Distribuția radiației solare depinde de. Valoarea radiației solare pentru climă. Despre distribuția geografică a radiațiilor

1. Ce se numește radiație solară? In ce unitati se masoara? De ce depinde valoarea lui?

Totalitatea energiei radiante trimise de Soare se numește radiație solară, de obicei este exprimată în calorii sau jouli pe centimetru pătrat pe minut. Radiația solară este distribuită neuniform pe pământ. Depinde:

Din densitatea și umiditatea aerului - cu cât sunt mai mari, cu atât suprafața pământului primește mai puține radiații;

De la latitudinea geografică a zonei - cantitatea de radiație crește de la poli la ecuator. Cantitatea de radiație solară directă depinde de lungimea drumului pe care razele soarelui o parcurg prin atmosferă. Când Soarele este la zenit (unghiul de incidență al razelor este de 90 °), razele sale cad pe Pământ drumul cel mai scurtși își oferă intens energia unei zone mici;

De la mișcarea anuală și zilnică a Pământului - la latitudinile mijlocii și înalte, afluxul de radiație solară variază foarte mult în funcție de sezon, ceea ce este asociat cu o schimbare a înălțimii Soarelui la amiază și a lungimii zilei;

Din natura suprafeței pământului - cu cât suprafața este mai ușoară, cu atât reflectă mai multă lumină solară.

2. Care sunt tipurile de radiații solare?

Exista următoarele tipuri Radiația solară: radiația care ajunge la suprafața pământului este alcătuită din directe și difuze. Radiația care vine pe Pământ direct de la Soare sub formă de lumina directă a soarelui pe un cer fără nori se numește directă. Transportă cea mai mare cantitate de căldură și lumină. Dacă planeta noastră nu ar avea atmosferă, suprafața pământului ar primi doar radiație directă. Cu toate acestea, trecând prin atmosferă, aproximativ un sfert din radiația solară este împrăștiată de molecule de gaz și impurități, se abate de la calea directă. Unele dintre ele ajung la suprafața Pământului, formând radiații solare împrăștiate. Datorită radiației difuze, lumina pătrunde și în locurile în care lumina directă a soarelui (radiația directă) nu pătrunde. Această radiație creează lumină naturală și dă culoare cerului.

3. De ce se modifică fluxul de radiație solară în funcție de anotimpurile anului?

Rusia, în cea mai mare parte, este situată în latitudini temperate, situată între tropic și cercul polar, la aceste latitudini soarele răsare și apune în fiecare zi, dar niciodată la zenit. Datorită faptului că unghiul de înclinare a Pământului nu se modifică pe parcursul întregii sale revoluții în jurul Soarelui, în diferite anotimpuri cantitatea de căldură primită la latitudinile temperate este diferită și depinde de unghiul Soarelui deasupra orizontului. Deci, la o latitudine de 450 max, unghiul de incidență al razelor solare (22 iunie) este de aproximativ 680, iar min (22 decembrie) este de aproximativ 220. Cu cât unghiul de incidență al razelor solare este mai mic, cu atât mai puțină căldură au aduce, prin urmare, există diferențe sezoniere semnificative în radiația solară primită în diferite anotimpuri ale anului: iarnă, primăvară, vară, toamnă.

4. De ce este necesar să se cunoască înălțimea Soarelui deasupra orizontului?

Înălțimea Soarelui deasupra orizontului determină cantitatea de căldură care vine pe Pământ, deci există o relație directă între unghiul de incidență a razelor solare și cantitatea de radiație solară care vine la suprafața pământului. De la ecuator la poli, în general, are loc o scădere a unghiului de incidență a razelor solare, iar ca urmare, de la ecuator la poli, cantitatea de radiație solară scade. Astfel, cunoscând înălțimea Soarelui deasupra orizontului, puteți afla cantitatea de căldură care vine la suprafața pământului.

5. Alegeți răspunsul corect. Cantitatea totală de radiație care ajunge la suprafața Pământului se numește: a) radiație absorbită; b) radiatia solara totala; în) radiații împrăștiate.

6. Alegeți răspunsul corect. La deplasarea spre ecuator, cantitatea de radiație solară totală: a) crește; b) scade; c) nu se modifică.

7. Alegeți răspunsul corect. Cel mai mare indicator al radiaţiei reflectate are: a) zăpada; b) pământ negru; c) nisip; d) apa.

8. Crezi că este posibil să te bronzezi într-o zi înnorată de vară?

Radiația solară totală este formată din două componente: difuză și directă. În același timp, razele Soarelui, independent de natura lor, poartă ultraviolete, care afectează bronzul.

9. Folosind harta din Figura 36, ​​determinați radiația solară totală pentru zece orașe din Rusia. Ce concluzie ai tras?

Radiația totală în diferite orase Rusia:

Murmansk: 10 kcal/cm2 pe an;

Arhangelsk: 30 kcal/cm2 pe an;

Moscova: 40 kcal/cm2 pe an;

Perm: 40 kcal/cm2 pe an;

Kazan: 40 kcal/cm2 pe an;

Chelyabinsk: 40 kcal/cm2 pe an;

Saratov: 50 kcal/cm2 pe an;

Volgograd: 50 kcal/cm2 pe an;

Astrahan: 50 kcal/cm2 pe an;

Rostov-pe-Don: peste 50 kcal/cm2 pe an;

Modelul general în distribuția radiației solare este următorul: cu cât obiectul (orașul) este mai aproape de pol, cu atât mai puțină radiație solară cade asupra acestuia (oraș).

10. Descrieți cum diferă anotimpurile anului în zona dvs. (condiții naturale, viața oamenilor, activitățile acestora). În ce anotimp al anului este viața cea mai activă?

Relieful dificil, în mare parte de la nord la sud, ne permite să distingem 3 zone în regiune, care diferă atât ca relief, cât și ca caracteristici climatice: munte-pădure, silvostepă și stepă. Clima zonei de munte-pădure este rece și umedă. Regimul de temperatură variază în funcție de relief. Această zonă este caracterizată de veri scurte și răcoroase și ierni lungi înzăpezite. Stratul de zăpadă permanent se formează în perioada 25 octombrie - 5 noiembrie și se întinde până la sfârșitul lunii aprilie, iar în unii ani stratul de zăpadă rămâne până în 10-15 mai. Cea mai rece lună este ianuarie. Temperatura medie iarna este de minus 15-16°C, minima absolută este de 44-48°C. Cea mai caldă lună este iulie cu o temperatură medie a aerului de plus 15-17°C, temperatura maximă absolută a aerului vara în această zonă a atins plus 37-38°C Clima zonei de silvostepă este caldă, cu ierni destul de reci și înzăpezite. Temperatura medie din ianuarie este de minus 15,5-17,5°C, temperatura minimă absolută a aerului a atins minus 42-49°C. Temperatura medie a aerului în iulie este de plus 18-19°C. Temperatura maximă absolută este de plus 42,0°C Clima a zonei de stepă este foarte caldă și aridă. Iarna este rece aici înghețuri severe, viscol care se observă timp de 40-50 de zile, determinând un transfer puternic de zăpadă. Temperatura medie din ianuarie este de minus 17-18 ° C. În iernile severe, temperatura minimă a aerului scade la minus 44-46 ° C.

Radiația solară este principalul factor de formare a climei și practic singura sursă de energie pentru toate procesele fizice care au loc pe suprafața pământului și în atmosfera acestuia. Determină activitatea vitală a organismelor, creând una sau alta regim de temperatură; duce la formarea de nori și precipitații; este cauza fundamentală a circulației generale a atmosferei, exercitând astfel un impact uriaș asupra vieții umane în toate manifestările ei. În construcții și arhitectură, radiația solară este cel mai important factor de mediu - de ea depind orientarea clădirilor, soluțiile constructive, de amenajare a spațiului, coloristice, plastice și multe alte caracteristici ale acestora.

Conform GOST R 55912-2013 „Climatologia construcțiilor”, sunt adoptate următoarele definiții și concepte legate de radiația solară:

• radiatii directe - o parte din radiația solară totală care intră în suprafață sub forma unui fascicul de raze paralele care vine direct de pe discul vizibil al soarelui;
• radiația solară împrăștiată- o parte din radiația solară totală care iese la suprafață de pe întreg cerul după împrăștiere în atmosferă;
• radiatii reflectate- o parte din radiația solară totală reflectată de suprafața subiacentă (inclusiv de pe fațade, acoperișuri ale clădirilor);
• intensitatea radiației solare- cantitatea de radiație solară care trece pe unitatea de timp printr-o singură zonă situată perpendicular pe razele.

Toate valorile radiației solare în GOST-urile moderne, SP (SNiPs) și alte documente de reglementare legate de construcție și arhitectură sunt măsurate în kilowați pe oră pe 1 m 2 (kWh h / m 2). De regulă, o lună este luată ca unitate de timp. Pentru a obține valoarea instantanee (secunda) a puterii fluxului de radiație solară (kW / m 2), valoarea dată pentru lună trebuie împărțită la numărul de zile dintr-o lună, numărul de ore dintr-o zi și secunde. in ore.

În multe ediții timpurii ale regulamentelor de construcție și în multe cărți moderne de referință despre climatologie, valorile radiației solare sunt date în megajouli sau kilocalorii pe m 2 (MJ / m 2, Kcal / m 2). Coeficienții de conversie a acestor cantități de la una la alta sunt prezentați în apendicele 1.

entitate fizică. Radiația solară vine pe Pământ de la Soare. Soarele este cea mai apropiată stea de noi, care se află în medie la 149.450.000 km distanță de Pământ. La începutul lunii iulie, când Pământul este cel mai îndepărtat de Soare („afeliu”), această distanță crește la 152 milioane km, iar la începutul lunii ianuarie scade la 147 milioane km („periheliu”).

