Kodėl keičiasi saulės spinduliuotės suvartojimas? Į kokias rūšis skirstoma saulės spinduliuotė? Infraraudonoji spinduliuotė ir jos vaidmuo žmonijos gyvenime

1. Kas vadinama saulės spinduliuote? Kokiais vienetais jis matuojamas? Nuo ko priklauso jo vertė?

Saulės siunčiamos spinduliuotės energijos visuma vadinama saulės spinduliuote, paprastai išreiškiama kalorijomis arba džauliais kvadratiniam centimetrui per minutę. Saulės spinduliuotė žemėje pasiskirsto netolygiai. Priklauso:

Nuo oro tankio ir drėgmės – kuo jie aukštesni, tuo mažiau spinduliuotės gauna žemės paviršius;

Nuo vietovės geografinės platumos – radiacijos kiekis didėja nuo ašigalių iki pusiaujo. Tiesioginės saulės spinduliuotės kiekis priklauso nuo kelio, kurį saulės spinduliai nukeliauja per atmosferą, ilgio. Kai Saulė yra zenite (spindulių kritimo kampas yra 90°), jos spinduliai krenta į Žemę trumpiausias kelias ir intensyviai atiduoti savo energiją mažam plotui;

Nuo kasmetinio ir paros Žemės judėjimo – vidutinėse ir aukštosiose platumose saulės spinduliuotės antplūdis labai skiriasi priklausomai nuo metų laikų, o tai susiję su Saulės vidurdienio aukščio ir paros trukmės kaita;

Iš žemės paviršiaus prigimties – kuo šviesesnis paviršius, tuo daugiau saulės šviesos atsispindi.

2. Į kokias saulės spinduliuotės rūšis skirstoma?

Yra šios saulės spinduliuotės rūšys: Žemės paviršių pasiekianti spinduliuotė susideda iš tiesioginės ir difuzinės. Spinduliuotė, kuri į Žemę patenka tiesiai iš Saulės tiesioginių saulės spindulių pavidalu be debesų dangaus, vadinama tiesiogine. Jis neša didžiausią šilumos ir šviesos kiekį. Jei mūsų planeta neturėtų atmosferos, žemės paviršius gautų tik tiesioginę spinduliuotę. Tačiau, eidama per atmosferą, apie ketvirtadalį saulės spinduliuotės išsklaido dujų molekulės ir priemaišos, nukrypsta nuo tiesioginio kelio. Kai kurie iš jų pasiekia Žemės paviršių, sudarydami išsklaidytą saulės spinduliuotę. Dėl išsklaidytos spinduliuotės šviesa prasiskverbia ir į vietas, kur tiesioginiai saulės spinduliai (tiesioginė spinduliuotė) neprasiskverbia. Ši spinduliuotė sukuria dienos šviesą ir suteikia dangui spalvų.

3. Kodėl saulės spinduliuotės suvartojimas kinta pagal metų laikus?

Rusija didžiąja dalimi yra vidutinio klimato platumose, esanti tarp atogrąžų ir poliarinio rato, šiose platumose Saulė teka ir leidžiasi kiekvieną dieną, bet niekada nėra zenite. Dėl to, kad Žemės pasvirimo kampas nesikeičia per visą jos apsisukimą aplink Saulę, skirtingais metų laikais įeinančios šilumos kiekis, vidutinio klimato platumose, yra skirtingas ir priklauso nuo Saulės kampo virš horizonto. Taigi 450 max platumos saulės spindulių kritimo kampas (birželio 22 d.) yra maždaug 680, o min (gruodžio 22 d.) yra maždaug 220. Kuo mažesnis saulės spindulių kritimo kampas, tuo mažiau šilumos. jie atneša, todėl skirtingais metų laikais: žiemą, pavasarį, vasarą, rudenį yra dideli gaunamos saulės spinduliuotės sezoniniai skirtumai.

4. Kodėl būtina žinoti Saulės aukštį virš horizonto?

Saulės aukštis virš horizonto lemia į Žemę ateinančios šilumos kiekį, todėl yra tiesioginis ryšys tarp saulės spindulių kritimo kampo ir į žemės paviršių patenkančios saulės spinduliuotės kiekio. Nuo pusiaujo iki ašigalių apskritai stebimas saulės spindulių kritimo kampo mažėjimas ir dėl to saulės spinduliuotės vertė mažėja nuo pusiaujo iki ašigalių. Taigi, žinodami Saulės aukštį virš horizonto, galite sužinoti į žemės paviršių patenkančios šilumos kiekį.

5. Pasirinkite teisingą atsakymą. Bendras radiacijos kiekis, pasiekęs Žemės paviršių, vadinamas: a) sugertoji spinduliuotė; b) visuminė saulės spinduliuotė; c) išsklaidyta spinduliuotė.

6. Pasirinkite teisingą atsakymą. Judant link pusiaujo, visuminės saulės spinduliuotės reikšmė: a) didėja; b) mažėja; c) nesikeičia.

7. Pasirinkite teisingą atsakymą. Didžiausias atspindėtos spinduliuotės rodiklis turi: a) sniegą; b) juodas gruntas; c) smėlis; d) vanduo.

8. Kaip manote, ar galima degintis debesuotą vasaros dieną?

Bendra saulės spinduliuotė susideda iš dviejų komponentų: išsklaidytos ir tiesioginės. Tuo pačiu metu saulės spinduliai, nepaisant jų pobūdžio, neša ultravioletinę šviesą, kuri turi įtakos įdegiui.

9. Naudodami žemėlapį 36 paveiksle, nustatykite bendrą saulės spinduliuotę dešimtyje Rusijos miestų. Kokia tavo išvada?

Bendra radiacija skirtinguose Rusijos miestuose:

Murmanskas: 10 kcal / cm2 per metus;

Archangelskas: 30 kcal / cm2 per metus;

Maskva: 40 kcal / cm2 per metus;

Perm: 40 kcal / cm2 per metus;

Kazanė: 40 kcal / cm2 per metus;

Čeliabinskas: 40 kcal / cm2 per metus;

Saratovas: 50 kcal / cm2 per metus;

Volgogradas: 50 kcal / cm2 per metus;

Astrachanė: 50 kcal / cm2 per metus;

Rostovas prie Dono: daugiau nei 50 kcal / cm2 per metus;

Bendras saulės spinduliuotės pasiskirstymo modelis yra toks: kuo objektas (miestas) yra arčiau ašigalio, tuo mažiau saulės spindulių patenka į jį (miestą).

10. Apibūdinkite, kaip jūsų vietovėje skiriasi metų laikai ( gamtinės sąlygos, žmonių gyvenimus, jų profesijas). Kuriuo iš metų laikų gyvenimas aktyviausias?

Sunkus reljefas, didelis ilgis iš šiaurės į pietus leidžia regione išskirti 3 zonas, kurios skiriasi tiek reljefu, tiek klimato ypatybėmis: kalnų miškas, miško stepė ir stepė. Kalnų-miškų zonos klimatas vėsus ir drėgnas. Temperatūros režimas keičiasi priklausomai nuo reljefo. Šiai zonai būdingos trumpos vėsios vasaros ir ilgos snieguotos žiemos. Nuolatinė sniego danga susidaro nuo spalio 25 iki lapkričio 5 d. ir tęsiasi iki balandžio pabaigos, o atskiri metai sniego danga išsilaiko iki gegužės 10-15 d. Šalčiausias mėnuo yra sausis. Vidutinė žiemos temperatūra yra minus 15–16 ° С, absoliutus minimumas yra 44–48 ° С. Šilčiausias mėnuo yra liepa, kai vidutinė oro temperatūra yra + 15–17 ° С, absoliuti maksimali oro temperatūra vasarą šioje šalyje. plotas pasiekė plius 37–38 ° С Miško-stepių zonos klimatas yra šiltas, žiemos gana šaltos ir snieguotos. Vidutinė sausio mėnesio temperatūra yra minus 15,5–17,5 ° С, absoliuti minimali oro temperatūra siekė minus 42–49 ° С. Vidutinė oro temperatūra liepos mėnesį yra plius 18–19 ° С. Absoliuti maksimali temperatūra yra plius 42,0 ° С Klimatas stepių zonoje labai šilta ir sausa. Žiema čia šalta, su stiprių šalnų, sniego audros, kurios stebimos 40-50 dienų, sukeliančios stiprų sniego pernešimą. Vidutinė sausio mėnesio temperatūra yra minus 17-18 ° С.Atšiauriomis žiemomis minimali oro temperatūra nukrenta iki minus 44-46 ° С.

Šilumos ir šviesos energijos šaltinis Žemei yra saulės spinduliuotė. Jo vertė priklauso nuo vietos platumos, nes saulės spindulių kritimo kampas mažėja nuo pusiaujo iki ašigalių. Kuo mažesnis saulės spindulių kritimo kampas, tuo didelis paviršius pasiskirsto to paties skerspjūvio saulės spindulių spindulys, todėl vienam ploto vienetui reikia mažiau energijos.

Dėl to, kad per metus Žemė padaro 1 apsisukimą aplink Saulę, judėdama, išlaikydama savo ašies pasvirimo kampo į orbitos plokštumą (ekliptikos) pastovumą, atsiranda metų laikai, kuriems būdingos skirtingos sąlygos. paviršiaus šildymo.

Kovo 21 ir rugsėjo 23 d. Saulė yra savo zenite po pusiauju (lygiadienio dienos). Birželio 22 d. Saulė yra savo zenite virš Šiaurės atogrąžų, gruodžio 22 d. – virš Pietų. Žemės paviršiuje išskiriamos apšvietimo juostos ir šilumos juostos (išilgai +20 °C vidutinės metinės izotermos eina šiltos (karštos) juostos riba; tarp vidutinių metinių +20 °C izotermų ir +10 izotermų ° C, yra vidutinio klimato juosta; išilgai +10 ° C izotermos ribojasi šalta juosta.

Saulės spinduliai pereina per skaidrią atmosferą jos nekaitindami, pasiekia žemės paviršių, ją įkaitina, o nuo jos dėl ilgųjų bangų spinduliavimo įkaista oras. Paviršiaus, taigi ir oro, įkaitimo laipsnis visų pirma priklauso nuo vietovės platumos, taip pat nuo 1) aukščio virš jūros lygio (kylant aukštyn, oro temperatūra vidutiniškai sumažėja 0,6 ° C 100 m; 2) pagrindinio paviršiaus, kuris gali būti skirtingos spalvos ir turėti skirtingą albedo atspindžio koeficientą, charakteristikas akmenys... Taip pat skirtingi paviršiai turi skirtingą šilumos talpą ir šilumos perdavimą. Privalomas vanduo didelė šiluminė talpaįkaista lėtai ir lėtai, o sausa žemė – atvirkščiai. 3) nuo pakrančių į žemynų vidų, vandens garų kiekis ore mažėja, o kuo skaidresnė atmosfera, tuo mažiau saulės spindulių joje išsklaido vandens lašai ir kuo daugiau saulės spindulių pasiekia Žemės atmosferą. paviršius.

Visas saulės medžiagų ir energijos rinkinys, patenkantis į žemę, vadinamas saulės spinduliuote. Jis skirstomas į tiesioginį ir nesąmoningą. Tiesioginė spinduliuotė Tai tiesioginių saulės spindulių rinkinys, prasiskverbiantis į atmosferą be debesų. Išsklaidyta spinduliuotė- dalis spinduliuotės išsklaidyta atmosferoje, o spinduliai sklinda į visas puses. P + P = Bendra radiacija... Dalis visos nuo Žemės paviršiaus atsispindėjusios spinduliuotės vadinama atspindėta spinduliuote. Dalis visos Žemės paviršiaus sugertos spinduliuotės yra sugertoji spinduliuotė. Šiluminė energija, judanti iš įkaitusios atmosferos į Žemės paviršių prieš šilumos srautą iš Žemės, vadinama priešinga atmosferos spinduliuote.

