प्रत्यक्ष सौर विकिरण प्रवाह निर्भर करता है। पॉलाकोवा एल.एस., काशरीन डी.वी. मौसम विज्ञान और जलवायु विज्ञान प्रत्यक्ष सौर विकिरण

1. सामान्य विशेषताएँसौर विकिरण
2. सीधा सौर विकिरण
3. कुल सौर विकिरण
4. वायुमंडल में सौर विकिरण का अवशोषण

सूर्य से निकलने वाली दीप्तिमान ऊर्जा, या सौर विकिरण, पृथ्वी की सतह और उसके वायुमंडल के लिए ऊष्मा का मुख्य स्रोत है। सौर विकिरण की तुलना में तारों और चंद्रमा से आने वाला विकिरण नगण्य है और पृथ्वी पर तापीय प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण योगदान नहीं देता है। ग्रह की गहराई से सतह पर निर्देशित ऊष्मा प्रवाह भी नगण्य है। सौर विकिरण स्रोत (सूर्य) से सभी दिशाओं में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में लगभग 300,000 किमी / सेकंड की गति से फैलता है। मौसम विज्ञान में मुख्य रूप से तापीय विकिरण को माना जाता है, जो शरीर के तापमान और उसकी उत्सर्जकता से निर्धारित होता है। थर्मल विकिरण में सैकड़ों माइक्रोमीटर से लेकर माइक्रोमीटर के हज़ारवें हिस्से तक की तरंग दैर्ध्य होती है। मौसम विज्ञान में एक्स-रे और गामा विकिरण पर विचार नहीं किया जाता है, क्योंकि वे व्यावहारिक रूप से निचले वातावरण में प्रवेश नहीं करते हैं। थर्मल विकिरण को आमतौर पर शॉर्टवेव और लॉन्गवेव में विभाजित किया जाता है। शॉर्ट-वेव रेडिएशन को वेवलेंथ रेंज में 0.1 से 4 माइक्रोन, लॉन्ग-वेव - 4 से 100 माइक्रोन तक रेडिएशन कहा जाता है। पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाला सौर विकिरण 99% शॉर्टवेव है। शॉर्टवेव विकिरण को पराबैंगनी (यूवी) विकिरण में उप-विभाजित किया जाता है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.1 से 0.39 माइक्रोन तक होती है; दृश्य प्रकाश (वीएस) - 0.4 - 0.76 माइक्रोन; इन्फ्रारेड (आईआर) - 0.76 - 4 माइक्रोन। सूर्य और अवरक्त विकिरण उच्चतम ऊर्जा प्रदान करते हैं: सूर्य विकिरण ऊर्जा का 47%, अवरक्त - 44%, और यूवी - केवल 9% विकिरण ऊर्जा प्रदान करता है। थर्मल विकिरण का यह वितरण 6000K के तापमान के साथ एक बिल्कुल काले शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा के वितरण से मेल खाता है। यह तापमान सशर्त रूप से सूर्य की सतह पर वास्तविक तापमान के करीब माना जाता है (फोटोस्फीयर में, जो सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा का स्रोत है)। वीन के नियम के अनुसार, उत्सर्जक के इस तापमान पर अधिकतम विकिरण ऊर्जा, एल = 0.2898 / टी (सेमी * डिग्री)। (1) लगभग 0.475 माइक्रोन की लंबाई के साथ नीली-नीली किरणों पर पड़ता है (एल। तरंग दैर्ध्य है, टी उत्सर्जक का पूर्ण तापमान है)। स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन के नियम के अनुसार, विकिरणित ऊष्मा ऊर्जा की कुल मात्रा आनुपातिक होती है निरपेक्ष तापमानएमिटर: ई = एसटी 4 (2) जहां एस = 5.7 * 10-8 डब्ल्यू / एम 2 * के 4 (स्टीफन-बोल्ट्जमैन स्थिरांक)। सतह पर आने वाले सौर विकिरण का मात्रात्मक माप विकिरण, या विकिरण प्रवाह का घनत्व है। ऊर्जा रोशनी प्रति यूनिट क्षेत्र प्रति यूनिट समय में वितरित की जाने वाली विकिरण ऊर्जा की मात्रा है। इसे W / m2 (या kW / m2) में मापा जाता है। इसका मतलब है कि 1 जे (या 1 केजे) उज्ज्वल ऊर्जा 1 मीटर 2 प्रति सेकेंड की आपूर्ति की जाती है। पृथ्वी से सूर्य की औसत दूरी पर वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर प्रति इकाई समय में सूर्य की किरणों के लंबवत एक इकाई क्षेत्र के क्षेत्र पर पड़ने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा रोशनी को सौर स्थिरांक कहा जाता है। इस मामले में, वायुमंडल की ऊपरी सीमा को सौर विकिरण पर वायुमंडल के प्रभाव की अनुपस्थिति की स्थिति के रूप में समझा जाता है। इसलिए, सौर स्थिरांक का परिमाण केवल सूर्य की उत्सर्जकता और पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी से निर्धारित होता है। उपग्रहों और रॉकेटों का उपयोग करते हुए आधुनिक अनुसंधान ने ± 0.3% की त्रुटि के साथ 1367 W / m2 के बराबर Sо मान स्थापित किया है, इस मामले में पृथ्वी और सूर्य के बीच की औसत दूरी 149.6 * 106 किमी निर्धारित की जाती है। यदि हम पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी में परिवर्तन के कारण सौर स्थिरांक में परिवर्तन को ध्यान में रखते हैं, तो औसत वार्षिक मूल्य 1.37 kW / m2 के साथ, जनवरी में यह 1.41 kW / m2 के बराबर होगा, और जून में - 1.34 kW / m2 2, इसलिए, उत्तरी गोलार्ध को गर्मी के दिनों में दक्षिणी गोलार्ध की तुलना में गर्मी के दिनों में वातावरण की सीमा पर थोड़ा कम विकिरण प्राप्त होता है। निरंतर परिवर्तन के कारण सौर गतिविधिसौर स्थिरांक में साल दर साल उतार-चढ़ाव हो सकता है। लेकिन ये उतार-चढ़ाव, यदि वे मौजूद हैं, तो इतने छोटे हैं कि वे आधुनिक उपकरणों की माप सटीकता के भीतर हैं। लेकिन पृथ्वी के अस्तित्व के दौरान, सौर स्थिरांक ने अपने मूल्य को सबसे अधिक बदल दिया। सौर स्थिरांक को जानकर, आप वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर प्रदीप्त गोलार्द्ध में प्रवेश करने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा की गणना कर सकते हैं। यह क्षेत्र द्वारा सौर स्थिरांक के गुणनफल के बराबर है बड़ा वृत्तधरती। 6371 किमी के बराबर पृथ्वी की औसत त्रिज्या के साथ, बड़े वृत्त का क्षेत्रफल p * (6371) 2 = 1.275 * 1014 m 2 है, और इस पर पहुंचने वाली विकिरण ऊर्जा 1.743 * 1017 W है। एक वर्ष के लिए, यह राशि 5.49*1024 J होगी। वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर एक क्षैतिज सतह पर सौर विकिरण के आगमन को सौर जलवायु कहा जाता है। सौर जलवायु का निर्माण दो कारकों से निर्धारित होता है - धूप की अवधि और सूर्य की ऊंचाई। क्षैतिज सतह क्षेत्र की प्रति इकाई वायुमंडल की सीमा पर विकिरण की मात्रा सूर्य की ऊंचाई की ज्या के समानुपाती होती है, जो न केवल दिन के दौरान बदलती है, बल्कि मौसम पर भी निर्भर करती है। जैसा कि आप जानते हैं, संक्रांति के दिनों के लिए सूर्य की ऊंचाई सूत्र 900 - (j ± 23.50) द्वारा निर्धारित की जाती है, विषुव के दिनों के लिए - 900 -j, जहां j स्थान का अक्षांश है। इस प्रकार, भूमध्य रेखा पर सूर्य की ऊंचाई पूरे वर्ष 90 ° से 66.50 °, उष्ण कटिबंध में - 90 से 43 °, ध्रुवीय हलकों में - 47 से 0 ° और ध्रुवों पर - 23.5 ° से बदल जाती है। 0 डिग्री ... प्रत्येक गोलार्द्ध में सर्दियों में सूर्य की ऊंचाई में इस तरह के बदलाव के अनुसार, क्षैतिज क्षेत्र में सौर विकिरण का प्रवाह भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक तेजी से कम हो जाता है। गर्मियों में, चित्र अधिक जटिल होता है: गर्मियों के मध्य में, अधिकतम मान भूमध्य रेखा पर नहीं, बल्कि ध्रुवों पर होते हैं, जहां दिन की लंबाई 24 घंटे होती है। अतिरिक्त उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में वार्षिक पाठ्यक्रम में, एक अधिकतम (ग्रीष्म संक्रांति) और एक न्यूनतम ( शीतकालीन अयनांत) उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में, विकिरण का प्रवाह वर्ष में अधिकतम दो बार (विषुव के दिनों) तक पहुँच जाता है। सौर विकिरण की वार्षिक मात्रा 133 * 102 एमजे / एम 2 (भूमध्य रेखा) से 56 * 102 एमजे / एम 2 (ध्रुव) तक भिन्न होती है। भूमध्य रेखा पर वार्षिक चक्र का आयाम छोटा है, अतिरिक्त उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में यह महत्वपूर्ण है।

2 प्रत्यक्ष सौर विकिरणप्रत्यक्ष सौर विकिरण विकिरण को संदर्भित करता है जो सीधे सौर डिस्क से पृथ्वी की सतह पर आता है। इस तथ्य के बावजूद कि सौर विकिरण सूर्य से सभी दिशाओं में फैलता है, यह अनंत से निकलने वाली समानांतर किरणों की किरण के रूप में पृथ्वी पर आता है। पृथ्वी की सतह पर या वायुमंडल में किसी भी स्तर पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण के प्रवाह को विकिरण की विशेषता है - प्रति इकाई क्षेत्र में समय की प्रति इकाई विकिरण ऊर्जा की मात्रा। प्रत्यक्ष सौर विकिरण का अधिकतम प्रवाह सूर्य की किरणों के लंबवत साइट में प्रवेश करेगा। अन्य सभी मामलों में, विकिरण सूर्य की ऊंचाई, या कोण की साइन द्वारा निर्धारित किया जाएगा जो साइट की सतह के साथ एक सनबीम बनाता है एस '= एस पाप एचसी (3) सामान्य मामले में, एस (विकिरण) सूर्य की किरणों के लंबवत एक इकाई क्षेत्र की साइट के बराबर) सो के बराबर है। एक क्षैतिज क्षेत्र पर पड़ने वाले प्रत्यक्ष सौर विकिरण के प्रवाह को सूर्यातप कहा जाता है।

