सूर्य कणिका और विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्रोत है। कॉर्पसकुलर विकिरण 90 किमी से नीचे के वातावरण में प्रवेश नहीं करता है, जबकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है। मौसम विज्ञान में इसे सौर विकिरण या केवल विकिरण कहा जाता है। यह सूर्य की कुल ऊर्जा का दो अरबवां हिस्सा है और सूर्य से पृथ्वी तक 8.3 मिनट में यात्रा करता है। सौर विकिरण वायुमंडल में और पृथ्वी की सतह पर होने वाली लगभग सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का स्रोत है। यह ज्यादातर शॉर्टवेव है और इसमें ~ 9% अदृश्य पराबैंगनी विकिरण, ~ 47% दृश्य प्रकाश विकिरण और ~ 44% अदृश्य अवरक्त विकिरण शामिल हैं। चूंकि लगभग आधा सौर विकिरण दृश्यमान प्रकाश है। सूर्य न केवल गर्मी के स्रोत के रूप में कार्य करता है, बल्कि प्रकाश भी - पृथ्वी पर जीवन के लिए एक आवश्यक शर्त भी है।

सौर डिस्क से सीधे पृथ्वी पर आने वाले विकिरण को प्रत्यक्ष सौर विकिरण कहा जाता है। इस तथ्य के कारण कि सूर्य से पृथ्वी की दूरी बड़ी है, और पृथ्वी छोटी है, इसकी किसी भी सतह पर समानांतर किरणों की किरण के रूप में विकिरण गिरता है।

सौर विकिरण में प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय में एक निश्चित प्रवाह घनत्व होता है। विकिरण की तीव्रता के मापन की इकाई ऊर्जा की मात्रा (जूल या कैलोरी में) है जो सतह का 1 सेमी 2 प्रति मिनट प्राप्त करती है जब सूर्य की किरणें लंबवत पड़ती हैं। वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर, पृथ्वी से सूर्य की औसत दूरी पर, यह 8.3 J/cm "प्रति मिनट, या 1.98 cal/cm 2 प्रति मिनट है। इस मान को एक अंतरराष्ट्रीय मानक के रूप में स्वीकार किया जाता है और इसे कहा जाता है सौर स्थिरांक (एस 0)। वर्ष के दौरान इसकी आवधिक उतार-चढ़ाव नगण्य (± 3.3%) हैं और पृथ्वी से सूर्य की दूरी में बदलाव के कारण हैं। गैर-आवधिक उतार-चढ़ाव सूर्य की विभिन्न उत्सर्जन के कारण होते हैं। वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर स्थित जलवायु को विकिरण या सौर कहा जाता है। इसकी गणना सैद्धांतिक रूप से क्षैतिज सतह पर सौर किरणों के झुकाव के कोण के आधार पर की जाती है।

सामान्य शब्दों में, सौर जलवायु पृथ्वी की सतह पर परिलक्षित होती है। इसी समय, पृथ्वी पर वास्तविक विकिरण और तापमान विभिन्न स्थलीय कारकों के कारण सौर जलवायु से काफी भिन्न होते हैं। मुख्य एक प्रतिबिंब, अवशोषण और बिखरने के साथ-साथ पृथ्वी की सतह से विकिरण के प्रतिबिंब के परिणामस्वरूप वातावरण में विकिरण का क्षीणन है।

वायुमंडल के शीर्ष पर सभी विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण के रूप में आते हैं। S. P. Khromov और M. A. Petrosyants के अनुसार, इसका 21% बादलों और हवा से वापस बाहरी अंतरिक्ष में परावर्तित होता है। शेष विकिरण वायुमंडल में प्रवेश करता है, जहां प्रत्यक्ष विकिरण आंशिक रूप से अवशोषित और बिखरा हुआ होता है। शेष प्रत्यक्ष विकिरण (24%) पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है, लेकिन कमजोर हो जाता है। वायुमंडल में इसके कमजोर होने के पैटर्न को Bouguer के नियम द्वारा व्यक्त किया गया है:

एस \u003d एस 0 * पी एम (जे, या कैल / सेमी 2, प्रति मिनट),

जहां एस प्रत्यक्ष सौर विकिरण की मात्रा है जो पृथ्वी की सतह तक पहुंच गई है, प्रति इकाई क्षेत्र (सेमी 2) सूर्य की किरणों के लंबवत स्थित है, एस 0 सौर स्थिरांक है, पी एकता के अंशों में पारदर्शिता गुणांक है, यह दर्शाता है कि कौन सा हिस्सा है पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले विकिरण का m वायुमंडल में किरणपुंज की पथ लंबाई है।

वास्तव में, सूर्य की किरणें पृथ्वी की सतह पर और वायुमंडल के किसी अन्य स्तर पर 90° से कम के कोण पर पड़ती हैं। एक क्षैतिज सतह पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण के प्रवाह को सूर्यातप (एस 1) कहा जाता है। इसकी गणना सूत्र S 1 \u003d S * sin h (J, या cal / cm 2, प्रति मिनट) द्वारा की जाती है, जहाँ h सूर्य की ऊँचाई है। स्वाभाविक रूप से, सूर्य की किरणों के लंबवत स्थित प्रति इकाई क्षेत्र की तुलना में क्षैतिज सतह की प्रति इकाई ऊर्जा कम होती है (चित्र 22)।

वायुमंडल लगभग 23% अवशोषित करता है और वायुमंडल में प्रवेश करने वाले प्रत्यक्ष सौर विकिरण का लगभग 32% नष्ट कर देता है, और 26% बिखरा हुआ विकिरण तब पृथ्वी की सतह पर आता है, और 6% अंतरिक्ष में चला जाता है।

सौर विकिरण न केवल मात्रात्मक बल्कि वातावरण में गुणात्मक परिवर्तन से गुजरता है, क्योंकि वायु गैसें और एरोसोल सूर्य की किरणों को चुनिंदा रूप से अवशोषित और बिखेरते हैं। विकिरण के मुख्य अवशोषक जल वाष्प, बादल और एरोसोल, साथ ही ओजोन हैं, जो पराबैंगनी विकिरण को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। विभिन्न गैसों और एरोसोल के अणु विकिरण के प्रकीर्णन में भाग लेते हैं। प्रकीर्णन मूल दिशा से सभी दिशाओं में प्रकाश किरणों का विचलन है, जिससे बिखरा हुआ विकिरण सौर डिस्क से नहीं, बल्कि पूरे आकाश से पृथ्वी की सतह पर आता है। प्रकीर्णन तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता है: रेले के नियम के अनुसार, तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, प्रकीर्णन उतना ही तीव्र होगा। इसलिए, पराबैंगनी किरणें सबसे अधिक बिखरी हुई हैं, और दृश्यमान किरणें, बैंगनी और नीली। इसलिए हवा का नीला रंग और, तदनुसार, साफ मौसम में आकाश। दूसरी ओर, प्रत्यक्ष विकिरण ज्यादातर पीले रंग का होता है, इसलिए सौर डिस्क पीले रंग की दिखाई देती है। सूर्योदय और सूर्यास्त के समय, जब वायुमंडल में किरणपुंज का मार्ग लंबा होता है और प्रकीर्णन अधिक होता है, केवल लाल किरणें सतह पर पहुंचती हैं, जिससे सूर्य लाल दिखाई देता है। बिखरे हुए विकिरण के कारण दिन में बादल के मौसम में और साफ मौसम में छाया में प्रकाश होता है, गोधूलि और सफेद रात की घटना इसके साथ जुड़ी हुई है। चंद्रमा पर, जहां कोई वायुमंडल नहीं है और, तदनुसार, बिखरी हुई विकिरण, छाया में गिरने वाली वस्तुएं पूरी तरह से अदृश्य हो जाती हैं।

