पृथ्वी सूर्य से प्रति वर्ष 1.36 * 10v24 कैलोरी ऊष्मा प्राप्त करती है। ऊर्जा की इस मात्रा की तुलना में, पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली विकिरण ऊर्जा की शेष मात्रा नगण्य है। इस प्रकार, तारों की विकिरण ऊर्जा एक सौ मिलियन है सौर ऊर्जा, ब्रह्मांडीय विकिरण - दो अरबवां, आंतरिक गर्मीइसकी सतह पर पृथ्वी सौर ताप के पांच हजारवें हिस्से के बराबर है।
सूर्य का विकिरण - सौर विकिरण- वायुमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में होने वाली लगभग सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।
सौर विकिरण की तीव्रता के मापन की इकाई 1 मिनट (cal/cm2*min) में सूर्य की किरणों की दिशा के लंबवत एक बिल्कुल काली सतह के 1 सेमी2 द्वारा अवशोषित ऊष्मा की कैलोरी की संख्या है।

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

I1 = I0 * सिंह,

जहां I0 किरणों की एक मात्र घटना पर सौर विकिरण की तीव्रता है। वायुमंडल के बाहर, सौर स्थिरांक;
I1 - सौर विकिरण की तीव्रता जब सूर्य की किरणें एक कोण h पर पड़ती हैं।
I1 I0 से कई गुना कम है, कितनी बार सेक्शन a सेक्शन b से कम है।
चित्र 27 से पता चलता है कि ए / बी \u003d पाप ए।
सूर्य की किरणों का आपतन कोण (सूर्य की ऊँचाई) 23 ° 27 "N से 23 ° 27" S के अक्षांशों पर केवल 90 ° के बराबर होता है। (अर्थात कटिबंधों के बीच)। अन्य अक्षांशों पर, यह हमेशा 90° से कम होता है (सारणी 8)। किरणों के आपतन कोण में कमी के अनुसार, विभिन्न अक्षांशों पर सतह पर पहुंचने वाले सौर विकिरण की तीव्रता में भी कमी आनी चाहिए। चूँकि सूर्य की ऊँचाई पूरे वर्ष स्थिर नहीं रहती है और दिन के दौरान, सतह द्वारा प्राप्त सौर ताप की मात्रा में लगातार परिवर्तन होता रहता है।

सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा का सीधा संबंध है सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने की अवधि से।

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

सूर्य की किसी भी ऊंचाई पर वायुमंडल में विकिरण के कुल क्षीणन को Bouguer सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: Im = I0 * pm, जहां Im वातावरण में परिवर्तित सौर विकिरण की तीव्रता y है। पृथ्वी की सतह; I0 - सौर स्थिरांक; मी वायुमंडल में बीम का पथ है; 90 डिग्री के सौर ऊंचाई पर यह 1 (वायुमंडल का द्रव्यमान) के बराबर है, पी पारदर्शिता गुणांक है ( भिन्नात्मक संख्या, यह दर्शाता है कि विकिरण का कौन सा अंश सतह पर m=1 पर पहुंचता है)।
सूर्य की 90° की ऊँचाई पर, m=1 पर, पृथ्वी की सतह I1 के निकट सौर विकिरण की तीव्रता Io से p गुना कम है, अर्थात I1=Io*p।
यदि सूर्य की ऊंचाई 90° से कम है, तो m हमेशा 1 से अधिक होता है। सौर किरण के पथ में कई खंड हो सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक 1 के बराबर होता है। पहला (aa1) और दूसरा (a1a2) खंड I1 स्पष्ट रूप से Io *p के बराबर है, दूसरे खंड I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2 से गुजरने के बाद विकिरण तीव्रता; I3 = I0p3 आदि।

वातावरण की पारदर्शिता स्थिर नहीं है और समान नहीं है विभिन्न शर्तें. वास्तविक वातावरण की पारदर्शिता और आदर्श वातावरण की पारदर्शिता का अनुपात - मैलापन कारक - हमेशा एक से अधिक होता है। यह हवा में जल वाष्प और धूल की सामग्री पर निर्भर करता है। भौगोलिक अक्षांश में वृद्धि के साथ, मैलापन कारक कम हो जाता है: अक्षांशों पर 0 से 20 ° N तक। श्री। यह 40 से 50 ° N के अक्षांशों पर औसतन 4.6 के बराबर है। श्री। - 3.5, 50 से 60 ° N के अक्षांशों पर। श्री। - 2.8 और अक्षांशों पर 60 से 80 ° N। श्री। - 2.0. समशीतोष्ण अक्षांशों में, गंदलापन कारक सर्दियों में गर्मियों की तुलना में कम होता है, और सुबह की तुलना में दोपहर में कम होता है। यह ऊंचाई के साथ घटती जाती है। मैलापन कारक जितना अधिक होगा, सौर विकिरण का क्षीणन उतना ही अधिक होगा।
अंतर करना प्रत्यक्ष, फैलाना और कुल सौर विकिरण।
सौर विकिरण का वह भाग जो वायुमंडल से होकर पृथ्वी की सतह पर प्रवेश करता 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 और विसरित, कुल विकिरण कहलाते हैं।
प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के बीच का अनुपात बादल, वातावरण की धूल और सूर्य की ऊंचाई के आधार पर काफी भिन्न होता है। साफ आसमान में, बिखरे हुए विकिरण का अंश 0.1% से अधिक नहीं होता है, बादल वाले आसमान 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। 50° की सौर ऊंचाई और एक स्पष्ट आकाश में, बिखरे हुए विकिरण का अंश 10-20% से अधिक नहीं होता है।
औसत वार्षिक और मासिक मूल्यों के मानचित्र कुल विकिरणआइए हम इसके भौगोलिक वितरण में मुख्य पैटर्न पर ध्यान दें। कुल विकिरण के वार्षिक मूल्यों को मुख्य रूप से आंचलिक रूप से वितरित किया जाता है। पृथ्वी पर कुल विकिरण की सबसे बड़ी वार्षिक मात्रा उष्णकटिबंधीय अंतर्देशीय रेगिस्तानों (पूर्वी सहारा और ) में सतह द्वारा प्राप्त की जाती है मध्य भागअरब)। भूमध्य रेखा पर कुल विकिरण में उल्लेखनीय कमी उच्च वायु आर्द्रता और उच्च बादल के कारण होती है। आर्कटिक में, कुल विकिरण 60-70 किलो कैलोरी/सेमी2 प्रति वर्ष है; अंटार्कटिक में, स्पष्ट दिनों की लगातार पुनरावृत्ति और वातावरण की अधिक पारदर्शिता के कारण, यह कुछ हद तक अधिक है।