3. बिखरा हुआ सौर विकिरणवायुमंडल से गुजरते हुए, प्रत्यक्ष सौर विकिरण वायुमंडलीय गैसों के अणुओं और एरोसोल अशुद्धियों द्वारा बिखरा हुआ है। प्रकीर्णन के दौरान, विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार के मार्ग में स्थित एक कण लगातार ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे सभी दिशाओं में फिर से प्रसारित करता है। परिणामस्वरूप, एक निश्चित दिशा में जाने वाली समानांतर सूर्य की किरणों की धारा सभी दिशाओं में पुन: उत्सर्जित होती है। प्रकीर्णन विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सभी तरंग दैर्ध्य पर होता है, लेकिन इसकी तीव्रता बिखरने वाले कणों के आकार और आपतित विकिरण की तरंग दैर्ध्य के अनुपात से निर्धारित होती है। एक बिल्कुल शुद्ध वातावरण में, जहां केवल गैस अणुओं द्वारा प्रकीर्णन उत्पन्न होता है, जिनके आयाम विकिरण तरंग दैर्ध्य से कम होते हैं, यह रेले के नियम का पालन करता है, जिसमें कहा गया है कि बिखरे हुए विकिरण का वर्णक्रमीय विकिरण तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होता है। बिखरी हुई किरणें डीएल = ए एसएल / एल 4 (4) जहां एसएल एल की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रत्यक्ष विकिरण के विकिरण का वर्णक्रमीय घनत्व है, डीएल समान तरंग दैर्ध्य के साथ बिखरे विकिरण के विकिरण का वर्णक्रमीय घनत्व है, और गुणांक है आनुपातिकता का। रेले के नियम के अनुसार, बिखरी हुई विकिरण में छोटी तरंग दैर्ध्य प्रबल होती है, क्योंकि लाल किरणें, वायलेट की तुलना में दोगुनी लंबी होती हैं, 14 गुना कम बिखरी होती हैं। इन्फ्रारेड विकिरण बहुत कम बिखरा हुआ है। ऐसा माना जाता है कि कुल सौर विकिरण प्रवाह का लगभग 26% प्रकीर्णन से गुजरता है, इस विकिरण का 2/3 भाग पृथ्वी की सतह पर आता है। चूँकि बिखरा हुआ विकिरण सौर डिस्क से नहीं, बल्कि पूरे आकाश से आता है, इसलिए इसका विकिरण एक क्षैतिज सतह पर मापा जाता है। प्रकीर्णित विकिरण के विकिरण को मापने की इकाई W/m2 या kW/m2 है। यदि विकिरण तरंगदैर्घ्य के अनुरूप कणों पर प्रकीर्णन होता है (एयरोसोल अशुद्धियाँ, बर्फ के क्रिस्टलऔर पानी की बूंदें), तो प्रकीर्णन रेले के नियम का पालन नहीं करता है और बिखरे हुए विकिरण की ऊर्जा रोशनी चौथे के विपरीत नहीं, बल्कि तरंग दैर्ध्य की सबसे छोटी शक्तियों के विपरीत आनुपातिक हो जाती है - अर्थात। प्रकीर्णन अधिकतम स्पेक्ट्रम के लंबे तरंगदैर्घ्य वाले हिस्से में शिफ्ट हो जाता है। वायुमंडल में बड़े कणों की एक उच्च सामग्री के साथ, बिखरने को फैलाना प्रतिबिंब द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसमें वर्णक्रमीय संरचना को बदले बिना, प्रकाश प्रवाह कणों द्वारा दर्पण के रूप में परिलक्षित होता है। चूँकि श्वेत प्रकाश गिरता है, तो श्वेत प्रकाश का एक प्रवाह भी परावर्तित होता है। नतीजतन, आकाश का रंग सफेद हो जाता है। दो जुड़े हुए हैं दिलचस्प घटना- यह आकाश और गोधूलि का नीला रंग है। आकाश का नीला रंग स्वयं वायु का रंग है, इसमें सूर्य के प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण। चूँकि एक स्पष्ट आकाश में प्रकीर्णन रेले के नियम का पालन करता है, आकाश से आने वाले प्रकीर्णित विकिरण की अधिकतम ऊर्जा नीले रंग पर पड़ती है। नीली धुंध में ढकी हुई दूर की वस्तुओं को देखने पर हवा का नीला रंग देखा जा सकता है। ऊंचाई के साथ, जैसे-जैसे हवा का घनत्व कम होता जाता है, आकाश का रंग गहरा होता जाता है और गहरे नीले रंग में और समताप मंडल में - बैंगनी रंग में बदल जाता है। वायुमंडल में जितनी अधिक अशुद्धियाँ होती हैं, स्पेक्ट्रम में दीर्घ-तरंग विकिरण का अनुपात उतना ही अधिक होता है सूरज की रोशनी, सफेद आकाश बन जाता है। सबसे छोटी तरंगों के प्रकीर्णन के कारण, इस श्रेणी की तरंगों में प्रत्यक्ष सौर विकिरण समाप्त हो जाता है, इसलिए प्रत्यक्ष विकिरण में अधिकतम ऊर्जा पीले भाग में स्थानांतरित हो जाती है और सौर डिस्क पीली हो जाती है। सूर्य के निम्न कोणों पर, प्रकीर्णन बहुत तीव्र होता है, विशेष रूप से प्रदूषित वातावरण में, विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के लंबे-तरंगदैर्ध्य वाले हिस्से में स्थानांतरित हो जाता है। अधिकतम प्रत्यक्ष सौर विकिरण लाल भाग में स्थानांतरित हो जाता है, सौर डिस्क लाल हो जाती है, और चमकीले पीले-लाल सूर्यास्त होते हैं। सूर्यास्त के बाद अँधेरा तुरंत नहीं आता, इसी तरह सुबह के समय यह सौर डिस्क के प्रकट होने से कुछ समय पहले पृथ्वी की सतह पर प्रकाश बन जाता है। सौर डिस्क के अभाव में अधूरे अंधेरे की इस घटना को शाम और सुबह का गोधूलि कहा जाता है। इसका कारण क्षितिज के नीचे सूर्य द्वारा वायुमंडल की उच्च परतों का प्रदीप्त होना और उनके द्वारा सूर्य के प्रकाश का प्रकीर्णन है। खगोलीय गोधूलि को भेद करें, जो तब तक जारी रहता है जब तक कि सूर्य 180 तक क्षितिज से नीचे नहीं गिर जाता है और साथ ही यह इतना अंधेरा हो जाता है कि सबसे कमजोर तारे अलग-अलग हो जाएंगे। शाम के खगोलीय गोधूलि के पहले भाग और सुबह के खगोलीय गोधूलि के अंतिम भाग को सिविल ट्वाइलाइट कहा जाता है, जिसमें सूर्य कम से कम 80 के क्षितिज के नीचे डूबता है। खगोलीय गोधूलि की अवधि क्षेत्र के अक्षांश पर निर्भर करती है। भूमध्य रेखा के ऊपर, वे छोटे होते हैं, 1 घंटे तक, समशीतोष्ण अक्षांशों में वे 2 घंटे तक होते हैं। ग्रीष्म ऋतु के दौरान उच्च अक्षांशों में, शाम का गोधूलि सुबह के गोधूलि के साथ विलीन हो जाता है, जिससे सफेद रातें बनती हैं।

4 वायुमंडल में सौर विकिरण का अवशोषण।वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण के रूप में आता है। इस विकिरण का लगभग 30% वापस अंतरिक्ष में, 70% - वायुमंडल में परावर्तित होता है। वायुमंडल से गुजरते हुए, यह विकिरण इसके अवशोषण और प्रकीर्णन से जुड़े परिवर्तनों से गुजरता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण का लगभग 20-23% अवशोषित होता है। अवशोषण चयनात्मक है और वायुमंडल की तरंग दैर्ध्य और भौतिक संरचना पर निर्भर करता है। वायुमंडल में मुख्य गैस नाइट्रोजन, स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी भाग में केवल बहुत कम तरंग दैर्ध्य पर विकिरण को अवशोषित करती है। स्पेक्ट्रम के इस हिस्से में सौर विकिरण की ऊर्जा बहुत कम है और नाइट्रोजन द्वारा विकिरण का अवशोषण व्यावहारिक रूप से कुल ऊर्जा प्रवाह के मूल्य को प्रभावित नहीं करता है। स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग के दो संकीर्ण भागों में और पराबैंगनी भाग में ऑक्सीजन थोड़ा अधिक अवशोषित करता है। ओजोन विकिरण को अधिक तीव्रता से अवशोषित करती है। ओजोन द्वारा अवशोषित विकिरण की कुल मात्रा प्रत्यक्ष सौर विकिरण के 3% तक पहुँचती है। अवशोषित विकिरण का मुख्य भाग 0.29 माइक्रोन से कम तरंग दैर्ध्य पर पराबैंगनी भाग पर पड़ता है। कम मात्रा में, ओजोन दृश्य विकिरण को भी अवशोषित करता है। कार्बन डाइऑक्साइड इन्फ्रारेड रेंज में विकिरण को अवशोषित करता है, लेकिन इसकी छोटी मात्रा के कारण, इस अवशोषित विकिरण का अनुपात आम तौर पर छोटा होता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण के मुख्य अवशोषक जल वाष्प, बादल और क्षोभमंडल में केंद्रित एरोसोल अशुद्धियाँ हैं। जल वाष्प और एरोसोल में अवशोषित विकिरण का 15% तक और बादलों में 5% तक होता है। चूंकि अवशोषित विकिरण का मुख्य भाग वायुमंडल के ऐसे परिवर्तनशील घटकों जैसे जल वाष्प और एरोसोल पर पड़ता है, सौर विकिरण के अवशोषण का स्तर काफी भिन्न होता है और वातावरण की स्थिति (इसकी आर्द्रता और प्रदूषण) की विशिष्ट स्थितियों पर निर्भर करता है। इसके अलावा, अवशोषित विकिरण की मात्रा क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है, अर्थात। वायुमंडल की परत की मोटाई से जिससे सूर्य की किरणें गुजरती हैं।

