम पूरी तरह से अवरक्त किरणों और पराबैंगनी किरणों को कुछ हद तक पूरी तरह से परावर्तित कर देता है।

बिखरा हुआ सौर विकिरणवायुमंडल में सूर्य के प्रकाश के प्रकीर्णन से बनता है। इसमें निलंबित वायु के अणु और कण (पानी की सबसे छोटी बूंदें, बर्फ के क्रिस्टल, आदि), जिन्हें एरोसोल कहा जाता है, किरणों का हिस्सा दर्शाते हैं। कई प्रतिबिंबों के परिणामस्वरूप, उनमें से कुछ अभी भी पृथ्वी की सतह तक पहुंचते हैं; ये सूर्य की बिखरी हुई किरणें हैं। मुख्य रूप से पराबैंगनी, बैंगनी और नीली किरणें बिखरी हुई हैं, जो साफ मौसम में आकाश के नीले रंग को निर्धारित करती हैं। उच्च अक्षांशों (उत्तरी क्षेत्रों में) में बिखरी हुई किरणों का विशिष्ट गुरुत्व अधिक होता है। वहाँ सूर्य क्षितिज के ऊपर नीचे खड़ा होता है, और इसलिए पृथ्वी की सतह पर किरणों का मार्ग लंबा होता है। लंबे पथ पर किरणें अधिक बाधाओं से मिलती हैं और अधिक बिखरी हुई होती हैं।

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

कुल सौर विकिरण- सभी प्रत्यक्ष और बिखरे हुए सौर विकिरण पृथ्वी की सतह में प्रवेश करते हैं। कुल सौर विकिरण तीव्रता की विशेषता है। बादल रहित आकाश के साथ, कुल सौर विकिरण का अधिकतम मूल्य दोपहर के आसपास और वर्ष के दौरान - गर्मियों में होता है।

विकिरण संतुलन
पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित कुल सौर विकिरण और इसके प्रभावी विकिरण के बीच का अंतर है। पृथ्वी की सतह के लिए
- आने वाला हिस्सा अवशोषित प्रत्यक्ष और बिखरा हुआ सौर विकिरण है, साथ ही साथ वातावरण का अवशोषित काउंटर विकिरण भी है;
- उपभोज्य भाग में पृथ्वी की सतह के स्वयं के विकिरण के कारण गर्मी का नुकसान होता है।

विकिरण संतुलन हो सकता है सकारात्मक(दिन के समय, ग्रीष्मकाल) और नकारात्मक(रात में, सर्दियों में); kW / m2 / मिनट में मापा जाता है।
पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन का सबसे महत्वपूर्ण घटक है; मुख्य जलवायु बनाने वाले कारकों में से एक।

पृथ्वी की सतह का ऊष्मीय संतुलन- भूमि और महासागर की सतह पर सभी प्रकार के ताप इनपुट और व्यय का बीजगणितीय योग। ऊष्मा संतुलन की प्रकृति और इसका ऊर्जा स्तर अधिकांश बहिर्जात प्रक्रियाओं की विशेषताओं और तीव्रता को निर्धारित करता है। महासागर के ताप संतुलन के मुख्य घटक हैं:
- विकिरण संतुलन;
- वाष्पीकरण के लिए गर्मी की खपत;
- समुद्र की सतह और वायुमंडल के बीच अशांत ताप विनिमय;
- अंतर्निहित परतों के साथ समुद्र की सतह का उर्ध्वाधर अशांत ताप विनिमय; तथा
- क्षैतिज महासागरीय संवहन।

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

सौर विकिरण का मापन।

सौर विकिरण को मापने के लिए एक्टिनोमीटर और पाइरेलियोमीटर का उपयोग किया जाता है। सौर विकिरण की तीव्रता को आमतौर पर इसके ऊष्मीय प्रभाव से मापा जाता है और इसे प्रति यूनिट सतह प्रति यूनिट समय में कैलोरी में व्यक्त किया जाता है।

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

सौर विकिरण की तीव्रता का मापन एक गैल्वेनोमीटर या पोटेंशियोमीटर के साथ पूर्ण यानिशेव्स्की पाइरेनोमीटर से किया जाता है।