ऊंचाई के साथ, हवा का घनत्व कम हो जाता है और, तदनुसार, बिखरने वाले कणों की संख्या, आकाश का रंग गहरा हो जाता है, पहले गहरे नीले रंग में बदल जाता है, फिर नीले-बैंगनी में, जो पहाड़ों में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है और परावर्तित होता है। एन रोरिक के हिमालयी परिदृश्य। समताप मंडल में हवा का रंग काला और बैंगनी होता है। अंतरिक्ष यात्री इस बात की गवाही देते हैं कि 300 किमी की ऊंचाई पर आकाश का रंग काला होता है।

वायुमंडल में बड़े एरोसोल, बूंदों और क्रिस्टल की उपस्थिति में, अब प्रकीर्णन नहीं होता है, लेकिन विसरित परावर्तन होता है, और चूंकि विसरित परावर्तित विकिरण सफेद प्रकाश होता है, आकाश का रंग सफेद हो जाता है।

प्रत्यक्ष और विसरित सौर विकिरण का एक निश्चित दैनिक और वार्षिक पाठ्यक्रम होता है, जो मुख्य रूप से क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई, हवा की पारदर्शिता और बादलों पर निर्भर करता है।

चावल। 22. सतह AB पर सौर विकिरण का प्रवाह, किरणों के लंबवत और क्षैतिज सतह AC पर (S. P. Khromov के अनुसार)

दिन के दौरान सूर्योदय से दोपहर तक प्रत्यक्ष विकिरण का प्रवाह बढ़ता है और फिर सूर्यास्त तक कम हो जाता है क्योंकि सूर्य की ऊंचाई और वायुमंडल में किरण के पथ में परिवर्तन होता है। हालांकि, चूंकि हवा और धूल में जल वाष्प में वृद्धि के कारण दोपहर के आसपास वातावरण की पारदर्शिता कम हो जाती है, और संवहनी बादल बढ़ जाते हैं, अधिकतम विकिरण मान दोपहर से पहले के घंटों में स्थानांतरित हो जाते हैं। यह पैटर्न पूरे वर्ष भूमध्यरेखीय-उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में और गर्मियों में समशीतोष्ण अक्षांशों में निहित है। सर्दियों में, समशीतोष्ण अक्षांशों में, दोपहर के समय अधिकतम विकिरण होता है।

प्रत्यक्ष विकिरण के औसत मासिक मूल्यों की वार्षिक भिन्नता अक्षांश पर निर्भर करती है। भूमध्य रेखा पर, प्रत्यक्ष विकिरण के वार्षिक पाठ्यक्रम में एक दोहरी लहर का रूप होता है: वसंत और शरद ऋतु विषुव की अवधि के दौरान मैक्सिमा, गर्मियों और सर्दियों के संक्रांति की अवधि के दौरान मिनिमा। समशीतोष्ण अक्षांशों में, प्रत्यक्ष विकिरण के अधिकतम मूल्य वसंत (उत्तरी गोलार्ध में अप्रैल) में होते हैं, और गर्मियों के महीनों में नहीं, क्योंकि इस समय हवा जल वाष्प और धूल की कम सामग्री के कारण अधिक पारदर्शी होती है, साथ ही हल्का बादल छाए रहेंगे। न्यूनतम विकिरण दिसंबर में मनाया जाता है, जब सूर्य अपने सबसे कम होता है, दिन के उजाले कम होते हैं, और यह वर्ष का सबसे अधिक बादल वाला महीना होता है।

बिखरे हुए विकिरण का दैनिक और वार्षिक पाठ्यक्रम क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई और दिन की लंबाई के साथ-साथ वातावरण की पारदर्शिता में परिवर्तन से निर्धारित होता है। दिन के दौरान अधिकतम बिखरे हुए विकिरण दिन के दौरान पूरे विकिरण में वृद्धि के साथ देखे जाते हैं, हालांकि सुबह और शाम के घंटों में इसका हिस्सा प्रत्यक्ष विकिरण से अधिक होता है, और दिन के दौरान, इसके विपरीत, प्रत्यक्ष विकिरण प्रबल होता है फैलाना विकिरण। भूमध्य रेखा पर बिखरे हुए विकिरण का वार्षिक पाठ्यक्रम आम तौर पर एक सीधी रेखा के पाठ्यक्रम को दोहराता है। अन्य अक्षांशों में, यह सर्दियों की तुलना में गर्मियों में अधिक होता है, गर्मियों में सौर विकिरण के कुल प्रवाह में वृद्धि के कारण।

प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बीच का अनुपात सूर्य की ऊंचाई, वातावरण की पारदर्शिता और बादल के आधार पर भिन्न होता है।

अलग-अलग अक्षांशों पर प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के अनुपात समान नहीं होते हैं। ध्रुवीय और उपध्रुवीय क्षेत्रों में, विसरित विकिरण कुल विकिरण प्रवाह का 70% बनाता है। इसका मान, सूर्य की निम्न स्थिति और बादल के अलावा, बर्फ की सतह से सौर विकिरण के कई प्रतिबिंबों से भी प्रभावित होता है। समशीतोष्ण अक्षांशों से शुरू होकर लगभग भूमध्य रेखा तक, प्रकीर्ण विकिरण पर प्रत्यक्ष विकिरण प्रबल होता है। इसका पूर्ण और सापेक्ष महत्व अंतर्देशीय उष्णकटिबंधीय रेगिस्तान (सहारा, अरब) में विशेष रूप से महान है, जो न्यूनतम बादल और स्पष्ट शुष्क हवा की विशेषता है। भूमध्य रेखा के साथ, उच्च वायु आर्द्रता और क्यूम्यलस बादलों की उपस्थिति के कारण बिखरा हुआ विकिरण फिर से सीधी रेखा पर हावी हो जाता है जो सौर विकिरण को अच्छी तरह से बिखेरते हैं।

समुद्र तल से किसी स्थान की ऊंचाई में वृद्धि के साथ, प्रत्यक्ष विकिरण के निरपेक्ष और सापेक्ष मूल्यों में काफी वृद्धि होती है और बिखरा हुआ विकिरण कम हो जाता है, क्योंकि वायुमंडल की परत पतली हो जाती है। 50-60 किमी की ऊंचाई पर, प्रत्यक्ष विकिरण प्रवाह सौर स्थिरांक तक पहुंचता है।

पृथ्वी की सतह पर आने वाले सभी सौर विकिरण - प्रत्यक्ष और विसरित, कुल विकिरण कहलाते हैं:

क्यू = एस * पाप एच ☼ + डी,

जहां क्यू कुल विकिरण है, एस प्रत्यक्ष है, डी फैलाना है, एच क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई है। कुल विकिरण वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर पहुंचने वाले सौर विकिरण का लगभग 50% है।

बादल रहित आकाश के साथ, कुल विकिरण महत्वपूर्ण होता है और इसकी दैनिक भिन्नता दोपहर के आसपास अधिकतम होती है और गर्मियों में अधिकतम के साथ वार्षिक भिन्नता होती है। बादल छाए रहने से विकिरण कम हो जाता है, इसलिए गर्मियों में इसका आगमन दोपहर के समय की तुलना में औसतन अधिक होता है। इसी कारण से, यह वर्ष की पहली छमाही में दूसरी की तुलना में बड़ा है।