5. दृश्यता, विकिरण क्षीणन कानून, मैलापन कारक।वायुमंडल में प्रकाश का प्रकीर्णन इस तथ्य की ओर ले जाता है कि दूर की वस्तुएँ न केवल आकार में कमी के कारण, बल्कि वातावरण की मैलापन के कारण भी दूर की वस्तुओं में खराब रूप से भिन्न हो जाती हैं। वह दूरी जिस पर वातावरण में वस्तुओं की रूपरेखा अलग होना बंद हो जाती है, दृश्यता रेंज या केवल दृश्यता कहलाती है। दृश्यता सीमा अक्सर कुछ, पूर्व-चयनित वस्तुओं (आकाश के खिलाफ अंधेरा) के अनुसार आंखों द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसकी दूरी ज्ञात है। बहुत साफ हवा में, दृश्यता सीमा सैकड़ों किलोमीटर तक पहुंच सकती है। कई एरोसोल अशुद्धियों वाली हवा में, दृश्यता सीमा को कई किलोमीटर या मीटर तक कम किया जा सकता है। तो, कमजोर कोहरे में, दृश्यता सीमा 500-1000 मीटर है, और भारी कोहरे या रेतीले तूफान में, यह कई मीटर तक गिर जाता है। अवशोषण और प्रकीर्णन से वातावरण से गुजरने वाले सौर विकिरण प्रवाह में महत्वपूर्ण कमी आती है। विकिरण स्वयं प्रवाह के अनुपात में क्षीण होता है (अन्य के साथ) समान शर्तें, जितना अधिक फ्लक्स, उतनी ही अधिक ऊर्जा हानि) और अवशोषित और बिखरने वाले कणों की संख्या। उत्तरार्द्ध वायुमंडल के माध्यम से बीम पथ की लंबाई पर निर्भर करता है। ऐसे वातावरण के लिए जिसमें एरोसोल अशुद्धियाँ (आदर्श वातावरण) नहीं है, पारदर्शिता गुणांक p 0.90-0.95 है। वास्तविक वातावरण में, इसका मान 0.6 से 0.85 (सर्दियों में कुछ अधिक, गर्मियों में कम) के बीच होता है। जल वाष्प और अशुद्धियों की सामग्री में वृद्धि के साथ, पारदर्शिता गुणांक कम हो जाता है। क्षेत्र के अक्षांश में वृद्धि के साथ, जल वाष्प के दबाव में कमी और वातावरण में कम धूल के कारण पारदर्शिता गुणांक बढ़ जाता है। वायुमंडल में विकिरण के सभी क्षीणन को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: निरंतर गैसों (आदर्श वातावरण) द्वारा क्षीणन और जल वाष्प और एरोसोल अशुद्धियों द्वारा क्षीणन। इन प्रक्रियाओं के अनुपात को मैलापन कारक 6 द्वारा ध्यान में रखा जाता है। प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के वितरण के भौगोलिक पैटर्न... प्रत्यक्ष सौर विकिरण का प्रवाह क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है। इसलिए, दिन के दौरान, सौर विकिरण का प्रवाह, पहले जल्दी, फिर धीरे-धीरे सूर्योदय से दोपहर तक बढ़ता है, और पहले धीरे-धीरे, फिर दोपहर से सूर्यास्त तक तेजी से घटता है। लेकिन दिन के दौरान वातावरण की पारदर्शिता बदल जाती है, इसलिए प्रत्यक्ष विकिरण के दिन के आंदोलन की वक्र चिकनी नहीं होती है, लेकिन विचलन होता है। लेकिन औसतन, एक लंबी प्रेक्षण अवधि में, दिन के दौरान विकिरण में परिवर्तन एक चिकने वक्र का रूप ले लेते हैं। वर्ष के दौरान, पृथ्वी की सतह के मुख्य भाग के लिए प्रत्यक्ष सौर विकिरण का विकिरण महत्वपूर्ण रूप से बदलता है, जो सूर्य की ऊंचाई में परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है। उत्तरी गोलार्ध के लिए, लंबवत सतह पर प्रत्यक्ष विकिरण और सूर्यातप दोनों के न्यूनतम मान दिसंबर में आते हैं, अधिकतम मान नहीं हैं गर्मी की अवधि , और वसंत ऋतु में, जब संघनन उत्पादों और थोड़ी धूल से हवा कम अशांत होती है। दिसंबर में मास्को में औसत दोपहर की बिजली रोशनी 0.54, अप्रैल 1.05, जून-जुलाई 0.86-0.99 kW / m 2 है। सूर्य के प्रकाश की अधिकतम अवधि के साथ, प्रत्यक्ष विकिरण का दैनिक मान गर्मियों में अधिकतम होता है। कुछ बिंदुओं के लिए प्रत्यक्ष सौर विकिरण के अधिकतम मूल्य इस प्रकार हैं (kW / m2): टिकसी बे 0.91, पावलोव्स्क 1.00, इरकुत्स्क 1.03, मॉस्को 1.03, कुर्स्क 1.05, त्बिलिसी 1.05, व्लादिवोस्तोक 1, 02, ताशकंद 1.06। सूर्य की ऊंचाई में वृद्धि के बावजूद, प्रत्यक्ष सौर विकिरण का अधिकतम मान घटते अक्षांश के साथ थोड़ा बढ़ता है। यह इस तथ्य के कारण है कि दक्षिणी अक्षांशों में हवा की नमी और धूल की मात्रा बढ़ जाती है। इसलिए, भूमध्य रेखा पर, अधिकतम मान समशीतोष्ण अक्षांशों के अधिकतम से थोड़ा अधिक हैं। पृथ्वी पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण का उच्चतम वार्षिक मान सहारा में मनाया जाता है - 1.10 kW / m2 तक। प्रत्यक्ष विकिरण के आगमन में मौसमी अंतर इस प्रकार हैं। ग्रीष्म काल में, ग्रीष्म गोलार्द्ध के 30-400 अक्षांशों के अंतर्गत प्रत्यक्ष सौर विकिरण के उच्चतम मान भूमध्य रेखा की ओर और ध्रुवीय वृत्तों की ओर प्रत्यक्ष सौर विकिरण के मूल्यों में कमी देखी जाती है। ग्रीष्म गोलार्द्ध के ध्रुवों के लिए, प्रत्यक्ष सौर विकिरण में कमी छोटी है, सर्दियों में यह शून्य हो जाती है। वसंत और शरद ऋतु में, प्रत्यक्ष सौर विकिरण के अधिकतम मूल्य वसंत गोलार्ध के 10-200 और शरद ऋतु में 20-300 में देखे जाते हैं। भूमध्यरेखीय क्षेत्र का केवल शीतकालीन भाग एक निश्चित अवधि के लिए प्रत्यक्ष सौर विकिरण का अधिकतम मान प्राप्त करता है। ऊंचाई के साथ, वायुमंडल की ऑप्टिकल मोटाई में कमी के कारण विकिरण का अधिकतम मान बढ़ता है: प्रत्येक 100 मीटर की ऊंचाई के लिए, क्षोभमंडल में विकिरण की मात्रा 0.007-0.14 kW / m 2 बढ़ जाती है। पहाड़ों में दर्ज अधिकतम विकिरण मान 1.19 kW / m 2 हैं। क्षैतिज सतह में प्रवेश करने वाला बिखरा हुआ विकिरण दिन के दौरान भी बदलता है: यह दोपहर से पहले बढ़ता है और दोपहर में घटता है। सामान्य रूप से बिखरे हुए विकिरण प्रवाह का परिमाण दिन की लंबाई और क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है, साथ ही साथ वातावरण की पारदर्शिता (पारदर्शिता में कमी से प्रकीर्णन में वृद्धि होती है)। इसके अलावा, बिखरा हुआ विकिरण बादल के आवरण के आधार पर बहुत विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। बादलों द्वारा परावर्तित विकिरण भी बिखरा हुआ है। बर्फ से परावर्तित विकिरण भी बिखरा हुआ है, जिससे सर्दियों में इसका हिस्सा बढ़ जाता है। औसत बादल कवर के साथ बिखरा हुआ विकिरण एक बादल रहित दिन में इसके मूल्य के दोगुने से अधिक होता है। मॉस्को में, एक स्पष्ट आकाश के साथ गर्मियों में बिखरे हुए विकिरण का औसत दोपहर का मूल्य 0.15 है, और सर्दियों में कम सूरज के साथ - 0.08 kW / m 2। असंतत बादलों के साथ, ये मान गर्मियों में 0.28 और सर्दियों में 0.10 kW / m 2 हैं। आर्कटिक में, अपेक्षाकृत पतले बादलों और बर्फ के आवरण के साथ, गर्मियों में ये मान 0.70 kW / m2 तक पहुँच सकते हैं। अंटार्कटिका में बिखरे विकिरण का मान बहुत अधिक है। ऊंचाई बढ़ने के साथ बिखरा हुआ विकिरण कम हो जाता है। बिखरे हुए विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण को महत्वपूर्ण रूप से पूरक कर सकते हैं, खासकर जब सूर्य कम हो। बिखरी हुई रोशनी के कारण, दिन के दौरान पूरा वातावरण रोशनी के स्रोत के रूप में कार्य करता है: दिन के दौरान यह प्रकाश होता है जहां सूर्य की किरणें सीधे नहीं पड़ती हैं, और जब सूर्य बादलों द्वारा छिपा होता है। बिखरी हुई किरणें न केवल रोशनी को बढ़ाती हैं, बल्कि पृथ्वी की सतह के ताप को भी बढ़ाती हैं। बिखरा हुआ विकिरण आम तौर पर प्रत्यक्ष से कम होता है, लेकिन परिमाण का क्रम समान होता है। उष्णकटिबंधीय और मध्य अक्षांशों में, बिखरे हुए विकिरण की मात्रा प्रत्यक्ष विकिरण के मूल्यों के आधे से दो-तिहाई तक होती है। 50-600 पर, उनके मूल्य करीब हैं, और ध्रुवों के करीब बिखरा हुआ विकिरण प्रबल होता है।

7 कुल विकिरणपृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सभी सौर विकिरण को कुल सौर विकिरण कहा जाता है। बादल रहित आकाश में, कुल सौर विकिरण में दैनिक भिन्नता होती है, जो दोपहर के आसपास अधिकतम होती है और गर्मियों में अधिकतम के साथ वार्षिक भिन्नता होती है। आंशिक बादल, जो सौर डिस्क को कवर नहीं करता है, बादल रहित आकाश की तुलना में कुल विकिरण को बढ़ाता है, इसके विपरीत, पूर्ण बादल, इसे कम करता है। औसतन, बादल छाए रहने से विकिरण कम हो जाता है। इसलिए, गर्मियों में, दोपहर के पूर्व के घंटों में कुल विकिरण का आगमन दोपहर की तुलना में अधिक होता है और वर्ष के पहले भाग में यह दूसरे की तुलना में अधिक होता है। एक बादल रहित आकाश के साथ मास्को के पास गर्मियों के महीनों में कुल विकिरण का दोपहर का मान औसतन 0.78, खुले सूर्य और बादलों के साथ 0.80, निरंतर बादलों के साथ - 0.26 kW / m 2 है। कुल विकिरण मूल्यों का वितरण ग्लोब ज़ोनल से विचलित होता है, जिसे वायुमंडल और बादलों की पारदर्शिता के प्रभाव से समझाया जाता है। कुल विकिरण का अधिकतम वार्षिक मान 84 * 102 - 92 * 102 एमजे / एम 2 है और रेगिस्तान में मनाया जाता है उत्तरी अफ्रीका... उच्च बादलों वाले भूमध्यरेखीय वनों के ऊपर के क्षेत्रों में, कुल विकिरण का मान 42 * 102 - 50 * 102 MJ / m2 तक कम हो जाता है। दोनों गोलार्द्धों के उच्च अक्षांशों की ओर, कुल विकिरण का मान कम हो जाता है, जो 60 वें समानांतर के तहत 25 * 102 - 33 * 102 MJ / m2 हो जाता है। लेकिन फिर वे फिर से बढ़ते हैं - आर्कटिक के ऊपर और महत्वपूर्ण रूप से - अंटार्कटिका के ऊपर, जहां महाद्वीप के मध्य भागों में वे 50 * 102 - 54 * 102 एमजे / एम 2 हैं। समग्र रूप से महासागरों के ऊपर, कुल विकिरण का मान भूमि के संगत अक्षांशों की तुलना में कम होता है। दिसंबर में, दक्षिणी गोलार्ध के रेगिस्तान (8 * 102 - 9 * 102 एमजे / एम 2) में कुल विकिरण का उच्चतम मूल्य देखा जाता है। भूमध्य रेखा के ऊपर, कुल विकिरण का मान घटकर 3 * 102 - 5 * 102 MJ / m 2 हो जाता है। उत्तरी गोलार्ध में, विकिरण तेजी से ध्रुवीय क्षेत्रों की ओर कम हो जाता है और आर्कटिक सर्कल से परे शून्य के बराबर होता है। दक्षिणी गोलार्ध में, कुल विकिरण दक्षिण में घटकर 50-600 S अक्षांश हो जाता है। (4 * 102 एमजे / एम 2), और फिर अंटार्कटिका के केंद्र में 13 * 102 एमजे / एम 2 तक बढ़ जाता है। जुलाई में, कुल विकिरण (9 * 102 MJ / m2 से अधिक) के उच्चतम मूल्य उत्तरपूर्वी अफ्रीका और अरब प्रायद्वीप पर देखे जाते हैं। भूमध्यरेखीय क्षेत्र के ऊपर, कुल विकिरण का मान कम और दिसंबर के बराबर होता है। उष्णकटिबंधीय के उत्तर में, कुल विकिरण धीरे-धीरे घटकर 600 N हो जाता है, और फिर आर्कटिक में बढ़कर 8 * 102 MJ / m2 हो जाता है। दक्षिणी गोलार्ध में, भूमध्य रेखा से कुल विकिरण दक्षिण की ओर तेजी से घटता है, आर्कटिक सर्कल में शून्य मान तक पहुंच जाता है।