कुल सौर विकिरण को मापते समय, एक छाया स्क्रीन के साथ बिखरे हुए विकिरण को मापते समय, एक छाया स्क्रीन के बिना पाइरनोमीटर स्थापित किया जाता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण की गणना कुल और बिखरे हुए विकिरण के बीच के अंतर के रूप में की जाती है।

बाड़ पर घटना सौर विकिरण की तीव्रता का निर्धारण करते समय, उस पर पाइरनोमीटर स्थापित किया जाता है ताकि डिवाइस की कथित सतह बाड़ की सतह के समानांतर हो। विकिरण की स्वचालित रिकॉर्डिंग के अभाव में, मापन सूर्योदय और सूर्यास्त के बीच 30 मिनट बाद किया जाना चाहिए।

बाड़ की सतह पर पड़ने वाला विकिरण पूरी तरह से अवशोषित नहीं होता है। बाड़ की बनावट और रंग के आधार पर कुछ किरणें परावर्तित होती हैं। परावर्तित विकिरण का आपतित विकिरण से अनुपात, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, कहलाता है सतह अलबेडोऔर पी.के. द्वारा मापा जाता है। गैल्वेनोमीटर या पोटेंशियोमीटर के साथ कलिटिना पूर्ण।

अधिक सटीकता के लिए, स्पष्ट आकाश के साथ और बाड़ के तीव्र सौर विकिरण के साथ अवलोकन किया जाना चाहिए।

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

बादल रहित आकाश में पृथ्वी की सतह पर आने वाले प्रत्यक्ष सौर विकिरण (S) की मात्रा सूर्य की ऊंचाई और पारदर्शिता पर निर्भर करती है। तीन अक्षांशीय क्षेत्रों की तालिका, मौसम और वर्ष के केंद्रीय महीनों के औसत मूल्यों के रूप में एक बादल रहित आकाश (संभावित राशि) में प्रत्यक्ष विकिरण के मासिक राशि के वितरण को दर्शाती है।

एशियाई भाग में प्रत्यक्ष विकिरण का बढ़ा हुआ आगमन इस क्षेत्र में वातावरण की उच्च पारदर्शिता के कारण है। रूस के उत्तरी क्षेत्रों में गर्मियों में प्रत्यक्ष विकिरण के उच्च मूल्यों को वातावरण की उच्च पारदर्शिता और लंबे दिन की लंबाई के संयोजन द्वारा समझाया गया है।

प्रत्यक्ष विकिरण के आगमन को कम करता है और अपने दैनिक और वार्षिक पाठ्यक्रम को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है। हालांकि, औसत बादल स्थितियों के तहत, खगोलीय कारक प्रमुख है और इसलिए, अधिकतम प्रत्यक्ष विकिरण उच्चतम सूर्य ऊंचाई पर देखा जाता है।

रूस के अधिकांश महाद्वीपीय क्षेत्रों में वसंत-गर्मी के महीनों में, दोपहर से पूर्व दोपहर के समय में प्रत्यक्ष विकिरण अधिक होता है। यह दोपहर के घंटों में संवहनी बादलों के विकास और सुबह के घंटों की तुलना में दिन के इस समय वातावरण की पारदर्शिता में कमी के साथ जुड़ा हुआ है। सर्दियों में, विकिरण के पूर्व और दोपहर के मूल्यों का अनुपात विपरीत होता है - सुबह के अधिकतम बादल कवर और दिन के दूसरे भाग में इसकी कमी के कारण प्रत्यक्ष विकिरण के पूर्व-दोपहर के मूल्य कम होते हैं। प्रत्यक्ष विकिरण के पूर्व और दोपहर के मूल्यों के बीच का अंतर 25-35% तक पहुंच सकता है।