Metinis bendros saulės spinduliuotės kiekis kcal / cm 2 metų (pagal T.V. Vlasovą).

Efektyvi spinduliuotė– reikšmė, išreiškianti tikrąjį šilumos perdavimą iš Žemės paviršiaus į atmosferą. Skirtumas tarp Žemės spinduliuotės ir artėjančios atmosferos spinduliuotės lemia paviršiaus įkaitimą. Radiacijos balansas tiesiogiai priklauso nuo efektyvios spinduliuotės - dviejų saulės spinduliuotės atvykimo ir suvartojimo procesų sąveikos rezultato. Balanso vertei daugiausia įtakos turi debesuotumas. Ten, kur ji reikšminga naktį, sulaiko ilgųjų bangų Žemės spinduliuotę, neleidžianti jai patekti į kosmosą.

Požeminio paviršiaus ir paviršiaus oro sluoksnių temperatūra bei šilumos balansas tiesiogiai priklauso nuo saulės spinduliuotės antplūdžio.

Šilumos balansas nulemia temperatūrą, jos vertę ir pokytį paviršiuje, kuris tiesiogiai šildomas saulės spindulių. Kai šis paviršius įkaista, jis perduoda šilumą (ilgosios bangos ilgio diapazone) ir į apatinius sluoksnius, ir į atmosferą. Pats paviršius vadinamas aktyviuoju paviršiumi.

Pagrindiniai atmosferos ir visos Žemės paviršiaus šilumos balanso komponentai

Rodiklis	Vertė %
Energija, patenkanti į Žemės paviršių iš Saulės
Atmosferos atspindėta spinduliuotė į tarpplanetinę erdvę, įskaitant 1) atsispindi debesys 2) išsisklaido
Atmosferos sugeriamą spinduliuotę, įskaitant: 1) sugeria debesys 2) sugeria ozonas 3) sugeria vandens garai
Spinduliuotė, pasiekianti apatinį paviršių (tiesioginė + išsklaidyta)
Iš jo: 1) atsispindi apatinis paviršius už atmosferos ribų 2) sugeria apatinis paviršius.
Iš jo: 1) efektyvioji spinduliuotė 2) turbulentinė šilumos mainai su atmosfera 3) šilumos suvartojimas garavimui

Kasdien svyruojant paviršiaus temperatūrai, sausai ir be augmenijos, giedrą dieną maksimumas būna po 14 valandų, o minimumas – apie saulėtekio momentą. Paviršiaus debesuotumas, drėgmė ir augmenija gali sutrikdyti paros temperatūros svyravimus.

Žemės paviršiaus temperatūros paros maksimumai gali būti +80 o C ir daugiau. Dienos svyravimai siekia 40 o. Ekstremalių verčių ir temperatūrų amplitudės reikšmės priklauso nuo vietos platumos, metų laiko, debesuotumo, paviršiaus šiluminių savybių, jo spalvos, šiurkštumo, augalijos dangos pobūdžio, šlaitų orientacijos (atodangos) .

Kaitinamas paviršius perduoda šilumą dirvožemiui. Šilumos perdavimas iš sluoksnio į sluoksnį užtrunka, o didžiausios ir minimalios temperatūros reikšmių atsiradimo momentai per dieną vėluoja kas 10 cm maždaug 3 valandomis. Kuo gilesnis sluoksnis, tuo mažiau šilumos jis gauna ir tuo silpnesni temperatūros svyravimai jame. Vidutiniškai apie 1 m gylyje kasdieniniai dirvožemio temperatūros svyravimai „blėsta“. Sluoksnis, kuriame jie sustoja, vadinamas pastovios paros temperatūros sluoksniu.

Atogrąžų platumose 5-10 m, o aukštosiose platumose 25 m gylyje susidaro pastovios metinės temperatūros sluoksnis, kuriame temperatūra artima vidutinei metinei oro temperatūrai virš paviršiaus.

Vanduo įšyla lėčiau ir lėčiau atiduoda šilumą. Be to, saulės spinduliai gali prasiskverbti giliau, tiesiogiai įkaitindami gilesnius sluoksnius. Šilumos perdavimas į gylį vyksta ne tiek dėl molekulinio šilumos laidumo, kiek dėl vandens maišymosi turbulentiniu būdu ar srovių. Atvėsus paviršiniai sluoksniai vandens, atsiranda terminė konvekcija, taip pat kartu su maišymu.

Priešingai nei sausumoje, kasdieniai temperatūros svyravimai vandenyno paviršiuje yra mažesni. Aukštose platumose vidutiniškai tik 0,1 ° C, vidutinėse platumose - 0,4 ° C, tropinėse - 0,5 ° C. Šių svyravimų įsiskverbimo gylis yra 15-20 m.

Metinės temperatūros amplitudės vandenyno paviršiuje yra nuo 1 ° C pusiaujo platumose iki 10,2 ° C vidutinio klimato platumose. Metiniai temperatūros svyravimai prasiskverbia į 200-300 m gylį.

Vandens telkinių maksimalios temperatūros momentai atsilieka lyginant su žeme. Maksimalus būna apie 15-16 val., minimumas – 2-3 valandoms po saulėtekio. Aukščiausia metinė temperatūra vandenyno paviršiuje šiauriniame pusrutulyje yra rugpjūčio mėnesį, o minimali – vasario mėnesį.

ATMOSFERA

Atmosfera. Struktūra, sudėtis, kilmė, svarba GO. Šiluminiai procesai atmosferoje. Saulės spinduliuotė, jos rūšys, platumos pasiskirstymas ir transformacija pagal žemės paviršių.

Atmosfera- Žemės oro apvalkalas, laikomas gravitacijos jėgos ir dalyvaujantis planetos sukimosi procese. Gravitacija išlaiko atmosferą arti Žemės paviršiaus. Didžiausias atmosferos slėgis ir tankis stebimas žemės paviršiuje, jam kylant į viršų slėgis ir tankis mažėja. 18 km aukštyje slėgis sumažėja 10 kartų, 80 km aukštyje – 75 000 kartų. Apatinė atmosferos riba yra Žemės paviršius, o viršutinė riba paprastai laikoma 1000–1200 km aukštyje. Atmosferos masė yra 5,13 x 10 15 tonų, o 99% šio kiekio yra apatiniame sluoksnyje iki 36 km aukščio.

Aukštų atmosferos sluoksnių egzistavimo įrodymai yra šie:

22-25 km aukštyje atmosferoje yra perlamutrinių debesų;

80 km aukštyje matomi nešvarūs debesys;

Meteoritų degimas stebimas maždaug 100-120 km aukštyje; čia atmosfera vis dar gana tanki;

Apie 220 km aukštyje prasideda atmosferos dujų sklaida šviesa (prieblandos reiškinys);

Auroros prasideda 1000-1200 km aukštyje, šis reiškinys paaiškinamas oro jonizacija korpuskuliniais srautais, kylančiais iš saulės. Labai išretėjusi atmosfera tęsiasi iki 20 000 km aukščio, ji sudaro žemės vainiką, nepastebimai virsdama tarpplanetinėmis dujomis.

Atmosfera, kaip ir visa planeta, sukasi prieš laikrodžio rodyklę iš vakarų į rytus. Dėl sukimosi jis įgauna elipsoido formą, t.y. atmosferos storis ties pusiauju yra didesnis nei prie ašigalių. Jis turi išsikišimą priešinga Saulei kryptimi, šios kaip kometos išretėjusios Žemės „dujų uodegos“ ilgis yra apie 120 tūkst. Atmosferą su kitomis geosferomis jungia šilumos ir drėgmės mainai. Atmosferos procesų energija yra elektromagnetinė Saulės spinduliuotė.

Atmosferos raida. Kadangi vandenilis ir helis yra gausiausi elementai erdvėje, jie, be jokios abejonės, taip pat buvo protoplanetinio dujų ir dulkių debesies, iš kurio kilo Žemė, dalis. Dėl labai žemos šio debesies temperatūros pačią pirmąją žemės atmosferą galėjo sudaryti tik vandenilis ir helis, nes visi kiti medžiagos, iš kurios buvo sudarytas debesis, elementai buvo kietos būsenos. Tokia atmosfera stebima milžiniškose planetose, matyt, dėl didelio planetų traukos ir nutolimo nuo Saulės jos išlaikė pirmines atmosferas.

Po to sekė Žemės atšilimas: šiluma susidarė dėl planetos gravitacinio susitraukimo ir skilimo jos radioaktyviųjų elementų viduje. Žemė prarado vandenilio-helio atmosferą ir iš jos gelmių išsiskiriančių dujų (anglies dioksido, amoniako, metano, vandenilio sulfido) susikūrė savo antrinę atmosferą. Pasak A.P. Vinogradovas (1959), šioje atmosferoje buvo daugiausia H 2 O, tada CO 2, CO, HCl, HF, H 2 S, N 2, NH 4 Cl ir CH 4 (apie tokia pati šiuolaikinių vulkaninių dujų sudėtis) . V. Sokolovas (1959) manė, kad taip pat yra H 2 ir NH 3. Trūko deguonies, atmosferoje vyravo redukuojančios sąlygos. Dabar panašios atmosferos stebimos Marse ir Veneroje, jos sudaro 95% anglies dioksido.

Kitas atmosferos vystymosi etapas buvo pereinamasis – nuo ​​abiogeninių iki biogeninių, nuo redukuojančių iki oksiduojančių sąlygų. Pagrindinis sudedamosios dalys dujinis apvalkalas iš žemės plieno N 2, CO 2, CO. Kaip šoninės priemaišos - CH 4, O 2. Deguonis atsirado iš vandens molekulių viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiamas saulės ultravioletinių spindulių; jis galėjo išsiskirti ir iš tų oksidų, iš kurių buvo sudaryta žemės pluta, tačiau didžioji jo dalis grįžo į žemės plutos mineralų oksidaciją arba į vandenilio ir jo junginių oksidaciją atmosferoje.

Paskutinis azoto-deguonies atmosferos vystymosi etapas yra susijęs su gyvybės atsiradimu Žemėje ir su fotosintezės mechanizmo atsiradimu. Pradėjo didėti deguonies – biogeninio – kiekis. Tuo pačiu metu atmosfera beveik visiškai prarado anglies dioksidą, kurio dalis pateko į didžiulius anglies ir karbonatų telkinius.

Tai kelias nuo vandenilio-helio atmosferos iki šiuolaikinės, pagrindinis vaidmuo kuriose dabar žaidžia azotas ir deguonis, o argonas ir anglies dioksidas yra kaip priemaišos. Šiuolaikinis azotas taip pat yra biogeninės kilmės.

Atmosferos dujų sudėtis.

Atmosferos oras- mechaninis dujų mišinys, kuriame suspensijoje yra suspenduotos dulkės ir vanduo. Švarus ir sausas oras jūros lygyje yra kelių dujų mišinys, o santykis tarp pagrindinių atmosferos sudedamųjų dalių – azoto (tūrio koncentracija 78,08%) ir deguonies (20,95%) – pastovus. Be jų, atmosferos ore yra argono (0,93%) ir anglies dioksido (0,03%). Kitų dujų kiekis – neonas, helis, metanas, kriptonas, ksenonas, vandenilis, jodas, smalkės ir azoto oksidai – nežymūs (mažiau nei 0,1%) (lentelė).