8. सौर विकिरण का परावर्तन। पृथ्वी का अल्बेडो।सतह पर पहुंचने पर, कुल विकिरण आंशिक रूप से मिट्टी या पानी की ऊपरी पतली परत में अवशोषित होता है और गर्मी में बदल जाता है, और आंशिक रूप से परिलक्षित होता है। पृथ्वी की सतह से सौर विकिरण के परावर्तन के लिए स्थितियां एल्बिडो मान की विशेषता हैं, अनुपात के बराबरआने वाली धारा में परावर्तित विकिरण (कुल विकिरण के लिए)। А = Qref / Q (8) सैद्धांतिक रूप से, अल्बेडो मान 0 (बिल्कुल काली सतह) से 1 (बिल्कुल सफेद सतह) तक भिन्न हो सकते हैं। उपलब्ध अवलोकन सामग्री से पता चलता है कि अंतर्निहित सतहों के अल्बेडो मान एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होते हैं, और उनके परिवर्तन विभिन्न सतहों के परावर्तन मूल्यों की लगभग पूरी संभव सीमा को कवर करते हैं। प्रायोगिक अध्ययनों में, लगभग सभी सामान्य प्राकृतिक अंतर्निहित सतहों के लिए अल्बेडो मान पाए गए हैं। इन अध्ययनों से पता चलता है, सबसे पहले, कि भूमि और जल निकायों पर सौर विकिरण के अवशोषण की स्थितियां स्पष्ट रूप से भिन्न होती हैं। स्वच्छ और शुष्क बर्फ (90-95%) के लिए उच्चतम अल्बेडो मान देखे जाते हैं। लेकिन चूंकि बर्फ का आवरण शायद ही कभी पूरी तरह से साफ होता है, ज्यादातर मामलों में बर्फ के अल्बेडो का औसत मान 70-80% के बराबर होता है। गीली और गंदी बर्फ के लिए, ये मान और भी कम हैं - 40-50%। बर्फ की अनुपस्थिति में, भूमि की सतह पर उच्चतम एल्बिडो कुछ रेगिस्तानी क्षेत्रों की विशेषता है, जहां सतह क्रिस्टलीय लवण (सूखे झीलों के नीचे) की एक परत से ढकी हुई है। इन शर्तों के तहत, अल्बेडो 50% है। कुछ कम मूल्य रेतीले रेगिस्तान में अल्बेडो। गीली मिट्टी का एल्बीडो शुष्क मिट्टी की तुलना में कम होता है। गीले चेरनोज़म के लिए, अल्बेडो का मान बहुत छोटा होता है - 5%। निरंतर वनस्पति आवरण के साथ प्राकृतिक सतहों का अल्बेडो अपेक्षाकृत छोटी सीमाओं के भीतर भिन्न होता है - 10 से 20-25% तक। इसके अलावा, जंगल के अल्बेडो (विशेष रूप से शंकुधारी) ज्यादातर मामलों में घास के मैदान वनस्पति के अल्बेडो से कम होते हैं। जल निकायों पर विकिरण के अवशोषण की शर्तें भूमि की सतह पर अवशोषण की स्थितियों से भिन्न होती हैं। शुद्ध पानी शॉर्ट-वेव विकिरण के लिए अपेक्षाकृत पारदर्शी होता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊपरी परतों में प्रवेश करने वाली सूर्य की किरणें बार-बार बिखरी होती हैं और उसके बाद ही बड़े पैमाने पर अवशोषित होती हैं। इसलिए, सौर विकिरण के अवशोषण की प्रक्रिया सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है। यदि यह अधिक है, तो आने वाले विकिरण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा पानी की ऊपरी परतों में प्रवेश करता है और मुख्य रूप से अवशोषित होता है। इसलिए, उच्च सूर्य पर पानी की सतह का अल्बेडो पहला कुछ प्रतिशत होता है, और कम सूर्य पर, अल्बेडो कई दसियों प्रतिशत तक बढ़ जाता है। "पृथ्वी-वायुमंडल" प्रणाली का अलबेडो अधिक जटिल प्रकृति का है। वायुमंडल में प्रवेश करने वाला सौर विकिरण वायुमंडलीय पश्च प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप आंशिक रूप से परावर्तित होता है। बादलों की उपस्थिति में, विकिरण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उनकी सतह से परावर्तित होता है। बादलों का एल्बीडो उनकी परत की मोटाई और औसत 40-50% पर निर्भर करता है। बादलों की पूर्ण या आंशिक अनुपस्थिति में, "पृथ्वी-वायुमंडल" प्रणाली का अल्बेडो काफी हद तक पृथ्वी की सतह के अल्बेडो पर ही निर्भर करता है। उपग्रह प्रेक्षणों से ग्रहीय एल्बीडो के भौगोलिक वितरण की प्रकृति उत्तरी और दक्षिणी गोलार्ध के उच्च और मध्य अक्षांशों के एल्बिडो के बीच महत्वपूर्ण अंतर दर्शाती है। उष्ण कटिबंध में, उच्चतम अल्बेडो मान रेगिस्तानों पर, मध्य अमेरिका और महासागर क्षेत्रों में संवहनी बादल क्षेत्रों में देखे जाते हैं। दक्षिणी गोलार्ध में, उत्तरी के विपरीत, भूमि और समुद्र के सरल वितरण के कारण अल्बेडो की एक क्षेत्रीय भिन्नता देखी जाती है। सबसे अधिक एल्बीडो मान ध्रुवीय अक्षांशों पर पाए जाते हैं। पृथ्वी की सतह और बादलों की ऊपरी सीमा से परावर्तित विकिरण का प्रमुख भाग विश्व अंतरिक्ष में चला जाता है। प्रकीर्णित विकिरण का एक तिहाई भाग भी चला जाता है। वायुमंडल में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की कुल मात्रा में अंतरिक्ष छोड़ने वाले परावर्तित और बिखरे हुए विकिरण के अनुपात को पृथ्वी का ग्रहीय अल्बेडो या पृथ्वी का अल्बेडो कहा जाता है। इसका मूल्य 30% अनुमानित है। ग्रहीय एल्बिडो का मुख्य भाग बादलों द्वारा परावर्तित विकिरण है। 6.1.8. खुद का विकिरण। काउंटर विकिरण। प्रभावी विकिरण। पृथ्वी की ऊपरी परत द्वारा अवशोषित सौर विकिरण इसे गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी और सतही जल स्वयं लंबी तरंग विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इस स्थलीय विकिरण को स्थलीय सतह का आंतरिक विकिरण कहा जाता है। इस विकिरण की तीव्रता, कुछ मान्यताओं के साथ, 150C के तापमान के साथ एक पूर्ण काले शरीर के लिए स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन कानून का पालन करती है। लेकिन चूंकि पृथ्वी बिल्कुल काला शरीर नहीं है (इसका विकिरण एक भूरे रंग के शरीर के विकिरण से मेल खाता है), गणना में ई = 0.95 के बराबर सुधार करना आवश्यक है। इस प्रकार, पृथ्वी का अपना विकिरण सूत्र Ez = esТ 4 (9) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, यह निर्धारित किया जाता है कि 150C की पृथ्वी के औसत ग्रह तापमान पर, पृथ्वी का अपना विकिरण Ez = 3.73 * 102 W / m2 है। पृथ्वी की सतह से विकिरण की इतनी बड़ी वापसी इसकी बहुत तेजी से शीतलन की ओर ले जाएगी, अगर इसे रिवर्स प्रक्रिया से नहीं रोका गया - पृथ्वी की सतह द्वारा सौर और वायुमंडलीय विकिरण का अवशोषण। पृथ्वी की सतह पर पूर्ण तापमान 190-350K की सीमा में है। ऐसे तापमान पर, अपने स्वयं के विकिरण की तरंग दैर्ध्य 4-120 माइक्रोन की सीमा में होती है, और अधिकतम ऊर्जा 10-15 माइक्रोन पर पड़ती है। सौर विकिरण और पृथ्वी के स्वयं के विकिरण दोनों को अवशोषित करने वाला वातावरण गर्म हो जाता है। इसके अलावा, वायुमंडल को गैर-विकिरण तरीके से (गर्मी चालन द्वारा, जल वाष्प के संघनन के दौरान) गर्म किया जाता है। गर्म वातावरण लंबी-तरंग विकिरण का स्रोत बन जाता है। के सबसेवायुमंडल के इस विकिरण (70%) को पृथ्वी की सतह पर निर्देशित किया जाता है और इसे काउंटर विकिरण (ईए) कहा जाता है। वायुमंडल से विकिरण का एक अन्य भाग ऊपर की परतों द्वारा अवशोषित किया जाता है, लेकिन जैसे-जैसे जल वाष्प की मात्रा कम होती जाती है, वायुमंडल द्वारा अवशोषित विकिरण की मात्रा कम होती जाती है, और इसका एक हिस्सा विश्व अंतरिक्ष में चला जाता है। पृथ्वी की सतह आने वाले विकिरण को लगभग पूरी तरह से (95-99%) अवशोषित कर लेती है। इस प्रकार, प्रति-विकिरण पृथ्वी की सतह के लिए है महत्वपूर्ण स्रोतअवशोषित सौर विकिरण के अलावा गर्मी। बादलों की अनुपस्थिति में, वायुमंडल की लंबी तरंग विकिरण जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति से निर्धारित होती है। इन कारकों की तुलना में वायुमंडलीय ओजोन का प्रभाव नगण्य है। जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड 4.5 से 80 माइक्रोन की सीमा में लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण को अवशोषित करते हैं, लेकिन पूरी तरह से नहीं, बल्कि कुछ संकीर्ण वर्णक्रमीय क्षेत्रों में। जल वाष्प द्वारा विकिरण का सबसे मजबूत अवशोषण 5-7.5 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य रेंज में होता है, जबकि 9.5-12 माइक्रोन के क्षेत्र में। 4.1. ऑप्टिकल रेंज में वायुमंडलीय पारदर्शिता खिड़कियां, अवशोषण व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है। इस तरंग दैर्ध्य रेंज को वायुमंडलीय पारदर्शिता खिड़की कहा जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड में कई अवशोषण बैंड होते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण 13-17 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य वाला बैंड होता है, जो अधिकतम स्थलीय विकिरण के लिए जिम्मेदार होता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री अपेक्षाकृत स्थिर है, जबकि जल वाष्प की मात्रा मौसम संबंधी स्थितियों के आधार पर बहुत महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होती है। इसलिए, वायु आर्द्रता में परिवर्तन का वायुमंडलीय विकिरण की मात्रा पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, सबसे बड़ा काउंटर विकिरण भूमध्य रेखा के पास औसतन 0.35-0.42 kW / m 2 है, और ध्रुवीय क्षेत्रों की ओर यह घटकर 0.21 kW / m 2 हो जाता है, समतल प्रदेशों पर E 0.21-0.28 kW / m 2 और 0.07- 0.14 kW / m 2 - पहाड़ों में। पहाड़ों में काउंटर रेडिएशन में कमी को ऊंचाई के साथ जलवाष्प की मात्रा में कमी से समझाया गया है। आमतौर पर बादलों की उपस्थिति में वातावरण का काउंटर रेडिएशन काफी बढ़ जाता है। निचले और मध्य स्तरों के बादल, एक नियम के रूप में, काफी घने होते हैं और उपयुक्त तापमान पर एक काले शरीर के रूप में उत्सर्जित होते हैं। उच्च बादल, उनके कम घनत्व के कारण, आमतौर पर एक काले शरीर से कम उत्सर्जित होते हैं, इसलिए उनके अपने और प्रतिप्रचार विकिरण के अनुपात पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। जल वाष्प और अन्य गैसों द्वारा लंबी-तरंग दैर्ध्य स्व-विकिरण का अवशोषण एक "ग्रीनहाउस प्रभाव" बनाता है, अर्थात। सूर्य की गर्मी को पृथ्वी के वायुमंडल में रखता है। इन गैसों की सांद्रता में वृद्धि और, सबसे बढ़कर, परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड आर्थिक गतिविधिएक व्यक्ति ग्रह पर शेष गर्मी के हिस्से में वृद्धि, औसत ग्रहों के तापमान में वृद्धि और पृथ्वी की वैश्विक जलवायु में बदलाव का कारण बन सकता है, जिसके परिणामों की भविष्यवाणी करना अभी भी मुश्किल है। लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जल वाष्प स्थलीय विकिरण के अवशोषण और आने वाले विकिरण के गठन में मुख्य भूमिका निभाता है। पारदर्शिता खिड़की के माध्यम से, लंबी-तरंग दैर्ध्य स्थलीय विकिरण का हिस्सा वातावरण के माध्यम से विश्व अंतरिक्ष में भाग जाता है। वायुमंडल से विकिरण के साथ इस विकिरण को जावक विकिरण कहा जाता है। यदि सौर विकिरण का अंतर्वाह 100 इकाई के रूप में लिया जाए, तो बाहर जाने वाला विकिरण 70 इकाई होगा। परावर्तित और बिखरे हुए विकिरण (पृथ्वी के ग्रहीय अल्बेडो) की 30 इकाइयों को ध्यान में रखते हुए, पृथ्वी बाहरी अंतरिक्ष को उतना ही विकिरण देती है, जितना वह प्राप्त करती है, अर्थात। उज्ज्वल संतुलन की स्थिति में है।

9. पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलनपृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन पृथ्वी की सतह पर विकिरण के आगमन (अवशोषित विकिरण के रूप में) और थर्मल विकिरण (प्रभावी विकिरण) के परिणामस्वरूप इसकी खपत के बीच का अंतर है। रात से विकिरण संतुलन बदलता है नकारात्मक मानगर्मियों में दिन के समय सकारात्मक सूर्य की ऊंचाई पर 10-15 डिग्री और इसके विपरीत, सकारात्मक से नकारात्मक तक - सूर्यास्त से पहले एक ही सूर्य की ऊंचाई पर। सर्दियों में, शून्य के माध्यम से विकिरण संतुलन के मूल्यों का संक्रमण सूर्य के बड़े कोणों (20-25 डिग्री) पर होता है। रात में, कुल विकिरण की अनुपस्थिति में, विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है और प्रभावी विकिरण के बराबर होता है। दुनिया भर में विकिरण संतुलन का वितरण काफी समान है। अंटार्कटिका और ग्रीनलैंड को छोड़कर, विकिरण संतुलन के वार्षिक मूल्य हर जगह सकारात्मक हैं। विकिरण संतुलन के सकारात्मक वार्षिक मूल्यों का मतलब है कि अवशोषित विकिरण की अधिकता पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में गैर-विकिरणकारी गर्मी हस्तांतरण द्वारा संतुलित होती है। इसका मतलब है कि पृथ्वी की सतह के लिए कोई विकिरण संतुलन नहीं है (विकिरण का आगमन उसके लौटने से अधिक है), लेकिन वहाँ है थर्मल संतुलनवातावरण की तापीय विशेषताओं की स्थिरता सुनिश्चित करना। 200 उत्तर और दक्षिण अक्षांश के बीच भूमध्यरेखीय क्षेत्र में विकिरण संतुलन का उच्चतम वार्षिक मूल्य देखा जाता है। यहाँ यह 40*102 MJ/m2 से अधिक है। उच्च अक्षांशों की ओर, विकिरण संतुलन का मान कम हो जाता है और 60वीं समानांतर सीमा के आसपास 8 * 102 से 13 * 102 MJ / m2 हो जाता है। ध्रुवों के आगे, अंटार्कटिका में विकिरण संतुलन और भी कम हो जाता है और मात्रा 2 * 102 - 4 * 102 MJ / m2 हो जाती है। समान अक्षांशों पर भूमि की तुलना में महासागरों पर विकिरण संतुलन अधिक होता है। आंचलिक मूल्यों से महत्वपूर्ण विचलन रेगिस्तानों में भी देखे जाते हैं, जहां बड़े प्रभावी विकिरण के कारण संतुलन अक्षांशीय मान से नीचे है। दिसंबर में, 40 वें समानांतर के उत्तर में उत्तरी गोलार्ध के एक महत्वपूर्ण हिस्से पर विकिरण संतुलन नकारात्मक है। आर्कटिक में, यह 2 * 102 एमजे / एम 2 और नीचे के मूल्यों तक पहुंचता है। 40 वें समानांतर के दक्षिण में, यह दक्षिणी ट्रॉपिक (4 * 102 - 6 * 102 एमजे / एम 2) तक बढ़ जाता है, और फिर घट जाता है दक्षिणी ध्रुव, अंटार्कटिक तट पर 2 * 102 MJ / m2 की मात्रा। जून में, उत्तरी उष्णकटिबंधीय (5 * 102 - 6 * 102 MJ / m2) पर विकिरण संतुलन अधिकतम होता है। उत्तर की ओर, यह घटता है, उत्तरी ध्रुव के लिए सकारात्मक रहता है, और दक्षिण में, यह घटता है, अंटार्कटिका के तट से नकारात्मक हो जाता है (-0.4 -0.8 * 102 MJd / m2)।

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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, विकास 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 एक 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 1m 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 के साथ वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण का प्रवाह 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 छोटा रास्ता तय करती हैं। 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, वायुमंडल में किरणों का मार्ग बढ़ता जाता है, और फलस्वरूप, चलने योग्य द्रव्यमानों की संख्या भी बढ़ जाती है (m> 1)। जब सूर्य क्षितिज के पास 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 की जगह 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 छाए रहने, हवा की पारदर्शिता, समुद्र तल से ऊंचाई और बर्फ के आवरण पर निर्भर करती है। बिखरे हुए विकिरण पर बादलों और बर्फ के आवरण का बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, जो उन पर पड़ने वाले प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बिखरने और परावर्तन और वातावरण में उनके पुन: बिखरने के कारण, बिखरे हुए विकिरण प्रवाह को कई गुना बढ़ा सकते हैं।

बिखरा हुआ विकिरण प्रत्यक्ष सौर विकिरण को काफी हद तक 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, दिन के समय और सूर्यास्त के बाद, लगातार बादलों के मामले में, कुल विकिरण पूरी तरह से पृथ्वी तक पहुंच जाता 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, कुल संरचना में प्रत्यक्ष विकिरण का अनुपात 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।

विभिन्न सतहों की परावर्तनशीलता कहलाती है 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 उन 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। नमी की मात्रा बढ़ने 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 हिस्से 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 भाग में से केवल कुछ प्रतिशत विकिरण ऊर्जा का उपयोग पौधों द्वारा सीधे प्रकाश संश्लेषण के लिए 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 ऊष्मा को बनाए रखने के लिए वायुमंडल के इस गुण 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 का वास्तविक आगमन 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, वातावरण की मैलापन, उसमें जलवाष्प की मात्रा, बादलों की उपस्थिति आदि पर निर्भर करता है।

सौर विकिरण को मापने के लिए उपकरण

थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर М-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 तारक 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 को ट्रैक करने 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 नीचे इस छेद के सामने एक सफेद स्क्रीन है। 5 ... डिवाइस की सही स्थापना के साथ, इस छेद के माध्यम से प्रवेश करने वाली सूर्य की किरण को स्क्रीन के केंद्र में एक उज्ज्वल स्थान (स्पॉट) 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 पलटने 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 सतह को बिसात के रूप में काले और सफेद रंग में रंगा गया है। 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। बिखरे हुए 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 पेंच 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) को 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 प्रदान की जाती है। डिवाइस की प्राप्त सतह की स्थिति ऊपर की ओर, 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 जंक्शन ऊपर से चिपके हुए हैं, दूसरे आधे निचले प्राप्त सतहों से चिपके हुए हैं, 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 ... इस मामले में प्रत्यक्ष सौर विकिरण की तीव्रता को 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 रौशनी

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 एक कॉलम से मिलकर डिवाइस के जंगम हिस्से को मजबूत किया 3 अंग के साथ 4 और निचला पड़ाव 7 , स्टेपल 6 एक 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 यंत्र को पश्चिम से पूर्व की ओर और यंत्र के ऊपरी भाग को उसके चारों ओर घुमाते हुए, स्तंभ अक्ष 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 किया गया 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।

लाइट मीटर 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 - प्रूफरीडर।

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 स्विच करने के लिए फोटोकेल और नॉब से तारों को जोड़ने के लिए 6 .