वार्षिक पाठ्यक्रम में, अधिकतम प्रत्यक्ष विकिरण जून-जुलाई में पड़ता है, सुदूर पूर्व के क्षेत्रों के अपवाद के साथ, जहां यह मई में स्थानांतरित हो जाता है, और सितंबर में प्राइमरी के दक्षिण में, एक माध्यमिक अधिकतम नोट किया जाता है।
रूस के क्षेत्र में प्रत्यक्ष विकिरण की अधिकतम मासिक मात्रा एक बादल रहित आकाश के साथ संभव का 45-65% है, और यहां तक ​​\u200b\u200bकि यूरोपीय भाग के दक्षिण में भी यह केवल 70% तक पहुंचता है। न्यूनतम मान दिसंबर और जनवरी में देखे जाते हैं।

वास्तविक बादल की स्थिति के तहत कुल आगमन में प्रत्यक्ष विकिरण का योगदान गर्मियों के महीनों में अधिकतम और औसत 50-60% तक पहुंच जाता है। एक अपवाद प्रिमोर्स्की क्षेत्र है, जहां प्रत्यक्ष विकिरण का सबसे बड़ा योगदान शरद ऋतु और सर्दियों के महीनों में पड़ता है।

रूस के क्षेत्र में औसत (वास्तविक) बादल की स्थिति में प्रत्यक्ष विकिरण का वितरण काफी हद तक निर्भर करता है। इससे कुछ महीनों में विकिरण के क्षेत्रीय वितरण का ध्यान देने योग्य उल्लंघन होता है। यह वसंत में विशेष रूप से स्पष्ट है। तो, अप्रैल में, दो अधिकतम हैं - एक दक्षिणी क्षेत्रों और अमूर क्षेत्र में, दूसरा - याकूतिया के उत्तर-पूर्व में और पर, जो उच्च वायुमंडलीय पारदर्शिता, स्पष्ट आसमान की उच्च आवृत्ति और के संयोजन का परिणाम भी है। दिन की लंबाई।

नक्शों पर दिखाया गया डेटा मान्य क्लाउड स्थितियों पर आधारित है।

यदि वायुमंडल सूर्य की सभी किरणों को पृथ्वी की सतह पर जाने देता है, तो पृथ्वी के किसी भी बिंदु की जलवायु केवल भौगोलिक अक्षांश पर निर्भर करेगी। इसलिए इसे पुरातनता में माना जाता था। हालाँकि, जब सूर्य की किरणें पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरती हैं, जैसा कि हम पहले ही देख चुके हैं, उनका कमजोर होना अवशोषण और प्रकीर्णन की एक साथ प्रक्रियाओं के कारण होता है। पानी की बूंदें और बर्फ के क्रिस्टल, जो बादल बनाते हैं, बहुत कुछ अवशोषित और बिखेरते हैं।

सौर विकिरण का वह भाग जो वायुमंडल और बादलों द्वारा प्रकीर्णित कर पृथ्वी की सतह में प्रवेश करता है, कहलाता है बिखरा हुआ विकिरण।सौर विकिरण का वह भाग जो बिना प्रकीर्णन के वायुमंडल से होकर गुजरता है, कहलाता हैप्रत्यक्ष विकिरण।

विकिरण न केवल बादलों द्वारा, बल्कि एक स्पष्ट आकाश में - अणुओं, गैसों और धूल के कणों द्वारा बिखरा हुआ है। प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बीच का अनुपात व्यापक रूप से भिन्न होता है। यदि, एक स्पष्ट आकाश और सूर्य के प्रकाश की ऊर्ध्वाधर घटना के साथ, बिखरे हुए विकिरण का अंश 0.1% प्रत्यक्ष है, तो

बादल आकाश में, बिखरा हुआ विकिरण अधिक प्रत्यक्ष हो सकता है।

पृथ्वी के उन हिस्सों में जहां साफ मौसम रहता है, उदाहरण के लिए मध्य एशिया में, प्रत्यक्ष सौर विकिरण पृथ्वी की सतह के ताप का मुख्य स्रोत है। जहां बादल मौसम प्रबल होता है, उदाहरण के लिए, यूएसएसआर के यूरोपीय क्षेत्र के उत्तर और उत्तर-पश्चिम में, फैलाना सौर विकिरण आवश्यक हो जाता है। उत्तर में स्थित तिखाया खाड़ी, सीधे एक (तालिका 5) की तुलना में लगभग डेढ़ गुना अधिक बिखरी हुई विकिरण प्राप्त करती है। ताशकंद में, इसके विपरीत, प्रकीर्ण विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण के 1/3 से कम है। याकुत्स्क में प्रत्यक्ष सौर विकिरण लेनिनग्राद की तुलना में अधिक है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि लेनिनग्राद में अधिक बादल वाले दिन और हवा की कम पारदर्शिता होती है।