2 lentelė

Atmosferos dujų sudėtis

	deguonies
	anglies dioksidas

Aukštuosiuose atmosferos sluoksniuose oro sudėtis keičiasi veikiant kietai Saulės spinduliuotei, o tai lemia deguonies molekulių skilimą (disociaciją) į atomus. Atominis deguonis yra pagrindinis aukštųjų atmosferos sluoksnių komponentas. Galiausiai atmosferos sluoksniuose, esančiuose toliausiai nuo Žemės paviršiaus, pagrindiniais komponentais tampa lengviausios dujos – vandenilis ir helis. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose buvo aptiktas naujas junginys – hidroksilo OH. Šio junginio buvimas paaiškina vandens garų susidarymą dideliame aukštyje atmosferoje. Kadangi didžioji medžiagos dalis yra sutelkta 20 km atstumu nuo Žemės paviršiaus, oro sudėties pokyčiai su aukščiu neturi pastebimos įtakos bendrai atmosferos sudėčiai.

Svarbiausi atmosferos komponentai yra ozonas ir anglies dioksidas. Ozonas yra triatominis deguonis ( O 3 ) esantis atmosferoje nuo Žemės paviršiaus iki 70 km aukščio. Paviršiniuose oro sluoksniuose jis susidaro daugiausia veikiant atmosferos elektrai ir organinių medžiagų oksidacijos procese, o aukštesniuose atmosferos sluoksniuose (stratosferoje) - veikiant ultravioletinei spinduliuotei iš Saulė ant deguonies molekulės. Didžioji ozono dalis yra stratosferoje (dėl šios priežasties stratosfera dažnai vadinama ozonosfera). Didžiausios ozono koncentracijos sluoksnis 20-25 km aukštyje vadinamas ozono skydu. Apskritai ozono sluoksnis sugeria apie 13% saulės energijos. Ozono koncentracijos sumažėjimas tam tikrose srityse vadinamas „ozono skylėmis“.

Anglies dioksidas kartu su vandens garais atmosferoje sukelia šiltnamio efektą. šiltnamio efektas- vidinių atmosferos sluoksnių kaitinimas, dėl atmosferos gebėjimo perduoti trumpųjų bangų spinduliuotę iš Saulės ir neišleisti ilgųjų bangų spinduliuotės iš Žemės. Jei atmosferoje būtų dvigubai daugiau anglies dvideginio, vidutinė Žemės temperatūra siektų 18 0 С, dabar ji lygi 14-15 0 С.

Bendras atmosferos dujų svoris yra apytiksliai 4,5 · 10 15 tonų Taigi atmosferos „svoris“ ploto vienetui, arba atmosferos slėgis, yra maždaug 10,3 tonos/m2 jūros lygyje.

Ore yra daug kietųjų dalelių, kurių skersmuo yra mikrono dalys. Jie yra kondensacijos branduoliai. Be jų rūkų, debesų susidarymas, krituliai būtų buvę neįmanomi. Daugelis optinių ir atmosferos reiškinių yra susiję su kietosiomis dalelėmis atmosferoje. Jų patekimo į atmosferą būdai yra įvairūs: vulkaniniai pelenai, kuro degimo dūmai, augalų žiedadulkės, mikroorganizmai. Pastaruoju metu kondensacijos branduoliai buvo pramoninės emisijos, radioaktyvaus skilimo produktai.

Svarbus atmosferos komponentas yra vandens garai, jo kiekis drėgnuose pusiaujo miškuose siekia 4%, poliariniuose regionuose sumažėja iki 0,2%. Vandens garai į atmosferą patenka dėl išgaravimo nuo dirvožemio ir vandens telkinių paviršiaus, taip pat dėl ​​drėgmės pernešimo augalams. Vandens garai yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir kartu su anglies dioksidu jie sulaiko didžiąją dalį ilgos bangos Žemės spinduliuotės, neleidžia planetai atvėsti.

Atmosfera nėra tobulas izoliatorius; dėl jonizatorių poveikio - saulės ultravioletinės spinduliuotės, kosminių spindulių, radijo spinduliuotės, jis turi galimybę praleisti elektrą veikliosios medžiagos... Didžiausias elektros laidumas stebimas 100-150 km aukštyje. Dėl bendro atmosferos jonų ir žemės paviršiaus krūvio veikimo susidaro atmosferos elektrinis laukas. Žemės paviršiaus atžvilgiu atmosfera yra teigiamai įkrauta. Paskirstyti neutrosfera- neutralios sudėties sluoksnis (iki 80 km) ir jonosfera- jonizuotas sluoksnis.

Atmosferos struktūra.

Yra keli pagrindiniai atmosferos sluoksniai. Žemutinė, esanti greta žemės paviršiaus, vadinama troposfera(aukštis 8-10 km ties ašigaliais, 12 km vidutinio klimato platumose ir 16-18 km virš pusiaujo). Oro temperatūra palaipsniui mažėja didėjant aukščiui - vidutiniškai 0,6єС kas 100 m pakilimo, o tai pastebimai pasireiškia ne tik kalnuotuose regionuose, bet ir Baltarusijos aukštumose.

Troposferoje yra iki 80% visos oro masės, pagrindinis atmosferos priemaišų kiekis ir beveik visi vandens garai. Būtent šioje atmosferos dalyje 10-12 km aukštyje susidaro debesys, perkūnija, lietus ir kiti fiziniai procesai, formuojantys orą ir lemiantys klimato sąlygas skirtinguose mūsų planetos regionuose. Apatinis troposferos sluoksnis, esantis tiesiai prie žemės paviršiaus, vadinamas paviršinis sluoksnis.

Žemės paviršiaus įtaka tęsiasi iki 20 km aukščio, o tada orą šildo tiesiogiai Saulė. Taigi GO ribą, kuri yra 20-25 km aukštyje, be kita ko, lemia ir žemės paviršiaus šiluminis efektas. Šiame aukštyje išnyksta platumos oro temperatūros skirtumai, o geografinis zonavimas yra neryškus.

Aukščiau prasideda stratosfera, kuris tęsiasi iki 50-55 km aukščio nuo vandenyno ar sausumos paviršiaus. Šis atmosferos sluoksnis žymiai plonesnis, mažėja deguonies ir azoto kiekis, daugėja vandenilio, helio ir kitų lengvųjų dujų. Čia susidaręs ozono sluoksnis sugeria ultravioletinę spinduliuotę ir stipriai veikia Žemės paviršiaus šilumines sąlygas bei fizikinius procesus troposferoje. Apatinėje stratosferos dalyje oro temperatūra pastovi, čia išsidėstęs izoterminis sluoksnis. Pradedant nuo 22 km aukščio, oro temperatūra pakyla, ties viršutine stratosferos riba siekia 0 0 С (temperatūrų padidėjimas paaiškinamas čia esančiu ozonu, kuris sugeria saulės spinduliuotę). Stratosferoje vyksta intensyvūs horizontalūs oro judėjimai. Oro greitis siekia 300-400 km/val. Stratosferoje yra mažiau nei 20% atmosferos oro.

55-80 km aukštyje yra mezosfera(šiame sluoksnyje oro temperatūra mažėja didėjant aukščiui ir prie viršutinės ribos nukrenta iki -80 0 С), tarp 80-800 km termosfera, kuriame vyrauja helis ir vandenilis (oro temperatūra sparčiai kyla didėjant aukščiui ir pasiekia 1000 0 С 800 km aukštyje). Mezosfera ir termosfera kartu sudaro storą sluoksnį, vadinamą jonosfera(įkrautų dalelių – jonų ir elektronų – plotas).

Aukščiausia, labai reta atmosferos dalis (nuo 800 iki 1200 km) yra egzosfera... Jame vyrauja atominės būsenos dujos, temperatūra pakyla iki 2000єС.

GO gyvenime atmosfera turi didelę reikšmę. Atmosfera teigiamai veikia Žemės klimatą, saugo ją nuo per didelio vėsinimo ir šildymo. Dienos temperatūros svyravimai mūsų planetoje be atmosferos siektų 200єС: dieną + 100єС ir daugiau, naktį -100єС. Šiuo metu vidutinė oro temperatūra prie Žemės paviršiaus yra + 14єС. Atmosfera neleidžia meteorams ir stipriai radiacijai pasiekti Žemę. Be atmosferos nebūtų garso, nebūtų auroros, debesų ir kritulių.

Klimato formavimo procesai apima šilumos apykaita, drėgmės apykaita ir atmosferos cirkuliacija.

Šilumos apykaita atmosferoje.Šilumos apykaita užtikrina atmosferos šiluminį režimą ir priklauso nuo radiacijos balanso, t.y. šilumos antplūdžiai, ateinantys į žemės paviršių (spinduliavimo energijos pavidalu) ir iš jo išeinantys (žemės sugerta spinduliavimo energija paverčiama šiluma).

Saulės radiacija- elektromagnetinės spinduliuotės srautas iš Saulės. Viršutinėje atmosferos riboje saulės spinduliuotės intensyvumas (srauto tankis) yra 8,3 J / (cm 2 / min). Šilumos kiekis, išskiriantis 1 cm 2 juodo paviršiaus per 1 minutę, statmenai patenkant saulės šviesai, vadinamas saulės konstanta.

Saulės spinduliuotės kiekis, kurį gauna Žemė, priklauso nuo:

1.iš atstumo tarp Žemės ir Saulės. Žemė arčiausiai Saulės yra sausio pradžioje, toliausiai – liepos pradžioje; skirtumas tarp šių dviejų atstumų yra 5 milijonai km, dėl to Žemė pirmuoju atveju gauna 3,4% daugiau, o antruoju - 3,5% mažiau spinduliuotės nei esant vidutiniam atstumui nuo Žemės iki Saulės (prie balandžio pradžioje ir spalio pradžioje);

2. apie saulės spindulių kritimo į žemės paviršių kampą, kuris savo ruožtu priklauso nuo geografinės platumos, saulės aukščio virš horizonto (kinta per dieną ir pagal metų laikus), reljefo pobūdį. žemės paviršiaus;

3. nuo spinduliavimo energijos virsmo atmosferoje (sklaidymas, absorbcija, atspindys atgal į pasaulio erdvę) ir žemės paviršiuje. Vidutinis Žemės albedas yra 43%.

Sugeriama apie 17 % visos spinduliuotės; ozonas, deguonis, azotas sugeria daugiausia trumpųjų bangų ultravioletinius spindulius, vandens garus ir anglies dioksidą – ilgųjų ir infraraudonųjų spindulių. Atmosfera išsklaido 28% radiacijos; 21% patenka į žemės paviršių, 7% patenka į kosmosą. Ta spinduliuotės dalis, kuri patenka į žemės paviršių iš viso dangaus, vadinama išsklaidyta spinduliuotė . Sklaidos esmė slypi tame, kad dalelė, sugerdama elektromagnetines bangas, pati tampa šviesos spinduliuotės šaltiniu ir skleidžia tokias pačias bangas, kurios krenta ant jos. Oro molekulės yra labai mažos, dydžiu panašios į mėlynosios spektro dalies bangos ilgius. Švariame ore vyrauja molekulinė sklaida, todėl dangaus spalva yra mėlyna. Dulkėtame ore dangus tampa balkšvas. Dangaus spalva priklauso nuo priemaišų kiekio atmosferoje. Esant dideliam vandens garų kiekiui, skleidžiant raudonus spindulius, dangus tampa rausvas. Difuzinė spinduliuotė siejama su prieblandos, baltųjų naktų reiškiniu, tk. saulei nusileidus už horizonto, viršutiniai atmosferos sluoksniai vis dar yra apšviesti.