मीटर के पैमाने को 50 डिवीजनों में विभाजित किया गया है और इसमें तीन माप सीमाओं के अनुरूप संख्याओं की 3 पंक्तियाँ हैं - 25, 100 और 500 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, वे एक बड़ी माप सीमा से शुरू करते हैं, फिर छोटी सीमा तक चले जाते हैं 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 स्केल डिवीजन वैल्यू और सुधार कारक द्वारा रीडिंग 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 पर इसकी स्थापना के तरीकों के साथ, सार्वभौमिक हेलीओग्राफ 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।

पृथ्वी सूर्य से प्रति वर्ष 1.36*10-24 कैलोरी ऊष्मा प्राप्त करती है। ऊर्जा की इस मात्रा की तुलना में, पृथ्वी की सतह पर विकिरण ऊर्जा का शेष आगमन नगण्य है। इस प्रकार, तारों की दीप्तिमान ऊर्जा सौर ऊर्जा का सौ मिलियनवां हिस्सा है, ब्रह्मांडीय विकिरण अंश का दो अरबवां हिस्सा है, इसकी सतह पर पृथ्वी की आंतरिक गर्मी सौर ताप के पांच-हजारवें हिस्से के बराबर है।
सूर्य से विकिरण - सौर विकिरण- वायुमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में होने वाली लगभग सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।
सौर विकिरण की तीव्रता को मापने की इकाई 1 मिनट (कैलोरी / सेमी 2 * मिनट) में सूर्य की किरणों की दिशा के लंबवत एक बिल्कुल काली सतह के 1 सेमी 2 द्वारा अवशोषित गर्मी की कैलोरी की संख्या है।

सूर्य से विकिरण ऊर्जा का पृथ्वी के वायुमंडल में पहुंचने का प्रवाह बहुत स्थिर है। इसकी तीव्रता को सौर स्थिरांक (Io) कहा जाता है और इसे औसतन 1.88 kcal/cm2 min के बराबर लिया जाता है।
सूर्य से पृथ्वी की दूरी और सौर गतिविधि के आधार पर सौर स्थिरांक का मान बदलता रहता है। वर्ष के दौरान इसका उतार-चढ़ाव 3.4-3.5% है।
यदि सूर्य की किरणें पृथ्वी की सतह पर हर जगह लंबवत रूप से गिरती हैं, तो वायुमंडल के अभाव में और 1.88 cal/cm2 * min के सौर स्थिरांक के साथ, प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर प्रति वर्ष 1000 kcal प्राप्त करेगा। इस तथ्य के कारण कि पृथ्वी गोलाकार है, यह संख्या 4 गुना कम हो जाती है, और 1 वर्ग मीटर। सेमी प्रति वर्ष औसतन 250 किलो कैलोरी प्राप्त करता है।
किसी सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा किरणों के आपतन कोण पर निर्भर करती है।
विकिरण की अधिकतम मात्रा सूर्य की किरणों की दिशा के लंबवत सतह द्वारा प्राप्त की जाती है, क्योंकि इस मामले में सभी ऊर्जा किरणों के बीम के क्रॉस सेक्शन के बराबर क्रॉस सेक्शन वाले क्षेत्र में वितरित की जाती है - ए। किरणों की एक ही किरण की तिरछी घटना के साथ, ऊर्जा एक बड़े क्षेत्र (खंड c) में वितरित की जाती है और सतह की एक इकाई को इसकी थोड़ी मात्रा प्राप्त होती है। किरणों का आपतन कोण जितना छोटा होगा, सौर विकिरण की तीव्रता उतनी ही कम होगी।
किरणों के आपतन कोण पर सौर विकिरण की तीव्रता की निर्भरता सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है:

I1 = I0 * पाप ज,

जहां I0 किरणों की एक बड़ी घटना के साथ सौर विकिरण की तीव्रता है। वायुमंडल के बाहर - सौर स्थिरांक;
I1 सौर विकिरण की तीव्रता है जब सूर्य की किरणें h कोण पर पड़ती हैं।
I1 I0 से कई गुना कम है क्योंकि सेक्शन a सेक्शन b से छोटा है।
चित्र 27 दर्शाता है कि a / b = sin A.
सूर्य की किरणों का आपतन कोण (सूर्य की ऊँचाई) 90 ° केवल 23 ° 27 "N से 23 ° 27" S के अक्षांशों पर है। (अर्थात कटिबंधों के बीच)। अन्य अक्षांशों पर, यह हमेशा 90 ° (तालिका 8) से कम होता है। तदनुसार, किरणों के आपतन कोण में कमी के कारण, सतह में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की तीव्रता भी कम होनी चाहिए। विभिन्न अक्षांश... चूँकि सूर्य की ऊँचाई पूरे वर्ष स्थिर नहीं रहती है और दिन के दौरान सतह को प्राप्त होने वाली सौर ऊष्मा की मात्रा लगातार बदलती रहती है।

सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा प्रत्यक्ष अनुपात में है सूर्य की किरणों द्वारा इसकी रोशनी की अवधि से।

वायुमंडल के बाहर भूमध्यरेखीय क्षेत्र में, वर्ष के दौरान सौर ताप की मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव नहीं होता है, जबकि उच्च अक्षांशों पर ये उतार-चढ़ाव बहुत बड़े होते हैं (तालिका 9 देखें)। सर्दियों में, उच्च और निम्न अक्षांशों के बीच सौर ताप के आगमन में अंतर विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है। गर्मियों में, निरंतर रोशनी की स्थिति में, ध्रुवीय क्षेत्र पृथ्वी पर प्रति दिन सौर ताप की अधिकतम मात्रा प्राप्त करते हैं। उत्तरी गोलार्ध में ग्रीष्म संक्रांति के दिन, यह भूमध्य रेखा पर दैनिक गर्मी के योग से 36% अधिक है। लेकिन चूंकि भूमध्य रेखा पर दिन की लंबाई 24 घंटे नहीं है (जैसा कि इस समय ध्रुव पर है), लेकिन 12 घंटे, भूमध्य रेखा पर प्रति यूनिट समय में सौर विकिरण की मात्रा सबसे बड़ी बनी हुई है। लगभग 40-50 ° अक्षांश पर मनाया जाने वाला दैनिक कुल सौर ताप की अधिकतम गर्मी, सूर्य की एक महत्वपूर्ण ऊंचाई पर अपेक्षाकृत लंबे दिन (इस समय 10-20 ° अक्षांश से अधिक) से जुड़ी होती है। भूमध्यरेखीय और ध्रुवीय क्षेत्रों द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा में अंतर सर्दियों की तुलना में गर्मियों में कम होता है।
दक्षिणी गोलार्ध में उत्तरी गोलार्ध की तुलना में गर्मियों में अधिक गर्मी प्राप्त होती है, और इसके विपरीत सर्दियों में (सूर्य से पृथ्वी की दूरी में परिवर्तन को प्रभावित करता है)। और अगर दोनों गोलार्द्धों की सतह पूरी तरह से एक समान होती, तो दक्षिणी गोलार्ध में तापमान में उतार-चढ़ाव का वार्षिक आयाम उत्तरी की तुलना में अधिक होता।
वायुमंडल में सौर विकिरण होता है मात्रात्मक और गुणात्मक परिवर्तन।
यहां तक ​​​​कि परिपूर्ण, शुष्क और स्वच्छ, वातावरण सौर विकिरण की तीव्रता को कम करते हुए किरणों को अवशोषित और बिखेरता है। सौर विकिरण पर जल वाष्प और पार्टिकुलेट मैटर युक्त वास्तविक वातावरण का कमजोर प्रभाव आदर्श की तुलना में बहुत अधिक है। वायुमंडल (ऑक्सीजन, ओजोन, कार्बन डाइऑक्साइड, धूल और जल वाष्प) मुख्य रूप से पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को अवशोषित करता है। वायुमंडल द्वारा अवशोषित सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है: थर्मल, रासायनिक, आदि। सामान्य तौर पर, अवशोषण सौर विकिरण को 17-25% तक कमजोर कर देता है।
अपेक्षाकृत छोटी तरंगों वाली किरणें - बैंगनी, नीला - वायुमंडल में गैसों के अणुओं द्वारा बिखरी हुई हैं। यह आकाश के नीले रंग की व्याख्या करता है। अशुद्धियाँ अलग-अलग लंबाई की तरंगों के साथ समान रूप से बिखरती हैं। इसलिए, उनकी महत्वपूर्ण सामग्री के साथ, आकाश एक सफेद रंग का रंग प्राप्त करता है।
वायुमंडल द्वारा सूर्य के प्रकाश के प्रकीर्णन और परावर्तन के कारण, बादल के दिनों में दिन का प्रकाश देखा जाता है, छाया में वस्तुएँ दिखाई देती हैं, और गोधूलि की घटना होती है।
वायुमंडल में किरण का मार्ग जितना लंबा होगा, उसकी मोटाई उतनी ही अधिक होनी चाहिए और सौर विकिरण उतना ही महत्वपूर्ण रूप से क्षीण हो जाता है। इसलिए, वृद्धि के साथ, विकिरण पर वातावरण का प्रभाव कम हो जाता है। वायुमंडल में सूर्य की किरणों की पथ लंबाई सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है। यदि हम वायुमंडल में सूर्य की किरण के पथ की लंबाई को 90 ° (m) की सूर्य की ऊंचाई पर एक इकाई के रूप में लेते हैं, तो सूर्य की ऊंचाई और किरण के पथ की लंबाई के बीच का अनुपात जैसा कि तालिका में दिखाया गया है, वातावरण होगा। 10.