जून में, उत्तरी गोलार्ध में सबसे अधिक मात्रा में विकिरण प्राप्त होता है, और विशेष रूप से अंतर्देशीय उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में। उत्तरी गोलार्ध के समशीतोष्ण और ध्रुवीय अक्षांशों में सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा बहुत कम होती है, मुख्यतः ध्रुवीय क्षेत्रों में दिन की लंबी अवधि के कारण। उपरोक्त कुल विकिरण के वितरण में ज़ोनिंग। उत्तरी गोलार्ध और उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में महाद्वीप दक्षिणी गोलार्द्धलगभग व्यक्त नहीं किया। यह उत्तरी गोलार्ध में महासागर के ऊपर बेहतर रूप से प्रकट होता है और दक्षिणी गोलार्ध के अतिरिक्त उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में स्पष्ट रूप से व्यक्त किया जाता है। दक्षिणी ध्रुवीय वृत्त पर, कुल सौर विकिरण का मान 0 के करीब पहुंच जाता है।
दिसंबर में, विकिरण की सबसे बड़ी मात्रा दक्षिणी गोलार्ध में प्रवेश करती है। उच्च वायु पारदर्शिता के साथ अंटार्कटिका की उच्च बर्फ की सतह, जून में आर्कटिक की सतह की तुलना में काफी अधिक कुल विकिरण प्राप्त करती है। रेगिस्तानों (कालाहारी, ग्रेट ऑस्ट्रेलियन) में बहुत अधिक गर्मी होती है, लेकिन दक्षिणी गोलार्ध की अधिक समुद्रीता (उच्च वायु आर्द्रता और बादलों के प्रभाव) के कारण, यहां इसकी मात्रा समान अक्षांशों पर जून की तुलना में कुछ कम है। उत्तरी गोलार्ध के। उत्तरी गोलार्ध के भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में, कुल विकिरण अपेक्षाकृत कम होता है, और इसके वितरण में क्षेत्र स्पष्ट रूप से केवल उत्तरी उष्णकटिबंधीय के उत्तर में व्यक्त किया जाता है। बढ़ते अक्षांश के साथ, कुल विकिरण तेजी से घटता है, इसका शून्य आइसोलाइन आर्कटिक सर्कल के उत्तर में कुछ हद तक गुजरता है।
पृथ्वी की 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 विकिरण की मात्रा के अनुपात को कहते हैं albedo. एल्बेडो एक सतह की परावर्तनशीलता की विशेषता है।
पृथ्वी की सतह का एल्बिडो इसकी स्थिति और गुणों पर निर्भर करता है: रंग, आर्द्रता, खुरदरापन, आदि। ताजा गिरी हुई बर्फ में सबसे अधिक परावर्तन (85-95%) होता है। एक शांत पानी की सतह सूर्य की किरणों का केवल 2-5% उस पर लंबवत पड़ती है, और लगभग सभी किरणें (90%) सूर्य के कम होने पर उस पर पड़ती हैं। शुष्क चेरनोज़म का एल्बेडो - 14%, गीला - 8, वन - 10-20, घास का मैदान - 18-30, रेतीली रेगिस्तानी सतह - 29-35, समुद्री बर्फ की सतह - 30-40%।
बर्फ की सतह का बड़ा एल्बिडो, विशेष रूप से जब ताजा बर्फ (95% तक) से ढका होता है, गर्मियों में ध्रुवीय क्षेत्रों में कम तापमान का कारण होता है, जब वहां सौर विकिरण का आगमन महत्वपूर्ण होता है।
पृथ्वी की सतह और वायुमंडल का विकिरण।ऊपर के तापमान वाला कोई भी शरीर परम शून्य(शून्य से 273° से अधिक), उज्ज्वल ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। एक ब्लैकबॉडी की कुल उत्सर्जन उसके निरपेक्ष तापमान (T) की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है:
ई \u003d * T4 kcal / cm2 प्रति मिनट (स्टीफन-बोल्ट्जमैन कानून), जहां एक स्थिर गुणांक है।
तापमान जितना अधिक होगा विकीर्ण करने वाला शरीर, उत्सर्जित एनएम किरणों की तरंग दैर्ध्य जितनी कम होगी। गरमागरम सूर्य अंतरिक्ष में भेजता है लघु तरंग विकिरण. पृथ्वी की सतह, लघु-तरंग सौर विकिरण को अवशोषित करती है, गर्म होती है और विकिरण (स्थलीय विकिरण) का स्रोत भी बन जाती है। हो, चूंकि पृथ्वी की सतह का तापमान कई दसियों डिग्री से अधिक नहीं होता है, इसका लंबी तरंग विकिरण, अदृश्य।
स्थलीय विकिरण काफी हद तक वायुमंडल (जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, ओजोन) द्वारा बनाए रखा जाता है, लेकिन 9-12 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य वाली किरणें स्वतंत्र रूप से वायुमंडल से परे जाती हैं, और इसलिए पृथ्वी अपनी कुछ गर्मी खो देती है।
वायुमंडल, इसके माध्यम से गुजरने वाले सौर विकिरण का हिस्सा और पृथ्वी के आधे से अधिक 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 सतह की ओर निर्देशित वायुमंडलीय विकिरण को कहा जाता है विपरीत विकिरण।यह विकिरण, जैसे स्थलीय, लंबी-लहर, अदृश्य।
दीर्घ-तरंग विकिरण की दो धाराएँ वायुमंडल में मिलती हैं - पृथ्वी की सतह का विकिरण और वायुमंडल का विकिरण। उनके बीच का अंतर, जो पृथ्वी की सतह से गर्मी के वास्तविक नुकसान को निर्धारित करता है, कहलाता है कुशल विकिरण।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।
प्रभावी विकिरण की वार्षिक राशि का उच्चतम मूल्य देखा गया है उष्ण कटिबंधीय मरुस्थल- 80 किलो कैलोरी/सेमी2 प्रति वर्ष - धन्यवाद उच्च तापमानसतह, हवा का सूखापन और आकाश की स्पष्टता। 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 बहुत कम होता है। ध्रुवीय क्षेत्रों में सबसे कम प्रभावी विकिरण। समशीतोष्ण अक्षांशों में, पृथ्वी की सतह कुल विकिरण के अवशोषण से प्राप्त होने वाली ऊष्मा की लगभग आधी मात्रा खो देती है।
सूर्य से लघु-तरंग विकिरण (प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण) संचारित करने और पृथ्वी के दीर्घ-तरंग विकिरण को विलंबित करने की वातावरण की क्षमता को ग्रीनहाउस (ग्रीनहाउस) प्रभाव कहा जाता है। ग्रीन हाउस प्रभाव के कारण पृथ्वी की सतह का औसत तापमान +16° है, वायुमंडल के अभाव में यह -22° (38° कम) होगा।
विकिरण संतुलन (अवशिष्ट विकिरण)।पृथ्वी की सतह एक साथ विकिरण प्राप्त करती है और उसे दूर कर देती है। विकिरण का आगमन कुल सौर विकिरण और वातावरण का प्रति विकिरण है। खपत - सतह (अल्बेडो) से सूर्य के प्रकाश का प्रतिबिंब और पृथ्वी की सतह का अपना विकिरण। आवक और जावक विकिरण के बीच का अंतर है विकिरण संतुलन,या अवशिष्ट विकिरण।विकिरण संतुलन का मान समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है

आर \u003d क्यू * (1-α) - मैं,

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


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

जहाँ R विकिरण संतुलन है; ले - वाष्पीकरण के लिए गर्मी की खपत (एल - वाष्पीकरण की गुप्त गर्मी, ई - वाष्पीकरण);
पी - सतह और वायुमंडल के बीच अशांत ताप विनिमय;
ए - मिट्टी या पानी की सतह और अंतर्निहित परतों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान।
किसी सतह का विकिरण संतुलन सकारात्मक माना जाता है यदि सतह द्वारा अवशोषित विकिरण गर्मी के नुकसान से अधिक हो जाता है, और नकारात्मक अगर यह उन्हें फिर से नहीं भरता है। गर्मी संतुलन की अन्य सभी शर्तों को सकारात्मक माना जाता है यदि वे सतह से गर्मी का नुकसान करते हैं (यदि वे गर्मी की खपत के अनुरूप हैं)। जैसा। समीकरण की सभी शर्तें बदल सकती हैं, गर्मी संतुलन लगातार गड़बड़ा जाता है और फिर से बहाल हो जाता है।
ऊपर मानी गई सतह के गर्मी संतुलन का समीकरण अनुमानित है, क्योंकि यह कुछ माध्यमिक को ध्यान में नहीं रखता है, लेकिन विशिष्ट परिस्थितियों में, कारक जो महत्वपूर्ण हो जाते हैं, उदाहरण के लिए, ठंड के दौरान गर्मी की रिहाई, विगलन के लिए इसकी खपत, आदि। .
वायुमंडल के ऊष्मा संतुलन में वातावरण का विकिरण संतुलन रा, सतह से आने वाली ऊष्मा, Pa, संघनन के दौरान वातावरण में निकलने वाली ऊष्मा, LE, और क्षैतिज ऊष्मा अंतरण (संवहन) A शामिल हैं। वायुमंडल का विकिरण संतुलन सदैव ऋणात्मक होता है। नमी संघनन के परिणामस्वरूप गर्मी का प्रवाह और अशांत गर्मी हस्तांतरण का परिमाण सकारात्मक है। ऊष्मा संवहन, प्रति वर्ष औसतन, निम्न अक्षांशों से उच्च अक्षांशों में स्थानांतरित होता है: इस प्रकार, इसका अर्थ है कम अक्षांशों पर गर्मी की खपत और उच्च अक्षांशों पर आगमन। एक बहु-वर्षीय व्युत्पत्ति में, वातावरण का ताप संतुलन समीकरण रा = पा + एलई द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।
सतह और वायुमंडल का ऊष्मीय संतुलन एक साथ एक लंबी अवधि के औसत (छवि 35) पर 0 के बराबर है।

प्रति वर्ष वायुमंडल में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की मात्रा (250 किलो कैलोरी/सेमी2) को 100% के रूप में लिया जाता है। वायुमंडल में प्रवेश करने वाला सौर विकिरण आंशिक रूप से बादलों से परावर्तित होता है और वायुमंडल से परे वापस चला जाता है - 38%, आंशिक रूप से वायुमंडल द्वारा अवशोषित - 14%, और आंशिक रूप से प्रत्यक्ष सौर विकिरण के रूप में पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है - 48%। सतह पर पहुंचने वाले 48% में से 44% इसके द्वारा अवशोषित होते हैं, और 4% परावर्तित होते हैं। इस प्रकार, पृथ्वी का एल्बिडो 42% (38+4) है।
पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित विकिरण निम्नानुसार खर्च किया जाता है: प्रभावी विकिरण के माध्यम से 20% खो जाता है, सतह से वाष्पीकरण पर 18% खर्च होता है, 6% अशांत गर्मी हस्तांतरण (कुल 24%) के दौरान हवा को गर्म करने पर खर्च किया जाता है। सतह से गर्मी का नुकसान इसके आगमन को संतुलित करता है। वायुमंडल द्वारा प्राप्त ऊष्मा (सूर्य से सीधे 14%, पृथ्वी की सतह से 24%), पृथ्वी के प्रभावी विकिरण के साथ मिलकर विश्व अंतरिक्ष की ओर निर्देशित होती है। पृथ्वी के एल्बिडो (42%) और विकिरण (58%) वातावरण में सौर विकिरण के प्रवाह को संतुलित करते हैं।