Debesų viršūnės atspindi apie 24% radiacijos. Vadinasi, apie 31% visos saulės spinduliuotės, patenkančios į viršutinę atmosferos ribą, artėja prie žemės paviršiaus spindulių pluošto pavidalu, tai vadinama tiesioginė spinduliuotė ... Tiesioginės ir išsklaidytos spinduliuotės suma (52%) vadinama bendros spinduliuotės. Tiesioginės ir išsklaidytos spinduliuotės santykis skiriasi priklausomai nuo debesuotumo, atmosferos dulkėtumo ir Saulės aukščio. Bendrosios saulės spinduliuotės pasiskirstymas žemės paviršiuje yra zoninis. Didžiausia bendra saulės spinduliuotė 840–920 kJ / cm 2 per metus stebima Šiaurės pusrutulio atogrąžų platumose, o tai paaiškinama nedideliu debesuotumu ir dideliu oro skaidrumu. Prie pusiaujo bendros spinduliuotės sumažėja iki 580-670 kJ / cm 2 per metus dėl didelio debesuotumo ir skaidrumo sumažėjimo dėl didelės drėgmės. Vidutinio klimato platumose bendra radiacija yra 330-500 kJ / cm 2 per metus, poliarinėse platumose - 250 kJ / cm 2 per metus, o Antarktidoje dėl didelio žemyno aukščio ir mažos oro drėgmės ji yra šiek tiek mažesnė. aukštesnė.

Bendra saulės spinduliuotė, pasiekianti žemės paviršių, iš dalies atsispindi atgal. Vadinamas atspindėtos spinduliuotės ir bendros spinduliuotės santykis, išreikštas procentais albedas. Albedas apibūdina paviršiaus atspindėjimą ir priklauso nuo jo spalvos, drėgmės kiekio ir kitų savybių.

Šviežiai iškritęs sniegas pasižymi didžiausiu atspindžiu – iki 90%. Smėlių albedas 30-35%, žolė - 20%, lapuočių miškas - 16-27%, spygliuočių - 6-19%; sauso chernozemo albedo yra 14%, šlapio - 8%. Manoma, kad Žemės, kaip planetos, albedas yra 35%.

Sugerdama spinduliuotę, pati Žemė tampa spinduliuotės šaltiniu. Žemės šiluminė spinduliuotė - antžeminė spinduliuotė- yra ilgos bangos, nes bangos ilgis priklauso nuo temperatūros: kuo aukštesnė skleidžiančio kūno temperatūra, tuo trumpesnis jo skleidžiamų spindulių bangos ilgis. Žemės paviršiaus spinduliuotė įkaitina atmosferą ir ji pati pradeda skleisti spinduliuotę į pasaulio erdvę ( priešinga atmosferos spinduliuotė) ir į žemės paviršių. Atmosferos priešinga spinduliuotė taip pat yra ilgųjų bangų. Atmosferoje yra du ilgųjų bangų spinduliuotės srautai – spinduliuotė iš paviršiaus (žemės spinduliuotė) ir spinduliuotė iš atmosferos. Skirtumas tarp jų, nulemiantis faktinius žemės paviršiaus šilumos nuostolius, vadinamas efektyvi spinduliuotė , jis nukreiptas į Kosmosą, tk. Žemės spinduliuotė yra didesnė. Efektyvi spinduliuotė yra didesnė dieną ir vasarą, nes priklauso nuo paviršiaus įkaitimo. Efektyvi spinduliuotė priklauso nuo oro drėgmės: kuo daugiau ore vandens garų ar vandens lašelių, tuo mažiau radiacijos (todėl žiemą debesuotu oru visada šilčiau nei giedru). Apskritai efektyvi spinduliuotė Žemei yra 190 kJ / cm 2 per metus (didžiausia atogrąžų dykumose - 380, mažiausia poliarinėse platumose - 85 kJ / cm 2 per metus).

Žemė vienu metu gauna spinduliuotę ir ją atiduoda. Skirtumas tarp gautos ir sunaudotos spinduliuotės vadinamas radiacijos balansas, arba likutinė spinduliuotė. Paviršiaus spinduliuotės balanso atėjimas yra bendra spinduliuotė (Q) ir atmosferos priešinga spinduliuotė. Vartojimas – atspindėta spinduliuotė (R k) ir žemės spinduliuotė. Skirtumas tarp žemės spinduliuotės ir artėjančios atmosferos spinduliuotės yra efektyvioji spinduliuotė (E eff), kuri turi minuso ženklą ir yra spinduliuotės balanso srauto dalis:

R b = Q-E eff -R k

Radiacijos balansas pasiskirsto zoniškai: mažėja nuo pusiaujo iki ašigalių. Didžiausias radiacijos balansas būdingas pusiaujo platumoms ir yra 330-420 kJ / cm 2 per metus, tropinėse platumose jis sumažėja iki 250-290 kJ / cm 2 per metus (dėl efektyvios spinduliuotės padidėjimo), vidutinio klimato platumose radiacijos balansas sumažėja iki 210-85 kJ / cm 2 per metus, poliarinėse platumose jo vertė artėja prie nulio. Bendras bruožas radiacijos balansas tai, kad virš vandenynų visose platumose radiacijos balansas yra didesnis 40-85 kJ/cm 2, nes vandens albedas ir efektyvioji vandenyno spinduliuotė yra mažesnė.

Įeinančią atmosferos radiacijos balanso dalį (R b) sudaro efektyvioji spinduliuotė (E eff) ir sugertoji saulės spinduliuotė (R p), išlaidų dalį lemia į kosmosą patenkanti atmosferos spinduliuotė (E a):

R b = E eff - E a + R p

Atmosferos radiacijos balansas yra neigiamas, o paviršiaus – teigiamas. Bendras atmosferos ir žemės paviršiaus radiacijos balansas lygus nuliui, t.y. Žemė yra spinduliavimo pusiausvyros būsenoje.

Šilumos balansas - šilumos srautų, patenkančių į žemės paviršių spinduliuotės balanso pavidalu ir paliekančių jį, algebrinė suma. Jį sudaro paviršiaus ir atmosferos šiluminis balansas. Žemės paviršiaus šilumos balanso įvesties dalyje yra radiacijos balansas, išlaidų dalyje - šilumos suvartojimas garavimui, atmosferos šildymui iš Žemės, dirvožemiui šildyti. Šiluma taip pat sunaudojama fotosintezei. Dirvožemio formavimas, tačiau šios išlaidos neviršija 1 proc. Pažymėtina, kad virš vandenynų daugiau šilumos išeikvojama garavimui, tropinėse platumose – atmosferos šildymui.

Atmosferos šilumos balanse įeinanti dalis yra šiluma, išsiskirianti kondensuojantis vandens garams ir perduodama iš paviršiaus į atmosferą; srautas yra neigiamo spinduliuotės balanso suma. Žemės paviršiaus ir atmosferos šilumos balansas lygus nuliui, t.y. Žemė yra šiluminės pusiausvyros būsenoje.

Žemės paviršiaus terminis režimas.

Žemės paviršius šildomas tiesiogiai saulės spindulių, o jau nuo jo – atmosfera. Paviršius, kuris priima ir išskiria šilumą, vadinamas aktyvus paviršius ... Paviršiaus temperatūros režime išskiriami paros ir metiniai temperatūros svyravimai. Kasdienis paviršiaus temperatūrų svyravimas – paviršiaus temperatūros pokytis per dieną. Dienos temperatūros svyravimams žemės paviršiuje (sausa ir be augmenijos) būdingas vienas maksimumas apie 13 val., o vienas minimumas – prieš saulėtekį. Dienos maksimumai žemės paviršiaus temperatūros maksimumai gali siekti 80 0 С subtropikuose ir apie 60 0 С vidutinio klimato platumose.

Skirtumas tarp didžiausios ir minimalios paros paviršiaus temperatūros vadinamas paros temperatūros amplitudė. Vasarą paros temperatūros amplitudė gali siekti 40 ° C, o žiemą paros temperatūros amplitudė yra mažiausia - iki 10 ° C.

Metinis paviršiaus temperatūros pokytis - vidutinės mėnesio paviršiaus temperatūros pokytis per metus, dėl saulės spinduliuotės eigos ir priklauso nuo vietos platumos. Vidutinio klimato platumose maksimali žemės paviršiaus temperatūra stebima liepos mėnesį, minimali – sausio mėnesį; vandenyne aukščiausios ir žemiausios dienos vėluoja vieną mėnesį.

Metinė paviršiaus temperatūrų amplitudė lygi skirtumui tarp didžiausios ir minimalios vidutinės mėnesio temperatūros; didėja didėjant vietos platumai, o tai paaiškinama saulės spinduliuotės dydžio svyravimų padidėjimu. Didžiausios metinės temperatūros diapazono vertės pasiekia žemynuose; vandenynuose ir jūros pakrantėse jo daug mažiau. Mažiausias metinis temperatūros diapazonas stebimas pusiaujo platumose (2-3 0), didžiausias - subarktinėse platumose žemynuose (daugiau nei 60 0).

Atmosferos terminis režimas. Atmosferos orą šiek tiek šildo tiesiogiai saulės spinduliai. Nes oro apvalkalas laisvai praleidžia saulės spindulius. Atmosfera įkaista nuo apatinio paviršiaus.Šiluma į atmosferą perduodama konvekcijos, advekcijos ir vandens garų kondensacijos būdu. Oro sluoksniai, įšylantys nuo dirvožemio, tampa lengvesni ir kyla aukštyn, o šaltesni, todėl sunkesnis oras nusileidžia žemyn. Dėl terminio konvekcijašyla aukšti oro sluoksniai. Antrasis šilumos perdavimo procesas yra advekcija- horizontalus oro perdavimas. Advekcijos vaidmuo yra perduoti šilumą iš žemų platumų į aukštąsias; žiemos sezonu šiluma perduodama iš vandenynų į žemynus. Vandens garų kondensacija– svarbus procesas, kuri perduoda šilumą į aukštus atmosferos sluoksnius – garuojant šiluma paimama nuo garuojančio paviršiaus, atmosferoje kondensuojantis ši šiluma išsiskiria.

Temperatūra mažėja didėjant ūgiui. Oro temperatūros pokytis atstumo vienetui vadinamas vertikalus temperatūros gradientas, vidutiniškai tai yra 0,6 0 per 100 m. Tuo pačiu metu šio mažėjimo eiga skirtingi sluoksniai troposfera skirtinga: 0,3-0,4 0 iki 1,5 km aukščio; 0,5-0,6 - tarp 1,5-6 km aukščio; 0,65-0,75 - nuo 6 iki 9 km ir 0,5-0,2 - nuo 9 iki 12 km. Paviršiniame sluoksnyje (2 m storio) gradientai, perskaičiavus į 100 m, skaičiuojami šimtais laipsnių. Kylančiame ore temperatūra kinta adiabatiškai. Adiabatinis procesas - oro temperatūros keitimo procesas vertikaliai judant be šilumos mainų su aplinka (vienoje masėje, be šilumos mainų su kitomis terpėmis).