În interiorul nucleului solar, temperatura depășește 5 milioane K, iar presiunea este de câteva miliarde de ori mai mare decât cea a pământului, drept urmare hidrogenul se transformă în heliu. În cursul acestei reacții termonucleare se naște energia radiantă, care se propagă de la Soare în toate direcțiile sub formă de unde electromagnetice. În același timp, pe Pământ ajunge un întreg spectru de lungimi de undă, care în meteorologie este de obicei împărțit în secțiuni cu unde scurte și unde lungi. unde scurte radiația de apel în intervalul de lungimi de undă de la 0,1 la 4 microni (1 micron \u003d 10 ~ 6 m). Radiația cu lungimi mari (de la 4 la 120 microni) este denumită undă lungă. Radiația solară este predominant unde scurte - intervalul de lungimi de undă indicat reprezintă 99% din toată energia radiatie solara, în timp ce suprafața și atmosfera pământului emit radiații cu undă lungă și pot reflecta doar radiații cu unde scurte.

Soarele este o sursă nu numai de energie, ci și de lumină. Lumina vizibilă ocupă o gamă restrânsă de lungimi de undă, doar de la 0,40 la 0,76 microni, dar 47% din toată energia radiantă solară este conținută în acest interval. Lumina cu o lungime de undă de aproximativ 0,40 µm este percepută ca violet, cu o lungime de undă de aproximativ 0,76 µm ca roșu. Toate celelalte lungimi de undă nu sunt percepute de ochiul uman; sunt invizibile pentru noi 1 . Radiația infraroșie (de la 0,76 la 4 microni) reprezintă 44%, iar ultravioleta (de la 0,01 la 0,39 microni) - 9% din toată energia. Energia maximă din spectrul radiației solare la limita superioară a atmosferei se află în regiunea albastru-albastru a spectrului și aproape de suprafața pământului - în galben-verde.

O măsură cantitativă a radiației solare care intră pe o anumită suprafață este iluminare energetică, sau flux de radiație solară, - cantitatea de energie radiantă incidentă pe o unitate de suprafață pe unitatea de timp. Cantitatea maximă de radiație solară intră în limita superioară a atmosferei și se caracterizează prin valoarea constantei solare. constanta solara - este fluxul de radiație solară la limita superioară a atmosferei terestre printr-o zonă perpendiculară pe razele solare, la o distanță medie a Pământului de Soare. Conform celor mai recente date aprobate de Organizația Meteorologică Mondială (OMM) în 2007, această valoare este de 1,366 kW/m2 (1366 W/m2).

Mult mai puțină radiație solară ajunge la suprafața pământului, deoarece pe măsură ce razele soarelui se deplasează prin atmosferă, radiația suferă o serie de modificări semnificative. O parte din ea este absorbită de gazele atmosferice și aerosoli și trece în căldură, de exemplu. merge pentru a încălzi atmosfera, iar o parte este împrăștiată și intră într-o formă specială de radiație difuză.

Proces preluări radiația din atmosferă este selectivă - diferite gaze o absorb zone diferite spectru și în diferite grade. Principalele gaze care absorb radiația solară sunt vaporii de apă (H 2 0), ozonul (0 3) și dioxidul de carbon (CO 2). De exemplu, așa cum am menționat mai sus, ozonul stratosferic absoarbe complet radiațiile dăunătoare organismelor vii cu lungimi de undă mai mici de 0,29 microni, motiv pentru care stratul de ozon este un scut natural pentru existența vieții pe Pământ. În medie, ozonul absoarbe aproximativ 3% din radiația solară. În regiunile roșii și infraroșii ale spectrului, vaporii de apă absoarbe radiația solară cel mai semnificativ. Totuși, în aceeași regiune a spectrului se află benzile de absorbție ale dioxidului de carbon

Mai multe detalii despre lumină și culoare sunt discutate în alte secțiuni ale disciplinei „Fizica arhitecturală”.

în general, absorbția sa de radiație directă este mică. Absorbția radiației solare are loc atât de către aerosoli de origine naturală, cât și de origine antropică, mai ales puternic de particulele de funingine. În total, aproximativ 15% din radiația solară este absorbită de vaporii de apă și aerosoli și aproximativ 5% de nori.

împrăștiere radiația este un proces fizic de interacțiune radiatie electromagneticași substanțe, timp în care moleculele și atomii absorb o parte din radiație și apoi o reemit în toate direcțiile. Aceasta este foarte proces important, care depinde de raportul dintre dimensiunea particulelor de împrăștiere și lungimea de undă a radiației incidente. În aerul absolut pur, unde împrăștierea este produsă doar de molecule de gaz, se supune legea Rayleigh, adică invers proporțional cu puterea a patra a lungimii de undă a razelor împrăștiate. Astfel, culoarea albastră a cerului este culoarea aerului însuși, datorită împrăștierii luminii solare în acesta, deoarece razele violete și albastre sunt împrăștiate de aer mult mai bine decât cele portocalii și roșii.

Dacă în aer există particule ale căror dimensiuni sunt comparabile cu lungimea de undă a radiației - aerosoli, picături de apă, cristale de gheață - atunci împrăștierea nu se va supune legii Rayleigh, iar radiația împrăștiată nu va fi atât de bogată în raze cu lungime de undă scurtă. Pe particulele cu un diametru mai mare de 1-2 microni, nu va exista împrăștiere, ci reflexie difuză, care determină culoarea albicioasă a cerului.

Imprăștirea joacă un rol enorm în formarea luminii naturale: în absența Soarelui în în timpul zilei creează lumină împrăștiată (difuză). Dacă nu ar exista împrăștiere, ar fi lumină doar acolo unde ar cădea lumina directă a soarelui. Amurgul și zorii, culoarea norilor la răsărit și la apus sunt, de asemenea, asociate cu acest fenomen.

Deci, radiația solară ajunge la suprafața pământului sub forma a două fluxuri: radiația directă și radiația difuză.

radiatii directe(5) vine la suprafața pământului direct de pe discul solar. În acest caz, cantitatea maximă posibilă de radiație va fi primită de un singur loc situat perpendicular pe razele solare (5). pe unitate orizontală suprafața va avea o cantitate mai mică de energie radiantă Y, numită și expunere la soare:

Y \u003d? -8shA 0, (1.1)

Unde si 0-Înălțimea soarelui deasupra orizontului, care determină unghiul de incidență a razelor solare pe o suprafață orizontală.

radiații împrăștiate(/)) vine la suprafața pământului din toate punctele firmamentului, cu excepția discului solar.

Toată radiația solară care ajunge la suprafața pământului se numește radiatia solara totala (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = Și 0+ /).

Apariția acestor tipuri de radiații depinde în mod semnificativ nu numai de cauzele astronomice, ci și de tulbureala. Prin urmare, în meteorologie se obișnuiește să se facă distincție cantități posibile de radiații observat în condiții fără nori și cantități reale de radiații care se desfășoară în condiții reale de înnorare.

Nu toată radiația solară care cade pe suprafața pământului este absorbită de aceasta și transformată în căldură. O parte din ea este reflectată și, prin urmare, pierdută de suprafața subiacentă. Această parte se numește radiatii reflectate(/? k), iar valoarea sa depinde de albedo suprafața solului (L până la):

A k = - 100%.

Valoarea albedo este măsurată în fracții de unitate sau ca procent. În construcții și arhitectură, fracțiunile unei unități sunt mai des folosite. De asemenea, măsoară reflectivitatea materialelor de construcție și finisare, ușurința fațadelor etc. În climatologie, albedo este măsurat ca procent.

Albedo are un impact semnificativ asupra formării climei Pământului, deoarece este un indicator integral al reflectivității suprafeței subiacente. Depinde de starea acestei suprafețe (rugozitate, culoare, umiditate) și variază într-o gamă foarte largă. Cele mai mari valori albedo (până la 75%) sunt caracteristice zăpezii proaspăt căzute, în timp ce cele mai scăzute valori sunt caracteristice suprafeței apei în timpul razelor solare (3%). Albedo-ul solului și al suprafeței vegetației variază în medie de la 10 la 30%.

Dacă luăm în considerare întregul Pământ ca un întreg, atunci albedo-ul său este de 30%. Această valoare este numită Albedo planetar al Pământuluiși reprezintă raportul dintre radiația solară reflectată și împrăștiată care iese în spațiu și cantitatea totală de radiație care intră în atmosferă.

Pe teritoriul orașelor, albedo-ul este, de regulă, mai scăzut decât în ​​peisajele naturale, netulburate. Valoarea caracteristică a albedo-ului pentru teritoriu marile orașe clima temperată este de 15-18%. În orașele din sud, albedo-ul este, de regulă, mai mare datorită utilizării de tonuri mai deschise în culoarea fațadelor și a acoperișurilor; în orașele din nord cu clădiri dense și scheme de culori închise ale clădirilor, albedo-ul este mai scăzut. Acest lucru permite în țările calde din sud să se reducă cantitatea de radiație solară absorbită, reducând astfel fondul termic al clădirilor, iar în regiunile reci din nord, dimpotrivă, să se mărească ponderea radiației solare absorbite, crescând fondul termic general.

Radiații absorbite(* U P0GL) se mai numește echilibrul radiațiilor cu unde scurte (VC)și este diferența dintre radiația totală și cea reflectată (două fluxuri de unde scurte):

^abs \u003d 5 k = 0~ I K- (1.4)

Încălzește straturile superioare ale suprafeței pământului și tot ceea ce se află pe acesta (acoperire de vegetație, drumuri, clădiri, structuri etc.), drept urmare emit radiații cu unde lungi invizibile pentru ochiul uman. Această radiație este adesea numită radiatia proprie a suprafetei terestre(? 3). Valoarea sa, conform legii Stefan-Boltzmann, este proporțională cu puterea a patra a temperaturii absolute.

Atmosfera emite, de asemenea, radiații cu lungime de undă lungă, majoritatea care vine la suprafața pământului și este aproape complet absorbită de acesta. Această radiație se numește contraradiația atmosferei (E a). Contraradiația atmosferei crește odată cu creșterea înnorării și a umidității aerului și este foarte sursă importantă căldură pentru suprafața pământului. Cu toate acestea, radiația cu undă lungă a atmosferei este întotdeauna puțin mai mică decât cea a pământului, din cauza căreia suprafața pământului pierde căldură, iar diferența dintre aceste valori se numește radiația efectivă a Pământului (E ef).