पृथ्वी की सतह पर कुल विकिरण के वितरण में कई नियमितताएँ देखी जाती हैं।

चावल। 23. कुल सौर विकिरण की वार्षिक राशि (एमजे / (एम 2 वर्ष))

मुख्य पैटर्न यह है कि कुल विकिरण को ज़ोनली वितरित किया जाता है, जो भूमध्यरेखीय-उष्णकटिबंधीय अक्षांशों से ध्रुवों तक सूर्य की किरणों की घटनाओं के कोण में कमी के अनुसार घटता है (चित्र 23)। आंचलिक वितरण से विचलन को विभिन्न बादलों और वातावरण की पारदर्शिता द्वारा समझाया गया है। उच्चतम वार्षिक कुल विकिरण मान 7200-7500 MJ/m2 प्रति वर्ष (लगभग 200 kcal/cm2 प्रति वर्ष) उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में होते हैं, जहां थोड़ा बादल और कम वायु आर्द्रता होती है। अंतर्देशीय उष्णकटिबंधीय रेगिस्तान (सहारा, अरब) में, जहां प्रत्यक्ष विकिरण की प्रचुरता होती है और लगभग कोई बादल नहीं होते हैं, कुल सौर विकिरण प्रति वर्ष 8000 एमजे/एम 2 प्रति वर्ष (220 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष तक) तक पहुंच जाता है। . भूमध्य रेखा के पास, महत्वपूर्ण बादल, उच्च आर्द्रता और कम वायु पारदर्शिता के कारण कुल विकिरण घटकर 5600-6500 MJ/m प्रति वर्ष (140-160 kcal/cm2 प्रति वर्ष) हो जाता है। समशीतोष्ण अक्षांशों में, कुल विकिरण 5000 - 3500 MJ / m 2 प्रति वर्ष (= 120 - 80 kcal / cm 2 प्रति वर्ष) है, ध्रुवीय क्षेत्रों में - 2500 MJ / m प्रति वर्ष (= 60 kcal / cm 2 प्रति वर्ष) ) इसके अलावा, अंटार्कटिका में यह आर्कटिक की तुलना में 1.5 - 2 गुना अधिक है, मुख्य रूप से मुख्य भूमि की अधिक पूर्ण ऊंचाई (3 किमी से अधिक) और इसलिए हवा का कम घनत्व, इसकी सूखापन और पारदर्शिता, साथ ही बादल मौसम के कारण। . कुल विकिरण की क्षेत्रीयता महाद्वीपों की तुलना में महासागरों पर बेहतर ढंग से व्यक्त की जाती है।

कुल विकिरण का दूसरा महत्वपूर्ण पैटर्न यह है कि महाद्वीपों पर कम (15 - 30%) बादलों के कारण महाद्वीपों को महासागरों की तुलना में अधिक प्राप्त होता है। एकमात्र अपवाद भूमध्यरेखीय अक्षांश हैं, क्योंकि दिन के दौरान समुद्र के ऊपर संवहनी बादल भूमि की तुलना में कम होता है।

तीसरी विशेषता यह है कि उत्तरी, अधिक महाद्वीपीय गोलार्ध में, कुल विकिरण आमतौर पर दक्षिणी महासागर की तुलना में अधिक होता है।

जून में, सौर विकिरण की सबसे बड़ी मासिक मात्रा उत्तरी गोलार्ध, विशेष रूप से अंतर्देशीय उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों द्वारा प्राप्त की जाती है। समशीतोष्ण और ध्रुवीय अक्षांशों में, विकिरण की मात्रा अक्षांशों में थोड़ी भिन्न होती है, क्योंकि किरणों की घटना के कोण में कमी की भरपाई धूप की अवधि से होती है, आर्कटिक सर्कल से परे ध्रुवीय दिन तक। दक्षिणी गोलार्ध में, अक्षांश बढ़ने के साथ, विकिरण तेजी से कम हो जाता है और अंटार्कटिक सर्कल से परे शून्य हो जाता है।

दिसंबर में, दक्षिणी गोलार्ध को उत्तरी की तुलना में अधिक विकिरण प्राप्त होता है। इस समय, सौर ताप की सबसे बड़ी मासिक मात्रा ऑस्ट्रेलिया और कालाहारी के रेगिस्तानों पर पड़ती है; आगे समशीतोष्ण अक्षांशों में, विकिरण धीरे-धीरे कम हो जाता है, लेकिन अंटार्कटिका में यह फिर से बढ़ जाता है और उष्ण कटिबंध में समान मूल्यों तक पहुँच जाता है। उत्तरी गोलार्ध में, बढ़ते अक्षांश के साथ, यह तेजी से घटता है और आर्कटिक सर्कल से परे अनुपस्थित है।

सामान्य तौर पर, कुल विकिरण का सबसे बड़ा वार्षिक आयाम ध्रुवीय हलकों से परे मनाया जाता है, विशेष रूप से अंटार्कटिका में, सबसे छोटा - भूमध्यरेखीय क्षेत्र में।

देश की अक्षांशीय स्थिति सतह पर पहुंचने वाले सौर विकिरण की मात्रा और इसके अंतर-वार्षिक वितरण को निर्धारित करती है। रूस 77 और 41°N के बीच स्थित है; इसका मुख्य क्षेत्र 50 और 70°N. अक्षांश के बीच स्थित है। यह मुख्य रूप से समशीतोष्ण और उपनगरीय क्षेत्रों में रूस की स्थिति का कारण है, जो वर्ष के मौसमों द्वारा सौर विकिरण की मात्रा में तेज परिवर्तन को पूर्व निर्धारित करता है। उत्तर से दक्षिण तक क्षेत्र की बड़ी सीमा इसके उत्तरी और दक्षिणी क्षेत्रों के बीच वार्षिक कुल विकिरण में महत्वपूर्ण अंतर निर्धारित करती है। फ्रांज जोसेफ लैंड और सेवरनाया ज़ेमल्या के आर्कटिक द्वीपसमूह में, वार्षिक कुल विकिरण लगभग 60 किलो कैलोरी/सेमी2 (2500 एमजे/एम2) है, और चरम दक्षिण में यह लगभग 120 किलो कैलोरी/सेमी2 (5000 एमजे/एम2) है।

महासागरों के संबंध में देश की स्थिति का बहुत महत्व है, क्योंकि बादलों का वितरण इस पर निर्भर करता है, जो प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण के अनुपात को प्रभावित करता है और इसके माध्यम से कुल विकिरण की मात्रा, साथ ही अधिक आर्द्र की आपूर्ति समुद्री वायु। रूस, जैसा कि आप जानते हैं, समुद्र द्वारा धोया जाता है, मुख्य रूप से उत्तर और पूर्व में, जो इन अक्षांशों में प्रचलित वायु द्रव्यमान के पश्चिमी स्थानांतरण के साथ, अपेक्षाकृत संकीर्ण तटीय पट्टी के भीतर समुद्र के प्रभाव को सीमित करता है। हालांकि, गर्मियों में सुदूर पूर्व में बादलों की तेज वृद्धि सिखोट-एलिन क्षेत्र में जुलाई में सौर विकिरण को 550 mJ/m2 तक कम कर देती है, जो कोला प्रायद्वीप, यमल और तैमिर के उत्तर में कुल विकिरण के बराबर है।