पृथ्वी की सतह का एल्बिडो। पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाली किरणों को परावर्तित करने की क्षमता है। अवशोषित और परावर्तित विकिरण की मात्रा पृथ्वी की सतह के गुणों पर निर्भर करती है। शरीर की सतह से परावर्तित विकिरण ऊर्जा की मात्रा और आपतित विकिरण ऊर्जा की मात्रा के अनुपात को कहा जाता है अलबेडोएल्बेडो शरीर की सतह की परावर्तनशीलता की विशेषता है। जब, उदाहरण के लिए, वे कहते हैं कि ताजा गिरी हुई बर्फ का अल्बेडो 80-85% है, इसका मतलब है कि बर्फ की सतह पर गिरने वाले सभी विकिरण का 80-85% इससे परिलक्षित होता है।

बर्फ और बर्फ का अलबीडो उनकी शुद्धता पर निर्भर करता है। औद्योगिक शहरों में, बर्फ पर विभिन्न अशुद्धियों के जमा होने के कारण, मुख्य रूप से कालिख, अल्बेडो कम होता है। इसके विपरीत, आर्कटिक क्षेत्रों में हिम एल्बिडो कभी-कभी 94% तक पहुंच जाता है। चूंकि पृथ्वी की सतह के अन्य प्रकार के एल्बीडो की तुलना में बर्फ का एल्बीडो सबसे अधिक होता है, इसलिए बर्फ के आवरण के साथ, पृथ्वी की सतह का ताप कमजोर रूप से होता है। घास वाली वनस्पति और रेत का एल्बिडो काफी कम होता है। घास की वनस्पति का एल्बीडो 26% है, और रेत का 30% है। इसका मतलब है कि घास सूर्य की ऊर्जा का 74% और रेत 70% अवशोषित करती है। अवशोषित विकिरण का उपयोग वाष्पीकरण, पौधों की वृद्धि और हीटिंग के लिए किया जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण स्रोत जिससे पृथ्वी की सतह और वायुमंडल को तापीय ऊर्जा प्राप्त होती है, वह सूर्य है। यह अंतरिक्ष में एक बड़ी मात्रा में उज्ज्वल ऊर्जा भेजता है: गर्मी, प्रकाश, पराबैंगनी। सूर्य द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें 300,000 किमी / सेकंड की गति से फैलती हैं।

पृथ्वी की सतह का ताप सूर्य की किरणों के आपतन कोण के परिमाण पर निर्भर करता है। सूर्य की सभी किरणें एक दूसरे के समानांतर पृथ्वी की सतह पर आती हैं, लेकिन चूंकि पृथ्वी का आकार गोलाकार है, इसलिए सूर्य की किरणें इसकी सतह के विभिन्न हिस्सों पर अलग-अलग कोणों पर पड़ती हैं। जब सूर्य अपने चरम पर होता है, तो उसकी किरणें लंबवत पड़ती हैं और पृथ्वी अधिक गर्म होती है।

सूर्य द्वारा भेजी गई विकिरण ऊर्जा के पूरे सेट को कहा जाता है सौर विकिरण,यह आमतौर पर प्रति वर्ष प्रति सतह क्षेत्र कैलोरी में व्यक्त किया जाता है।

सौर विकिरण पृथ्वी के वायु क्षोभमंडल के तापमान शासन को निर्धारित करता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सौर विकिरण की कुल मात्रा पृथ्वी द्वारा प्राप्त ऊर्जा की मात्रा से दो अरब गुना अधिक है।

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले विकिरण में प्रत्यक्ष और विसरण होता है।