În medie, la latitudinile temperate, suprafața pământului prin radiația efectivă pierde aproximativ jumătate din cantitatea de căldură pe care o primește din radiația solară absorbită. Prin absorbția radiațiilor terestre și trimiterea de contraradiații pe suprafața pământului, atmosfera reduce răcirea acestei suprafețe pe timp de noapte. În timpul zilei, nu ajută la prevenirea încălzirii suprafeței Pământului. Această influență a atmosferei terestre asupra regimului termic al suprafeței pământului se numește efect de sera. Astfel, fenomenul efectului de seră constă în reținerea căldurii în apropierea suprafeței Pământului. Gazele joacă un rol important în acest proces. origine tehnologică, în primul rând - dioxid de carbon, a cărui concentrație în zonele urbane este deosebit de mare. Dar rolul principal revine încă gazelor de origine naturală.

Principala substanță din atmosferă care absoarbe radiația cu undă lungă de pe Pământ și trimite radiația înapoi este vapor de apă. Absoarbe aproape toate radiațiile cu undă lungă, cu excepția intervalului de lungimi de undă de la 8,5 la 12 microni, care se numește "fereastră de transparență" vapor de apă. Numai în acest interval radiația terestră trece în spațiul mondial prin atmosferă. Pe lângă vaporii de apă, dioxidul de carbon absoarbe puternic radiația cu unde lungi și ozonul este mult mai slab în fereastra de transparență a vaporilor de apă, precum și metanul, oxidul de azot, clorofluorocarburile (freoni) și alte impurități de gaz.

Menținerea căldurii aproape de suprafața pământului este un proces foarte important pentru susținerea vieții. Fără el, temperatura medie a Pământului ar fi cu 33 ° C mai mică decât cea actuală, iar organismele vii cu greu ar putea trăi pe Pământ. Prin urmare, punctul nu este în efectul de seră ca atare (la urma urmei, acesta a apărut din momentul în care s-a format atmosfera), ci în faptul că, sub influența activității antropice, câştig acest efect. Motivul este creșterea rapidă a concentrației de gaze cu efect de seră de origine tehnogenă, în principal CO 2 emis în timpul arderii combustibililor fosili. Acest lucru poate duce la faptul că, cu aceeași radiație primită, proporția de căldură rămasă pe planetă va crește și, în consecință, va crește și temperatura suprafeței pământului și a atmosferei. În ultimii 100 de ani, temperatura aerului planetei noastre a crescut cu o medie de 0,6 ° C.

Se crede că atunci când concentrația de CO 2 se dublează față de valoarea sa preindustrială încălzire globală va fi de aproximativ 3°C (conform diferitelor estimări - de la 1,5 la 5,5°C). În același timp, cele mai mari schimbări ar trebui să aibă loc în troposfera latitudinilor înalte în toamnă. perioada de iarna. Ca urmare, gheața din Arctica și Antarctica va începe să se topească, iar nivelul Oceanului Mondial va începe să crească. Această creștere poate varia de la 25 la 165 cm, ceea ce înseamnă că multe orașe situate în zonele de coastă mările și oceanele vor fi inundate.

Astfel, aceasta este o problemă foarte importantă care afectează viețile a milioane de oameni. Având în vedere acest lucru, în 1988 a avut loc la Toronto prima Conferință internațională privind problema schimbărilor climatice antropice. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că consecințele unei creșteri a efectului de seră din cauza creșterii conținutului de dioxid de carbon din atmosferă sunt pe locul doi după consecințele globale. razboi nuclear. În același timp, la Organizația Națiunilor Unite (ONU) a fost format Grupul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC). IPCC - Panelul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice), care studiază impactul creșterii temperaturii de suprafață asupra climei, asupra ecosistemului Oceanului Mondial, asupra biosferei în ansamblu, inclusiv asupra vieții și sănătății populației planetei.

În 1992, la New York a fost adoptată Convenția-cadru privind schimbările climatice (FCCC). scopul principal care a proclamat stabilizarea concentraţiilor de gaze cu efect de seră din atmosferă la niveluri care să prevină consecinţele periculoase ale intervenţiei umane în sistemul climatic. Pentru implementare practică convenție din decembrie 1997 la Kyoto (Japonia) pentru conferinta Internationala a fost adoptat Protocolul de la Kyoto. Acesta definește cote specifice pentru emisiile de gaze cu efect de seră de către țările membre, inclusiv Rusia, care au ratificat acest protocol în 2005.

La momentul redactării acestei cărți, una dintre cele mai recente conferințe despre schimbările climatice este Conferința Climatică de la Paris, care a avut loc în perioada 30 noiembrie – 12 decembrie 2015. Scopul acestei conferințe este semnarea unui acord internațional pentru a reduce creșterea în temperatura medie a planetei până în 2100 nu mai mare de 2°C.

Deci, ca urmare a interacțiunii diferitelor fluxuri de radiații cu unde scurte și unde lungi, suprafața pământului primește și pierde în mod continuu căldură. Valoarea rezultată a radiației de intrare și de ieșire este balanța radiațiilor (ÎN), care determină starea termică a suprafeței pământului și a stratului superficial de aer, respectiv încălzirea sau răcirea acestora:

ÎN = Q- «k - ?ef \u003d 60 - DAR)-? ef =

= (5 "păcat / ^ > + D) (l-A) -E ^ f \u003d B la + B a. (

Datele privind balanța radiațiilor sunt necesare pentru a estima gradul de încălzire și răcire diferite suprafete atat in conditii naturale cat si in mediul arhitectural, calcul regim termic clădiri și structuri, determinarea evaporării, rezervelor de căldură în sol, reglementarea irigațiilor câmpurilor agricole și alte scopuri economice naționale.

Metode de măsurare. valoare cheie cercetare balanța radiațiilor Pământul pentru înțelegerea modelelor climatice și formarea condițiilor microclimatice determină rolul fundamental al datelor observaționale asupra componentelor sale - observatii actinometrice.

La stațiile meteorologice din Rusia, metoda termoelectrica măsurători ale fluxurilor de radiații. Radiația măsurată este absorbită de suprafața neagră de recepție a dispozitivelor, se transformă în căldură și încălzește joncțiunile active ale termopilei, în timp ce joncțiunile pasive nu sunt încălzite prin radiație și au o temperatură mai scăzută. Datorită diferenței de temperatură a joncțiunilor active și pasive, la ieșirea termopilului ia naștere o forță termoelectromotoare, care este proporțională cu intensitatea radiației măsurate. Astfel, majoritatea instrumentelor actinometrice sunt relativ- nu măsoară fluxurile de radiații în sine, ci cantități proporționale cu acestea - puterea curentului sau tensiunea. Pentru a face acest lucru, dispozitivele sunt conectate, de exemplu, la multimetre digitale și mai devreme la galvanometre cu indicator. În același timp, în pașaportul fiecărui dispozitiv, așa-numitul "factor de conversie" - Prețul de împărțire al unui instrument de măsurat electric (W / m 2). Acest multiplicator este calculat prin compararea citirilor unuia sau altui instrument relativ cu citirile absolut aparate - pireliometre.

Principiul de funcționare al dispozitivelor absolute este diferit. Deci, în pirheliometrul compensator Angstrom, o placă metalică înnegrită este expusă la soare, în timp ce o altă placă similară rămâne la umbră. Între ele apare o diferență de temperatură, care este transferată la joncțiunile termoelementului atașat plăcilor și astfel este excitat un curent termoelectric. În acest caz, curentul de la baterie este trecut prin placa umbrită până când se încălzește la aceeași temperatură cu placa din soare, după care curentul termoelectric dispare. Prin puterea curentului „compensator” trecut, puteți determina cantitatea de căldură primită de placa înnegrită, care, la rândul său, va fi egală cu cantitatea de căldură primită de la Soare de prima placă. Astfel, este posibil să se determine cantitatea de radiație solară.

La stațiile meteorologice din Rusia (și mai devreme - URSS), efectuând observații ale componentelor balanței radiațiilor, omogenitatea seriei de date actinometrice este asigurată prin utilizarea aceluiași tip de instrumente și calibrarea lor atentă, precum și ca aceleași metode de măsurare și prelucrare a datelor. Ca receptori ai radiației solare integrale (

În actinometrul termoelectric Savinov-Yanishevsky, al cărui aspect este prezentat în Fig. 1.6, partea de primire este un disc subțire de metal înnegrit din folie de argint, de care sunt lipite prin izolație joncțiunile impare (active) ale termopilului. În timpul măsurătorilor, acest disc absoarbe radiația solară, ca urmare a creșterii temperaturii discului și a joncțiunilor active. Joncțiunile pare (pasive) sunt lipite prin izolație de inelul de cupru din carcasa dispozitivului și au o temperatură apropiată de temperatura exterioară. Această diferență de temperatură, când circuitul extern al termopilului este închis, creează un curent termoelectric, a cărui putere este proporțională cu intensitatea radiației solare.

Orez. 1.6.

Într-un piranometru (Fig. 1.7), partea de recepție este cel mai adesea o baterie de termoelemente, de exemplu, din manganin și constantan, cu joncțiuni înnegrite și albe, care sunt încălzite diferit sub acțiunea radiației primite. Partea de recepție a dispozitivului trebuie să aibă o poziție orizontală pentru a percepe radiația împrăștiată din întreg firmamentul. De radiația directă, piranometrul este umbrit de un ecran, iar de radiația care se apropie a atmosferei este protejat de un capac de sticlă. La măsurarea radiației totale, piranometrul nu este umbrit de razele directe.

Orez. 1.7.

Un dispozitiv special (placă pliabilă) vă permite să dați capului piranometrului în două poziții: receptor în sus și receptor în jos. În acest din urmă caz, piranometrul măsoară radiația cu undă scurtă reflectată de la suprafața pământului. În observațiile de traseu, așa-numitele camping albe-metru, care este un cap de piranometru conectat la o suspensie de cardan basculabilă cu un mâner.

Bilantul termoelectric este format dintr-un corp cu termopilă, două plăci de primire și un mâner (Fig. 1.8). Corpul în formă de disc (/) are o decupare pătrată unde se fixează termopilul (2). Mâner ( 3 ), lipit pe corp, servește la instalarea contorului de echilibru pe rack.

Orez. 1.8.