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला सौर विकिरण जलवायु निर्माण का मुख्य ऊर्जा आधार है। यह पृथ्वी की सतह पर ऊष्मा के मुख्य प्रवाह को निर्धारित करता है। भूमध्य रेखा से जितना दूर होगा, सूर्य की किरणों का आपतन कोण जितना छोटा होगा, सौर विकिरण की तीव्रता उतनी ही कम होगी। आर्कटिक बेसिन के पश्चिमी क्षेत्रों में बड़े बादलों के कारण, जो प्रत्यक्ष सौर विकिरण में देरी करता है, सबसे कम वार्षिक कुल विकिरण आर्कटिक के इस हिस्से के ध्रुवीय द्वीपों और कोला प्रायद्वीप (लगभग 2500 एमजे) पर वरांगर फोजर्ड क्षेत्र के लिए विशिष्ट है। /एम2)। दक्षिण में, कुल विकिरण बढ़ जाता है, तमन प्रायद्वीप पर और सुदूर पूर्व में खानका झील के क्षेत्र में अधिकतम (5000 mJ / m2 से अधिक) तक पहुंच जाता है। इस प्रकार, वार्षिक कुल विकिरण उत्तरी सीमाओं से दक्षिणी सीमा तक दोगुना हो जाता है।

कुल विकिरण विकिरण संतुलन का आने वाला हिस्सा है: आर = क्यू (1 - ए) - जे। बाहर जाने वाला हिस्सा विकिरण (क्यू ए) और प्रभावी विकिरण (जे) परावर्तित होता है। परावर्तित विकिरण अंतर्निहित सतह के अलबीडो पर निर्भर करता है, और इसलिए क्षेत्र से क्षेत्र और मौसमों में भिन्न होता है। बादलों के घटने के साथ प्रभावी विकिरण बढ़ता है, इसलिए अंतर्देशीय समुद्र के तटों से। इसके अलावा, प्रभावी विकिरण हवा के तापमान और सक्रिय सतह के तापमान पर निर्भर करता है। सामान्य तौर पर, प्रभावी विकिरण उत्तर से दक्षिण की ओर बढ़ता है।

सबसे उत्तरी द्वीपों में विकिरण संतुलन ऋणात्मक है; मुख्य भूमि में, यह तैमिर के चरम उत्तर में 400 एमजे / एम 2 से सुदूर पूर्व के चरम दक्षिण में 2000 एमजे / एम 2 तक, वोल्गा और पूर्वी सिस्कोकेशिया की निचली पहुंच में भिन्न होता है। पश्चिमी सिस्कोकेशिया में विकिरण संतुलन अपने अधिकतम मूल्य (2100 mJ/m2) तक पहुँच जाता है। विकिरण संतुलन प्रकृति में होने वाली विविध प्रक्रियाओं पर खर्च होने वाली गर्मी की मात्रा को निर्धारित करता है। नतीजतन, रूस के उत्तरी महाद्वीपीय बाहरी इलाके के पास, प्राकृतिक प्रक्रियाएं, और सबसे ऊपर, जलवायु निर्माण, इसके दक्षिणी बाहरी इलाके की तुलना में पांच गुना कम गर्मी का उपभोग करते हैं।

सौर विकिरण वह सारी ऊर्जा है जो सूर्य से पृथ्वी तक पहुँचती है।

सौर विकिरण का वह भाग जो बिना किसी बाधा के पृथ्वी की सतह पर पहुँचता है, प्रत्यक्ष विकिरण कहलाता है। प्रत्यक्ष विकिरण की अधिकतम संभव मात्रा सूर्य की किरणों के लंबवत स्थित क्षेत्र की एक इकाई द्वारा प्राप्त की जाती है। यदि सूर्य की किरणें बादलों और जलवाष्प से होकर गुजरती हैं, तो यह विसरित विकिरण है।

एक निश्चित सतह में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण का एक मात्रात्मक माप ऊर्जा रोशनी, या विकिरण प्रवाह का घनत्व है, अर्थात। प्रति इकाई समय में एक इकाई क्षेत्र पर विकिरण ऊर्जा घटना की मात्रा। ऊर्जा रोशनी को W/m2 में मापा जाता है।

सौर विकिरण की मात्रा इस पर निर्भर करती है:

1) सूर्य के प्रकाश का आपतन कोण

2) दिन के उजाले घंटे की अवधि

3) बादल छा जाना।

प्रत्यक्ष सौर विकिरण का लगभग 23% वायुमंडल में अवशोषित होता है। इसके अलावा, यह अवशोषण चयनात्मक है: विभिन्न गैसें स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों में और अलग-अलग डिग्री में विकिरण को अवशोषित करती हैं।

सौर विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण के रूप में वायुमंडल की ऊपरी सीमा तक पहुँचता है। पृथ्वी पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण घटना का लगभग 30% वापस बाहरी अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है। शेष 70% वायुमंडल में प्रवेश करता है।

उष्ण कटिबंध की तर्ज पर स्थित रेगिस्तान सबसे अधिक मात्रा में सौर विकिरण प्राप्त करते हैं। वहाँ सूर्य ऊँचा उठता है और वर्ष के अधिकांश समय में मौसम बादल रहित रहता है।

भूमध्य रेखा के ऊपर के वातावरण में बहुत अधिक जलवाष्प होती है, जो घने बादलों का निर्माण करती है। भाप और बादल अधिकांश सौर विकिरण को अवशोषित करते हैं।

ध्रुवीय क्षेत्र कम से कम विकिरण प्राप्त करते हैं, जहां सूर्य की किरणें लगभग पृथ्वी की सतह पर फैलती हैं।

अंतर्निहित सतह विभिन्न तरीकों से विकिरण को दर्शाती है। गहरी और असमान सतहें कम विकिरण को परावर्तित करती हैं, जबकि हल्की और चिकनी सतहें अच्छी तरह से परावर्तित होती हैं।

एक तूफान में समुद्र शांत समुद्र की तुलना में कम विकिरण को दर्शाता है।

अल्बेडो (अव्य। अल्बस - सफेद) - विकिरण को प्रतिबिंबित करने के लिए एक सतह की क्षमता।

कुल विकिरण का भौगोलिक वितरण

दुनिया भर में कुल सौर विकिरण की वार्षिक और मासिक मात्रा का वितरण आंचलिक है: मानचित्रों पर विकिरण प्रवाह के आइसोलाइन अक्षांश मंडलों के साथ मेल नहीं खाते हैं। इन विचलनों को इस तथ्य से समझाया गया है कि दुनिया भर में विकिरण का वितरण वातावरण की पारदर्शिता और बादलों से प्रभावित होता है।

निम्न-बादल उपोष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों में कुल विकिरण की वार्षिक मात्रा विशेष रूप से अधिक होती है। लेकिन भूमध्यरेखीय वन क्षेत्रों में उनके उच्च बादलों के साथ, वे कम हो जाते हैं। दोनों गोलार्द्धों के उच्च अक्षांशों पर, कुल विकिरण की वार्षिक मात्रा घट जाती है। लेकिन फिर वे फिर से बढ़ते हैं - उत्तरी गोलार्ध में बहुत कम, लेकिन बादलों और बर्फीले अंटार्कटिका पर बहुत महत्वपूर्ण। महासागरों के ऊपर, विकिरण की मात्रा भूमि की तुलना में कम होती है।

ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका के बर्फीले पठारों को छोड़कर, वर्ष के लिए पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन पृथ्वी पर हर जगह सकारात्मक है। इसका मतलब है कि अवशोषित विकिरण का वार्षिक प्रवाह उसी समय के प्रभावी विकिरण से अधिक है। लेकिन इसका मतलब यह बिल्कुल भी नहीं है कि पृथ्वी की सतह हर साल गर्म होती जा रही है। विकिरण पर अवशोषित विकिरण की अधिकता को पृथ्वी की सतह से हवा में तापीय चालन द्वारा और पानी के चरण परिवर्तनों के दौरान (पृथ्वी की सतह से वाष्पीकरण के दौरान और बाद में वातावरण में संघनन के दौरान) गर्मी के हस्तांतरण द्वारा संतुलित किया जाता है।

पृथ्वी की सतह के लिए, विकिरण की प्राप्ति और वापसी में कोई विकिरण संतुलन नहीं है, लेकिन एक तापीय संतुलन है: पृथ्वी की सतह पर विकिरण और गैर-विकिरण दोनों तरीकों से गर्मी का प्रवाह समान तरीकों से इसकी वापसी के बराबर है। .

जैसा कि ज्ञात है, विकिरण संतुलन कुल विकिरण और प्रभावी विकिरण के बीच का अंतर है। पृथ्वी की सतह का प्रभावी विकिरण कुल विकिरण की तुलना में अधिक समान रूप से दुनिया भर में वितरित किया जाता है। मुद्दा यह है कि जैसे-जैसे पृथ्वी की सतह का तापमान बढ़ता है, यानी निचले अक्षांशों में संक्रमण के साथ, पृथ्वी की सतह का आत्म-विकिरण बढ़ता है; हालाँकि, साथ ही, हवा में नमी की मात्रा और उसके उच्च तापमान के कारण वातावरण का काउंटर रेडिएशन भी बढ़ जाता है। इसलिए, अक्षांश के साथ प्रभावी विकिरण में परिवर्तन बहुत बड़े नहीं हैं।

कुल सौर विकिरण और विकिरण संतुलन का भौगोलिक वितरण

सौर विकिरण के आगमन की वार्षिक मात्रा ध्रुवों से भूमध्य रेखा तक बढ़ जाती है। हालांकि, इस नियमितता की सामान्य प्रकृति का उल्लंघन वातावरण के बादल, आर्द्रता और धूल के वितरण के आधार पर होता है। इसलिए, रेगिस्तान में, जहां साफ मौसम रहता है, सौर विकिरण का आगमन तटीय क्षेत्रों में समान अक्षांशों की तुलना में बहुत अधिक होता है।

सौर विकिरण आगमन की सबसे बड़ी वार्षिक मात्रा मिस्र के दक्षिण में देखी जाती है - 9200 MJ/m2। समुद्र के ऊपर एक ही अक्षांश पर, वे 6700-7550 MJ/m2 हैं। यूएसएसआर के क्षेत्र में, सौर विकिरण की वार्षिक मात्रा उत्तर में 2500 एमजे / एम 2 से लेकर मध्य एशिया में 6700 एमजे / एम 2 और अधिक तक होती है। जून में, USSR के उत्तर में कुल विकिरण की मासिक मात्रा 590-670 MJ/m2 है, और दक्षिण में 750-920 MJ/m2 है। काफी बड़ा, उत्तर में कुल विकिरण का आगमन, जो दक्षिण की तुलना में काफी तुलनीय है, चौबीसों घंटे चलने के कारण होता है।

विकिरण संतुलन सौर विकिरण के आगमन और अल्बेडो और अंतर्निहित सतह के प्रभावी विकिरण दोनों पर निर्भर करता है। इसलिए, एक ही भौगोलिक अक्षांश पर विकिरण संतुलन समुद्र के ऊपर अधिक और महाद्वीपों पर कम होता है। यूएसएसआर के भीतर, विकिरण की वार्षिक राशि उत्तर में औसत 500-800 एमजे / एम 2 और दक्षिण में लगभग 2200 एमजे / एम 2 है। विकिरण संतुलन की मासिक मात्रा

जून में साइबेरिया में आर्कटिक सर्कल के पास और मध्य एशियाई गणराज्यों में सक्रिय परत व्यावहारिक रूप से करीब 280-330 MJ/m2 है। अंजीर पर। चित्र 9 सक्रिय परत के विकिरण संतुलन के वार्षिक योग का एक नक्शा दिखाता है (एम। आई। बुड्यो के अनुसार)। स्थायी बर्फ या बर्फ के आवरण (ग्रीनलैंड, अंटार्कटिका) वाले क्षेत्रों को छोड़कर, ये रकम हर जगह सकारात्मक हैं। विकिरण संतुलन के वार्षिक योग के मानचित्र पर, समुद्र से महाद्वीप में संक्रमण के दौरान विकिरण संतुलन में अचानक परिवर्तन ध्यान देने योग्य है। यह रेगिस्तान की सीमा से लगे अफ्रीका के तटों पर विशेष रूप से स्पष्ट है। यह समझाया गया है, सबसे पहले, इस तथ्य से कि समुद्र की सतह अल्बेडो भूमि अल्बेडो (रेगिस्तान अल्बेडो औसतन 0.28 है) की तुलना में बहुत कम है और दूसरी बात, उष्णकटिबंधीय रेगिस्तान में बड़े प्रभावी विकिरण द्वारा।

विकिरण संतुलन और उसके घटकों का भौगोलिक वितरण पहली बार सोवियत वैज्ञानिकों एम। आई। बुड्यो, टी। जी। बर्लिंड, और अन्य द्वारा संकलित हीट बैलेंस एटलस (1963) में प्रस्तुत किया गया था। विकिरण संतुलन पर डेटा निर्माण, कृषि, चिकित्सा, आदि में उपयोग किया जाता है। घ.

सौर विकिरण का आगमन और विकिरण संतुलन सबसे महत्वपूर्ण जलवायु कारक हैं। वे अक्षांशीय तापीय क्षेत्रीयता का निर्धारण करते हैं, अर्थात, भूमध्य रेखा पर गर्म जलवायु से ध्रुवीय अक्षांशों की ठंडी जलवायु में संक्रमण। जलवायु निर्माण के पैटर्न की व्याख्या करने के लिए, सौर ऊर्जा के आगमन और अवशोषण और पृथ्वी की सतह और वायुमंडल में इसके बाद के परिवर्तनों के बारे में ज्ञान की आवश्यकता है।

वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर कुल सौर विकिरण का भौगोलिक वितरण अक्षांश और वर्ष के समय पर निर्भर करता है, जो पृथ्वी की गोलाकारता और भूमध्यरेखीय तल के झुकाव के कारण पृथ्वी की कक्षा के समतल पर है। वर्ष के दौरान, कुल विकिरण की मात्रा 313 किलो कैलोरी प्रति सेमी वर्ग से घट जाती है। भूमध्य रेखा पर 133 किलो कैलोरी प्रति सेमी वर्ग तक। ध्रुवों पर। गर्मियों में, विकिरण की मात्रा भूमध्य रेखा पर 160 किलो कैलोरी प्रति सेमी वर्ग से घटकर 133 किलो कैलोरी प्रति सेमी वर्ग हो जाती है। ध्रुव पर 6 महीने की गर्म अवधि के लिए, और सर्दियों में - 160 किलो कैलोरी प्रति वर्ग मीटर से। से.मी. भूमध्य रेखा पर 0 से लगभग 75°N