सौर विकिरण प्रमुख जलवायु-निर्माण कारक है और व्यावहारिक रूप से पृथ्वी की सतह और उसके वातावरण में होने वाली सभी भौतिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का एकमात्र स्रोत है। यह जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि को निर्धारित करता है, एक या दूसरे तापमान शासन का निर्माण करता है; बादलों और वर्षा के गठन की ओर जाता है; वायुमंडल के सामान्य संचलन का मूल कारण है, जिससे एक बहुत बड़ा प्रभावअपनी सभी अभिव्यक्तियों में मानव जीवन पर। निर्माण और वास्तुकला में, सौर विकिरण सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय कारक है - इमारतों का उन्मुखीकरण, उनकी रचनात्मक, अंतरिक्ष-योजना, रंगीन, प्लास्टिक समाधान और कई अन्य विशेषताएं इस पर निर्भर करती हैं।

GOST R 55912-2013 "निर्माण जलवायु विज्ञान" के अनुसार, सौर विकिरण से संबंधित निम्नलिखित परिभाषाएँ और अवधारणाएँ अपनाई जाती हैं:

• प्रत्यक्ष विकिरण -सूर्य की दृश्य डिस्क से सीधे आने वाली समानांतर किरणों की किरण के रूप में सतह में प्रवेश करने वाले कुल सौर विकिरण का हिस्सा;
• बिखरा हुआ सौर विकिरण- वायुमंडल में बिखरने के बाद पूरे आकाश से सतह पर आने वाले कुल सौर विकिरण का हिस्सा;
• परावर्तित विकिरण- अंतर्निहित सतह से परावर्तित कुल सौर विकिरण का हिस्सा (भवन के अग्रभाग, छतों सहित);
• सौर विकिरण तीव्रता- किरणों के लंबवत स्थित एकल क्षेत्र से समय की प्रति इकाई गुजरने वाले सौर विकिरण की मात्रा।

आधुनिक घरेलू राज्य मानकों, संयुक्त उद्यमों (एसएनआईपी) और निर्माण और वास्तुकला से संबंधित अन्य नियामक दस्तावेजों में सौर विकिरण के सभी मूल्यों को किलोवाट प्रति घंटे प्रति 1 मीटर 2 (केडब्ल्यू एच / एम 2) में मापा जाता है। एक नियम के रूप में, एक महीने को समय की एक इकाई के रूप में लिया जाता है। सौर विकिरण प्रवाह (kW / m 2) की शक्ति का तात्कालिक (दूसरा) मान प्राप्त करने के लिए, महीने के लिए दिए गए मान को एक महीने में दिनों की संख्या, एक दिन में घंटों की संख्या और सेकंड से विभाजित किया जाना चाहिए। घंटों में।

भवन नियमों के कई प्रारंभिक संस्करणों में और जलवायु विज्ञान पर कई आधुनिक संदर्भ पुस्तकों में, सौर विकिरण मान मेगाजूल या किलोकलरीज प्रति एम 2 (एमजे / एम 2, केकेसी / एम 2) में दिए गए हैं। इन राशियों के एक से दूसरे में परिवर्तन के गुणांक परिशिष्ट 1 में दिए गए हैं।

भौतिक इकाई। सौर विकिरण पृथ्वी पर सूर्य से आता है। सूर्य हमारे सबसे निकट का तारा है, जो पृथ्वी से औसतन 149,450,000 किमी दूर है। जुलाई की शुरुआत में, जब पृथ्वी सूर्य ("एफ़ेलियन") से सबसे दूर होती है, तो यह दूरी बढ़कर 152 मिलियन किमी हो जाती है, और जनवरी की शुरुआत में यह घटकर 147 मिलियन किमी ("पेरीहेलियन") हो जाती है।

सौर कोर के अंदर, तापमान 5 मिलियन K से अधिक है, और दबाव पृथ्वी की तुलना में कई अरब गुना अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन हीलियम में बदल जाता है। इस थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के दौरान, उज्ज्वल ऊर्जा पैदा होती है, जो सूर्य से सभी दिशाओं में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलती है। उसी समय, तरंग दैर्ध्य का एक पूरा स्पेक्ट्रम पृथ्वी पर आता है, जिसे मौसम विज्ञान में आमतौर पर शॉर्ट-वेव और लॉन्ग-वेव सेक्शन में विभाजित किया जाता है। शॉर्टवेवतरंग दैर्ध्य में कॉल विकिरण 0.1 से 4 माइक्रोन (1 माइक्रोन \u003d 10 ~ 6 मीटर) तक होता है। लंबी लंबाई (4 से 120 माइक्रोन तक) वाले विकिरण को कहा जाता है लंबी लहर।सौर विकिरण मुख्य रूप से लघु-तरंग है - संकेतित तरंग दैर्ध्य रेंज में सभी ऊर्जा का 99% हिस्सा होता है सौर विकिरण, जबकि पृथ्वी की सतह और वायुमंडल लंबी-तरंग विकिरण उत्सर्जित करते हैं, और केवल लघु-तरंग विकिरण को प्रतिबिंबित कर सकते हैं।

सूर्य न केवल ऊर्जा का, बल्कि प्रकाश का भी स्रोत है। दृश्यमान प्रकाश तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में केवल 0.40 से 0.76 माइक्रोन तक होता है, लेकिन इस अंतराल में सभी सौर विकिरण ऊर्जा का 47% निहित होता है। लगभग 0.40 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को वायलेट के रूप में माना जाता है, जिसमें लगभग 0.76 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य लाल होती है। अन्य सभी तरंगदैर्घ्य मानव आँख द्वारा नहीं देखे जाते हैं; वे हमारे लिए अदृश्य हैं 1 . इन्फ्रारेड विकिरण (0.76 से 4 माइक्रोन तक) 44% और पराबैंगनी (0.01 से 0.39 माइक्रोन तक) - सभी ऊर्जा का 9% है। वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण के स्पेक्ट्रम में अधिकतम ऊर्जा स्पेक्ट्रम के नीले-नीले क्षेत्र में और पृथ्वी की सतह के पास - पीले-हरे रंग में होती है।

एक निश्चित सतह में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण का एक मात्रात्मक माप है ऊर्जा रोशनी,या सौर विकिरण का प्रवाह, - प्रति इकाई समय में एक इकाई क्षेत्र पर विकिरण ऊर्जा घटना की मात्रा। सौर विकिरण की अधिकतम मात्रा वायुमंडल की ऊपरी सीमा में प्रवेश करती है और इसकी विशेषता सौर स्थिरांक के मान से होती है। सौर स्थिरांक -सूर्य से पृथ्वी की औसत दूरी पर, सूर्य की किरणों के लंबवत क्षेत्र के माध्यम से पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर विकिरण का प्रवाह है। 2007 में विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) द्वारा अनुमोदित नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, यह मान 1.366 kW / m 2 (1366 W / m 2) है।

बहुत कम सौर विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है, क्योंकि जैसे-जैसे सूर्य की किरणें वायुमंडल से होकर गुजरती हैं, विकिरण एक श्रृंखला से गुजरता है। महत्वपूर्ण परिवर्तन. इसका कुछ भाग वायुमंडलीय गैसों और एरोसोल द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है और ऊष्मा में चला जाता है, अर्थात। वातावरण को गर्म करने के लिए जाता है, और भाग बिखर जाता है और विसरित विकिरण के एक विशेष रूप में चला जाता है।

प्रक्रिया अधिग्रहणोंवायुमंडल में विकिरण प्रकृति में चयनात्मक है - विभिन्न गैसें इसे स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों में और अलग-अलग डिग्री में अवशोषित करती हैं। सौर विकिरण को अवशोषित करने वाली मुख्य गैसें जल वाष्प (एच 20), ओजोन (0 3) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) हैं। उदाहरण के लिए, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, समताप मंडल ओजोन 0.29 माइक्रोन से कम तरंग दैर्ध्य वाले जीवित जीवों के लिए हानिकारक विकिरण को पूरी तरह से अवशोषित करता है, यही कारण है कि ओजोन परत पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए एक प्राकृतिक ढाल है। ओजोन औसतन लगभग 3% सौर विकिरण को अवशोषित करता है। स्पेक्ट्रम के लाल और अवरक्त क्षेत्रों में, जल वाष्प सौर विकिरण को सबसे महत्वपूर्ण रूप से अवशोषित करता है। स्पेक्ट्रम के एक ही क्षेत्र में कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण बैंड होते हैं, हालांकि

प्रकाश और रंग के बारे में अधिक जानकारी "वास्तुकला भौतिकी" विषय के अन्य अनुभागों में चर्चा की गई है।

सामान्य तौर पर, प्रत्यक्ष विकिरण का इसका अवशोषण छोटा होता है। सौर विकिरण का अवशोषण प्राकृतिक और मानवजनित मूल के एरोसोल दोनों द्वारा होता है, विशेष रूप से कालिख के कणों द्वारा। कुल मिलाकर, लगभग 15% सौर विकिरण जल वाष्प और एरोसोल द्वारा और लगभग 5% बादलों द्वारा अवशोषित किया जाता है।