सूर्य की किसी भी ऊंचाई पर वायुमंडल में विकिरण के सामान्य क्षीणन को Bouguer सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: Im = I0 * pm, जहां Im वायुमंडल में परिवर्तित पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण की तीव्रता है; I0 - सौर स्थिरांक; मी वायुमंडल में बीम का पथ है; 90 ° के सूर्य की ऊंचाई पर, यह 1 (वायुमंडल का द्रव्यमान) के बराबर है, p पारदर्शिता गुणांक है (एक भिन्नात्मक संख्या जो दर्शाती है कि विकिरण का कितना अंश m = 1 पर सतह तक पहुंचता है)।
90° के सूर्य की ऊंचाई पर, m = 1 पर, पृथ्वी की सतह I1 पर सौर विकिरण की तीव्रता Io से p गुना कम है, अर्थात I1 = Io * p।
यदि सूर्य की ऊंचाई 90° से कम है, तो m हमेशा 1 से अधिक होता है। सूर्य की किरण के पथ में कई खंड हो सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक 1 के बराबर है। पहले के बीच की सीमा पर सौर विकिरण की तीव्रता (aa1) और दूसरा (a1a2) खंड I1, जाहिर है, Io * p, दूसरे खंड I2 = I1 * p = I0 p * p = I0 p2 से गुजरने के बाद विकिरण तीव्रता; I3 = I0p3 आदि।

वातावरण की पारदर्शिता असंगत और असमान है अलग-अलग स्थितियां... वास्तविक वातावरण की पारदर्शिता और आदर्श वातावरण की पारदर्शिता का अनुपात - मैलापन कारक - हमेशा एक से अधिक होता है। यह हवा में जल वाष्प और धूल की सामग्री पर निर्भर करता है। बढ़ते अक्षांश के साथ, मैलापन कारक कम हो जाता है: अक्षांशों पर 0 से 20 ° N तक। श्री। यह 40 से 50 ° N के अक्षांशों पर औसतन 4.6 के बराबर है। श्री। - 3.5, 50 से 60 ° N के अक्षांशों पर। श्री। - 2.8 और अक्षांशों पर 60 से 80 ° N। श्री। - 2.0. समशीतोष्ण अक्षांशों में, गंदलापन कारक सर्दियों में गर्मियों की तुलना में कम होता है, और सुबह की तुलना में दोपहर में कम होता है। यह ऊंचाई के साथ घटती जाती है। मैलापन कारक जितना अधिक होगा, सौर विकिरण का क्षीणन उतना ही अधिक होगा।
अंतर करना सौर विकिरण प्रत्यक्ष, बिखरा हुआ और कुल।
कुछ सौर विकिरण जो वायुमंडल के माध्यम से पृथ्वी की सतह पर प्रवेश करते हैं, प्रत्यक्ष विकिरण है। वायुमंडल द्वारा बिखरे हुए कुछ विकिरण बिखरे हुए विकिरण में परिवर्तित हो जाते हैं। पृथ्वी की सतह में प्रवेश करने वाले सभी सौर विकिरण, प्रत्यक्ष और बिखरे हुए, कुल विकिरण कहलाते हैं।
प्रत्यक्ष और प्रकीर्ण विकिरण के बीच का अनुपात बादल, वातावरण की धूल और सूर्य की ऊंचाई के आधार पर काफी भिन्न होता है। एक स्पष्ट आकाश में, बिखरे हुए विकिरण का अंश 0.1% से अधिक नहीं होता है, बादल वाले आकाश में, बिखरा हुआ विकिरण प्रत्यक्ष से अधिक हो सकता है।
कम सौर ऊंचाई पर, कुल विकिरण लगभग पूरी तरह से बिखरा हुआ है। सूर्य की ऊंचाई 50 ° और एक स्पष्ट आकाश में, बिखरे हुए विकिरण का अंश 10-20% से अधिक नहीं होता है।
कुल विकिरण के औसत वार्षिक और मासिक मूल्यों के मानचित्र हमें इसकी मुख्य नियमितताओं को नोटिस करने की अनुमति देते हैं भौगोलिक वितरण... कुल विकिरण के वार्षिक मूल्यों को मुख्य रूप से आंचलिक रूप से वितरित किया जाता है। पृथ्वी पर कुल विकिरण की सबसे बड़ी वार्षिक मात्रा उष्णकटिबंधीय अंतर्देशीय रेगिस्तान (पूर्वी सहारा और मध्य अरब) में सतह द्वारा प्राप्त की जाती है। भूमध्य रेखा पर कुल विकिरण में उल्लेखनीय कमी उच्च वायु आर्द्रता और बड़े बादलों के कारण होती है। आर्कटिक में, कुल विकिरण प्रति वर्ष 60-70 किलो कैलोरी / सेमी 2 है; अंटार्कटिका में, स्पष्ट दिनों की बार-बार पुनरावृत्ति और वातावरण की अधिक पारदर्शिता के कारण, यह कुछ अधिक है।

जून में, उत्तरी गोलार्ध को सबसे अधिक मात्रा में विकिरण प्राप्त होता है, और विशेष रूप से अंतर्देशीय उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में। उत्तरी गोलार्ध के समशीतोष्ण और ध्रुवीय अक्षांशों में सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा मुख्य रूप से ध्रुवीय क्षेत्रों में दिन की लंबी अवधि के कारण बहुत कम होती है। कुल विकिरण के वितरण में ज़ोनिंग खत्म। उत्तरी गोलार्ध में महाद्वीपों और दक्षिणी गोलार्ध के उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में लगभग व्यक्त नहीं किया गया है। यह महासागर के ऊपर उत्तरी गोलार्ध में खुद को बेहतर तरीके से प्रकट करता है और दक्षिणी गोलार्ध के उष्ण कटिबंधीय अक्षांशों में स्पष्ट रूप से व्यक्त किया जाता है। दक्षिणी ध्रुवीय वृत्त पर, कुल सौर विकिरण 0 के करीब पहुंच रहा है।
दिसंबर में, विकिरण की सबसे बड़ी मात्रा दक्षिणी गोलार्ध में प्रवेश करती है। उच्च वायु पारदर्शिता के साथ अंटार्कटिका की उच्च बर्फ की सतह जून में आर्कटिक की सतह की तुलना में काफी अधिक कुल विकिरण प्राप्त करती है। रेगिस्तानों (कालाहारी, ग्रेट ऑस्ट्रेलियन) में बहुत अधिक गर्मी होती है, लेकिन दक्षिणी गोलार्ध की अधिक समुद्रीता (उच्च वायु आर्द्रता और बादलों के प्रभाव) के कारण, समान अक्षांशों पर जून की तुलना में यहां इसका योग कुछ कम है। उत्तरी गोलार्ध के। उत्तरी गोलार्ध के भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में, कुल विकिरण अपेक्षाकृत कम बदलता है, और इसके वितरण में जोनिंग स्पष्ट रूप से केवल उत्तरी उष्णकटिबंधीय के उत्तर में व्यक्त की जाती है। बढ़ते अक्षांश के साथ, कुल विकिरण तेजी से घटता है, इसका शून्य आइसोलाइन आर्कटिक सर्कल के उत्तर में कुछ हद तक फैला हुआ है।
पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाला कुल सौर विकिरण आंशिक रूप से वायुमंडल में वापस परावर्तित हो जाता है। एक सतह से परावर्तित विकिरण की मात्रा का इस सतह पर पड़ने वाले विकिरण की मात्रा के अनुपात को कहा जाता है albedo... एल्बेडो एक सतह की परावर्तनशीलता की विशेषता है।
पृथ्वी की सतह का एल्बिडो इसकी स्थिति और गुणों पर निर्भर करता है: रंग, नमी, खुरदरापन, आदि। ताजा गिरी हुई बर्फ में सबसे अधिक परावर्तन (85-95%) होता है। एक शांत पानी की सतह केवल 2-5% परावर्तित होती है जब सूर्य की किरणें उस पर तेजी से पड़ रही होती हैं, और जब सूर्य कम होता है, तो लगभग सभी किरणें उस पर पड़ती हैं (90%)। शुष्क चेरनोज़म का एल्बेडो - 14%, गीला - 8, वन - 10-20, घास का मैदान - 18-30, रेतीली रेगिस्तानी सतह - 29-35, समुद्री बर्फ की सतह - 30-40%।
बर्फ की सतह का बड़ा एल्बिडो, विशेष रूप से जो ताजा गिरी हुई बर्फ (95% तक) से ढका होता है, गर्मियों में ध्रुवीय क्षेत्रों में कम तापमान का कारण होता है, जब सौर विकिरण का आगमन महत्वपूर्ण होता है।
पृथ्वी की सतह और वायुमंडल का विकिरण।निरपेक्ष शून्य (शून्य से 273 ° से अधिक) से ऊपर के तापमान वाला कोई भी पिंड विकिरण ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। एक बिल्कुल काले शरीर की कुल उत्सर्जन उसके पूर्ण तापमान (टी) की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है:
E = σ * T4 kcal / cm2 प्रति मिनट (स्टीफन - बोल्ट्जमैन नियम), जहाँ एक स्थिर गुणांक है।
उत्सर्जक पिंड का तापमान जितना अधिक होगा, उत्सर्जित nm किरणों की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी। गरमागरम सूरज अंतरिक्ष में भेजता है लघु तरंग विकिरण... पृथ्वी की सतह, लघु-तरंग सौर विकिरण को अवशोषित करती है, गर्म होती है और विकिरण (स्थलीय विकिरण) का स्रोत भी बन जाती है। हो चूँकि पृथ्वी की सतह का तापमान कई दसियों डिग्री से अधिक नहीं होता है, इसका लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण, अदृश्य।
पृथ्वी का विकिरण मुख्य रूप से वायुमंडल (जलवाष्प, कार्बन डाईऑक्साइड, ओजोन), लेकिन 9-12 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य वाली किरणें वायुमंडल को स्वतंत्र रूप से छोड़ देती हैं, और इसलिए पृथ्वी अपनी कुछ गर्मी खो देती है।
वायुमंडल, इसके माध्यम से गुजरने वाले सौर विकिरण का हिस्सा और पृथ्वी के आधे से अधिक विकिरण को अवशोषित करता है, स्वयं ही ऊर्जा को विश्व अंतरिक्ष और पृथ्वी की सतह दोनों में विकीर्ण करता है। पृथ्वी की सतह की ओर पृथ्वी की ओर निर्देशित वायुमंडलीय विकिरण को कहा जाता है काउंटर विकिरण।यह विकिरण, जैसे स्थलीय, लंबी-लहर, अदृश्य।
वायुमंडल में दीर्घ-तरंग विकिरण के दो प्रवाह होते हैं-पृथ्वी की सतह से विकिरण और वायुमंडल से विकिरण। उनके बीच का अंतर, जो पृथ्वी की सतह द्वारा वास्तविक गर्मी के नुकसान को निर्धारित करता है, कहलाता है प्रभावी विकिरण।उत्सर्जक सतह का तापमान जितना अधिक होगा, प्रभावी विकिरण उतना ही अधिक होगा। वायु आर्द्रता प्रभावी विकिरण को कम कर देती है, और बादल इसे बहुत कम कर देते हैं।
प्रभावी विकिरण की वार्षिक राशि का उच्चतम मूल्य उष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों में देखा जाता है - 80 किलो कैलोरी / सेमी 2 प्रति वर्ष - किसके कारण उच्च तापमानसतह, शुष्क हवा और साफ आसमान। भूमध्य रेखा पर, उच्च वायु आर्द्रता के साथ, प्रति वर्ष केवल 30 किलो कैलोरी / सेमी 2 प्रभावी विकिरण होता है, और भूमि और महासागर के लिए इसका मूल्य बहुत कम होता है। ध्रुवीय क्षेत्रों में कम से कम प्रभावी विकिरण। समशीतोष्ण अक्षांशों में, पृथ्वी की सतह कुल विकिरण के अवशोषण से प्राप्त होने वाली गर्मी की मात्रा का लगभग आधा खो देती है।
सूर्य से लघु-तरंग दैर्ध्य विकिरण (प्रत्यक्ष और बिखरा हुआ विकिरण) संचारित करने और पृथ्वी से लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण को अवरुद्ध करने के लिए वातावरण की क्षमता को ग्रीनहाउस (ग्रीनहाउस) प्रभाव कहा जाता है। ग्रीन हाउस प्रभाव के कारण पृथ्वी की सतह का औसत तापमान +16° है, वातावरण के अभाव में यह -22° (38° कम) होगा।
विकिरण संतुलन (अवशिष्ट विकिरण)।पृथ्वी की सतह एक साथ विकिरण प्राप्त करती है और उसे दूर कर देती है। विकिरण का आगमन कुल सौर विकिरण और वातावरण के प्रति विकिरण से बना होता है। खपत सतह (अल्बेडो) से सूर्य की किरणों और पृथ्वी की सतह के आंतरिक विकिरण का प्रतिबिंब है। विकिरण के आगमन और उपभोग में अंतर - विकिरण संतुलन,या अवशिष्ट विकिरण।विकिरण संतुलन का मान समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है