उष्ण कटिबंध के बीच वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर विकिरण के वार्षिक पाठ्यक्रम में, दो मैक्सिमा होते हैं, जब सूर्य अपनी उच्चतम मध्याह्न ऊंचाई / भूमध्य रेखा पर पहुंचता है - विषुव, विषुव और ग्रीष्म संक्रांति के बीच अन्य अक्षांशों में /। उष्णकटिबंधीय के बाहर, ग्रीष्म संक्रांति के दौरान विकिरण के वार्षिक पाठ्यक्रम में केवल एक अधिकतम होता है, जब सूर्य की ऊंचाई सबसे बड़ी / 90 ° - अक्षांश + 23.5 ° / और स्थान के अक्षांश पर निर्भर करती है, और सर्दियों के दौरान एक न्यूनतम होती है। संक्रांति, क्रमशः, जब सूर्य की ऊँचाई सबसे कम / 90 ° - अक्षांश - 23.5 ° / होती है।

पृथ्वी की सतह के पास कुल विकिरण का वितरण अक्षांश-क्षेत्रीय है। यहां, विकिरण इस तथ्य से कमजोर हो जाता है कि यह वायुमंडल से गुजरा है, इसका कुछ हिस्सा बादलों द्वारा मिट्टी, बिखरा हुआ और परावर्तित हो गया है। बादल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को 20-75% तक कम कर देता है। मानचित्रों पर कुल विकिरण के आइसोलिन्स वायुमंडलीय पारदर्शिता और बादल / अंजीर के प्रभाव में अक्षांशीय पाठ्यक्रम से विचलित होते हैं। 2/.

कुल विकिरण की वार्षिक मात्रा उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय अक्षांशों में सबसे बड़ी / 140 किलो कैलोरी प्रति वर्ग मीटर से अधिक है। सेमी प्रति वर्ष /, और उत्तरी अफ्रीका और अरब के रेगिस्तान में 200 ... 220 किलो कैलोरी प्रति वर्ग है। सेमी प्रति वर्ष। अमेज़ॅन और कांगो के बेसिन पर भूमध्य रेखा पर और इंडोनेशिया में, यह घटकर 100-120 किलो कैलोरी प्रति वर्ग मीटर हो जाता है। सेमी प्रति वर्ष। उपोष्णकटिबंधीय से उत्तर और दक्षिण तक, विकिरण आर्कटिक सर्कल तक कम हो जाता है, जहां यह 60 ... 80 है, फिर उत्तरी ध्रुव की ओर थोड़ा बढ़ जाता है। और अंटार्कटिका के ऊपर यह 120 .... 130 किलो कैलोरी प्रति वर्ग मीटर तक पहुंच जाता है। सेमी प्रति वर्ष। भूमध्यरेखीय को छोड़कर सभी अक्षांशों पर, महासागरों पर कुल विकिरण भूमि की तुलना में कम है।

यहां तक ​​कि एक आदर्श (शुष्क और स्वच्छ) वातावरण भी सूर्य की किरणों को अवशोषित और बिखेरता है, जिससे सौर विकिरण की तीव्रता कम हो जाती है। जल वाष्प और ठोस अशुद्धियों वाले वास्तविक वातावरण के सौर विकिरण पर कमजोर प्रभाव एक आदर्श की तुलना में बहुत अधिक है।

वायुमंडल पृथ्वी पर आने वाले सौर विकिरण का केवल 15-20% अवशोषित करता है, ज्यादातर अवरक्त। जल वाष्प, एरोसोल और ओजोन अवशोषक के रूप में कार्य करते हैं।

लगभग 25% सौर विकिरण वायुमंडल द्वारा बिखरा हुआ है। गैसों के अणु लघु-तरंग दैर्ध्य किरणों को बिखेरते हैं (इससे आकाश का रंग नीला होता है)। अशुद्धताएं (धूल के कण, क्रिस्टल और बूंदें) लंबी तरंग दैर्ध्य किरणों (सफेद रंग की टिंट) को बिखेरती हैं। वायुमंडल द्वारा सूर्य की किरणों के प्रकीर्णन और परावर्तन के कारण बादल के दिनों में दिन का उजाला होता है, छाया में वस्तुएँ दिखाई देती हैं, और गोधूलि की घटना होती है।

टर्बिडिटी फैक्टर - आदर्श की पारदर्शिता के लिए वास्तविक वातावरण की पारदर्शिता का अनुपात, वायुमंडल में जल वाष्प और धूल की सामग्री से निर्धारित होता है और हमेशा एक से अधिक होता है।

भौगोलिक अक्षांश में वृद्धि के साथ, मैलापन कारक कम हो जाता है: अक्षांशों पर 00 से 200 एन अक्षांश पर। यह औसत 4.6, अक्षांशों पर 400 से 500 n तक है। - 3.5, अक्षांशों पर 500 से 600 s.l. - 2.8 और अक्षांशों पर 600 से 800 s.l. - 2.0. समशीतोष्ण अक्षांशों में, गंदलापन कारक सर्दियों में गर्मियों की तुलना में कम होता है, और सुबह की तुलना में दोपहर में कम होता है। यह ऊंचाई के साथ घटती जाती है। मैलापन कारक जितना अधिक होगा, वायुमंडल में सौर विकिरण का क्षीणन उतना ही अधिक होगा।

सौर विकिरण का वह भाग जो बिना प्रकीर्णित हुए वायुमंडल से होकर पृथ्वी की सतह पर प्रवेश कर गया है, प्रत्यक्ष विकिरण है। वायुमंडल द्वारा प्रकीर्णित विकिरण का कुछ भाग विसरित विकिरण में परिवर्तित हो जाता है। पृथ्वी की सतह में प्रवेश करने वाले सभी सौर विकिरण: प्रत्यक्ष + बिखरा हुआ कुल विकिरण कहलाता है।

प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बीच का अनुपात बादल, वातावरण की धूल और सूर्य की ऊंचाई के आधार पर काफी भिन्न होता है। बादल आकाश में, फैलाना विकिरण प्रत्यक्ष विकिरण से अधिक हो सकता है। सूर्य की कम ऊंचाई पर, कुल विकिरण में लगभग पूरी तरह से बिखरा हुआ विकिरण होता है। 500 की सौर ऊंचाई पर और स्पष्ट आकाश के साथ, बिखरा हुआ विकिरण 10 - 20% से अधिक नहीं होता है।

पृथ्वी पर कुल विकिरण के वितरण से इसके औसत वार्षिक और मासिक मूल्यों के मानचित्रों का पता लगाना संभव हो जाता है। कुल विकिरण की सबसे बड़ी वार्षिक मात्रा उष्णकटिबंधीय अंतर्देशीय रेगिस्तान (पूर्वी सहारा और अरब के मध्य भाग) की सतह से प्राप्त होती है। भूमध्य रेखा की ओर, उच्च वायु आर्द्रता और उच्च बादलों के कारण कुल विकिरण घटकर 120-160 kcal/cm2 प्रति वर्ष हो जाता है। समशीतोष्ण अक्षांशों में, सतह प्रति वर्ष 80 - 100 किलो कैलोरी / सेमी 2 प्राप्त करती है, आर्कटिक में - 60 -70, और अंटार्कटिका में, स्पष्ट दिनों की लगातार पुनरावृत्ति और वातावरण की उच्च पारदर्शिता के साथ, - प्रति वर्ष 100 - 120 किलो कैलोरी / सेमी 2 . पृथ्वी की सतह पर कुल विकिरण का वितरण एक आंचलिक चरित्र है।