बिखरनेविकिरण है शारीरिक प्रक्रियाबातचीत विद्युत चुम्बकीय विकिरणऔर पदार्थ, जिसके दौरान अणु और परमाणु विकिरण के हिस्से को अवशोषित करते हैं, और फिर इसे सभी दिशाओं में फिर से उत्सर्जित करते हैं। यह बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया, जो प्रकीर्णन कणों के आकार और आपतित विकिरण की तरंगदैर्घ्य के अनुपात पर निर्भर करता है। बिल्कुल में साफ़ हवा, जहाँ प्रकीर्णन केवल गैस के अणुओं द्वारा उत्पन्न होता है, यह आज्ञा का पालन करता है रेले कानून, अर्थात। बिखरी हुई किरणों की तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इस प्रकार, आकाश का नीला रंग स्वयं हवा का रंग है, इसमें सूर्य के प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण, क्योंकि बैंगनी और नीली किरणें नारंगी और लाल की तुलना में हवा से बहुत बेहतर तरीके से बिखरी होती हैं।

यदि हवा में ऐसे कण हैं जिनके आयाम विकिरण की तरंग दैर्ध्य के बराबर हैं - एरोसोल, पानी की बूंदें, बर्फ के क्रिस्टल - तो प्रकीर्णन रेले के नियम का पालन नहीं करेगा, और बिखरा हुआ विकिरण लघु-तरंग दैर्ध्य किरणों में इतना समृद्ध नहीं होगा। 1-2 माइक्रोन से अधिक व्यास वाले कणों पर, कोई प्रकीर्णन नहीं होगा, लेकिन फैलाना प्रतिबिंब होगा, जो आकाश के सफेद रंग को निर्धारित करता है।

बिखरने वाले नाटक बड़ी भूमिकाप्राकृतिक रोशनी के निर्माण में: दिन में सूर्य की अनुपस्थिति में, यह विसरित (फैलाना) प्रकाश बनाता है। यदि प्रकीर्णन न होता तो प्रकाश वहीं होता जहाँ सीधी धूप पड़ती। शाम और भोर, सूर्योदय और सूर्यास्त के समय बादलों का रंग भी इस घटना से जुड़ा हुआ है।

तो, सौर विकिरण दो धाराओं के रूप में पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है: प्रत्यक्ष और फैलाना विकिरण।

प्रत्यक्ष विकिरण(5) सौर डिस्क से सीधे पृथ्वी की सतह पर आता है। इस मामले में, विकिरण की अधिकतम संभव मात्रा सूर्य की किरणों के लंबवत स्थित एकल साइट द्वारा प्राप्त की जाएगी (5)। प्रति यूनिट क्षैतिजसतह में कम मात्रा में विकिरण ऊर्जा Y होगी, जिसे भी कहा जाता है आतपन:

वाई \u003d? -8shA 0, (1.1)

कहाँ पे और 0-क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई, जो क्षैतिज सतह पर सूर्य की किरणों के आपतन कोण को निर्धारित करती है।

बिखरा हुआ विकिरण(/)) सौर डिस्क के अपवाद के साथ, आकाश के सभी बिंदुओं से पृथ्वी की सतह पर आता है।

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले सभी सौर विकिरण को कहते हैं कुल सौर विकिरण (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = और 0+ /).

इस प्रकार के विकिरण का आगमन महत्वपूर्ण रूप से न केवल खगोलीय कारणों पर निर्भर करता है, बल्कि बादलों पर भी निर्भर करता है। इसलिए, मौसम विज्ञान में यह भेद करने की प्रथा है विकिरण की संभावित मात्राबादल रहित परिस्थितियों में देखा गया, और विकिरण की वास्तविक मात्रा, जो . पर होता है वास्तविक स्थितियांबादल।

पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाले सभी सौर विकिरण इसके द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं और गर्मी में परिवर्तित हो जाते हैं। इसका एक हिस्सा परावर्तित होता है और इसलिए अंतर्निहित सतह से खो जाता है। इस भाग को कहा जाता है परावर्तित विकिरण(/? k), और इसका मान पर निर्भर करता है albedoजमीन की सतह (एल से):

एक कश्मीर = - 100%.

अल्बेडो मान को एक इकाई के अंशों में या प्रतिशत के रूप में मापा जाता है। निर्माण और वास्तुकला में, एक इकाई के अंशों का अधिक बार उपयोग किया जाता है। वे भवन और परिष्करण सामग्री की परावर्तनशीलता, अग्रभागों की लपट आदि को भी मापते हैं। जलवायु विज्ञान में, अल्बेडो को प्रतिशत के रूप में मापा जाता है।

अल्बेडो का पृथ्वी की जलवायु के निर्माण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, क्योंकि यह अंतर्निहित सतह की परावर्तनशीलता का एक अभिन्न संकेतक है। यह इस सतह की स्थिति (खुरदरापन, रंग, नमी) पर निर्भर करता है और बहुत विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। उच्चतम अल्बेडो मान (75% तक) ताजा गिरी हुई बर्फ की विशेषता है, जबकि सबसे कम मान तेज धूप ("3%) के दौरान पानी की सतह की विशेषता है। मिट्टी और वनस्पति की सतह का अल्बेडो औसतन 10 से 30% तक भिन्न होता है।

अगर हम पूरी पृथ्वी को समग्र मानें तो इसका एल्बिडो 30% होता है। इस मान को कहा जाता है पृथ्वी का ग्रह अल्बेडोऔर अंतरिक्ष में जाने वाले परावर्तित और बिखरे हुए सौर विकिरण के अनुपात को वायुमंडल में प्रवेश करने वाले विकिरण की कुल मात्रा के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है।

शहरों के क्षेत्र में, अल्बेडो, एक नियम के रूप में, प्राकृतिक, अबाधित परिदृश्यों की तुलना में कम है। समशीतोष्ण जलवायु वाले बड़े शहरों के क्षेत्र के लिए अल्बेडो का विशिष्ट मूल्य 15-18% है। दक्षिणी शहरों में, अलबेडो आमतौर पर अधिक होता है क्योंकि इसमें अग्रभागों और छतों के रंग में हल्के स्वरों का उपयोग किया जाता है। उत्तरी शहरघनी इमारतों और नीचे अल्बेडो इमारतों के गहरे रंग के घोल के साथ। यह गर्म दक्षिणी देशों में अवशोषित सौर विकिरण की मात्रा को कम करने की अनुमति देता है, जिससे इमारतों की थर्मल पृष्ठभूमि कम हो जाती है, और उत्तरी ठंडे क्षेत्रों में, इसके विपरीत, अवशोषित सौर विकिरण के हिस्से को बढ़ाने के लिए, समग्र थर्मल पृष्ठभूमि में वृद्धि होती है।

अवशोषित विकिरण(* U P0GL) को भी कहा जाता है शॉर्टवेव विकिरण का संतुलन (वीके)और कुल और परावर्तित विकिरण (दो लघु-तरंग प्रवाह) के बीच का अंतर है:

^abs \u003d 5 k = 0~ मैं के- (1.4)

यह पृथ्वी की सतह की ऊपरी परतों और उस पर स्थित हर चीज (वनस्पति आवरण, सड़कों, इमारतों, संरचनाओं, आदि) को गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप वे मानव आंखों के लिए अदृश्य लंबी तरंग विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। इस विकिरण को अक्सर कहा जाता है पृथ्वी की सतह का अपना विकिरण(? 3)। इसका मान, स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान नियम के अनुसार, निरपेक्ष तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है।

वायुमंडल लंबी-तरंग विकिरण भी उत्सर्जित करता है, जिसका अधिकांश भाग पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है और लगभग पूरी तरह से इसके द्वारा अवशोषित हो जाता है। इस विकिरण को कहा जाता है वायुमंडल का काउंटर विकिरण (ई ए)।बढ़ते बादल और हवा की नमी के साथ वातावरण का काउंटर रेडिएशन बढ़ता है और यह पृथ्वी की सतह के लिए गर्मी का एक बहुत ही महत्वपूर्ण स्रोत है। हालांकि, वायुमंडल का दीर्घ-तरंग विकिरण हमेशा पृथ्वी की तुलना में थोड़ा कम होता है, जिसके कारण पृथ्वी की सतह गर्मी खो देती है, और इन मूल्यों के बीच के अंतर को कहा जाता है पृथ्वी का प्रभावी विकिरण (E .)एफई)।