बादल रहित आकाश में सीधे सूर्य के प्रकाश के रूप में सूर्य से सीधे पृथ्वी पर आने वाले विकिरण को कहते हैं सीधा।यह सबसे अधिक मात्रा में ऊष्मा और प्रकाश वहन करता है। यदि हमारे ग्रह में वायुमंडल नहीं होता, तो पृथ्वी की सतह को केवल प्रत्यक्ष विकिरण प्राप्त होता।

हालांकि, वायुमंडल से गुजरते हुए, लगभग एक चौथाई सौर विकिरण गैस के अणुओं और अशुद्धियों से बिखर जाता है, सीधे रास्ते से भटक जाता है। उनमें से कुछ पृथ्वी की सतह तक पहुँचते हैं, बनाते हैं बिखरा हुआ सौर विकिरण।प्रकीर्णित विकिरण के कारण प्रकाश उन स्थानों में भी प्रवेश करता है जहाँ प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश (प्रत्यक्ष विकिरण) प्रवेश नहीं करता है। यह विकिरण दिन के उजाले का निर्माण करता है और आकाश को रंग देता है।

कुल सौर विकिरण

पृथ्वी में प्रवेश करने वाली सूर्य की सभी किरणें हैं कुल सौर विकिरण,यानी प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण की समग्रता (चित्र 1)।

चावल। 1. वर्ष के लिए कुल सौर विकिरण

पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण का वितरण

सौर विकिरण पृथ्वी पर असमान रूप से वितरित है। निर्भर करता है:

1. हवा के घनत्व और आर्द्रता से - वे जितने अधिक होते हैं, पृथ्वी की सतह को उतना ही कम विकिरण प्राप्त होता है;

2. क्षेत्र के भौगोलिक अक्षांश से - ध्रुवों से भूमध्य रेखा तक विकिरण की मात्रा बढ़ जाती है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण की मात्रा उस पथ की लंबाई पर निर्भर करती है जिससे सूर्य की किरणें वायुमंडल से होकर गुजरती हैं। जब सूर्य अपने चरम पर होता है (किरणों का आपतन कोण 90° होता है), तो इसकी किरणें सबसे छोटे मार्ग से पृथ्वी से टकराती हैं और एक छोटे से क्षेत्र में तीव्रता से अपनी ऊर्जा छोड़ देती हैं। पृथ्वी पर यह 23°N के बीच की पट्टी में होता है। श्री। और 23 डिग्री एस। श।, यानी कटिबंधों के बीच। जैसे-जैसे आप इस क्षेत्र से दक्षिण या उत्तर की ओर बढ़ते हैं, सूर्य की किरणों के मार्ग की लंबाई बढ़ती जाती है, अर्थात पृथ्वी की सतह पर उनके आपतन कोण कम होते जाते हैं। किरणें पृथ्वी पर एक छोटे कोण पर गिरने लगती हैं, जैसे कि ध्रुवों के क्षेत्र में स्पर्शरेखा के पास खिसकते हुए। नतीजतन, एक ही ऊर्जा प्रवाह एक बड़े क्षेत्र में फैलता है, इसलिए परावर्तित ऊर्जा की मात्रा बढ़ जाती है। इस प्रकार, भूमध्यरेखीय क्षेत्र में, जहाँ सूर्य की किरणें पृथ्वी की सतह पर 90 ° के कोण पर पड़ती हैं, पृथ्वी की सतह द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष सौर विकिरण की मात्रा अधिक होती है, और जैसे-जैसे यह ध्रुवों की ओर बढ़ती है, यह मात्रा तेजी से घटती जाती है। इसके अलावा, वर्ष के अलग-अलग समय पर दिन की लंबाई क्षेत्र के अक्षांश पर भी निर्भर करती है, जो पृथ्वी की सतह में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की मात्रा को भी निर्धारित करती है;

3. पृथ्वी की वार्षिक और दैनिक गति से - मध्य और उच्च अक्षांशों में, सौर विकिरण का सेवन ऋतुओं के साथ बहुत भिन्न होता है, जो सूर्य की दोपहर की ऊंचाई और दिन की लंबाई में परिवर्तन से जुड़ा होता है;