4. अलबेडो।सतह पर पड़ने वाला कुल सौर विकिरण आंशिक रूप से वायुमंडल में वापस परावर्तित हो जाता है। किसी सतह से परावर्तित विकिरण की मात्रा और उस सतह पर आपतित मात्रा के अनुपात को एल्बिडो कहते हैं। एल्बेडो एक सतह की परावर्तनशीलता की विशेषता है और इसे एक अंश या प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। पृथ्वी की सतह का एल्बीडो इसके गुणों और स्थिति पर निर्भर करता है: रंग, आर्द्रता, आदि। ताजा गिरी हुई बर्फ में उच्चतम परावर्तन होता है - 0.90 तक। रेतीले रेगिस्तान की सतह का अल्बेडो 0.09 से 0.34 (रंग और नमी के आधार पर) है, मिट्टी के रेगिस्तान की सतह 0.30 है, ताजी घास के साथ घास के मैदान - 0.22, सूखी घास के साथ - 0.931, पर्णपाती वन - 0, 16 -0.27, शंकुधारी वन - 0.6 - 0.19। एक शांत पानी की सतह की परावर्तकता सूर्य के प्रकाश की एक तीव्र घटना के साथ 0.02 है, क्षितिज के ऊपर सूर्य की कम स्थिति के साथ - 0.35।

स्वच्छ वातावरण लगभग 0.10 सौर विकिरण को परावर्तित करता है। बर्फ से ढकी ध्रुवीय बर्फ की सतह का बड़ा एल्बिडो ध्रुवीय क्षेत्रों में कम तापमान के कारणों में से एक है।

एक ग्रह के रूप में पृथ्वी का अल्बेडो बहुत जटिल है, क्योंकि इसकी सतह बहुत विविध है। बादल बहुत मायने रखता है। बादलों का एल्बिडो 0.50 से 0.80 तक होता है। एक ग्रह के रूप में पृथ्वी के एल्बिडो का मान 0.35 के बराबर लिया जाता है।

विकिरण। निरपेक्ष शून्य (-2730C) से ऊपर के तापमान वाला कोई भी पिंड विकिरण ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। एक काले शरीर की कुल उत्सर्जन उसके पूर्ण तापमान (टी) की चौथी शक्ति के सीधे आनुपातिक है।

विकिरणित पिंड का तापमान जितना अधिक होगा, उसके द्वारा उत्सर्जित किरणों की तरंगदैर्घ्य उतनी ही कम होगी। गर्म सूर्य अंतरिक्ष में लघु-तरंग विकिरण भेजता है। पृथ्वी की सतह, लघु-तरंग सौर विकिरण को अवशोषित करती है, गर्म होती है और विकिरण का स्रोत (स्थलीय विकिरण का एक स्रोत) भी बन जाती है। लेकिन चूंकि पृथ्वी की सतह का तापमान कई दसियों डिग्री से अधिक नहीं होता है, इसलिए इसका विकिरण दीर्घ-तरंग, अदृश्य होता है।

वायुमंडल, इसके माध्यम से गुजरने वाले सौर विकिरण का हिस्सा और पृथ्वी के आधे से अधिक भाग को अवशोषित करता है, स्वयं ही विश्व अंतरिक्ष और पृथ्वी की सतह दोनों में ऊर्जा विकीर्ण करता है। पृथ्वी की सतह की ओर, पृथ्वी की ओर निर्देशित वायुमंडलीय विकिरण को प्रति विकिरण कहा जाता है। इसे काउंटर कहा जाता है क्योंकि यह पृथ्वी की सतह के स्वयं के विकिरण की ओर निर्देशित होता है। यह विकिरण, जैसे स्थलीय, लंबी-लहर, अदृश्य। पृथ्वी की सतह इस काउंटर विकिरण को लगभग पूरी तरह से (90 - 99% तक) अवशोषित कर लेती है। बढ़ते बादलों के साथ प्रति विकिरण बढ़ता है, क्योंकि बादल स्वयं विकिरण के स्रोत हैं। ऊंचाई के साथ, जल वाष्प की सामग्री में कमी के कारण काउंटर विकिरण कम हो जाता है। सबसे बड़ा काउंटर रेडिएशन भूमध्य रेखा पर होता है, जहां वायुमंडल सबसे अधिक गर्म होता है और जल वाष्प से भरपूर होता है।

दीर्घ-तरंग विकिरण की दो धाराएँ वायुमंडल में मिलती हैं - सतही विकिरण और वायुमंडलीय विकिरण। उनके बीच का अंतर, जो पृथ्वी की सतह से गर्मी के वास्तविक नुकसान को निर्धारित करता है, प्रभावी विकिरण कहलाता है। प्रभावी विकिरण जितना अधिक होता है, विकिरण सतह का तापमान उतना ही अधिक होता है। हवा की नमी प्रभावी विकिरण को कम कर देती है, इसके बादल इसे बहुत कम कर देते हैं।

उच्च सतह के तापमान, शुष्क हवा और स्पष्ट आकाश के कारण उष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों (प्रति वर्ष 80 किलो कैलोरी / सेमी 2) में प्रभावी विकिरण की वार्षिक मात्रा का उच्चतम मूल्य देखा जाता है। भूमध्य रेखा पर, उच्च वायु आर्द्रता के साथ, प्रभावी विकिरण प्रति वर्ष केवल 30 किलो कैलोरी/सेमी2 होता है, और भूमि और महासागर के लिए इसका मूल्य थोड़ा भिन्न होता है। समशीतोष्ण अक्षांशों में, पृथ्वी की सतह कुल विकिरण के अवशोषण से प्राप्त होने वाली ऊष्मा की मात्रा का लगभग आधा हिस्सा खो देती है। सामान्य तौर पर, पृथ्वी के लिए प्रभावी विकिरण प्रति वर्ष 46 किलो कैलोरी/सेमी2 है।

सूर्य से लघु-तरंग विकिरण (प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण) संचारित करने और पृथ्वी के दीर्घ-तरंग तापीय विकिरण को विलंबित करने की वायुमंडल की क्षमता को ग्रीनहाउस प्रभाव कहा जाता है। पृथ्वी की सतह का औसत तापमान लगभग + 150C है, और वायुमंडल के अभाव में यह 21 - 360 कम होगा।

5. अवशोषित विकिरण के बीच अंतरवें और प्रभावी विकिरण को विकिरण संतुलन या अवशिष्ट विकिरण कहा जाता है। संतुलन के आने वाले हिस्से में प्रत्यक्ष विकिरण, बिखरा हुआ, अर्थात् शामिल है। कुल। उपभोज्य भाग में - सतह अल्बेडो और इसका प्रभावी विकिरण।

सतह विकिरण संतुलन का मूल्य समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है: आर = क्यू (1 - ए) - आईईएफ, जहां क्यू प्रति इकाई सतह पर कुल सौर विकिरण है, ए अल्बेडो है (एक अंश के रूप में व्यक्त), आईईएफ प्रभावी है सतह विकिरण। यदि इनपुट आउटपुट से अधिक है, तो विकिरण संतुलन सकारात्मक है; यदि इनपुट आउटपुट से कम है, तो यह नकारात्मक है।

ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका के बर्फीले पठारों को छोड़कर, वर्ष के लिए पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन पूरी पृथ्वी के लिए सकारात्मक है। इसका मतलब है कि अवशोषित विकिरण का वार्षिक प्रवाह उसी समय के प्रभावी विकिरण से अधिक है।

रात में, सभी अक्षांशों पर, सतह विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है, दोपहर से पहले दिन के दौरान यह सकारात्मक होता है (सर्दियों में उच्च अक्षांशों को छोड़कर), और दोपहर में फिर से नकारात्मक होता है।

विकिरण संतुलन के वार्षिक योगों के मानचित्र पर यह देखा गया है कि महासागर में उनका वितरण, कुल मिलाकर, आंचलिक है। उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में, महासागर में विकिरण संतुलन का वार्षिक योग 140 kcal/cm2 (अरब सागर) है, और तैरती बर्फ की सीमाओं पर वे 30 kcal/cm2 से अधिक नहीं होते हैं। लगभग 600 एस। और तुम। अक्षांश, वार्षिक विकिरण संतुलन 20 - 30 kcal/cm2 है। यहाँ से उच्च अक्षांशों तक यह घटता जाता है और मुख्य भूमि अंटार्कटिका पर यह ऋणात्मक -5 - -10 kcal/cm2 है। यह कम अक्षांशों की ओर बढ़ता है, उष्णकटिबंधीय और भूमध्य रेखा पर 100-120 किलो कैलोरी/सेमी2 तक पहुंच जाता है। आंचलिक वितरण से मामूली विचलन विभिन्न बादलों के साथ जुड़ा हुआ है। पानी की सतह के ऊपर, विकिरण संतुलन समान अक्षांशों में भूमि की तुलना में अधिक होता है, क्योंकि महासागर अधिक विकिरण अवशोषित करते हैं। विकिरण संतुलन का मूल्य रेगिस्तान में आंचलिक वितरण से महत्वपूर्ण रूप से विचलित होता है, जहां शुष्क और थोड़ी बादल हवा में उच्च प्रभावी विकिरण के कारण संतुलन कम हो जाता है (सहारा में - 60 किलो कैलोरी / सेमी 2, और महासागरों में - 120 - 140) किलो कैलोरी / सेमी 2)। संतुलन भी कम हो जाता है, लेकिन कुछ हद तक, मानसूनी जलवायु वाले क्षेत्रों में, जहां गर्म मौसम में बादल बढ़ जाते हैं और, परिणामस्वरूप, समान अक्षांश पर अन्य क्षेत्रों की तुलना में अवशोषित विकिरण (प्रत्यक्ष और फैलाना) कम हो जाता है। .

जनवरी में, उत्तरी गोलार्ध के एक बड़े हिस्से में विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है। शून्य आइसोलिन 400 s.l के क्षेत्र में गुजरता है। इस अक्षांश के उत्तर में, संतुलन ऋणात्मक हो जाता है, जो आर्कटिक में शून्य से 4 किलो कैलोरी/सेमी2 और नीचे तक पहुंच जाता है। दक्षिण में, यह दक्षिणी उष्णकटिबंधीय में 10-14 किलो कैलोरी/सेमी2 तक बढ़ जाता है, और दक्षिण में अंटार्कटिका के तटीय क्षेत्रों में यह घटकर 4-5 किलो कैलोरी/सेमी2 हो जाता है।

जुलाई में, पूरे उत्तरी गोलार्ध में विकिरण संतुलन सकारात्मक होता है। 60 - 650 एन . पर यह 8 किलो कैलोरी/सेमी2 से अधिक है। दक्षिण में, यह धीरे-धीरे बढ़ता है, उत्तरी उष्णकटिबंधीय के दोनों किनारों पर अधिकतम मूल्यों तक पहुंचता है - 12 - 14 किलो कैलोरी / सेमी 2 और उच्चतर, और अरब सागर के उत्तर में - 16 किलो कैलोरी / सेमी 2। शेष राशि 400S तक धनात्मक रहती है। दक्षिण में, यह नकारात्मक मूल्यों पर जाता है और अंटार्कटिका के तट पर यह घटकर माइनस 1 - माइनस 2 किलो कैलोरी/सेमी2 हो जाता है।

6. अधिक गर्मी कैसे खर्च होती है(सकारात्मक विकिरण संतुलन) और इसकी कमी की भरपाई (ऋणात्मक विकिरण संतुलन), सतह, वातावरण के लिए थर्मल संतुलन कैसे स्थापित किया जाता है, थर्मल संतुलन की व्याख्या करता है।

सतही ताप संतुलन समीकरण

आर1 - एलई - पी - बी = 0,

जहाँ R1 विकिरण संतुलन (हमेशा सकारात्मक) है, LE वाष्पीकरण के लिए ऊष्मा की खपत है (L वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा है, E वाष्पीकरण है), P सतह और वायुमंडल के बीच अशांत ऊष्मा विनिमय है, B ऊष्मा विनिमय है सतह और अंतर्निहित मिट्टी या पानी की परतों के बीच।

चूँकि समीकरण के सभी पद बदल सकते हैं, ऊष्मा संतुलन बहुत गतिशील होता है। वायुमंडल के ताप संतुलन में इसका विकिरण संतुलन R2 (हमेशा नकारात्मक), सतह से आने वाली गर्मी - P और नमी संघनन के दौरान निकलने वाली गर्मी - LE (मान हमेशा सकारात्मक होते हैं) शामिल हैं। औसतन, वायुमंडल का दीर्घकालिक ताप संतुलन समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

आर 2 + पी + एलई = 0।

सतह और वायुमंडल का ताप संतुलन एक साथ एक लंबी अवधि के औसत पर शून्य के बराबर है।

यदि प्रति वर्ष पृथ्वी में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की मात्रा को 100% के रूप में लिया जाता है, तो 31% को वापस अंतर्ग्रहीय अंतरिक्ष में भेज दिया जाता है (7% बिखरा हुआ है और 24% बादलों द्वारा परिलक्षित होता है)। वायुमंडल आने वाले विकिरण का 17% अवशोषित करता है (3% ओजोन द्वारा, 13% जल वाष्प द्वारा और 1% बादलों द्वारा अवशोषित किया जाता है)। शेष 52% (प्रत्यक्ष + बिखरा हुआ विकिरण) अंतर्निहित सतह तक पहुँचता है, जो वायुमंडल के बाहर 4% को दर्शाता है और 48% को अवशोषित करता है। सतह द्वारा अवशोषित 48% में से 18% प्रभावी विकिरण में जाता है। इस प्रकार, सतह का विकिरण संतुलन (अवशिष्ट विकिरण) 30% (52% - 4% -18%) होगा। सतह से वाष्पीकरण 22% की खपत करता है, और 8% वायुमंडल के साथ अशांत ताप विनिमय पर खर्च किया जाता है। भूतल थर्मल संतुलन: 30% - 22% - 8% = -30%।

इंटरप्लेनेटरी स्पेस में वायुमंडल का विकिरण - 65%। उसका विकिरण संतुलन: -65% + 17% + 18% = -30%। वायुमंडल का ताप संतुलन: -30% + 22% + 8% =0. एक ग्रह के रूप में पृथ्वी का एल्बिडो 35% है।