औसतन, समशीतोष्ण अक्षांशों में, प्रभावी विकिरण के माध्यम से पृथ्वी की सतह अवशोषित सौर विकिरण से प्राप्त होने वाली गर्मी की मात्रा का लगभग आधा खो देती है। स्थलीय विकिरण को अवशोषित करके और पृथ्वी की सतह पर काउंटर विकिरण भेजकर, वातावरण रात में इस सतह की ठंडक को कम कर देता है। दिन के दौरान, यह पृथ्वी की सतह के ताप को रोकने के लिए बहुत कम करता है। पृथ्वी की सतह के ऊष्मीय शासन पर पृथ्वी के वायुमंडल के इस प्रभाव को कहा जाता है ग्रीनहाउस प्रभाव।इस प्रकार, ग्रीनहाउस प्रभाव की घटना में पृथ्वी की सतह के पास गर्मी की अवधारण शामिल है। बड़ी भूमिकायह प्रक्रिया तकनीकी मूल की गैसों द्वारा निभाई जाती है, मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड, जिसकी सांद्रता शहरी क्षेत्रों में विशेष रूप से अधिक है। लेकिन मुख्य भूमिका अभी भी प्राकृतिक उत्पत्ति की गैसों की है।

वायुमंडल में मुख्य पदार्थ जो पृथ्वी से लंबी तरंग विकिरण को अवशोषित करता है और विकिरण को वापस भेजता है भाप।यह 8.5 से 12 माइक्रोन तक की तरंग दैर्ध्य सीमा को छोड़कर लगभग सभी लंबी-तरंग विकिरण को अवशोषित करता है, जिसे . कहा जाता है "पारदर्शिता खिड़की"भाप। केवल इस अंतराल में स्थलीय विकिरण वायुमंडल के माध्यम से विश्व अंतरिक्ष में प्रवेश करता है। जल वाष्प के अलावा, कार्बन डाइऑक्साइड लंबी-तरंग विकिरण को दृढ़ता से अवशोषित करता है, और यह जल वाष्प की पारदर्शिता खिड़की में है कि ओजोन बहुत कमजोर है, साथ ही मीथेन, नाइट्रोजन ऑक्साइड, क्लोरोफ्लोरोकार्बन (फ्रीन्स) और कुछ अन्य गैस अशुद्धियाँ भी हैं।

जीवन को बनाए रखने के लिए गर्मी को पृथ्वी की सतह के करीब रखना एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। इसके बिना, पृथ्वी का औसत तापमान वर्तमान तापमान से 33 डिग्री सेल्सियस कम होगा, और जीवित जीव शायद ही पृथ्वी पर रह सकते हैं। इसलिए, बिंदु ग्रीनहाउस प्रभाव में नहीं है जैसे (आखिरकार, यह उस क्षण से उत्पन्न हुआ जब से वातावरण बना था), लेकिन इस तथ्य में कि प्रभाव के तहत मानवजनित गतिविधियाँचल रहा बढ़तयह प्रभाव। इसका कारण तकनीकी उत्पत्ति के ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता में तेजी से वृद्धि है, मुख्य रूप से जीवाश्म ईंधन के दहन के दौरान उत्सर्जित CO2। यह इस तथ्य को जन्म दे सकता है कि समान आने वाले विकिरण के साथ, ग्रह पर शेष गर्मी के अनुपात में वृद्धि होगी, और इसके परिणामस्वरूप, पृथ्वी की सतह और वातावरण का तापमान भी बढ़ेगा। पिछले 100 वर्षों में, हमारे ग्रह के हवा के तापमान में औसतन 0.6 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि हुई है।

ऐसा माना जाता है कि जब CO2 की सांद्रता उसके पूर्व-औद्योगिक मूल्य के सापेक्ष दोगुनी हो जाती है ग्लोबल वार्मिंगलगभग 3 डिग्री सेल्सियस (विभिन्न अनुमानों के अनुसार - 1.5 से 5.5 डिग्री सेल्सियस तक) होगा। जिसमें सबसे बड़ा परिवर्तनशरद ऋतु-सर्दियों की अवधि के दौरान उच्च अक्षांश क्षोभमंडल में होना चाहिए। नतीजतन, आर्कटिक और अंटार्कटिका में बर्फ पिघलने लगेगी और विश्व महासागर का स्तर बढ़ना शुरू हो जाएगा। यह वृद्धि 25 से 165 सेमी तक हो सकती है, जिसका अर्थ है कि समुद्र और महासागरों के तटीय क्षेत्रों में स्थित कई शहरों में बाढ़ आ जाएगी।

इस प्रकार, यह लाखों लोगों के जीवन को प्रभावित करने वाला एक बहुत ही महत्वपूर्ण मुद्दा है। इसे ध्यान में रखते हुए, 1988 में की समस्या पर पहला अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन मानवजनित परिवर्तनजलवायु। वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में वृद्धि के कारण ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि के परिणाम वैश्विक परमाणु युद्ध के परिणामों के बाद दूसरे स्थान पर हैं। उसी समय, संयुक्त राष्ट्र (यूएन) में इंटरगवर्नमेंटल पैनल ऑन क्लाइमेट चेंज (आईपीसीसी) का गठन किया गया था। आईपीसीसी - जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल), जो ग्रह की आबादी के जीवन और स्वास्थ्य सहित, जलवायु, विश्व महासागर के पारिस्थितिकी तंत्र, समग्र रूप से जीवमंडल पर सतह के तापमान में वृद्धि के प्रभाव का अध्ययन करता है।

1992 में, न्यूयॉर्क में फ्रेमवर्क कन्वेंशन ऑन क्लाइमेट चेंज (FCCC) को अपनाया गया था, जिसका मुख्य लक्ष्य वातावरण में ग्रीनहाउस गैस सांद्रता के स्थिरीकरण को सुनिश्चित करने के लिए घोषित किया गया था खतरनाक परिणामजलवायु प्रणाली में मानवीय हस्तक्षेप। दिसंबर 1997 में क्योटो (जापान) में एक अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन में सम्मेलन के व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए, क्योटो प्रोटोकॉल को अपनाया गया था। यह रूस सहित सदस्य देशों द्वारा ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लिए विशिष्ट कोटा को परिभाषित करता है, जिसने 2005 में इस प्रोटोकॉल की पुष्टि की थी।

इस लेखन के समय, समर्पित अंतिम सम्मेलनों में से एक जलवायु परिवर्तन, 30 नवंबर से 12 दिसंबर, 2015 तक पेरिस में आयोजित जलवायु सम्मेलन है। इस सम्मेलन का उद्देश्य ग्रह के औसत तापमान में 2100 से 2 डिग्री सेल्सियस से अधिक की वृद्धि को रोकने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय समझौते पर हस्ताक्षर करना है।

इसलिए, लघु-तरंग और दीर्घ-तरंग विकिरण के विभिन्न प्रवाहों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, पृथ्वी की सतह लगातार गर्मी प्राप्त करती है और खोती है। आवक और जावक विकिरण का परिणामी मान है विकिरण संतुलन (पर), जो पृथ्वी की सतह की तापीय स्थिति और हवा की सतह परत को निर्धारित करता है, अर्थात् उनका ताप या ठंडा करना:

पर = क्यू- «के -? एफई \u003d 60 - लेकिन)-? एफई =

= (5 "पाप / ^ > + डी) (एल-ए) -ई ^ एफ \u003d बी से + बी ए। (

विकिरण संतुलन पर डेटा प्राकृतिक परिस्थितियों और वास्तुशिल्प वातावरण दोनों में विभिन्न सतहों के ताप और शीतलन की डिग्री का आकलन करने के लिए आवश्यक है, गणना करने के लिए थर्मल शासनइमारतों और संरचनाओं, वाष्पीकरण का निर्धारण, मिट्टी में गर्मी का भंडार, कृषि क्षेत्रों की सिंचाई का विनियमन और अन्य राष्ट्रीय आर्थिक उद्देश्यों।

माप के तरीके। जलवायु के पैटर्न को समझने और सूक्ष्म जलवायु परिस्थितियों के निर्माण के लिए पृथ्वी के विकिरण संतुलन का अध्ययन करने का मुख्य महत्व इसके घटकों पर अवलोकन डेटा की मौलिक भूमिका निर्धारित करता है - एक्टिनोमेट्रिक अवलोकन।

रूस में मौसम विज्ञान स्टेशनों पर, थर्मोइलेक्ट्रिक विधिविकिरण प्रवाह का मापन। मापा विकिरण को उपकरणों की काली प्राप्त सतह द्वारा अवशोषित किया जाता है, गर्मी में बदल जाता है और थर्मोपाइल के सक्रिय जंक्शनों को गर्म करता है, जबकि निष्क्रिय जंक्शन विकिरण द्वारा गर्म नहीं होते हैं और अधिक होते हैं हल्का तापमान. सक्रिय और निष्क्रिय जंक्शनों के तापमान में अंतर के कारण, थर्मोपाइल के आउटपुट पर एक थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जो मापा विकिरण की तीव्रता के समानुपाती होता है। इस प्रकार, अधिकांश एक्टिनोमेट्रिक उपकरण हैं रिश्तेदार- वे स्वयं विकिरण प्रवाह को नहीं मापते हैं, लेकिन उनके लिए आनुपातिक मात्रा - वर्तमान ताकत या वोल्टेज। ऐसा करने के लिए, डिवाइस जुड़े हुए हैं, उदाहरण के लिए, डिजिटल मल्टीमीटर से, और पहले पॉइंटर गैल्वेनोमीटर से। उसी समय, प्रत्येक डिवाइस के पासपोर्ट में तथाकथित "रूपांतरण कारक" -एक विद्युत मापने वाले उपकरण का विभाजन मूल्य (डब्ल्यू / एम 2)। इस गुणक की गणना एक या किसी अन्य सापेक्ष उपकरण के रीडिंग की रीडिंग के साथ तुलना करके की जाती है शुद्धउपकरण - पाइरेलियोमीटर।