Aprašytame vertikaliame temperatūros pasiskirstyme dažnai pastebimos išimtys. Pasitaiko, kad viršutiniai oro sluoksniai yra šiltesni nei apatiniai, besiribojantys su žeme. Šis reiškinys vadinamas temperatūros inversija (temperatūra didėja didėjant ūgiui) . Dažniausiai inversija yra stipraus paviršinio oro sluoksnio atšalimo, kurį sukelia stiprus žemės paviršiaus atšalimas giedromis ramiomis naktimis, daugiausia žiemą, pasekmė. Esant nelygiam reljefui, šalto oro masės lėtai teka šlaitais ir sustingsta įdubose, įdubose ir pan. Inversijos taip pat gali susidaryti, kai oro masės juda iš šiltų kraštų į šaltus, nes kai šildomas oras teka ant šalto apatinio paviršiaus, jo apatiniai sluoksniai pastebimai atšaldomi (suspaudimo inversija).

Kasdieniai ir metiniai oro temperatūros svyravimai.

Dienos oro temperatūros svyravimai oro temperatūros pokytis per dieną vadinamas - apskritai jis atspindi žemės paviršiaus temperatūros eigą, tačiau maksimumų ir minimumų atsiradimo momentai šiek tiek vėluoja, maksimumas būna 14 val., mažiausiai po saulėtekio.

Dienos oro temperatūros amplitudė (skirtumas tarp didžiausios ir minimalios oro temperatūrų dienos metu) yra didesnis sausumoje nei virš vandenyno; mažėja pereinant į aukštas platumas (didžiausia atogrąžų dykumose - iki 40 0 ​​С) ir padidėja vietose, kuriose yra plikas dirvožemis. Oro temperatūros paros amplitudės dydis yra vienas iš klimato kontinentiškumo rodiklių. Dykumose jis yra daug didesnis nei vietovėse, kuriose vyrauja jūrinis klimatas.

Metinis oro temperatūros pokytis (vidutinės mėnesio temperatūros pokytis ištisus metus) pirmiausia lemia vietos platuma. Metinė oro temperatūros amplitudė - skirtumas tarp didžiausios ir minimalios vidutinės mėnesio temperatūros.

Geografinis oro temperatūros pasiskirstymas parodytas naudojant izoterma - linijos, jungiančios taškus su ta pačia temperatūra žemėlapyje. Oro temperatūros pasiskirstymas yra zoninis, metinės izotermos paprastai yra subplatumos ir atitinka metinį radiacijos balanso pasiskirstymą.

Vidutiniškai per metus šilčiausia lygiagretė yra 10 0 N lat. kurių temperatūra 27 0 С yra šiluminis ekvatorius... Vasarą šiluminis ekvatorius pasislenka iki 20 0 N, žiemą priartėja prie pusiaujo 5 0 N. Šiluminio pusiaujo poslinkis SP paaiškinamas tuo, kad SP žemose platumose esantis žemės plotas yra didesnis nei SP, o per metus vyrauja aukštesnė temperatūra.

Saulės spinduliuotė yra spinduliuotė, būdinga mūsų planetų sistemos šviestuvui. Saulė yra pagrindinė žvaigždė, aplink kurią sukasi Žemė, taip pat kaimyninės planetos. Tiesą sakant, tai didžiulis raudonai įkaitęs dujų kamuolys, nuolat skleidžiantis energijos srautus į aplinkinę erdvę. Būtent jie vadinami radiacija. Mirtina, bet tuo pat metu būtent ši energija yra vienas iš pagrindinių veiksnių galimas gyvenimas mūsų planetoje. Kaip ir viskas šiame pasaulyje, saulės spinduliuotės nauda ir žala organinei gyvybei yra glaudžiai susiję.

Bendra mintis

Norėdami suprasti, kas yra saulės spinduliuotė, pirmiausia turite suprasti, kas yra saulė. Pagrindinis šilumos šaltinis, sudarantis sąlygas organiniam egzistavimui mūsų planetoje, kosminėse platybėse yra tik maža žvaigždė galaktikos pakraštyje Paukščių Tako. Tačiau žemiečiams Saulė yra mini visatos centras. Juk būtent aplink šį dujų krešulį sukasi mūsų planeta. Saulė suteikia mums šilumą ir apšvietimą, tai yra, tiekia energijos formas, be kurių mūsų egzistavimas būtų neįmanomas.

Senovėje saulės spinduliuotės šaltinis – Saulė – buvo dievybė, garbinimo vertas objektas. Saulės trajektorija dangumi žmonėms atrodė kaip aiškus Dievo valios įrodymas. Bandymai suprasti reiškinio esmę, paaiškinti, kas yra šis šviesulys, buvo vykdomi ilgą laiką, prie jų ypač reikšmingai prisidėjo Kopernikas, suformavęs heliocentrizmo idėją, kuri ryškiai skyrėsi nuo visuotinai priimtos. to laikmečio geocentrizmas. Tačiau tikrai žinoma, kad senovėje mokslininkai dažnai galvojo apie tai, kas yra saulė, kodėl ji tokia svarbi visoms mūsų planetos gyvybės formoms, kodėl šios žvaigždės judėjimas yra būtent toks, kokį mes ją matome.

Technologijų pažanga leido geriau suprasti, kas yra saulė, kokie procesai vyksta žvaigždės viduje, jos paviršiuje. Mokslininkai sužinojo, kas yra saulės spinduliuotė, kaip dujų objektas veikia savo įtakos zonoje esančias planetas, ypač žemės klimatą. Dabar žmonija turi pakankamai didelę žinių bazę, kad galėtų drąsiai teigti: pavyko išsiaiškinti, kas iš esmės yra Saulės skleidžiama spinduliuotė, kaip išmatuoti šį energijos srautą ir kaip suformuluoti jos poveikio ypatybes. skirtingos formos organinė gyvybė žemėje.

Apie terminus

Svarbiausias žingsnis įvaldant koncepcijos esmę buvo žengtas praėjusiame amžiuje. Būtent tada iškilus astronomas A. Eddingtonas suformulavo prielaidą: saulės gelmėse vyksta termobranduolinė sintezė, kuri leidžia didžiulis skaičius energija, sklindanti į erdvę aplink žvaigždę. Bandant įvertinti saulės spinduliuotės dydį, buvo stengiamasi nustatyti tikruosius aplinkos parametrus ant šviestuvo. Taigi, šerdies temperatūra, mokslininkų skaičiavimais, siekia 15 milijonų laipsnių. To pakanka norint susidoroti su abipuse atstumiančia protonų įtaka. Vienetų susidūrimas veda prie helio branduolių susidarymo.

Nauja informacija patraukė daugelio iškilių mokslininkų, tarp jų ir A. Einšteino, dėmesį. Bandydami įvertinti saulės spinduliuotės kiekį, mokslininkai nustatė, kad helio branduolių masė yra mažesnė už bendrą 4 protonų kiekį, reikalingą naujai struktūrai susidaryti. Taip buvo nustatytas reakcijų požymis, kuris buvo vadinamas „masiniu defektu“. Tačiau gamtoje niekas negali išnykti be pėdsakų! Bandydami rasti „pabėgusius“ kiekius, mokslininkai lygino energetinį gydymą ir masinio kaitos specifiką. Būtent tada buvo galima atskleisti, kad skirtumą skleidžia gama kvantai.

Išspinduliuojami objektai iš mūsų žvaigždės šerdies patenka į jos paviršių per daugybę atmosferos dujinių sluoksnių, todėl elementai suskaidomi ir jų pagrindu susidaro elektromagnetinė spinduliuotė. Kiti saulės spinduliuotės tipai apima žmogaus akies suvokiamą šviesą. Apytikriais skaičiavimais, gama kvantų praeinamumas trunka apie 10 milijonų metų. Dar aštuonios minutės – ir skleidžiama energija pasiekia mūsų planetos paviršių.

Kaip ir ką?

Visas elektromagnetinės spinduliuotės kompleksas, kuriam būdingas gana platus diapazonas, vadinamas saulės spinduliuote. Tai apima vadinamąjį saulės vėją, ty energijos srautas susidaro elektronų, šviesos dalelių. Mūsų planetos atmosferos ribiniame sluoksnyje nuolat stebimas toks pat saulės spinduliuotės intensyvumas. Žvaigždės energija yra diskreti, jos perdavimas vyksta per kvantus, o korpuskulinis niuansas yra toks nereikšmingas, kad spinduliai gali būti laikomi elektromagnetinėmis bangomis. O jų pasiskirstymas, kaip išsiaiškino fizikai, vyksta tolygiai ir tiesia linija. Taigi, norint apibūdinti saulės spinduliuotę, būtina nustatyti jai būdingą bangos ilgį. Remiantis šiuo parametru, įprasta atskirti keletą spinduliuotės tipų:

• karštis;
• radijo banga;
• Balta šviesa;
• ultravioletinis;
• gama;
• rentgenas.

Geriausias infraraudonųjų, matomų, ultravioletinių spindulių santykis vertinamas taip: 52%, 43%, 5%.

Kiekybiniam spinduliuotės įvertinimui būtina apskaičiuoti energijos srauto tankį, tai yra energijos kiekį, kuris tam tikru laiko intervalu pasiekia ribotą paviršiaus plotą.

Tyrimai parodė, kad saulės spinduliuotę daugiausia sugeria planetos atmosfera. Dėl to jis pašildomas iki temperatūros, patogios Žemei būdingam organiniam gyvenimui. Esamas ozono apvalkalas praleidžia tik vieną šimtąją ultravioletinės spinduliuotės dalį. Tuo pačiu metu gyvoms būtybėms pavojingos trumpo bangos bangos yra visiškai užblokuotos. Atmosferos sluoksniai sugeba išsklaidyti beveik trečdalį saulės spindulių, dar 20% sugeria. Vadinasi, planetos paviršių pasiekia ne daugiau kaip pusė visos energijos. Būtent šis „likutis“ moksle vadinamas tiesiogine saulės spinduliuote.

O jei plačiau?

Yra žinomi keli aspektai, lemiantys tiesioginės spinduliuotės intensyvumą. Svarbiausi yra kritimo kampas, kuris priklauso nuo platumos ( geografinė charakteristikaŽemės rutulio reljefas), metų laikas, lemiantis, koks didelis atstumas iki konkretaus taško nuo spinduliuotės šaltinio. Daug kas priklauso nuo atmosferos savybių – kiek ji užteršta, kiek debesų konkrečiu momentu. Galiausiai, tam tikrą vaidmenį atlieka paviršiaus, ant kurio krenta spindulys, pobūdis, ty jo gebėjimas atspindėti įeinančias bangas.

Bendra saulės spinduliuotė yra dydis, sujungiantis išsklaidytus tūrius ir tiesioginę spinduliuotę. Intensyvumui įvertinti naudojamas parametras išreiškiamas kalorijomis ploto vienetui. Tuo pačiu atminkite, kad skirtingas laikas dienų, radiacijai būdingos vertės skiriasi. Be to, energija negali būti tolygiai paskirstyta planetos paviršiuje. Kuo arčiau stulpo, tuo intensyvumas didesnis, o sniego danga puikiai atspindi, o tai reiškia, kad oras neturi galimybės sušilti. Vadinasi, kuo toliau nuo pusiaujo, tuo mažesnė bus bendra saulės bangų spinduliuotė.

Kaip mokslininkams pavyko nustatyti, saulės spinduliuotės energija daro didelį poveikį planetos klimatui, pajungia įvairių Žemėje egzistuojančių organizmų gyvybinę veiklą. Mūsų šalyje, kaip ir artimiausių kaimynų teritorijoje, kaip ir kitose šiauriniame pusrutulyje esančiose šalyse, žiemą vyrauja išsklaidyta, o vasarą tiesioginė spinduliuotė.