O placă receptoare înnegrită a contorului de echilibru este îndreptată în sus, cealaltă în jos, spre suprafața pământului. Principiul de funcționare al unui contor de echilibru neumbrit se bazează pe faptul că toate tipurile de radiații care vin pe suprafața activă (Y, /) și E a), sunt absorbite de suprafața de recepție înnegrită a dispozitivului, cu fața în sus, și toate tipurile de radiații care părăsesc suprafața activă (/? k, /? l și E 3), absorbit de placa orientată în jos. Fiecare placă receptoare în sine emite radiații cu undă lungă, în plus, există un schimb de căldură cu aerul din jur și corpul dispozitivului. Cu toate acestea, datorită conductivității termice ridicate a corpului, are loc un transfer mare de căldură, care nu permite formarea unei diferențe semnificative de temperatură între plăcile receptoare. Din acest motiv, autoradierea ambelor plăci poate fi neglijată, iar diferența de încălzire a acestora poate fi folosită pentru a determina valoarea balanței de radiații a oricărei suprafețe în planul căreia se află contorul de echilibru.

Deoarece suprafețele receptoare ale contorului de echilibru nu sunt acoperite cu o cupolă de sticlă (altfel ar fi imposibil să se măsoare radiația cu undă lungă), citirile acestui dispozitiv depind de viteza vântului, ceea ce reduce diferența de temperatură dintre suprafețele receptoare. Din acest motiv, citirile contorului de echilibru conduc la conditii de calm, masurand in prealabil viteza vantului la nivelul aparatului.

Pentru înregistrare automată măsurători, curentul termoelectric care apare în dispozitivele descrise mai sus este alimentat la un potențiometru electronic cu auto-înregistrare. Modificările intensității curentului sunt înregistrate pe o bandă de hârtie în mișcare, în timp ce actinometrul trebuie să se rotească automat, astfel încât partea sa de primire să urmeze Soarele, iar piranometrul trebuie să fie întotdeauna umbrit de radiația directă printr-o protecție inelală specială.

Observațiile actinometrice, spre deosebire de principalele observații meteorologice, se efectuează de șase ori pe zi la următoarele ore: 00:30, 06:30, 09:30, 12:30, 15:30 și 18:30. Deoarece intensitatea tuturor tipurilor de radiații cu unde scurte depinde de înălțimea Soarelui deasupra orizontului, momentul observațiilor este stabilit în funcție de timpul solar mediu statii.

valori caracteristice. Valorile fluxurilor de radiații directe și totale joacă unul dintre cele mai importante roluri în analiza arhitecturală și climatică. În considerarea lor, se leagă orientarea clădirilor pe părțile laterale ale orizontului, soluția lor de planificare a spațiului și coloristică, amenajarea interioară, dimensiunile deschiderilor de lumină și o serie de alte caracteristici arhitecturale. Prin urmare, variația zilnică și anuală a valorilor caracteristice va fi luată în considerare pentru aceste valori ale radiației solare.

Iluminare energetică radiația solară directă pe un cer fără nori depinde de înălțimea soarelui, proprietățile atmosferei în calea razei solare, caracterizată prin factor de transparență(o valoare care arată ce fracțiune de radiație solară ajunge la suprafața pământului în timpul unei incidențe absolute a luminii solare) și lungimea acestei căi.

Radiația solară directă cu un cer fără nori are o variație zilnică destul de simplă, cu un maxim în jurul prânzului (Fig. 1.9). După cum reiese din figură, în timpul zilei, fluxul radiației solare mai întâi rapid, apoi crește mai încet de la răsărit până la amiază și la început lent, apoi scade rapid de la prânz până la apus. Diferențele de iradiere la amiază pe cer senin în ianuarie și iulie se datorează în primul rând diferențelor în înălțimea la amiază a Soarelui, care este mai mică iarna decât vara. Totodată, în regiunile continentale se observă adesea o asimetrie a variaţiei diurne, datorită diferenţei de transparenţă a atmosferei în orele dimineţii şi după-amiezii. Transparența atmosferei afectează și cursul anual al valorilor medii lunare ale radiației solare directe. Radiația maximă cu un cer fără nori se poate muta în lunile de primăvară, deoarece primăvara conținutul de praf și conținutul de umiditate al atmosferei sunt mai mici decât toamna.

5 1 , kW/m 2

b", kW / m2

Orez. 1.9.

și în condiții medii de tulburare (b):

7 - la suprafață perpendiculară pe raze în iulie; 2 - pe o suprafata orizontala in iulie; 3 - pe o suprafata perpendiculara in ianuarie; 4 - pe o suprafata orizontala in ianuarie

Înnorarea reduce sosirea radiației solare și îi poate schimba semnificativ cursul zilnic, care se manifestă prin raportul sumelor orare înainte și după amiază. Astfel, în majoritatea regiunilor continentale ale Rusiei în lunile de primăvară-vară, cantitățile orare de radiații directe în orele de dinainte de amiază sunt mai mari decât după-amiaza (Fig. 1.9, b). Aceasta este determinată în principal de cursul zilnic al norilor, care începe să se dezvolte la orele 9-10 și atinge un maxim după-amiaza, reducând astfel radiațiile. Scăderea generală a afluxului de radiație solară directă în condiții reale de noros poate fi foarte semnificativă. De exemplu, în Vladivostok, cu clima sa musonică, aceste pierderi în timpul verii se ridică la 75%, iar în Sankt Petersburg, chiar și în medie pe an, norii nu transmit 65% din radiația directă la suprafața pământului, la Moscova - aproximativ jumătate.

Distributie sume anualeîn fig. 1.10. În mare măsură, acest factor, care reduce cantitatea de radiație solară, depinde de circulația atmosferei, ceea ce duce la o încălcare a distribuției latitudinale a radiației.

După cum se poate observa din figură, în ansamblu, cantitățile anuale de radiații directe care sosesc pe o suprafață orizontală cresc de la latitudinile înalte la cele inferioare de la 800 la aproape 3000 MJ/m 2 . Un număr mare de nori în partea europeană a Rusiei duce la o scădere a totalurilor anuale în comparație cu regiunile din Siberia de Est, unde, în principal datorită influenței anticiclonului asiatic, totalurile anuale cresc iarna. În același timp, musonul de vară duce la o scădere a fluxului anual de radiații în zonele de coastă prin Orientul îndepărtat. Gama de modificări ale intensității la amiază a radiației solare directe pe teritoriul Rusiei variază de la 0,54-0,91 kW / m 2 vara la 0,02-0,43 kW / m 2 iarna.

radiații împrăștiate, ajungerea la o suprafață orizontală se modifică și în timpul zilei, crescând înainte de prânz și scăzând după aceasta (Fig. 1.11).

Ca și în cazul radiației solare directe, sosirea radiațiilor împrăștiate este afectată nu numai de înălțimea soarelui și de lungimea zilei, ci și de transparența atmosferei. Cu toate acestea, o scădere a acestuia din urmă duce la o creștere a radiației împrăștiate (spre deosebire de radiația directă). În plus, radiația împrăștiată depinde într-o măsură foarte mare de înnorărire: în condiții de înnorare medie, sosirea sa este de peste două ori mai mult decât valorile observate pe cer senin. În unele zile, tulbureala crește această cifră de 3-4 ori. Astfel, radiațiile împrăștiate pot suplimenta semnificativ linia directă, mai ales la o poziție joasă a Soarelui.

Orez. 1.10. Radiația solară directă care sosește pe o suprafață orizontală în condiții de înnorășare medie, MJ / m 2 pe an (1 MJ / m 2 \u003d 0,278 kW h / m 2)

/), kW / m 2 0,3 g

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 ore

Orez. 1.11.

și în condiții medii de noros (b)

Valoarea radiației solare împrăștiate la tropice este de la 50 la 75% din cea directă; la 50-60° latitudine este aproape de o linie dreaptă, iar la latitudini mari depășește radiația solară directă aproape tot anul.

Foarte un factor important, care afectează fluxul de radiații împrăștiate, este albedo suprafata de baza. Dacă albedo-ul este suficient de mare, atunci radiația reflectată de suprafața subiacentă, împrăștiată de atmosferă în direcția opusă, poate provoca o creștere semnificativă a sosirii radiațiilor împrăștiate. Efectul este cel mai pronunțat în prezența stratului de zăpadă, care are cea mai mare reflectivitate.

Radiație totală pe un cer fără nori (radiație posibilă) depinde de latitudinea locului, de înălțimea soarelui, de proprietățile optice ale atmosferei și de natura suprafeței subiacente. În condiții de cer senin, are o simplă variație diurnă cu maxim la amiază. Asimetria variației diurne, caracteristică radiației directe, se manifestă puțin în radiația totală, întrucât scăderea radiației directe datorată creșterii turbidității atmosferice în a doua jumătate a zilei este compensată de o creștere a radiației dispersate datorită acelasi factor. În cursul anual, intensitatea maximă a radiației totale cu un cer fără nori pe cea mai mare parte a teritoriului

Teritoriul Rusiei este observat în iunie datorită înălțimii maxime a soarelui la amiază. Cu toate acestea, în unele regiuni, această influență este suprapusă de influența transparenței atmosferice, iar maximul este mutat în mai (de exemplu, în Transbaikalia, Primorye, Sakhalin și într-un număr de regiuni din Siberia de Est). Distribuția radiației solare totale lunare și anuale într-un cer fără nori este dată în tabel. 1.9 și în fig. 1,12 ca valori medii la latitudine.

Din tabelul și figura de mai sus, se poate observa că în toate anotimpurile anului, atât intensitatea, cât și cantitatea de radiații cresc de la nord la sud, în funcție de schimbarea înălțimii soarelui. Excepție este perioada din mai până în iulie, când combinația dintre o zi lungă și înălțimea soarelui oferă valori destul de ridicate ale radiației totale în nord și, în general, pe teritoriul Rusiei, câmpul de radiații este neclară, adică nu are gradiente pronunțate.

Tabelul 1.9

Radiația solară totală pe o suprafață orizontală

cu un cer fără nori (kW h / m 2)

	Latitudine geografică, ° N
Septembrie

Orez. 1.12. Radiația solară totală pe o suprafață orizontală cu un cer fără nori la diferite latitudini (1 MJ / m 2 \u003d 0,278 kWh / m 2)

În prezența norilor radiația solară totală este determinată nu numai de numărul și forma norilor, ci și de starea discului solar. Cu discul solar translucid prin nori, radiația totală, în comparație cu condițiile fără nori, poate chiar să crească din cauza creșterii radiațiilor împrăștiate.