4. पृथ्वी की सतह की प्रकृति पर - सतह जितनी हल्की होगी, उतनी ही अधिक धूप परावर्तित होगी। किसी सतह की विकिरण को परावर्तित करने की क्षमता कहलाती है albedo(अक्षांश से। सफेदी)। हिमपात (90%) विकिरण को विशेष रूप से दृढ़ता से दर्शाता है, रेत कमजोर (35%), चेरनोज़म और भी कमजोर (4%) है।

सौर विकिरण को अवशोषित करने वाली पृथ्वी की सतह (अवशोषित विकिरण),गर्म हो जाता है और वातावरण में ही गर्मी विकीर्ण कर देता है (प्रतिबिंबित विकिरण)।वायुमंडल की निचली परतें काफी हद तक स्थलीय विकिरण को रोकती हैं। पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित विकिरण को मिट्टी, हवा और पानी को गर्म करने पर खर्च किया जाता है।

कुल विकिरण का वह भाग जो पृथ्वी की सतह के परावर्तन और ऊष्मीय विकिरण के बाद रहता है, कहलाता है विकिरण संतुलन।पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन दिन के दौरान और वर्ष के मौसमों के अनुसार बदलता रहता है, लेकिन ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका के बर्फीले रेगिस्तानों के अपवाद के साथ, वर्ष के लिए औसतन हर जगह इसका सकारात्मक मूल्य होता है। विकिरण संतुलन निम्न अक्षांशों (20 ° N और 20 ° S के बीच) पर अपने अधिकतम मूल्यों तक पहुँच जाता है - 42 * 10 2 J / m2 से अधिक, दोनों गोलार्द्धों के लगभग 60 ° के अक्षांश पर यह घटकर 8 * 10 2 हो जाता है - 13 * 10 2 जे / एम 2।

सूर्य की किरणें अपनी ऊर्जा का 20% तक वायुमंडल को देती हैं, जो हवा की पूरी मोटाई में वितरित होती है, और इसलिए उनके कारण होने वाली हवा का ताप अपेक्षाकृत कम होता है। सूर्य पृथ्वी की सतह को गर्म करता है, जिसके कारण ऊष्मा को वायुमंडलीय वायु में स्थानांतरित किया जाता है कंवेक्शन(अक्षांश से। संवहन- वितरण), अर्थात्, पृथ्वी की सतह पर गर्म हवा की ऊर्ध्वाधर गति, जिसके स्थान पर ठंडी हवा उतरती है। इस प्रकार वातावरण को अधिकांश ऊष्मा प्राप्त होती है - औसतन, सीधे सूर्य से तीन गुना अधिक।

कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प की उपस्थिति पृथ्वी की सतह से परावर्तित गर्मी को बाहरी अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से बाहर निकलने की अनुमति नहीं देती है। वो बनाते हैं पौधा - घर प्रभाव,जिसके कारण पृथ्वी पर दिन के समय तापमान में गिरावट 15 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होती है। वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की अनुपस्थिति में, पृथ्वी की सतह रात में 40-50 डिग्री सेल्सियस तक ठंडी हो जाएगी।

मानव आर्थिक गतिविधि के पैमाने में वृद्धि के परिणामस्वरूप - ताप विद्युत संयंत्रों में कोयले और तेल का जलना, औद्योगिक उद्यमों से उत्सर्जन, ऑटोमोबाइल उत्सर्जन में वृद्धि - वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ रही है, जिसके परिणामस्वरूप ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि और वैश्विक जलवायु परिवर्तन के लिए खतरा।

सूर्य की किरणें, वायुमंडल से होकर गुजरती हैं, पृथ्वी की सतह पर पड़ती हैं और इसे गर्म करती हैं, और बदले में, वातावरण को गर्मी देती हैं। यह क्षोभमंडल की विशेषता की व्याख्या करता है: ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में कमी। लेकिन कई बार ऐसा भी होता है जब वायुमंडल की ऊपरी परतें निचली परतों की तुलना में गर्म होती हैं। इस घटना को कहा जाता है तापमान उलटा(लैटिन इनवर्सियो से - पलटना)।