निरपेक्ष उपकरणों के संचालन का सिद्धांत अलग है। तो, एंगस्ट्रॉम क्षतिपूर्ति पाइरेलियोमीटर में, काला हो गया धातु प्लेटसूरज के संपर्क में, जबकि इसी तरह की एक और प्लेट छाया में रहती है। उनके बीच एक तापमान अंतर उत्पन्न होता है, जो प्लेटों से जुड़े थर्मोएलेमेंट के जंक्शनों में स्थानांतरित हो जाता है, और इस प्रकार एक थर्मोइलेक्ट्रिक करंट उत्तेजित होता है। इस मामले में, बैटरी से करंट को छायांकित प्लेट के माध्यम से तब तक पारित किया जाता है जब तक कि यह धूप में प्लेट के समान तापमान तक गर्म न हो जाए, जिसके बाद थर्मोइलेक्ट्रिक करंट गायब हो जाता है। पारित "क्षतिपूर्ति" धारा की ताकत से, आप काली प्लेट द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा निर्धारित कर सकते हैं, जो बदले में, पहली प्लेट द्वारा सूर्य से प्राप्त गर्मी की मात्रा के बराबर होगी। इस प्रकार, सौर विकिरण की मात्रा निर्धारित करना संभव है।

रूस के मौसम विज्ञान स्टेशनों पर (और पहले - यूएसएसआर), विकिरण संतुलन के घटकों का अवलोकन करते हुए, एक्टिनोमेट्रिक डेटा की श्रृंखला की एकरूपता एक ही प्रकार के उपकरणों के उपयोग और उनके सावधानीपूर्वक अंशांकन द्वारा सुनिश्चित की जाती है, साथ ही साथ एक ही माप और डेटा प्रोसेसिंग विधियों के रूप में। अभिन्न सौर विकिरण के रिसीवर के रूप में (

सविनोव-यानिशेव्स्की थर्मोइलेक्ट्रिक एक्टिनोमीटर में, उपस्थितिजो अंजीर में दिखाया गया है। 1.6, प्राप्त करने वाला भाग सिल्वर फ़ॉइल की एक पतली धातु की काली डिस्क है, जिसमें थर्मोपाइल के विषम (सक्रिय) जंक्शनों को इन्सुलेशन के माध्यम से चिपकाया जाता है। माप के दौरान, यह डिस्क सौर विकिरण को अवशोषित करती है, जिसके परिणामस्वरूप डिस्क और सक्रिय जंक्शनों का तापमान बढ़ जाता है। सम (निष्क्रिय) जंक्शनों को इन्सुलेशन के माध्यम से उपकरण के मामले में तांबे की अंगूठी से चिपकाया जाता है और तापमान बाहरी तापमान के करीब होता है। यह तापमान अंतर, जब थर्मोपाइल का बाहरी सर्किट बंद हो जाता है, तो एक थर्मोइलेक्ट्रिक करंट पैदा होता है, जिसकी ताकत सौर विकिरण की तीव्रता के समानुपाती होती है।

चावल। 1.6.

एक पाइरनोमीटर (चित्र। 1.7) में, प्राप्त करने वाला हिस्सा अक्सर थर्मोएलेमेंट्स की एक बैटरी होती है, उदाहरण के लिए, मैंगनीन और कॉन्स्टेंटन से, काले और सफेद जंक्शनों के साथ, जो आने वाले विकिरण की कार्रवाई के तहत अलग-अलग गर्म होते हैं। पूरे फर्ममेंट से बिखरे हुए विकिरण को देखने के लिए डिवाइस के प्राप्त करने वाले हिस्से में क्षैतिज स्थिति होनी चाहिए। प्रत्यक्ष विकिरण से, पायरानोमीटर को एक स्क्रीन द्वारा छायांकित किया जाता है, और वातावरण के आने वाले विकिरण से इसे कांच की टोपी द्वारा संरक्षित किया जाता है। कुल विकिरण को मापते समय, पायरानोमीटर सीधी किरणों से छायांकित नहीं होता है।

चावल। 1.7.

एक विशेष उपकरण (फोल्डिंग प्लेट) आपको पाइरेनोमीटर के सिर को दो स्थान देने की अनुमति देता है: रिसीवर ऊपर और रिसीवर नीचे। बाद के मामले में, पायरानोमीटर पृथ्वी की सतह से परावर्तित लघु-तरंग विकिरण को मापता है। मार्ग अवलोकनों में, तथाकथित कैम्पिंग अल्बे-मीटर,जो एक पायरानोमीटर हेड है जो एक हैंडल के साथ टिल्टिंग जिम्बल सस्पेंशन से जुड़ा होता है।

थर्मोइलेक्ट्रिक बैलेंस मीटर में थर्मोपाइल के साथ एक बॉडी, दो रिसीविंग प्लेट और एक हैंडल (चित्र। 1.8) होता है। डिस्क के आकार का शरीर (/) में एक चौकोर कटआउट होता है जहां थर्मोपाइल तय होता है (2). सँभालना ( 3 ), शरीर को मिलाप, रैक पर बैलेंस मीटर स्थापित करने का कार्य करता है।

चावल। 1.8.

बैलेंस मीटर की एक काली प्राप्त प्लेट ऊपर की ओर, दूसरी नीचे की ओर, पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित होती है। एक छायांकित संतुलन मीटर के संचालन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि सक्रिय सतह पर आने वाले सभी प्रकार के विकिरण (Y, /) और ई ए),डिवाइस की काली प्राप्त सतह, ऊपर की ओर, और सक्रिय सतह से निकलने वाले सभी प्रकार के विकिरण (/? k, /? l और) द्वारा अवशोषित होते हैं ई 3),नीचे की ओर मुख वाली प्लेट द्वारा अवशोषित। प्रत्येक प्राप्त करने वाली प्लेट स्वयं भी लंबी-तरंग विकिरण का उत्सर्जन करती है, इसके अलावा, आसपास की हवा और डिवाइस के शरीर के साथ गर्मी का आदान-प्रदान होता है। हालांकि, शरीर की उच्च तापीय चालकता के कारण, एक बड़ा गर्मी हस्तांतरण होता है, जो प्राप्त प्लेटों के बीच एक महत्वपूर्ण तापमान अंतर के गठन की अनुमति नहीं देता है। इस कारण से, दोनों प्लेटों के स्व-विकिरण की उपेक्षा की जा सकती है, और उनके ताप में अंतर का उपयोग किसी भी सतह के विकिरण संतुलन के मूल्य को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिसमें संतुलन मीटर स्थित है।

चूंकि बैलेंस मीटर की प्राप्त सतहें कांच के गुंबद से ढकी नहीं होती हैं (अन्यथा लंबी-तरंग विकिरण को मापना असंभव होगा), इस उपकरण की रीडिंग हवा की गति पर निर्भर करती है, जिससे प्राप्त सतहों के बीच तापमान अंतर कम हो जाता है। इस कारण से, बैलेंस मीटर की रीडिंग शांत स्थितियों की ओर ले जाती है, जो पहले डिवाइस के स्तर पर हवा की गति को मापती है।

के लिए स्वचालित पंजीकरणमाप, ऊपर वर्णित उपकरणों में उत्पन्न होने वाले थर्मोइलेक्ट्रिक करंट को एक सेल्फ-रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रॉनिक पोटेंशियोमीटर में फीड किया जाता है। वर्तमान ताकत में परिवर्तन एक चलती पेपर टेप पर दर्ज किया जाता है, जबकि एक्टिनोमीटर को स्वचालित रूप से घूमना चाहिए ताकि इसका प्राप्त करने वाला हिस्सा सूर्य का अनुसरण करे, और पाइरनोमीटर को हमेशा एक विशेष रिंग सुरक्षा द्वारा प्रत्यक्ष विकिरण से छायांकित किया जाना चाहिए।

मुख्य मौसम संबंधी अवलोकनों के विपरीत, एक्टिनोमेट्रिक अवलोकन दिन में छह बार निम्नलिखित समय पर किए जाते हैं: 00:30, 06:30, 09:30, 12:30, 15:30 और 18:30। चूँकि सभी प्रकार के लघु-तरंग विकिरणों की तीव्रता क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई पर निर्भर करती है, प्रेक्षणों का समय इसके अनुसार निर्धारित किया जाता है। माध्य सौर समयस्टेशन।