Pentru condiții medii înnorate, se observă un curs zilnic complet regulat al radiației totale: o creștere treptată de la răsărit până la prânz și o scădere de la prânz până la apus. În același timp, cursul zilnic al înnorării încalcă simetria cursului față de amiază, care este caracteristică unui cer fără nori. Astfel, în majoritatea regiunilor Rusiei, în perioada caldă, valorile înainte de amiază ale radiației totale sunt cu 3-8% mai mari decât valorile după-amiezii, cu excepția regiunilor musonice din Orientul Îndepărtat, unde raportul este inversat. În cursul anual al sumelor medii multianuale lunare ale radiației totale, împreună cu factorul astronomic determinant, se manifestă un factor de circulație (prin influența înnobilității), astfel încât maximul se poate schimba din iunie până în iulie și chiar până în mai ( Fig. 1.13).

• 600 -
• 500 -
• 400 -
• 300 -
• 200 -

m. Chelyuskin

Salekhard

Arhanghelsk

St.Petersburg

Petropavlovsk

Kamchatsky

Habarovsk

Astrahan

Orez. 1.13. Radiația solară totală pe o suprafață orizontală în orașele individuale ale Rusiei în condiții reale de înnorare (1 MJ / m 2 \u003d 0,278 kWh / m 2)

5", MJ/m 2 700

Deci, sosirea reală lunară și anuală a radiației totale este doar o parte din posibil. Cele mai mari abateri ale cantităților reale de la cele posibile vara se remarcă în Orientul Îndepărtat, unde înnorabilitatea reduce radiația totală cu 40-60%. În general, venitul total anual al radiațiilor totale variază pe teritoriul Rusiei în direcția latitudinală, crescând de la 2800 MJ / m 2 pe coastele mărilor nordice la 4800-5000 MJ / m 2 în regiunile de sud ale Rusiei - Caucazul de Nord, regiunea Volga de Jos, Transbaikalia și Primorsky Krai (Fig. 1.14).

Orez. 1.14. Radiația totală care intră pe o suprafață orizontală, MJ/m 2 pe an

Vara, diferențele de radiație solară totală în condiții reale de înnorare între orașele situate pe latitudini diferite, nu atât de „dramatic” pe cât ar părea la prima vedere. Pentru partea europeană a Rusiei de la Astrakhan până la Capul Chelyuskin, aceste valori se află în intervalul 550-650 MJ/m 2 . Iarna, în majoritatea orașelor, cu excepția zonei arctice, unde se instalează noaptea polară, radiația totală este de 50-150 MJ/m 2 pe lună.

Spre comparație: valorile medii de căldură ale unei zone urbane pentru luna ianuarie (calculate conform datelor reale pentru Moscova) variază de la 220 MJ/m2 pe lună în centrele urbane de urbanism până la 120-150 MJ/m2 în inter-principal. zone cu dezvoltare rezidenţială de densitate redusă. Pe teritoriile zonelor de depozitare industriale și comunale, indicele de căldură în ianuarie este de 140 MJ/m 2 . Radiația solară totală la Moscova în ianuarie este de 62 MJ/m 2 . Astfel, în timp de iarna datorită utilizării radiației solare, este posibil să se acopere nu mai mult de 10-15% (ținând cont de eficiența panourilor solare 40%) din puterea calorică calculată a clădirilor cu densitate medie chiar și în Irkutsk și Yakutsk, cunoscute pentru vremea lor însorită de iarnă, chiar dacă teritoriul lor este complet acoperit cu panouri fotovoltaice.

Vara, radiatia solara totala creste de 6-9 ori, iar consumul de caldura se reduce de 5-7 ori fata de iarna. Valorile termice în iulie scad la 35 MJ/m 2 sau mai puțin în zonele rezidențiale și 15 MJ/m 2 sau mai puțin în zonele industriale, de exemplu. până la valori ce nu constituie mai mult de 3-5% din radiația solară totală. Prin urmare, vara, când nevoia de încălzire și iluminare este minimă, există un exces din această resursă naturală regenerabilă în toată Rusia care nu poate fi utilizată, ceea ce pune din nou îndoieli cu privire la fezabilitatea utilizării panourilor fotovoltaice, potrivit macar, în orașe și blocuri de locuințe.

Consumul de energie electrică (fără încălzire și alimentare cu apă caldă), asociat și cu distribuția neuniformă a suprafeței totale a clădirii, densitatea populației și scopul funcțional al diferitelor teritorii, este în

Căldura - un indicator mediu al consumului de toate tipurile de energie (electricitate, încălzire, alimentare cu apă caldă) pe 1 m 2 din suprafața clădirii.

cazuri de la 37 MJ/m2 pe lună (calculat ca 1/12 suma anuala) în zonele dens construite și până la 10-15 MJ/m 2 pe lună în zonele cu densitate scăzută a clădirii. În timpul zilei și vara, consumul de energie electrică scade în mod natural. Densitatea consumului de energie electrică în luna iulie în majoritatea zonelor de dezvoltare rezidențială și mixtă este de 8-12 MJ/m 2 cu radiația solară totală în condiții reale de noros la Moscova aproximativ 600 MJ/m 2 . Astfel, pentru a acoperi nevoile de alimentare cu energie a zonelor urbane (de exemplu, Moscova), este necesar să se utilizeze doar aproximativ 1,5-2% din radiația solară. Restul radiațiilor, dacă sunt eliminate, vor fi redundante. Totodată, rămâne de rezolvat problema acumulării și conservării radiației solare în timpul zilei pentru iluminarea seara și noaptea, când sarcinile pe sistemele de alimentare sunt maxime, iar soarele aproape sau nu strălucește. Acest lucru va necesita transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi între zonele în care Soarele este încă suficient de înalt și cele în care Soarele a apus deja sub orizont. În același timp, pierderile de energie electrică în rețele vor fi comparabile cu economiile acesteia prin utilizarea panourilor fotovoltaice. Sau trebuie să utilizați baterii capacitate mare, a căror producție, instalare și eliminarea ulterioară va necesita costuri cu energie, care este puțin probabil să fie acoperite de economiile de energie acumulate pe toată perioada de funcționare a acestora.

Un alt factor, nu mai puțin important, care face dubioasă fezabilitatea trecerii la panouri solare Cum sursă alternativă alimentarea cu energie electrică la scară de oraș este că, în cele din urmă, funcționarea fotocelulelor va duce la o creștere semnificativă a radiației solare absorbite în oraș și, în consecință, la o creștere a temperaturii aerului în oraș în ora de vara. Astfel, concomitent cu racirea datorita fotopanourilor si aparatelor de aer conditionat alimentate de acestea mediu intern va exista o creștere generală a temperaturii aerului în oraș, ceea ce va anula în cele din urmă toate beneficiile economice și de mediu din economisirea energiei electrice prin utilizarea panourilor fotovoltaice încă foarte scumpe.

Rezultă că instalarea de echipamente pentru transformarea radiației solare în energie electrică se justifică într-o listă foarte limitată de cazuri: numai vara, numai în regiunile climatice cu vreme uscată, caldă, înnorată, numai în orașe mici sau așezări individuale de cabane și numai dacă această energie electrică este utilizată pentru exploatarea instalaţiilor de climatizare şi ventilare a mediului intern al clădirilor. În alte cazuri - alte zone, alte condiții urbane și în alte perioade ale anului - utilizarea panourilor fotovoltaice și a colectoarelor solare pentru nevoile de alimentare cu energie electrică și termică a clădirilor obișnuite în medii și marile orașe situat în climat temperat este ineficient.

Semnificația bioclimatică a radiației solare. Rolul decisiv al impactului radiației solare asupra organismelor vii se reduce la participarea la formarea balanțelor lor de radiație și căldură datorită energiei termice în părțile vizibile și infraroșii ale spectrului solar.

Raze vizibile sunt de o importanță deosebită pentru organisme. Majoritatea animalelor, ca și oamenii, sunt bune la distingerea compoziției spectrale a luminii, iar unele insecte pot vedea chiar și în intervalul ultraviolet. Prezența vederii luminoase și orientarea luminii este un factor important de supraviețuire. De exemplu, la om, prezența vederii culorilor este unul dintre cei mai psiho-emoționali și cei mai optimizatori factori ai vieții. Starea în întuneric are efectul opus.

După cum știți, plantele verzi sintetizează materia organică și, în consecință, produc hrană pentru toate celelalte organisme, inclusiv pentru oameni. Acest proces cel mai important pentru viață are loc în timpul asimilării radiației solare, iar plantele folosesc interval specific spectru în intervalul de lungimi de undă de 0,38-0,71 μm. Această radiație se numește radiații active fotosintetic(PAR) și este foarte important pentru productivitatea plantelor.

Partea vizibilă a luminii creează lumină naturală. În legătură cu aceasta, toate plantele sunt împărțite în iubitoare de lumină și tolerante la umbră. Iluminarea insuficientă provoacă slăbiciune a tulpinii, slăbește formarea urechilor și a știuleților pe plante, reduce conținutul de zahăr și cantitatea de uleiuri din plante cultivate, le îngreunează utilizarea nutriției minerale și a îngrășămintelor.

Acțiune biologică raze infrarosii este format din efect termic când sunt absorbite de țesuturile plantelor și animalelor. În acest caz, energia cinetică a moleculelor se modifică, iar procesele electrice și chimice sunt accelerate. Datorită radiației infraroșii, se compensează lipsa căldurii (în special în regiunile muntoase înalte și la latitudini mari) primite de plante și animale din spațiul înconjurător.

Radiația ultravioletăîn funcție de proprietățile biologice și efectele asupra omului, se obișnuiește să se împartă în trei zone: zona A - cu lungimi de undă de la 0,32 la 0,39 microni; regiunea B, de la 0,28 la 0,32 μm și regiunea C, de la 0,01 la 0,28 μm. Zona A se caracterizează printr-un efect biologic exprimat relativ slab. Determină doar fluorescența unei serii materie organică, la om, contribuie la formarea pigmentului în piele și la eritem ușor (înroșirea pielii).