आर = क्यू * (1-α) - मैं,

जहाँ Q प्रति इकाई सतह पर कुल सौर विकिरण है; α - अल्बेडो (अंश); मैं - प्रभावी विकिरण।
यदि इनपुट प्रवाह दर से अधिक है, तो विकिरण संतुलन सकारात्मक है; यदि इनपुट प्रवाह दर से कम है, तो संतुलन नकारात्मक है। रात में, सभी अक्षांशों पर, विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है, दोपहर में दोपहर तक - सर्दियों में उच्च अक्षांशों को छोड़कर, हर जगह सकारात्मक; दोपहर - फिर से नकारात्मक। औसतन, प्रति दिन विकिरण संतुलन सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकता है (तालिका 11)।


पृथ्वी की सतह के विकिरण संतुलन के वार्षिक योग के मानचित्र पर, कोई देख सकता है अचानक परिवर्तनभूमि से महासागर में उनके संक्रमण के दौरान आइसोलिन्स की स्थिति। एक नियम के रूप में, महासागर की सतह का विकिरण संतुलन भूमि के विकिरण संतुलन (अल्बेडो और प्रभावी विकिरण के प्रभाव) से अधिक है। विकिरण संतुलन का वितरण आम तौर पर आंचलिक होता है। उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में महासागर पर, वार्षिक विकिरण संतुलन 140 kcal / cm2 (अरब सागर) तक पहुँच जाता है और तैरती बर्फ की सीमा पर 30 kcal / cm2 से अधिक नहीं होता है। महासागर पर विकिरण संतुलन के क्षेत्रीय वितरण से विचलन महत्वहीन हैं और बादलों के वितरण के कारण होते हैं।
भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में भूमि पर, विकिरण संतुलन का वार्षिक मान नमी की स्थिति के आधार पर 60 से 90 किलो कैलोरी / सेमी 2 तक भिन्न होता है। महानतम वार्षिक राशिविकिरण संतुलन उन क्षेत्रों में नोट किया जाता है जहां एल्बिडो और प्रभावी विकिरण अपेक्षाकृत कम होते हैं (आर्द्र) वर्षावन, सवाना)। उनका न्यूनतम मान बहुत आर्द्र (बड़े बादल) और बहुत शुष्क (उच्च प्रभावी विकिरण) क्षेत्रों में पाया जाता है। समशीतोष्ण और उच्च अक्षांशों में, बढ़ते अक्षांश (कुल विकिरण में कमी का प्रभाव) के साथ विकिरण संतुलन का वार्षिक मूल्य घट जाता है।
अंटार्कटिका के मध्य क्षेत्रों में विकिरण संतुलन का वार्षिक योग ऋणात्मक है (कई कैलोरी प्रति 1 सेमी2)। आर्कटिक में, ये मान शून्य के करीब हैं।
जुलाई में, दक्षिणी गोलार्ध के एक महत्वपूर्ण हिस्से में पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है। रेखा जीरो बैलेंस 40 और 50 ° S के बीच चलता है। श्री। विकिरण संतुलन का उच्चतम मूल्य महासागर की सतह पर उत्तरी गोलार्ध के उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में और कुछ अंतर्देशीय समुद्रों की सतह पर पहुँचा जाता है, उदाहरण के लिए, काला सागर (14-16 kcal / cm2 प्रति माह)।
जनवरी में, शून्य संतुलन रेखा 40 और 50 ° N के बीच स्थित होती है। श्री। (महासागरों के ऊपर, यह उत्तर में कुछ हद तक उगता है, महाद्वीपों के ऊपर, यह दक्षिण में उतरता है)। उत्तरी गोलार्ध के एक महत्वपूर्ण हिस्से में नकारात्मक विकिरण संतुलन है। विकिरण संतुलन का सबसे बड़ा मान दक्षिणी गोलार्ध के उष्णकटिबंधीय अक्षांशों तक ही सीमित है।
औसतन, पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन प्रति वर्ष सकारात्मक होता है। इस मामले में, सतह का तापमान नहीं बढ़ता है, लेकिन लगभग स्थिर रहता है, जिसे केवल अतिरिक्त गर्मी की निरंतर खपत से समझाया जा सकता है।
वायुमंडल का विकिरण संतुलन एक ओर अवशोषित सौर और स्थलीय विकिरण और दूसरी ओर वायुमंडलीय विकिरण से बना है। यह हमेशा नकारात्मक होता है, क्योंकि वायुमंडल सौर विकिरण के केवल एक छोटे से हिस्से को अवशोषित करता है, और लगभग उतना ही विकिरण करता है जितना कि सतह।
एक वर्ष के लिए पूरी पृथ्वी के लिए सतह और वायुमंडल का विकिरण संतुलन एक साथ, औसतन शून्य के बराबर है, लेकिन अक्षांशों पर यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकता है।
विकिरण संतुलन के इस तरह के वितरण का परिणाम भूमध्य रेखा से ध्रुवों की दिशा में गर्मी का स्थानांतरण होना चाहिए।
गर्मी संतुलन।विकिरण संतुलन ऊष्मा संतुलन का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। सतही ताप संतुलन समीकरण दर्शाता है कि आने वाली सौर विकिरण ऊर्जा पृथ्वी की सतह पर कैसे परिवर्तित होती है:

जहाँ R विकिरण संतुलन है; ले - वाष्पीकरण के लिए गर्मी की खपत (एल - वाष्पीकरण की गुप्त गर्मी, ई - वाष्पीकरण);
पी - सतह और वायुमंडल के बीच अशांत ताप विनिमय;
ए - सतह और मिट्टी या पानी की अंतर्निहित परतों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान।
किसी सतह का विकिरण संतुलन सकारात्मक माना जाता है यदि सतह द्वारा अवशोषित विकिरण गर्मी के नुकसान से अधिक हो जाता है, और नकारात्मक अगर यह उनकी क्षतिपूर्ति नहीं करता है। गर्मी संतुलन की अन्य सभी शर्तों को सकारात्मक माना जाता है यदि उनके कारण सतह से गर्मी का नुकसान होता है (यदि वे गर्मी की खपत के अनुरूप हैं)। चूंकि। समीकरण की सभी शर्तें बदल सकती हैं, गर्मी संतुलन लगातार गड़बड़ा जाता है और फिर से बहाल हो जाता है।
सतह के ताप संतुलन का उपरोक्त समीकरण अनुमानित है, क्योंकि यह कुछ मामूली लोगों को ध्यान में नहीं रखता है, लेकिन में विशिष्ट शर्तेंकारक जो महत्व प्राप्त कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, ठंड के दौरान गर्मी की रिहाई, पिघलने के लिए इसकी खपत आदि।
वायुमंडल के ऊष्मा संतुलन में वातावरण का विकिरण संतुलन रा, सतह से आने वाली ऊष्मा, Pa, संघनन के दौरान वातावरण में निकलने वाली ऊष्मा, LE, और क्षैतिज ऊष्मा अंतरण (संवहन) A शामिल हैं। वायुमंडल का विकिरण संतुलन सदैव ऋणात्मक होता है। नमी संक्षेपण और अशांत ताप विनिमय मूल्यों के परिणामस्वरूप गर्मी का प्रवाह सकारात्मक है। ऊष्मा संवहन, औसतन प्रति वर्ष, निम्न अक्षांशों से उच्च अक्षांशों में अपने स्थानांतरण की ओर ले जाता है: इस प्रकार, इसका अर्थ है निम्न अक्षांशों में गर्मी की खपत और उच्च अक्षांशों में आगमन। दीर्घकालीन व्युत्पत्ति में, वातावरण के ताप संतुलन को समीकरण रा = पा + एलई द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।
लंबी अवधि के औसत में सतह और वायुमंडल का ताप संतुलन, समग्र रूप से, 0 (चित्र। 35) के बराबर है।

प्रति वर्ष वायुमंडल में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण का मान (250 kcal/cm2) 100% के रूप में लिया जाता है। वायुमंडल में प्रवेश करने वाला सौर विकिरण आंशिक रूप से बादलों से परावर्तित होता है और वायुमंडल से वापस चला जाता है - 38%, आंशिक रूप से वायुमंडल द्वारा अवशोषित - 14% और आंशिक रूप से प्रत्यक्ष सौर विकिरण के रूप में पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है - 48%। सतह पर पहुंचने वाले 48% में से 44% इसके द्वारा अवशोषित होते हैं, और 4% परावर्तित होते हैं। इस प्रकार, पृथ्वी का एल्बिडो 42% (38 + 4) है।
पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित विकिरण का उपभोग इस प्रकार किया जाता है: 20% प्रभावी विकिरण के माध्यम से खो जाता है, 18% सतह से वाष्पीकरण पर खर्च किया जाता है, 6% अशांत ताप विनिमय (कुल 24%) के दौरान हवा को गर्म करने पर खर्च किया जाता है। सतह द्वारा गर्मी की खपत इसके आगमन को संतुलित करती है। वायुमंडल द्वारा प्राप्त ऊष्मा (सूर्य से सीधे 14%, पृथ्वी की सतह से 24%), पृथ्वी के प्रभावी विकिरण के साथ मिलकर अंतरिक्ष में निर्देशित होती है। पृथ्वी के एल्बिडो (42%) और विकिरण (58%) वातावरण में सौर विकिरण की आपूर्ति को संतुलित करते हैं।

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 मानदिसंबर और जनवरी में मनाया जाता है।

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 विशेष रूप से स्पष्ट है वसंत... तो, अप्रैल में, दो अधिकतम हैं - एक दक्षिणी क्षेत्रों में

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।

दुनिया के कुछ हिस्सों में जहां साफ मौसम रहता है, जैसे मध्य एशियापृथ्वी की सतह के ताप का मुख्य स्रोत प्रत्यक्ष सौर विकिरण 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। वी औद्योगिक शहरबर्फ पर विभिन्न अशुद्धियों के जमाव 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।

जल की अवशोषण क्षमता सबसे अधिक होती है। समुद्र और महासागर अपनी सतह पर आने वाली सौर ऊर्जा का लगभग 95% अवशोषित करते हैं, अर्थात पानी का एल्बीडो 5% है (चित्र 9)। सच है, पानी का एल्बीडो सूर्य की किरणों (वी.वी. शुलेइकिन) के आपतन कोण पर निर्भर करता है। सतह से किरणों की एक ऊर्ध्वाधर घटना के साथ शुद्ध पानीकेवल 2% विकिरण परावर्तित होता है, और जब सूर्य कम होता है, तो लगभग सभी।