Infraraudonosios bangos

Nuo bendros saulės spinduliuotės kiekio įspūdingas procentas priklauso infraraudonųjų spindulių spektrui, kurio žmogaus akis nesuvokia. Dėl tokių bangų planetos paviršius įkaista, palaipsniui perduodamas šiluminė energija oro masės. Tai padeda palaikyti komfortišką klimatą, palaikyti sąlygas organinei gyvybei egzistuoti. Jei nėra rimtų gedimų, klimatas sąlyginai išlieka nepakitęs, o tai reiškia, kad visi padarai gali gyventi įprastomis sąlygomis.

Mūsų šviestuvas nėra vienintelis infraraudonųjų bangų šaltinis. Panaši spinduliuotė būdinga bet kuriam šildomam objektui, įskaitant įprastą bateriją žmogaus namuose. Būtent infraraudonosios spinduliuotės suvokimo principu veikia daugybė prietaisų, leidžiančių matyti įkaitusius kūnus tamsoje, kitomis akims nepatogiomis sąlygomis. Beje, pastaraisiais metais taip išpopuliarėję kompaktiški įrenginiai veikia panašiu principu, įvertinant, per kurias pastato dalis atsiranda didžiausi šilumos nuostoliai. Šie mechanizmai ypač paplitę tarp statybininkų, taip pat privačių namų savininkų, nes padeda nustatyti, per kurias zonas prarandama šiluma, organizuoti jų apsaugą ir užkirsti kelią nereikalingam energijos suvartojimui.

Nenuvertinkite infraraudonosios saulės spinduliuotės poveikio žmogaus organizmui vien todėl, kad mūsų akys tokių bangų nesuvokia. Visų pirma, spinduliuotė aktyviai naudojama medicinoje, nes ji gali padidinti leukocitų koncentraciją kraujotakos sistemoje, taip pat normalizuoti kraujotaką, padidindama kraujagyslių spindį. Prietaisai, pagrįsti IR spektru, naudojami kaip profilaktika nuo odos patologijų, gydomieji uždegiminiai procesaiūmine ir lėtine forma. Dauguma šiuolaikiniai vaistai padėti susidoroti su koloidiniais randais ir trofinėmis žaizdomis.

Tai smalsu

Remiantis saulės spinduliuotės veiksnių tyrimu, pavyko sukurti tikrai unikalius prietaisus, vadinamus termografais. Jie leidžia laiku nustatyti įvairias ligas, kurių negalima nustatyti kitais būdais. Taip randate vėžį arba kraujo krešulius. IR tam tikru mastu apsaugo nuo ultravioletinės spinduliuotės, kuri yra pavojinga organinei gyvybei, o tai leido panaudoti šio spektro bangas astronautų, kurie ilgą laiką buvo kosmose, sveikatai atkurti.

Mus supanti gamta paslaptinga iki šių dienų, tai galioja ir įvairaus bangos ilgio spinduliuotei. Visų pirma, infraraudonųjų spindulių šviesa vis dar nėra gerai ištirta. Mokslininkai žino, kad netinkamai naudojamas jis gali pakenkti sveikatai. Taigi nepriimtina naudoti įrangą, kuri sukuria tokią šviesą, gydant pūlingas uždegimo vietas, kraujavimą ir piktybinius navikus. Infraraudonųjų spindulių spektras draudžiamas žmonėms, kenčiantiems nuo širdies, kraujagyslių, įskaitant esančias smegenyse, veiklos sutrikimų.

Matoma šviesa

Vienas iš visuminės saulės spinduliuotės elementų yra žmogaus akies matoma šviesa. Bangų pluoštai keliauja tiesiomis linijomis, todėl nėra persidengimo. Vienu metu tai tapo nemažo mokslo darbų tema: mokslininkai ėmėsi suprasti, kodėl aplink mus tiek daug atspalvių. Paaiškėjo, kad pagrindiniai šviesos parametrai vaidina svarbų vaidmenį:

• refrakcija;
• atspindys;
• absorbcija.

Kaip nustatė mokslininkai, objektai patys negali būti matomos šviesos šaltiniai, bet gali sugerti spinduliuotę ir ją atspindėti. Atspindžio kampai, bangų dažnis skiriasi. Bėgant amžiams žmogaus regėjimas pamažu gerėjo, tačiau tam tikri apribojimai atsiranda dėl akies biologinės sandaros: tinklainė tokia, kad gali suvokti tik tam tikrus atsispindėjusių šviesos bangų spindulius. Ši spinduliuotė yra mažas tarpas tarp ultravioletinių ir infraraudonųjų bangų.

Daugybė smalsių ir paslaptingų šviesos bruožų ne tik tapo daugelio kūrinių objektu, bet ir buvo naujos fizinės disciplinos gimimo pagrindas. Tuo pat metu atsirado nemokslinės praktikos, teorijos, kurių šalininkai mano, kad spalva gali turėti įtakos fizinę būsenąžmogus, psichika. Remdamiesi šiomis prielaidomis, žmonės apsupa save akims maloniausiais daiktais, todėl kasdienybė tampa patogesnė.

Ultravioletinė

Ne mažiau svarbus visos saulės spinduliuotės aspektas yra ultravioletinių spindulių tyrimas, kurį sudaro didelės, vidutinio ir trumpo ilgio bangos. Jie skiriasi vienas nuo kito tiek fiziniais parametrais, tiek savo įtakos organinės gyvybės formoms ypatybėmis. Pavyzdžiui, ilgos ultravioletinės bangos atmosferos sluoksniuose daugiausia yra išsklaidytos ir tik nedidelė dalis pasiekia žemės paviršių. Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo giliau tokia spinduliuotė gali prasiskverbti į žmogaus (ir ne tik) odą.

Viena vertus, ultravioletinė šviesa yra pavojinga, tačiau be jos neįmanoma egzistuoti įvairios organinės gyvybės. Tokia spinduliuotė yra atsakinga už kalciferolio susidarymą organizme, o šis elementas yra būtinas kaulinio audinio statybai. UV spektras yra galinga rachito, osteochondrozės profilaktika, kuri ypač svarbi sergant vaikystė... Be to, tokia spinduliuotė:

• normalizuoja medžiagų apykaitą;
• aktyvina būtinų fermentų gamybą;
• sustiprina regeneracinius procesus;
• skatina kraujotaką;
• plečia kraujagysles;
• stimuliuoja imuninę sistemą;
• veda prie endorfinų susidarymo, o tai reiškia, kad sumažėja nervinis per didelis susijaudinimas.

bet kitoje rankoje

Aukščiau buvo nurodyta, kad visa saulės spinduliuotė vadinama radiacijos kiekiu, kuris pasiekia planetos paviršių ir yra išsklaidytas atmosferoje. Atitinkamai, šio tūrio elementas yra visų ilgių ultravioletinis. Reikia atsiminti, kad šis veiksnys turi tiek teigiamų, tiek neigiamų įtakos organinei gyvybei. Saulės vonios, kurios dažnai yra naudingos, gali kelti pavojų sveikatai. Per ilgas tiesioginis poveikis saulės šviesa ypač sąlygomis padidėjęs aktyvumasšviesuliai, kenksmingi ir pavojingi. Ilgalaikis poveikis organizmui, taip pat per didelis radiacijos aktyvumas sukelia:

• nudegimai, paraudimas;
• edema;
• hiperemija;
• karštis;
• pykinimas;
• vėmimas.

Ilgalaikis ultravioletinis švitinimas sukelia apetito, centrinės nervų sistemos veikimo sutrikimą, Imuninė sistema... Be to, pradeda skaudėti galvą. Aprašyti ženklai yra klasikinės saulės smūgio apraiškos. Pats žmogus ne visada gali suvokti, kas vyksta – būklė pamažu blogėja. Pastebėjus, kad kažkas šalia susirgo, reikia suteikti pirmąją pagalbą. Schema yra tokia:

• padėti pereiti nuo tiesioginės šviesos į vėsią tamsesnę vietą;
• paguldykite pacientą ant nugaros, kad kojos būtų aukščiau už galvą (tai padės normalizuoti kraujotaką);
• atvėsinkite kaklą, veidą vandeniu ir uždėkite šaltą kompresą ant kaktos;
• atsegti kaklaraištį, diržą, nusivilkti aptemptus drabužius;
• praėjus pusvalandžiui po priepuolio, duoti atsigerti šalto vandens (nedidelį kiekį).

Jei nukentėjusysis prarado sąmonę, svarbu nedelsiant kreiptis pagalbos į gydytoją. Greitosios medicinos pagalbos komanda nuveš asmenį į saugią vietą ir suleis gliukozės arba vitamino C. Vaistas suleidžiamas į veną.

Kaip teisingai degintis saulėje?

Kad nepasimokytumėte iš savo patirties, koks nemalonus gali būti per didelis saulės spindulių kiekis, gaunamas deginantis, svarbu laikytis saugaus buvimo saulėje taisyklių. Ultravioletinė šviesa inicijuoja melanino, hormono, padedančio odai apsisaugoti, gamybą Neigiama įtaka bangos. Veikiant šiai medžiagai, oda tampa tamsesnė, o atspalvis tampa bronzinis. Ir iki šių dienų nesiliauja ginčai, kuo tai naudinga ir kenksminga žmogui.

Viena vertus, įdegis – tai organizmo bandymas apsisaugoti nuo nereikalingo radiacijos poveikio. Tai padidina piktybinių navikų susidarymo tikimybę. Kita vertus, įdegis laikomas madingu ir gražiu. Siekiant sumažinti riziką sau, prieš pradedant paplūdimio procedūras, tikslinga pasidomėti, kiek pavojingas saulės spindulių kiekis, gaunamas deginantis, kaip sumažinti riziką sau. Kad patirtis būtų kuo malonesnė, saulės vonių mėgėjai turėtų:

• gerti daug vandens;
• naudoti odą apsaugančias priemones;
• degintis vakare arba ryte;
• praleisti ne ilgiau kaip valandą tiesioginiuose saulės spinduliuose;
• nevartoti alkoholio;
• į valgiaraštį įtraukti maisto produktų, kuriuose gausu seleno, tokoferolio, tirozino. Nepamirškite apie beta karotiną.

Saulės spinduliuotės vertė žmogaus organizmui yra nepaprastai didelė, negalima pamiršti ir teigiamų, ir neigiamų aspektų. Reikia suvokti, kad skirtingiems žmonėms biocheminės reakcijos vyksta su individualiomis savybėmis, todėl kažkam pusvalandis saulės vonios gali būti pavojingas. Prieš paplūdimio sezoną tikslinga pasikonsultuoti su gydytoju, kad įvertintų odos tipą ir būklę. Tai padės išvengti žalos sveikatai.

Jei įmanoma, senatvėje, kūdikio gimdymo laikotarpiu, reikėtų vengti nudegimo saulėje. Vėžys, psichikos sutrikimai, odos patologijos ir širdies nepakankamumas nėra derinami su saulės voniomis.

Bendra radiacija: kur trūksta?