Sunt mult mai active razele zonei B. Reacții diverse ale organismelor la radiațiile ultraviolete, modificări ale pielii, sângelui etc. mai ales datorită lor. Efectul binecunoscut de formare de vitamine al radiațiilor ultraviolete este ergosteronul nutrienți intră în vitamina O, care are un puternic efect stimulator asupra creșterii și metabolismului.

Razele din regiunea C au cel mai puternic efect biologic asupra celulelor vii.Efectul bactericid al luminii solare se datorează în principal acestora. În doze mici, razele ultraviolete sunt necesare plantelor, animalelor și oamenilor, în special copiilor. Cu toate acestea, în cantități mari, razele din regiunea C sunt dăunătoare tuturor viețuitoarelor, iar viața pe Pământ este posibilă doar pentru că această radiație de unde scurte este aproape complet blocată de stratul de ozon al atmosferei. Soluția problemei impactului dozelor în exces de radiații ultraviolete asupra biosferei și a oamenilor a devenit deosebit de relevantă în ultimele decenii din cauza epuizării stratului de ozon din atmosfera Pământului.

Efectul radiațiilor ultraviolete (UVR), care ajunge la suprafața pământului, asupra unui organism viu este foarte divers. După cum am menționat mai sus, în doze moderate, are efect benefic: creste vitalitatea, sporeste rezistenta organismului la boli infectioase. Lipsa UVR duce la fenomene patologice, care se numesc deficiență UV sau foame UV și se manifestă printr-o lipsă de vitamina E, ceea ce duce la o încălcare a metabolismului fosfor-calciu în organism.

Excesul UVR poate duce la foarte consecințe serioase: formarea cancerului de piele, dezvoltarea altor formațiuni oncologice, apariția fotokeratitei („orbirea zăpezii”), a fotoconjunctivitei și chiar a cataractei; încălcarea sistemului imunitar al organismelor vii, precum și procesele mutagene din plante; modificarea proprietăților și distrugerea materialelor polimerice utilizate pe scară largă în construcții și arhitectură. De exemplu, UVR poate decolora vopselele de fațadă sau poate duce la distrugerea mecanică a finisajelor polimerice și a produselor structurale de construcție.

Semnificația arhitecturală și constructivă a radiației solare. Datele despre energia solară sunt utilizate în calculul bilanțului termic al clădirilor și al sistemelor de încălzire și aer condiționat, în analiza proceselor de îmbătrânire. diverse materiale, ținând cont de efectul radiațiilor asupra stării termice a unei persoane, alegerea compoziției optime de specii a spațiilor verzi pentru plantarea de verdeață într-o anumită zonă și multe alte scopuri. Radiația solară determină modul de iluminare naturală a suprafeței pământului, a cărui cunoaștere este necesară la planificarea consumului de energie electrică, proiectarea diferitelor structuri și organizarea operațiunii de transport. Astfel, regimul de radiații este unul dintre cei mai importanți factori de urbanism și arhitectură și construcție.

Izolarea clădirilor este una dintre cele mai importante condiții pentru igiena clădirilor, prin urmare, iradierii suprafețelor cu lumina directă a soarelui i se acordă o atenție deosebită ca factor important de mediu. În același timp, Soarele nu numai că are un efect igienic asupra mediului intern, ucigând agenții patogeni, dar afectează și psihologic o persoană. Efectul unei astfel de iradieri depinde de durata procesului de expunere la lumina soarelui, astfel încât insolația este măsurată în ore, iar durata acesteia este normalizată de documentele relevante ale Ministerului Sănătății al Rusiei.

Radiația solară minimă necesară, furnizând conditii confortabile mediul intern al clădirilor, condițiile de muncă și odihnă ale unei persoane, constă în iluminarea necesară a spațiilor de locuit și de lucru, cantitatea de radiații ultraviolete necesară corpului uman, cantitatea de căldură absorbită de gardurile externe și transferată în clădiri, asigurarea confortului termic al mediului intern. Pe baza acestor cerințe se iau decizii arhitecturale și de amenajare, se determină orientarea camerelor de zi, a bucătăriilor, a încăperilor de utilitate și de lucru. Cu un exces de radiație solară, se asigură instalarea de loggii, jaluzele, obloane și alte dispozitive de protecție solară.

Se recomandă analizarea sumelor radiațiilor solare (directe și difuze) care ajung pe suprafețe orientate variat (vertical și orizontal) după următoarea scară:

• mai puțin de 50 kW h / m 2 pe lună - radiații nesemnificative;
• 50-100 kW h/m 2 pe lună - radiație medie;
• 100-200 kW h / m 2 pe lună - radiație mare;
• mai mult de 200 kW h / m 2 pe lună - exces de radiație.

Cu radiații nesemnificative, care se observă la latitudinile temperate în principal în lunile de iarnă, contribuția sa la echilibrul termic al clădirilor este atât de mică încât poate fi neglijată. Cu radiații medii în latitudini temperate, există o tranziție către regiune valori negative bilantul de radiatii al suprafetei terestre si cladirilor, structurilor, pavajelor artificiale etc. situate pe acesta. În acest sens, încep să piardă mai multă energie termică în cursul zilnic decât primesc căldură de la soare în timpul zilei. Aceste pierderi în bilanțul termic al clădirilor nu sunt acoperite de surse de căldură interioare (aparate electrice, conducte de apă caldă, degajare metabolică de căldură a oamenilor etc.), și trebuie compensate prin funcționarea sistemelor de încălzire - începe perioada de încălzire. .

La radiații mari și în condiții reale de înnorat, fondul termic al zonei urbane și mediul intern al clădirilor se află în zona de confort fără utilizarea sistemelor de încălzire și răcire artificială.

Cu excesul de radiații în orașele de latitudini temperate, în special cele situate într-un climat temperat continental și puternic continental, supraîncălzirea clădirilor, mediile lor interne și externe pot fi observate vara. În acest sens, arhitecții se confruntă cu sarcina de a proteja mediul arhitectural de insolația excesivă. Ei aplică soluții adecvate de amenajare a spațiului, aleg orientarea optimă a clădirilor pe părțile laterale ale orizontului, elemente arhitecturale de protecție solară ale fațadelor și deschiderilor luminoase. Dacă mijloacele arhitecturale de protecție împotriva supraîncălzirii nu sunt suficiente, atunci este nevoie de condiționarea artificială a mediului intern al clădirilor.

Regimul de radiație afectează și alegerea orientării și dimensiunilor deschiderilor de lumină. La radiații scăzute, dimensiunea deschiderilor de lumină poate fi mărită la orice dimensiune, cu condiția ca pierderile de căldură prin gardurile exterioare să fie menținute la un nivel care nu depășește standardul. În caz de radiații excesive, deschiderile de lumină sunt realizate de dimensiuni minime, îndeplinind cerințele de izolație și iluminare naturală a încăperii.

Luminozitatea fațadelor, care determină reflectivitate (albedo) a acestora, este selectată și pe baza cerințelor de protecție solară sau, dimpotrivă, ținând cont de posibilitatea de absorbție maximă a radiațiilor solare în zonele cu un climat rece și rece umed și cu un nivel mediu sau scăzut de radiație solară în lunile de vară. Pentru a selecta materialele de fațare în funcție de reflectivitate, este necesar să știm câtă radiație solară intră în pereții clădirilor de diferite orientări și care este capacitatea diferitelor materiale de a absorbi această radiație. Deoarece sosirea radiațiilor pe perete depinde de latitudinea locului și de modul în care peretele este orientat în raport cu laturile orizontului, încălzirea peretelui și temperatura din interiorul camerelor adiacente acestuia vor depinde de aceasta.

Capacitatea de absorbție a diferitelor materiale de finisare a fațadelor depinde de culoarea și starea acestora (Tabelul 1.10). Dacă sunt cunoscute sumele lunare ale radiației solare care intră în pereții de diferite orientări 1 și albedo-ul acestor pereți, atunci este posibil să se determine cantitatea de căldură absorbită de aceștia.

Tabelul 1.10

Capacitatea de absorbție a materialelor de construcție

Datele privind cantitatea de radiație solară primită (directă și difuză) într-un cer fără nori pe suprafețe verticale de diferite orientări sunt date în Joint Venture „Construction Climatology”.

Denumirea materialului și prelucrarea	Caracteristică suprafete	suprafete	radiații absorbite, %
Beton	Stare brută
		albastru deschis
		Gri inchis
		Albăstrui
	cioplit
		Gălbui Maro
	lustruit
	Taiat curat	gri deschis
	cioplit
Acoperiş
Ruberoid		Maro
Oțel galvanizat		gri deschis
Tigla de acoperis

Alegerea materialelor și culorilor adecvate pentru construcția plicurilor, de ex. prin modificarea albedo-ului peretilor se poate modifica cantitatea de radiatie absorbita de perete si, astfel, se reduce sau se creste incalzirea peretilor prin caldura solara. Această tehnică este utilizată în mod activ în arhitectura tradițională a diferitelor țări. Toată lumea știe că orașele din sud se disting printr-o culoare deschisă generală (albă cu decor colorat) a majorității clădirilor rezidențiale, în timp ce, de exemplu, orașele scandinave sunt în principal orașe construite din cărămidă închisă la culoare sau care folosesc tesa de culoare închisă pentru placarea clădirilor.

Se calculează că 100 kWh/m 2 de radiație absorbită crește temperatura suprafeței exterioare cu aproximativ 4°C. Pereții clădirilor din majoritatea regiunilor Rusiei primesc o asemenea cantitate de radiații pe oră în medie dacă sunt orientați spre sud și est, precum și cei de vest, sud-vest și sud-est dacă sunt din cărămidă închisă la culoare și nu au tencuit sau au ipsos de culoare închisă.

Pentru a trece de la temperatura medie a peretelui timp de o lună fără a lua în considerare radiația la caracteristica cea mai frecvent utilizată în calculele de inginerie termică - temperatura aerului exterior, se introduce un aditiv suplimentar de temperatură La,în funcţie de cantitatea lunară de radiaţie solară absorbită de perete VC(Fig. 1.15). Astfel, cunoscând intensitatea radiației solare totale care vine pe perete și albedo-ul suprafeței acestui perete, se poate calcula temperatura acestuia introducând o corecție corespunzătoare a temperaturii aerului.