विशेषता मूल्य। प्रत्यक्ष और कुल विकिरण प्रवाह के मान इनमें से एक की भूमिका निभाते हैं महत्वपूर्ण भूमिकाएंवास्तु और जलवायु विश्लेषण में। यह उनके विचार से है कि क्षितिज के किनारों पर इमारतों का उन्मुखीकरण, उनके अंतरिक्ष-योजना और रंगीन समाधान, आंतरिक लेआउट, प्रकाश उद्घाटन के आयाम और कई अन्य वास्तुशिल्प विशेषताएं जुड़ी हुई हैं। इसलिए, इन सौर विकिरण मूल्यों के लिए विशेषता मूल्यों की दैनिक और वार्षिक भिन्नता पर विचार किया जाएगा।

ऊर्जा रोशनी बादल रहित आकाश में प्रत्यक्ष सौर विकिरणसूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है, सूर्य की किरण के मार्ग में वातावरण के गुण, इसकी विशेषता है पारदर्शिता कारक(एक मान यह दर्शाता है कि सूर्य के प्रकाश की तीव्र घटना के दौरान सौर विकिरण का कितना अंश पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है) और इस पथ की लंबाई।

बादल रहित आकाश के साथ प्रत्यक्ष सौर विकिरण में काफी सरल दैनिक परिवर्तन होता है और अधिकतम दोपहर के आसपास होता है (चित्र 1.9)। चित्र के अनुसार, दिन के दौरान, सौर विकिरण पहले तेजी से प्रवाहित होता है, फिर सूर्योदय से दोपहर तक और धीरे-धीरे बढ़ता है और पहले धीरे-धीरे, फिर दोपहर से सूर्यास्त तक तेजी से घटता है। जनवरी और जुलाई में स्पष्ट-आकाश दोपहर के विकिरण में अंतर मुख्य रूप से सूर्य की दोपहर की ऊंचाई में अंतर के कारण होता है, जो गर्मियों की तुलना में सर्दियों में कम होता है। इसी समय, महाद्वीपीय क्षेत्रों में, सुबह और दोपहर के घंटों में वातावरण की पारदर्शिता में अंतर के कारण, दैनिक भिन्नता की विषमता अक्सर देखी जाती है। वातावरण की पारदर्शिता प्रत्यक्ष सौर विकिरण के औसत मासिक मूल्यों के वार्षिक पाठ्यक्रम को भी प्रभावित करती है। बादल रहित आकाश में अधिकतम विकिरण किसके द्वारा स्थानांतरित हो सकता है वसंत के महीने, चूंकि वसंत ऋतु में वातावरण में धूल की मात्रा और नमी की मात्रा शरद ऋतु की तुलना में कम होती है।

5 1, किलोवाट/एम 2

बी",किलोवाट / एम 2

चावल। 1.9.

और औसत बादल छाए रहने की स्थिति (बी):

7 - जुलाई में किरणों के लंबवत सतह पर; 2 - जुलाई में एक क्षैतिज सतह पर; 3 - जनवरी में लंबवत सतह पर; 4 - जनवरी में एक क्षैतिज सतह पर

बादल छाए रहने से सौर विकिरण का आगमन कम हो जाता है और यह अपने दैनिक पाठ्यक्रम को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है, जो प्रति घंटा पूर्व और दोपहर के बाद के अनुपात में प्रकट होता है। इस प्रकार, वसंत-गर्मी के महीनों में रूस के अधिकांश महाद्वीपीय क्षेत्रों में, दोपहर के पूर्व के घंटों में प्रत्यक्ष विकिरण की प्रति घंटा मात्रा दोपहर की तुलना में अधिक होती है (चित्र। 1.9, बी)।यह मुख्य रूप से बादल के दैनिक पाठ्यक्रम से निर्धारित होता है, जो सुबह 9-10 बजे विकसित होना शुरू होता है और दोपहर में अधिकतम तक पहुंच जाता है, इस प्रकार विकिरण को कम करता है। वास्तविक बादलों की स्थिति में प्रत्यक्ष सौर विकिरण की आमद में सामान्य कमी बहुत महत्वपूर्ण हो सकती है। उदाहरण के लिए, व्लादिवोस्तोक में, इसकी मानसून जलवायु के साथ, गर्मियों में इन नुकसानों की मात्रा 75% है, और सेंट पीटर्सबर्ग में, यहां तक ​​​​कि प्रति वर्ष औसतन, बादल 65% प्रत्यक्ष विकिरण को पृथ्वी की सतह पर, मास्को में संचारित नहीं करते हैं - के बारे में आधा।

वितरण वार्षिक राशिरूस के क्षेत्र में औसत बादल के तहत प्रत्यक्ष सौर विकिरण अंजीर में दिखाया गया है। 1.10. काफी हद तक, यह कारक, जो सौर विकिरण की मात्रा को कम करता है, वायुमंडल के संचलन पर निर्भर करता है, जिससे विकिरण के अक्षांशीय वितरण का उल्लंघन होता है।

जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, कुल मिलाकर, क्षैतिज सतह पर आने वाले प्रत्यक्ष विकिरण की वार्षिक मात्रा उच्च से निम्न अक्षांशों तक 800 से लगभग 3000 MJ/m 2 तक बढ़ जाती है। रूस के यूरोपीय भाग में बादलों की एक बड़ी संख्या पूर्वी साइबेरिया के क्षेत्रों की तुलना में वार्षिक योग में कमी की ओर ले जाती है, जहां मुख्य रूप से एशियाई एंटीसाइक्लोन के प्रभाव के कारण, सर्दियों में वार्षिक योग में वृद्धि होती है। इसी समय, ग्रीष्मकालीन मानसून सुदूर पूर्व में तटीय क्षेत्रों में वार्षिक विकिरण प्रवाह में कमी की ओर जाता है। रूस के क्षेत्र में प्रत्यक्ष सौर विकिरण की दोपहर की तीव्रता में परिवर्तन की सीमा गर्मियों में 0.54-0.91 kW / m 2 से लेकर सर्दियों में 0.02-0.43 kW / m 2 तक होती है।

बिखरा हुआ विकिरण,क्षैतिज सतह पर पहुंचने में भी दिन के दौरान परिवर्तन होता है, दोपहर से पहले बढ़ता है और उसके बाद घटता है (चित्र 1.11)।

जैसा कि प्रत्यक्ष सौर विकिरण के मामले में होता है, विसरित विकिरण का आगमन न केवल सूर्य की ऊंचाई और दिन की लंबाई से प्रभावित होता है, बल्कि वातावरण की पारदर्शिता से भी प्रभावित होता है। हालांकि, उत्तरार्द्ध में कमी से बिखरे हुए विकिरण (प्रत्यक्ष विकिरण के विपरीत) में वृद्धि होती है। इसके अलावा, बिखरा हुआ विकिरण बहुत व्यापक रूप से बादलों पर निर्भर करता है: औसत बादल के तहत, इसका आगमन स्पष्ट आसमान में देखे गए मूल्यों के दोगुने से अधिक है। कुछ दिनों में बादल छाए रहने से यह आंकड़ा 3-4 गुना बढ़ जाता है। इस प्रकार, बिखरा हुआ विकिरण प्रत्यक्ष रेखा को महत्वपूर्ण रूप से पूरक कर सकता है, विशेष रूप से सूर्य की निम्न स्थिति में।

चावल। 1.10. औसत बादल के तहत क्षैतिज सतह पर आने वाला प्रत्यक्ष सौर विकिरण, प्रति वर्ष एमजे / एम 2 (1 एमजे / एम 2 \u003d 0.278 किलोवाट एच / एम 2)

/), किलोवाट / एम 2 0.3 जी

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 घंटे

चावल। 1.11

और औसत बादल की स्थिति में (बी)

उष्ण कटिबंध में बिखरे हुए सौर विकिरण का मान प्रत्यक्ष के 50 से 75% तक होता है; 50-60° अक्षांश पर यह एक सीधी रेखा के करीब होता है, और उच्च अक्षांशों पर यह लगभग पूरे वर्ष प्रत्यक्ष सौर विकिरण से अधिक होता है।

प्रकीर्ण विकिरण के प्रवाह को प्रभावित करने वाला एक अत्यंत महत्वपूर्ण कारक है albedoअंतर्निहित सतह। यदि एल्बिडो काफी बड़ा है, तो वातावरण द्वारा विपरीत दिशा में बिखरे हुए, अंतर्निहित सतह से परावर्तित विकिरण, बिखरे हुए विकिरण के आगमन में उल्लेखनीय वृद्धि का कारण बन सकता है। बर्फ के आवरण की उपस्थिति में प्रभाव सबसे अधिक स्पष्ट होता है, जिसमें उच्चतम परावर्तन होता है।