Saulės spinduliuotės pasiskirstymo procesas yra gana įdomus. Kaip minėta aukščiau, tik maždaug pusė visų bangų gali pasiekti planetos paviršių. Kur dingsta likusieji? Tam įtakos turi skirtingi atmosferos sluoksniai ir mikroskopinės dalelės, iš kurių jie susidaro. Įspūdingą dalį, kaip nurodyta, sugeria ozono sluoksnis – tai visos bangos, kurių ilgis nesiekia 0,36 mikrono. Be to, ozonas gali sugerti kai kurių tipų bangas iš žmogaus akiai matomo spektro, ty 0,44–1,18 mikrono intervalo.

Ultravioletinę šviesą tam tikru mastu sugeria deguonies sluoksnis. Tai būdinga spinduliuotei, kurios bangos ilgis yra 0,13–0,24 mikrono. Anglies dioksidas ir vandens garai gali sugerti nedidelę infraraudonųjų spindulių spektro dalį. Atmosferos aerozolis sugeria dalį (infraraudonųjų spindulių spektro) viso saulės spinduliuotės kiekio.

Trumpųjų bangų kategorijos bangos yra išsklaidytos atmosferoje dėl mikroskopinių nevienalyčių dalelių, aerozolių, debesų. Nehomogeniški elementai, dalelės, kurių matmenys yra mažesni už bangos ilgį, provokuoja molekulinę sklaidą, o didesniems būdingas reiškinys, apibūdinamas indikatoriumi, tai yra aerozolis.

Kiti saulės spinduliuotės kiekiai pasiekia žemės paviršių. Jis sujungia tiesioginę spinduliuotę, kuri yra išsklaidyta.

Bendra radiacija: svarbūs aspektai

Bendra vertė yra saulės spinduliuotės kiekis, kurį gauna teritorija, taip pat absorbuojamas atmosferoje. Jei danguje nėra debesų, bendras spinduliuotės kiekis priklauso nuo vietovės platumos, padėties aukščio dangaus kūnas, žemės paviršiaus tipas šioje srityje, taip pat oro skaidrumo lygis. Kuo daugiau aerozolio dalelių yra išsklaidyta atmosferoje, tuo mažesnė tiesioginė spinduliuotė, tačiau išsklaidytos spinduliuotės dalis didėja. Paprastai, nesant debesuotumo bendros spinduliuotės, išsklaidyta yra ketvirtadalis.

Mūsų šalis priklauso šiaurinėms šalims, todėl didžiąją metų dalį pietiniai regionai radiacija yra daug didesnė nei šiaurėje. Taip yra dėl žvaigždės padėties danguje. Tačiau trumpas gegužės-liepos laikotarpis yra unikalus laikotarpis, kai net šiaurėje bendra radiacija yra gana įspūdinga, nes saulė yra aukštai danguje, o dienos šviesos valandų trukmė yra ilgesnė nei kitais metų mėnesiais. . Tuo pačiu metu Azijos pusėje, nesant debesuotumo, bendra radiacija yra vidutiniškai didesnė nei vakaruose. Maksimalus stiprumas bangų spinduliuotė stebima vidurdienį, o metinis maksimumas būna birželį, kai saulė yra aukščiausiai danguje.

Bendra saulės spinduliuotė yra mūsų planetą pasiekiančios saulės energijos kiekis. Reikėtų prisiminti, kad skirtingi atmosferos veiksniai lemia tai, kad metinis bendros spinduliuotės kiekis yra mažesnis nei galėtų būti. Labiausiai didelis skirtumas tarp to, kas iš tikrųjų stebima, ir to, kas įmanoma, būdinga Tolimųjų Rytų regionams vasaros laikotarpis... Dėl musonų susidaro itin tankūs debesys, todėl bendra radiacija sumažėja maždaug perpus.

Įdomu sužinoti

Didžiausias procentas nuo didžiausio galimo saulės energijos poveikio faktiškai stebimas (skaičiuojant 12 mėnesių) šalies pietuose. Rodiklis siekia 80 proc.

Debesuotumas ne visada lemia tą patį saulės spinduliuotės sklaidos greitį. Debesų forma vaidina tam tikrą vaidmenį, saulės disko ypatybės tam tikru laiko momentu. Jei jis atviras, debesuotumas sukelia tiesioginės spinduliuotės sumažėjimą, o išsklaidytas - smarkiai padidėja.

Taip pat būna dienų, kai tiesioginės spinduliuotės stiprumas yra maždaug toks pat, kaip ir išsklaidytos spinduliuotės. Bendra paros vertė gali būti net didesnė už radiaciją, būdingą visiškai be debesų dienai.

Skaičiuojant 12 mėnesių, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas astronominiams reiškiniams, lemiantiems bendruosius skaitinius rodiklius. Tuo pačiu metu debesuotumas lemia tai, kad tikrasis radiacijos maksimumas gali būti stebimas ne birželį, o mėnesiu anksčiau ar vėliau.

Radiacija erdvėje

Nuo mūsų planetos magnetosferos ribos ir toliau į kosmosą saulės spinduliuotė tampa veiksniu, susijusiu su mirtinu pavojumi žmonėms. Dar 1964 metais buvo paskelbtas svarbus mokslo populiarinimo darbas apie apsaugos būdus. Jo autoriai buvo sovietų mokslininkai Kamaninas, Bubnovas. Yra žinoma, kad žmogui apšvitos dozė per savaitę turi būti ne didesnė kaip 0,3 rentgeno spindulių, o metams - per 15 R. Esant trumpalaikei apšvitai, riba žmogui yra 600 R. Kosminiai skrydžiai, ypač Neprognozuojamo saulės aktyvumo sąlygomis astronautai gali patirti didelį radiacijos poveikį, dėl kurio reikia papildomų priemonių apsauga nuo įvairaus ilgio bangų.

Praėjo daugiau nei dešimtmetis nuo „Apollo“ misijų, kurių metu buvo išbandomi apsaugos metodai, tiriami žmonių sveikatai įtaką darantys veiksniai, tačiau iki šiol mokslininkai neranda efektyvių, patikimų geomagnetinių audrų prognozavimo metodų. Galite daryti prognozę valandai, kartais - kelioms dienoms, tačiau net ir savaitės prielaidos realizavimo tikimybė yra ne didesnė kaip 5%. Saulės vėjas dar labiau nenuspėjamas. Tikimybė, kad astronautai, išsiruošiantys į naują misiją, yra vienas iš trijų, gali patekti į galingus spinduliuotės srautus. Dėl to radiacinės charakteristikos tyrimų ir prognozavimo bei apsaugos nuo jos metodų kūrimo klausimas tampa dar svarbesnis.

Saulės radiacija vadinamas spindulinės energijos srautu iš saulės, einančio į Žemės rutulio paviršių. Saulės spinduliavimo energija yra pagrindinis kitų energijos formų šaltinis. Sugertas žemės paviršiaus ir vandens, virsta šilumine energija, o žaliuose augaluose – chemine energija organiniai junginiai... Saulės spinduliuotė yra svarbiausias klimato veiksnys ir pagrindinė oro pokyčių priežastis, nes įvairūs atmosferoje vykstantys reiškiniai yra susiję su saulės gaunama šilumine energija.

Saulės spinduliuotė arba spinduliavimo energija iš prigimties yra srautas elektromagnetines bangas sklindantis tiesia linija 300 000 km/s greičiu, kurio bangos ilgis yra nuo 280 nm iki 30 000 nm. Spinduliavimo energija išspinduliuojama kaip atskiros dalelės, vadinamos kvantais arba fotonais. Šviesos bangų ilgiui matuoti naudojami nanometrai (nm) arba mikronai, milimikronai (0,001 mikronas) ir anstromai (0,1 nanometro). Atskirti infraraudonuosius nematomus šilumos spindulius, kurių bangos ilgis yra nuo 760 iki 2300 nm; matomi šviesos spinduliai (raudona, oranžinė, geltona, žalia, žalsvai mėlyna, mėlyna ir violetinė), kurių bangos ilgis nuo 400 (violetinės) iki 759 nm (raudonas); ultravioletiniai arba cheminiai nematomi spinduliai, kurių bangos ilgis nuo 280 iki 390 nm. Spinduliai, kurių bangos ilgis mažesnis nei 280 nanometrų, nepasiekia žemės paviršiaus, nes juos sugeria ozonas aukštuose atmosferos sluoksniuose.

Atmosferos pakraštyje saulės spindulių spektrinė sudėtis procentais yra tokia: infraraudonieji spinduliai 43%, šviesa 52 ir ultravioletiniai 5%. Netoli žemės paviršiaus, 40 ° saulės aukštyje, saulės spinduliuotė (pagal N. P. Kalitiną) turi tokią sudėtį: infraraudonieji spinduliai 59%, šviesa 40 ir ultravioletiniai 1% visos energijos. Saulės spinduliuotės įtampa didėja didėjant aukščiui virš jūros lygio, taip pat kai saulės spinduliai krinta vertikaliai, nes spinduliai turi praeiti per mažesnį atmosferos storį. Kitais atvejais, kuo žemesnė saulė, arba priklausomai nuo spindulių kritimo kampo, tuo saulės spinduliai yra žemesni. Saulės spinduliuotės įtampa mažėja dėl debesuotumo, užterštumo atmosferos oras dulkės, dūmai ir kt.

Be to, pirmiausia prarandami (sugeriami) trumpųjų bangų spinduliai, o vėliau šiluma ir šviesa. Saulės spinduliavimo energija yra augalų ir gyvūnų organizmų gyvybės šaltinis žemėje ir svarbiausias supančios oro aplinkos veiksnys. Jis turi įvairų poveikį organizmui, kuris, vartojant optimalią dozę, gali būti labai teigiamas, o per didelis (perdozavus) – neigiamas. Visi spinduliai turi ir terminį, ir cheminį poveikį. Be to, ilgo bangos ilgio spinduliams, terminis veiksmas, o su trumpesniu ilgiu – cheminis.

Biologinis spindulių poveikis gyvūno kūnui priklauso nuo bangos ilgio ir jų amplitudės: kuo trumpesnės bangos, kuo dažniau jos svyruoja, tuo didesnė kvantinė energija ir stipresnė organizmo reakcija į tokį švitinimą. Trumpabangiai ultravioletiniai spinduliai, veikiami audinių, sukelia juose fotoelektrinį efektą, atomuose atsiranda atskilusių elektronų ir teigiamų jonų. Įvairių spindulių įsiskverbimo į kūną gylis nevienodas: infraraudonieji ir raudonieji spinduliai prasiskverbia per kelis centimetrus, matomi (šviesos) spinduliai – kelis milimetrus, o ultravioletiniai – tik 0,7-0,9 mm; trumpesni nei 300 nanometrų spinduliai prasiskverbia pro gyvūnų audinius iki 2 nanometrų gylio. Esant tokiam nereikšmingam spindulių įsiskverbimo gyliui, pastarieji turi įvairiapusį ir reikšmingą poveikį visam organizmui.

Saulės radiacija- labai biologiškai aktyvus ir nuolat veikiantis veiksnys, turintis didelę reikšmę formuojant daugybę organizmo funkcijų. Taigi, pavyzdžiui, per akį matomi šviesos spinduliai veikia visą gyvūnų organizmą, sukeldami besąlygines ir sąlygines refleksines reakcijas. Infraraudonieji šilumos spinduliai veikia kūną tiek tiesiogiai, tiek per gyvūnus supančius objektus. Gyvūnų kūnas nuolat sugeria ir skleidžia infraraudonuosius spindulius (radiacijos mainai), o šis procesas gali labai skirtis priklausomai nuo gyvūnų odos ir aplinkinių objektų temperatūros. Ultravioletiniai cheminiai spinduliai, kurių kvantai turi žymiai didesnę energiją nei matomų ir infraraudonųjų spindulių kvantai, išsiskiria didžiausiu biologiniu aktyvumu, jie veikia gyvūnų kūną humoraliniais ir neurorefleksiniais keliais. UV spinduliai pirmiausia veikia odos eksteroreceptorius, o vėliau refleksiškai veikia vidaus organus, ypač endokrinines liaukas.