VC, kWh/m2

Orez. 1.15. Creșterea temperaturii suprafeței exterioare a peretelui datorită absorbției radiației solare

ÎN caz general adaosul de temperatură datorat radiației absorbite se determină în condiții de altfel egale, i.e. la aceeasi temperatura aerului, umiditate si rezistenta termica a anvelopei cladirii, indiferent de viteza vantului.

Pe vreme senină la prânz, sudul, înainte de prânz - sud-est și după-amiaza - pereții sud-vestic pot absorbi până la 350-400 kWh/m 2 de căldură solară și se încălzesc astfel încât temperatura lor să depășească 15-20 ° C aerul exterior temperatura. Acest lucru creează o temperatură mare

trusturi între pereţii aceleiaşi clădiri. Aceste contraste în unele zone se dovedesc a fi semnificative nu numai vara, ci și în sezonul rece, cu vreme însorită și cu vânt scăzut, chiar și la temperaturi foarte scăzute ale aerului. Mai ales supraîncălzire severă structuri metalice expuse. Așadar, conform observațiilor disponibile, în Yakutia, situată într-un climat temperat puternic continental, caracterizat prin vreme înnorată iarna și vara, la orele amiezii, cu cer senin, părțile de aluminiu ale structurilor de împrejmuire și acoperișul CHE Yakutskaya se încălzesc cu 40-50 ° C peste temperatura aerului, chiar și la valori scăzute ale acestuia din urmă.

Supraîncălzirea pereților izolați din cauza absorbției radiației solare trebuie prevăzută deja în stadiul de proiectare arhitecturală. Acest efect necesită nu numai protecția pereților împotriva izolației excesive prin metode arhitecturale, ci și soluții de planificare adecvate pentru clădiri, utilizarea sistemelor de încălzire de diferite capacități pentru fațade cu orientare diferită, așezarea în proiectul cusăturilor pentru ameliorarea stresului în structuri și încălcarea etanșeității îmbinărilor din cauza deformărilor de temperatură a acestora etc.

În tabel. 1.11, de exemplu, sumele lunare ale radiației solare absorbite în luna iunie pentru mai multe obiecte geografice ale fostei URSS sunt date pentru valorile albedo date. Acest tabel arată că, dacă albedoul peretelui nordic al clădirii este de 30%, iar cel sudic este de 50%, atunci în Odesa, Tbilisi și Tașkent se vor încălzi în aceeași măsură. Dacă în regiunile nordice albedo-ul peretelui nordic este redus la 10%, atunci acesta va primi de aproape 1,5 ori mai multă căldură decât un perete cu un albedo de 30%.

Tabelul 1.11

Sumele lunare ale radiației solare absorbite de pereții clădirii în iunie la diferite valori de albedo (kWh/m2)

Exemplele de mai sus, bazate pe datele privind radiația solară totală (directă și difuză) conținute în Joint Venture „Construction Climatology” și cărțile de referință privind clima, nu iau în considerare radiația solară reflectată de suprafața pământului și de obiectele din jur (de exemplu, clădiri existente) ajungând la diverși pereți ai clădirii. Depinde mai puțin de orientarea lor, prin urmare, nu este dat în documentele de reglementare pentru construcție. Cu toate acestea, această radiație reflectată poate fi destul de intensă și comparabilă ca putere cu radiația directă sau difuză. Prin urmare, când design arhitectural trebuie luată în considerare la calculul pentru fiecare caz concret.

Discul solar orbitor a entuziasmat în orice moment mințile oamenilor, a servit drept subiect fertil pentru legende și mituri. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au ghicit despre impactul acestuia asupra Pământului. Cât de aproape erau strămoșii noștri îndepărtați de adevăr. Este energia radiantă a Soarelui căreia îi datorăm existența vieții pe Pământ.

Care este radiația radioactivă a luminii noastre și cum afectează aceasta procesele pământești?

Ce este radiația solară

Radiația solară este o combinație de materie solară și energie care intră pe Pământ. Energia se propagă sub formă de unde electromagnetice cu o viteză de 300 de mii de kilometri pe secundă, trece prin atmosferă și ajunge pe Pământ în 8 minute. Gama de unde care participă la acest „maraton” este foarte largă - de la unde radio la raze X, inclusiv partea vizibilă a spectrului. Suprafața pământului se află sub influența atât directă, cât și împrăștiată de atmosfera terestră, razele solare. Este împrăștierea razelor albastre-albastre în atmosferă care explică albastrul cerului într-o zi senină. Culoarea galben-portocalie a discului solar se datorează faptului că undele corespunzătoare acestuia trec aproape fără împrăștiere.

Cu o întârziere de 2-3 zile, „vântul solar” ajunge pe pământ, care este o continuare a coroana solarași format din nuclee de atomi de elemente ușoare (hidrogen și heliu), precum și din electroni. Este destul de natural ca radiația solară să aibă o influență puternică asupra corpului uman.

Efectul radiației solare asupra corpului uman

Spectrul electromagnetic al radiației solare este format din părți infraroșu, vizibile și ultraviolete. Din moment ce quantele lor au energie diferită, au o varietate de efecte asupra oamenilor.

iluminat interior

Semnificația igienă a radiației solare este, de asemenea, extrem de mare. Deoarece lumina vizibilă este un factor decisiv în obținerea de informații despre lumea exterioară, este necesar să se asigure interior nivel suficient iluminare. Reglementarea sa se efectuează în conformitate cu SNiP, care pentru radiația solară sunt compilate ținând cont de caracteristicile luminoase și climatice ale diferitelor zone geograficeși sunt luate în considerare la proiectarea și construcția diverselor dotări.

Chiar și o analiză superficială a spectrului electromagnetic al radiațiilor solare demonstrează cât de mare este influența acestui tip de radiații asupra corpului uman.

Distribuția radiației solare pe teritoriul Pământului

Nu toate radiațiile care provin de la Soare ajung la suprafața pământului. Și există multe motive pentru asta. Pământul respinge cu fermitate atacul acelor raze care sunt dăunătoare biosferei sale. Această funcție este îndeplinită de scutul de ozon al planetei noastre, împiedicând trecerea celei mai agresive părți a radiațiilor ultraviolete. Filtru atmosferic sub formă de vapori de apă, dioxid de carbon, particule de praf suspendate în aer - în mare măsură reflectă, împrăștie și absoarbe radiația solară.

Acea parte a acesteia care a depășit toate aceste obstacole cade la suprafața pământului în unghiuri diferite, în funcție de latitudinea zonei. Căldura solară dătătoare de viață este distribuită inegal pe teritoriul planetei noastre. Pe măsură ce înălțimea soarelui se modifică în timpul anului, masa de aer deasupra orizontului se schimbă, prin care se află calea razelor soarelui. Toate acestea afectează distribuția intensității radiației solare pe planetă. tendința generală aceasta este - acest parametru crește de la pol la ecuator, deoarece cu cât unghiul de incidență al razelor este mai mare, cu atât mai multă căldură intră pe unitate de suprafață.

Hărțile radiației solare vă permit să aveți o imagine a distribuției intensității radiației solare pe teritoriul Pământului.

Influența radiației solare asupra climei Pământului

Componenta infraroșie a radiației solare are o influență decisivă asupra climei Pământului.

Este clar că acest lucru se întâmplă doar într-un moment în care Soarele se află deasupra orizontului. Această influență depinde de distanța planetei noastre față de Soare, care se modifică pe parcursul anului. Orbita Pământului este o elipsă, în interiorul căreia se află Soarele. Făcându-și călătoria anuală în jurul Soarelui, Pământul se îndepărtează de lumina sa, apoi se apropie de el.

Pe lângă modificarea distanței, cantitatea de radiație care intră pe pământ este determinată de înclinarea axei pământului față de planul orbitei (66,5 °) și de schimbarea anotimpurilor cauzată de aceasta. Este mai mult vara decât iarna. La ecuator, acest factor este absent, dar pe măsură ce latitudinea locului de observare crește, decalajul dintre vară și iarnă devine semnificativ.

Tot felul de cataclisme au loc în procesele care au loc pe Soare. Impactul lor este parțial compensat de distanțe mari, de proprietățile protectoare ale atmosferei terestre și de câmpul magnetic al pământului.

Cum să te protejezi de radiațiile solare

Componenta infraroșie a radiației solare este căldura râvnită pe care locuitorii din latitudinile mijlocii și nordice o așteaptă cu nerăbdare în toate celelalte anotimpuri ale anului. Radiația solară ca factor de vindecare este folosită atât de oamenii sănătoși, cât și de cei bolnavi.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că căldura, ca și ultravioletele, este un iritant foarte puternic. Abuzul asupra acțiunii lor poate duce la arsuri, supraîncălzirea generală a corpului și chiar exacerbarea bolilor cronice. Când faceți plajă, ar trebui să respectați regulile testate de viață. Ar trebui să fiți deosebit de atenți când faceți plajă în zilele senine și însorite. Sugarii și vârstnicii, pacienții cu tuberculoză cronică și probleme cu sistemul cardiovascular, ar trebui să se mulțumească cu radiația solară difuză la umbră. Acest ultraviolet este suficient pentru a satisface nevoile organismului.

Chiar și tinerii care nu au probleme speciale de sănătate ar trebui să fie protejați de radiațiile solare.

Acum există o mișcare ai cărei activiști se opun bronzării. Și nu degeaba. Pielea bronzata este incontestabil frumoasa. Dar melanina produsă de organism (ceea ce numim arsuri solare) este reacția sa de protecție la efectele radiațiilor solare. Fara beneficii de arsuri solare! Există chiar dovezi că arsurile solare scurtează viața, deoarece radiațiile au o proprietate cumulativă - se acumulează de-a lungul vieții.

Dacă situația este atât de gravă, ar trebui să urmați cu scrupulozitate regulile care prescriu cum să vă protejați de radiațiile solare:

• limitați cu strictețe timpul pentru plajă și faceți-o numai în orele sigure;
• fiind în soare activ, ar trebui să purtați o pălărie cu boruri largi, haine închise, Ochelari de soare si umbrela;
• Utilizați numai protecție solară de înaltă calitate.