Ilgalaikis optimalių spindulinės energijos dozių poveikis lemia odos prisitaikymą, mažesnį jos reaktyvumą. Veikiant saulės spinduliams, sustiprėja plaukų augimas, prakaito ir riebalinių liaukų funkcija, storėja raginis sluoksnis ir sustorėja epidermis, dėl to didėja organizmo odos atsparumas. Biologiškai aktyvios medžiagos (histaminas ir į histaminą panašios medžiagos) susidaro odoje ir patenka į kraują. Tie patys spinduliai pagreitina ląstelių atsinaujinimą gyjant žaizdoms ir opoms odoje. Spinduliavimo energijos, ypač ultravioletinių spindulių, įtakoje baziniame odos sluoksnyje susidaro pigmentas melaninas, kuris sumažina odos jautrumą ultravioletiniams spinduliams. Pigmentas (įdegis) yra tarsi biologinis ekranas, kuris padeda atspindėti ir išsklaidyti spindulius.

Teigiamas saulės spindulių poveikis veikia kraują. Jų sistemingas vidutinio sunkumo poveikis žymiai pagerina kraujodaros procesą, kartu padidindamas eritrocitų skaičių ir hemoglobino kiekį periferiniame kraujyje. Gyvūnams po kraujo netekimo ar sunkių ligų, ypač infekcinių, vidutinis saulės spindulių poveikis skatina kraujo atsinaujinimą ir padidina jo krešėjimą. Vidutinis saulės spindulių poveikis gyvūnams padidina dujų mainus. Didėja gylis ir mažėja kvėpavimo dažnis, didėja tiekiamo deguonies kiekis, išsiskiria daugiau anglies dvideginio ir vandens garų, dėl kurių pagerėja audinių aprūpinimas deguonimi ir sustiprėja oksidaciniai procesai.

Baltymų metabolizmo padidėjimas išreiškiamas padidėjusiu azoto nusėdimu audiniuose, todėl jaunų gyvūnų augimas yra greitesnis. Per didelis saulės poveikis gali sukelti neigiamą poveikį baltymų balansas, ypač gyvūnams, kenčiantiems nuo ūminių užkrečiamos ligos, taip pat kitos ligos, kurias lydi karščiavimas. Spinduliuotė padidina cukraus nusėdimą kepenyse ir raumenyse glikogeno pavidalu. Kraujyje smarkiai sumažėja nepakankamai oksiduotų produktų (acetono kūnelių, pieno rūgšties ir kt.), daugėja acetilcholino susidarymo ir normalizuojasi medžiagų apykaita, o tai ypač svarbu labai produktyviems gyvūnams.

Išsekusių gyvūnų riebalų apykaitos intensyvumas sulėtėja ir padidėja riebalų nusėdimas. Kita vertus, intensyvus nutukusių gyvūnų apšvietimas padidina riebalų apykaitą ir padidina riebalų deginimą. Todėl gyvulių penėjimą pustašiniais ir riebiais patartina atlikti esant mažiau saulės spindulių.

Veikiant ultravioletiniams saulės spindulių spinduliams, pašariniuose augaluose esantis ergosterolis ir gyvūnų odoje esantis dehidrocholesterolis virsta aktyviais vitaminais D 2 ir D 3, kurie pagerina fosforo ir kalcio apykaitą; neigiamas kalcio ir fosforo balansas virsta teigiama, o tai prisideda prie šių druskų nusėdimo kauluose. Saulės šviesa ir dirbtinis švitinimas ultravioletiniais spinduliais yra vienas efektyviausių šiuolaikinių rachito ir kitų gyvūnų ligų, susijusių su kalcio ir fosforo apykaitos sutrikimu, profilaktikos ir gydymo metodų.

Saulės spinduliuotė, ypač šviesa ir ultravioletiniai spinduliai, yra pagrindinis veiksnys, sukeliantis sezoninį gyvūnų seksualinį periodiškumą, nes šviesa stimuliuoja hipofizės ir kitų organų gonadotropinę funkciją. Pavasarį, esant padidėjusiam saulės spinduliuotės intensyvumui ir šviesos poveikiui, daugumos gyvūnų rūšių lytinių liaukų sekrecija paprastai padidėja. Sutrumpėjus šviesiosios dienos trukmei, pastebimas kupranugarių, avių ir ožkų seksualinio aktyvumo padidėjimas. Jei balandį-birželį avys laikomos tamsiose patalpose, karštis joms bus ne rudenį (kaip įprasta), o gegužę. Šviesos trūkumas augantiems gyvūnams (augimo ir brendimo metu), pasak K.V.Svechino, lemia gilius, dažnai negrįžtamus kokybinius lytinių liaukų pokyčius, o suaugusiems gyvūnams mažina lytinį aktyvumą ir vaisingumą arba sukelia laikiną nevaisingumą.

Matoma šviesa ar šviesa daro didelę įtaką kiaušinėlių vystymuisi, rujai, veisimosi sezonui ir nėštumui. Šiauriniame pusrutulyje veisimosi sezonas dažniausiai būna trumpas, o pietiniame – ilgiausias. Esant įtakai dirbtinis apšvietimas gyvūnų, jų nėštumo trukmė sutrumpėja nuo kelių dienų iki dviejų savaičių. Matomų šviesos spindulių poveikis lytinėms liaukoms gali būti plačiai naudojamas praktikoje. VIEV zoologinės higienos laboratorijoje atlikti eksperimentai įrodė, kad patalpų apšvietimas pagal geometrinį koeficientą 1:10 (pagal KEO 1,2-2%), palyginti su apšvietimu 1:15-1:20. ir žemiau (KEO duomenimis, 0,2 -0,5%) teigiamai veikia veršingų paršavedžių ir paršelių iki 4 mėnesių klinikinę ir fiziologinę būklę, užtikrina stiprių ir gyvybingų palikuonių susidarymą. Paršelių svoris padidėja 6 proc., o saugumas – 10-23,9 proc.

Saulės spinduliai, ypač ultravioletiniai, violetiniai ir mėlynieji, naikina arba susilpnina daugelio patogeninių mikroorganizmų gyvybingumą, lėtina jų dauginimąsi. Taigi saulės spinduliuotė yra galinga natūrali dezinfekavimo priemonė. išorinė aplinka... Veikiant saulės šviesai, padidėja bendras kūno tonusas ir atsparumas užkrečiamos ligos ir specifiniai imuniniai atsakai taip pat didėja (PD Komarov, A. P. Onegov ir kt.). Įrodyta, kad saikingas gyvūnų švitinimas vakcinacijos metu skatina kitų imuninių kūnų titrų padidėjimą, fagocitinio indekso padidėjimą ir, atvirkščiai, intensyvus švitinimas mažina imunines kraujo savybes.

Iš viso to, kas pasakyta, išplaukia, kad saulės spinduliuotės trūkumas turi būti vertinamas kaip labai nepalanki išorinė gyvūnams sąlyga, kai jie netenka svarbiausio fiziologinių procesų aktyvatoriaus. Atsižvelgiant į tai, gyvūnai turi būti patalpinti pakankamai šviesiose patalpose, reguliariai mankštinti, o vasarą – ganykloje.

Natūralaus apšvietimo normavimas patalpose atliekamas pagal geometrinius arba apšvietimo metodus. Statant gyvulininkystės ir paukštininkystės pastatus dažniausiai naudojamas geometrinis metodas, pagal kurį natūralios šviesos normos nustatomos pagal langų (stiklo be rėmų) ploto ir grindų ploto santykį. . Tačiau, nepaisant geometrinio metodo paprastumo, jo pagalba apšvietimo normos nėra tiksliai nustatomos, nes šiuo atveju neatsižvelgiama į skirtingų geografinių zonų šviesos ir klimato ypatybes. Daugiau tikslus apibrėžimas apšvietimui patalpose naudokite apšvietimo metodą arba apibrėžimą natūralios šviesos faktorius(KEO). Natūralaus apšvietimo santykis yra patalpos apšvietimo (matuoto taško) ir lauko apšvietimo horizontalioje plokštumoje santykis. KEO apskaičiuojamas pagal formulę:

K = E: E n ⋅100 %

kur K yra natūralios šviesos koeficientas; E - apšvietimas kambaryje (suite); E n - apšvietimas už kambario ribų (suite).

Reikia turėti omenyje, kad per didelis saulės spinduliuotės naudojimas, ypač didelio insoliacijos dienomis, gali padaryti didelę žalą gyvūnams, ypač nudeginti, sukelti akių ligas, saulės smūgis tt Jautrumas saulės spindulių poveikiui žymiai padidėja, kai į organizmą patenka vadinamųjų jautrinančių medžiagų (hematoporfirino, tulžies pigmentų, chlorofilo, eozino, metileno mėlynojo ir kt.). Manoma, kad šios medžiagos, sugerdamos dalį audinių išskiriamos energijos, kaupia trumpųjų bangų spindulius ir paverčia juos ilgabangiais, dėl to padidėja audinių reaktyvumas.

Gyvūnų saulės nudegimas dažniau pastebimas tose kūno vietose, kuriose yra gležnos, menkai padengtos plaukais, nepigmentuota oda dėl karščio poveikio (saulės eritema) ir ultravioletinių spindulių (fotocheminis odos uždegimas). Arkliams saulės nudegimai pastebimi nepigmentuotose galvos odos vietose, lūpose, šnerves, kaklą, kirkšnį ir galūnes, o galvijams – tešmens spenelių ir tarpvietės odą. Pietiniuose regionuose baltos kiaulės gali nudegti saulėje.

Stiprūs saulės spinduliai gali sudirginti akies tinklainę, rageną ir kraujagyslių membranas bei pažeisti lęšį. Esant ilgalaikiam ir intensyviam spinduliavimui, atsiranda keratitas, lęšio drumstumas ir pablogėja regėjimas. Apgyvendinimo sutrikimai dažniau stebimi arkliams, jei jie laikomi arklidėse su žemais langais į pietus, prie kurių arkliai yra pririšti.

Saulės smūgis įvyksta dėl stipraus ir ilgalaikio smegenų perkaitimo, daugiausia dėl šiluminių infraraudonųjų spindulių. Pastarosios prasiskverbia pro galvos odą ir kaukolę, pasiekia smegenis ir sukelia hiperemiją bei jo temperatūros padidėjimą. Dėl to gyvūnas iš pradžių atrodo prislėgtas, o vėliau susijaudinimas, sutrinka kvėpavimo ir vazomotoriniai centrai. Pastebimas silpnumas, nekoordinuoti judesiai, dusulys, greitas pulsas, gleivinės hiperemija ir cianozė, drebulys ir traukuliai. Gyvūnas nestovi ant kojų, krenta ant žemės; sunkūs atvejai dažnai baigiasi gyvūno mirtimi su širdies ar kvėpavimo centro paralyžiaus simptomais. Saulės smūgis yra ypač sunkus, kai jis derinamas su šilumos smūgiu.

Norint apsaugoti gyvūnus nuo tiesioginių saulės spindulių, karščiausiu paros metu būtina juos laikyti pavėsyje. Kad išvengtų saulės smūgio, ypač darbiniams arkliams, jie nešioja baltas drobines kaktas.