Este radiația solară periculoasă pentru oameni în orice moment al anului? Cantitatea de radiație solară care ajunge pe pământ este asociată cu schimbarea anotimpurilor. La latitudini medii vara este cu 25% mai mult decât iarna. La ecuator, această diferență nu există, dar pe măsură ce latitudinea locului de observație crește, această diferență crește. Acest lucru se datorează faptului că planeta noastră este înclinată la un unghi de 23,3 grade față de soare. Iarna, este jos deasupra orizontului și luminează pământul doar cu raze de alunecare, care încălzesc mai puțin suprafața iluminată. Această poziție a razelor determină distribuția lor pe o suprafață mai mare, ceea ce le reduce intensitatea față de toamna pură de vară. În plus, prezența unui unghi ascuțit în timpul trecerii razelor prin atmosferă, „prelungește” calea acestora, obligându-le să piardă mai multă căldură. Această circumstanță reduce impactul radiației solare iarna.

Soarele este o stea care este o sursă de căldură și lumină pentru planeta noastră. „Guvernează” clima, schimbarea anotimpurilor și starea întregii biosfere a Pământului. Și numai cunoașterea legilor acestei influențe puternice va permite folosirea acestui dar dătător de viață în beneficiul sănătății oamenilor.

Dazhbog printre slavi, Apollo printre grecii antici, Mithra printre indo-iranieni, Amon Ra printre vechii egipteni, Tonatiu printre azteci - în panteismul antic, oamenii îl numeau pe Dumnezeu Soarele cu aceste nume.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au înțeles cât de important este Soarele pentru viața pe Pământ și l-au îndumnezeit.

Luminozitatea Soarelui este uriașă și se ridică la 3,85x10 23 kW. Energia solară care acționează pe o suprafață de doar 1 m 2 este capabilă să încarce un motor de 1,4 kW.

Sursa de energie este reactie termonucleara trecând prin miezul stelei.

Rezultatul 4 He este aproape (0,01%) întregul heliu al pământului.

Steaua sistemului nostru emite radiații electromagnetice și corpusculare. Din partea exterioară a coroanei Soarelui, vântul solar, format din protoni, electroni și particule α, „suflă” în spațiul cosmic. Odată cu vântul solar, se pierd anual 2-3x10 -14 mase ale luminii. Furtunile magnetice și luminile polare sunt asociate cu radiația corpusculară.

Radiația electromagnetică (radiația solară) ajunge la suprafața planetei noastre sub formă de raze directe și împrăștiate. Gama sa spectrală este:

• radiații ultraviolete;
• raze X;
• razele γ.

Partea cu unde scurte reprezintă doar 7% din energie. Lumina vizibilă reprezintă 48% din energia radiației solare. Este compus în principal dintr-un spectru de emisie albastru-verde, 45% este radiație infraroșie și doar o mică parte este reprezentată de emisia radio.

Radiația ultravioletă, în funcție de lungimea de undă, este împărțită în:

Cele mai multe radiații ultraviolete cu lungimi de undă lungi ajung la suprafața pământului. Cantitatea de energie UV-B care ajunge la suprafața planetei depinde de starea stratului de ozon. UV-C este aproape complet absorbit de stratul de ozon și gazele atmosferice. În 1994, OMS și OMM au propus introducerea unui indice ultraviolet (UV, W/m2).

Partea vizibilă a luminii nu este absorbită de atmosferă, dar undele dintr-un anumit spectru sunt împrăștiate. Culoarea infraroșu sau energia termică în domeniul undelor medii este absorbită în principal de vaporii de apă și dioxid de carbon. Sursa spectrului lungimii de undă este suprafața pământului.

Toate intervalele de mai sus sunt de mare importanță pentru viața de pe Pământ. O parte semnificativă a radiației solare nu ajunge la suprafața Pământului. Următoarele tipuri de radiații sunt înregistrate lângă suprafața planetei:

• 1% ultraviolete;
• 40% optic;
• 59% infraroșu.

Tipuri de radiații

Intensitatea radiației solare depinde de:

• latitudine;
• sezon;
• ora din zi;
• starea atmosferei;
• caracteristicile și topografia suprafeței pământului.

În diferite părți ale Pământului, radiația solară afectează organismele vii în moduri diferite.

Procesele fotobiologice care au loc sub acțiunea energiei luminoase, în funcție de rolul lor, pot fi împărțite în următoarele grupe:

• sinteza substanțelor biologic active (fotosinteză);
• procese fotobiologice care ajută la navigarea în spațiu și ajută la obținerea de informații (fototaxis, vedere, fotoperiodism);
• efecte nocive (mutații, procese cancerigene, efecte distructive asupra substanțelor bioactive).

Calculul insolației

Radiația luminoasă are un efect stimulativ asupra proceselor fotobiologice din organism - sinteza vitaminelor, pigmenților, fotostimularea celulară. Efectul sensibilizant al luminii solare este în prezent studiat.

Radiații ultraviolete, care afectează piele corpul uman, stimulează sinteza vitaminelor D, B4 și a proteinelor, care sunt regulatoare a multor procese fiziologice. Radiațiile ultraviolete afectează:

• procesele metabolice;
• sistem imunitar;
• sistem nervos;
• Sistemul endocrin.

Efectul de sensibilizare al ultravioletului depinde de lungimea de undă:

Efectul stimulant al luminii solare se exprimă printr-o creștere a imunității specifice și nespecifice. Deci, de exemplu, la copiii care sunt expuși la radiații UV naturale moderate, numărul raceli redus cu 1/3. În același timp, eficacitatea tratamentului crește, nu există complicații, iar perioada bolii este redusă.

Proprietățile bactericide ale spectrului de unde scurte ale radiațiilor UV sunt utilizate în medicină, Industria alimentară, producție farmaceutică pentru dezinfecția mediilor, aerului și produselor. Radiațiile ultraviolete distrug bacilul tuberculos în câteva minute, stafilococul - în 25 de minute și agentul cauzator al febrei tifoide - în 60 de minute.

Imunitatea nespecifică, ca răspuns la iradierea ultravioletă, răspunde cu o creștere a titrurilor de compliment și aglutinare, o creștere a activității fagocitelor. Dar radiația UV crescută provoacă modificări patologice în organism:

• cancer de piele;
• eritem solar;
• deteriorarea sistemului imunitar, care se exprimă prin apariția pistruilor, nevi, lentigo solar.

Parte vizibilă a razelor solare:

• face posibilă obținerea a 80% din informații folosind un analizor vizual;
• accelerează procesele metabolice;
• îmbunătățește starea de spirit și bunăstarea generală;
• se încălzește;
• afectează starea sistemului nervos central;
• determină ritmurile zilnice.

Gradul de expunere la radiația infraroșie depinde de lungimea de undă:

• undă lungă - are o slabă capacitate de penetrare și este absorbită în mare măsură de suprafața pielii, provocând eritem;
• unde scurte - pătrunde adânc în corp, furnizând actiune vasodilatatoare, analgezic, antiinflamator.

Pe lângă impactul asupra organismelor vii, radiația solară are o mare importanță în modelarea climei Pământului.

Importanța radiației solare pentru climă

Soarele este principala sursă de căldură care determină clima pământului. În primele etape ale dezvoltării Pământului, Soarele a radiat cu 30% mai puțină căldură decât o face acum. Dar din cauza saturației atmosferei cu gaze și praf vulcanic, clima de pe Pământ a fost umedă și caldă.

În intensitatea insolației se remarcă o ciclicitate, care determină încălzirea și răcirea climei. Ciclicitatea explică micul epoca de gheata, care a venit în secolele XIV-XIX. şi încălzirea climatică observată în perioada 1900-1950.

În istoria planetei se notează periodicitatea schimbării înclinării axei și extremitatea orbitei, care modifică redistribuirea radiației solare la suprafață și afectează clima. De exemplu, aceste schimbări se reflectă în creșterea și scăderea zonei deșertului Sahara.

Perioadele interglaciare durează aproximativ 10.000 de ani. Pământul se află în prezent într-o perioadă interglaciară numită Heliocen. Datorită activității agricole umane timpurii, această perioadă durează mai mult decât sa calculat.

Oamenii de știință au descris cicluri de schimbări climatice de 35-45 de ani, în timpul cărora clima uscată și caldă se schimbă la rece și umed. Ele afectează umplerea apelor interioare, nivelul Oceanului Mondial, modificările glaciației din Arctica.

Radiația solară este distribuită diferit. De exemplu, la latitudinile mijlocii, în perioada 1984-2008, a existat o creștere a radiației solare totale și directe și o scădere a radiației împrăștiate. Modificări de intensitate sunt, de asemenea, observate pe parcursul anului. Deci, vârful cade în mai-august, iar cel minim - iarna.

Deoarece înălțimea Soarelui și durata orelor de lumină din timpul verii sunt mai lungi, această perioadă reprezintă până la 50% din radiația totală anuală. Și în perioada din noiembrie până în februarie - doar 5%.

Cantitatea de radiație solară care cade pe o anumită suprafață a Pământului afectează indicatori climatici importanți:

• temperatura;
• umiditate;
• Presiunea atmosferică;
• tulburare;
• precipitare;
• viteza vântului.

O creștere a radiației solare crește temperatura și presiunea atmosferică, restul caracteristicilor sunt invers legate. Oamenii de știință au descoperit că nivelurile radiației solare totale și directe au cel mai mare impact asupra climei.

Măsuri de protecție solară

Radiația solară are un efect sensibilizant și dăunător asupra unei persoane sub formă de căldură și insolație, impact negativ radiații la nivelul pielii. Acum un număr mare de vedete s-au alăturat mișcării antibronzante.

Angelina Jolie, de exemplu, spune că de dragul a două săptămâni de arsuri solare nu vrea să-și sacrifice câțiva ani din viață.

Pentru a vă proteja de radiațiile solare, trebuie să:

1. plaja dimineața și seara este cea mai sigură perioadă;
2. folosiți ochelari de soare;
3. în perioada de soare activ:

• acoperiți capul și zonele expuse ale corpului;
• utilizați protecție solară cu filtru UV;
• achiziționați haine speciale;
• protejează-te cu o pălărie cu boruri largi sau o umbrelă de soare;
• respectați regimul de băut;
• evitați activitatea fizică intensă.

Cu o utilizare rezonabilă, radiația solară are un efect benefic asupra corpului uman.