बादल रहित आकाश में कुल विकिरण (संभावित विकिरण)स्थान के अक्षांश, सूर्य की ऊंचाई, वातावरण के प्रकाशिक गुणों और अंतर्निहित सतह की प्रकृति पर निर्भर करता है। परिस्थितियों में साफ आसमानइसका एक साधारण दैनिक पाठ्यक्रम है जिसमें अधिकतम दोपहर का समय होता है। दैनिक परिवर्तन की विषमता, प्रत्यक्ष विकिरण की विशेषता, कुल विकिरण में बहुत कम प्रकट होती है, क्योंकि दिन के दूसरे भाग में वायुमंडलीय मैलापन में वृद्धि के कारण प्रत्यक्ष विकिरण में कमी की भरपाई बिखरे हुए विकिरण में वृद्धि के कारण होती है एक ही कारक। वार्षिक पाठ्यक्रम में, अधिकांश क्षेत्र में बादल रहित आकाश के साथ कुल विकिरण की अधिकतम तीव्रता

रूस का क्षेत्र जून में सूर्य की अधिकतम मध्याह्न ऊंचाई के कारण मनाया जाता है। हालांकि, कुछ क्षेत्रों में यह प्रभाव वायुमंडलीय पारदर्शिता के प्रभाव से ओवरलैप होता है, और अधिकतम मई में स्थानांतरित हो जाता है (उदाहरण के लिए, ट्रांसबाइकलिया, प्रिमोरी, सखालिन और पूर्वी साइबेरिया के कई क्षेत्रों में)। बादल रहित आकाश में मासिक और वार्षिक कुल सौर विकिरण का वितरण तालिका में दिया गया है। 1.9 और अंजीर में। 1.12 अक्षांश-औसत मान के रूप में।

उपरोक्त तालिका और आकृति से यह देखा जा सकता है कि वर्ष के सभी मौसमों में, सूर्य की ऊंचाई में परिवर्तन के अनुसार उत्तर से दक्षिण की ओर तीव्रता और विकिरण की मात्रा दोनों में वृद्धि होती है। अपवाद मई से जुलाई की अवधि है, जब एक लंबे दिन और सूर्य की ऊंचाई का संयोजन उत्तर में कुल विकिरण के उच्च मूल्य प्रदान करता है और सामान्य तौर पर, रूस के क्षेत्र में, विकिरण क्षेत्र है धुंधला, यानी कोई स्पष्ट ग्रेडिएंट नहीं है।

तालिका 1.9

क्षैतिज सतह पर कुल सौर विकिरण

बादल रहित आकाश के साथ (kW h / m 2)

	भौगोलिक अक्षांश, ° N
सितंबर

चावल। 1.12. विभिन्न अक्षांशों पर बादल रहित आकाश के साथ एक क्षैतिज सतह पर कुल सौर विकिरण (1 MJ / m 2 \u003d 0.278 kWh / m 2)

बादलों की उपस्थिति मेंकुल सौर विकिरण न केवल बादलों की संख्या और आकार से, बल्कि सौर डिस्क की स्थिति से भी निर्धारित होता है। जब सौर डिस्क बादलों के माध्यम से पारभासी होती है, तो बादल रहित परिस्थितियों की तुलना में कुल विकिरण बिखरे हुए विकिरण की वृद्धि के कारण भी बढ़ सकता है।

मध्यम बादल स्थितियों के लिए, कुल विकिरण का एक पूरी तरह से नियमित दैनिक पाठ्यक्रम देखा जाता है: सूर्योदय से दोपहर तक क्रमिक वृद्धि और दोपहर से सूर्यास्त तक कमी। इसी समय, बादल का दैनिक पाठ्यक्रम दोपहर के सापेक्ष पाठ्यक्रम की समरूपता का उल्लंघन करता है, जो बादल रहित आकाश की विशेषता है। इस प्रकार, रूस के अधिकांश क्षेत्रों में, गर्म अवधि के दौरान, सुदूर पूर्व के मानसून क्षेत्रों के अपवाद के साथ, कुल विकिरण का दोपहर पूर्व मान दोपहर के मूल्यों से 3-8% अधिक है, जहां अनुपात उलट जाता है। कुल विकिरण के औसत बहु-वर्षीय मासिक राशि के वार्षिक पाठ्यक्रम में, निर्धारण खगोलीय कारक के साथ, एक संचलन कारक प्रकट होता है (बादल के प्रभाव के माध्यम से), इसलिए अधिकतम जून से जुलाई और यहां तक ​​​​कि मई तक स्थानांतरित हो सकता है ( अंजीर। 1.13)।

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

एम. चेल्युस्किन

सलेखर्ड

आर्कान्जेस्क

सेंट पीटर्सबर्ग

पेत्रोपाव्लेव्स्क

कमचेत्स्की

खाबरोवस्की

आस्ट्राखान

चावल। 1.13. वास्तविक बादलों की स्थिति में रूस के अलग-अलग शहरों में एक क्षैतिज सतह पर कुल सौर विकिरण (1 MJ / m 2 \u003d 0.278 kWh / m 2)

5", एमजे/एम 2 700

तो, कुल विकिरण का वास्तविक मासिक और वार्षिक आगमन संभव का केवल एक हिस्सा है। गर्मियों में संभव मात्रा से वास्तविक मात्रा का सबसे बड़ा विचलन सुदूर पूर्व में नोट किया जाता है, जहां बादल कुल विकिरण को 40-60% तक कम कर देता है। सामान्य तौर पर, कुल विकिरण की कुल वार्षिक आय रूस के क्षेत्र में अक्षांशीय दिशा में भिन्न होती है, जो उत्तरी समुद्र के तटों पर 2800 MJ/m 2 से बढ़कर 4800-5000 MJ/m 2 हो जाती है। दक्षिणी क्षेत्ररूस - उत्तरी काकेशस, निचला वोल्गा क्षेत्र, ट्रांसबाइकलिया और प्रिमोर्स्की क्राय (चित्र। 1.14)।

चावल। 1.14. एक क्षैतिज सतह में प्रवेश करने वाला कुल विकिरण, एमजे / एम 2 प्रति वर्ष

गर्मियों में, विभिन्न अक्षांशों पर स्थित शहरों के बीच वास्तविक बादल की स्थिति के तहत कुल सौर विकिरण में अंतर "नाटकीय" नहीं है क्योंकि यह पहली नज़र में लग सकता है। रूस के यूरोपीय भाग के लिए अस्त्रखान से केप चेल्युस्किन तक, ये मान 550-650 MJ/m 2 की सीमा में हैं। सर्दियों में, अधिकांश शहरों में, आर्कटिक के अपवाद के साथ, जहाँ ध्रुवीय रात, कुल विकिरण 50-150 एमजे / एम 2 प्रति माह है।

तुलना के लिए: 1 शहरी क्षेत्र (मास्को के लिए वास्तविक डेटा के अनुसार गणना) के लिए जनवरी के लिए औसत गर्मी मान शहरी शहरी विकास केंद्रों में प्रति माह 220 एमजे / एम 2 से लेकर अंतर-मुख्य क्षेत्रों में 120-150 एमजे / एम 2 तक है। कम घनत्व वाले आवासीय विकास। औद्योगिक और सांप्रदायिक भंडारण क्षेत्रों के क्षेत्रों में, जनवरी में ताप सूचकांक 140 एमजे/एम 2 है। जनवरी में मास्को में कुल सौर विकिरण 62 MJ/m 2 है। इस प्रकार, में सर्दियों का समयसौर विकिरण के उपयोग के कारण, भवन के अनुमानित कैलोरी मान के 10-15% (सौर पैनलों की दक्षता 40% को ध्यान में रखते हुए) से अधिक को कवर करना संभव नहीं है मध्यम घनत्वयहां तक ​​​​कि इरकुत्स्क और याकुत्स्क में भी, जो अपने धूप वाले सर्दियों के मौसम के लिए प्रसिद्ध हैं, भले ही उनका क्षेत्र पूरी तरह से फोटोवोल्टिक पैनलों से ढका हो।

गर्मियों में, कुल सौर विकिरण 6-9 गुना बढ़ जाता है, और गर्मी की खपत सर्दियों की तुलना में 5-7 गुना कम हो जाती है। जुलाई में गर्मी का मान आवासीय क्षेत्रों में 35 MJ/m 2 या उससे कम और औद्योगिक क्षेत्रों में 15 MJ/m 2 या उससे कम हो जाता है, अर्थात। कुल सौर विकिरण के 3-5% से अधिक नहीं होने वाले मूल्यों तक। इसलिए, गर्मियों में, जब हीटिंग और प्रकाश की मांग न्यूनतम होती है, पूरे रूस में इस नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधन की अधिकता होती है जिसका उपयोग नहीं किया जा सकता है, जो एक बार फिर से फोटोवोल्टिक पैनलों का उपयोग करने की व्यवहार्यता पर संदेह करता है, कम से कम शहरों में और अपार्टमेंट इमारतों।

बिजली की खपत (बिना गर्म और गर्म पानी की आपूर्ति के), जो कुल भवन क्षेत्र, जनसंख्या घनत्व और विभिन्न क्षेत्रों के कार्यात्मक उद्देश्य के असमान वितरण से जुड़ी है, में है

गर्मी - भवन क्षेत्र के 1 मीटर 2 प्रति सभी प्रकार की ऊर्जा (बिजली, हीटिंग, गर्म पानी की आपूर्ति) की खपत का औसत संकेतक।

घने निर्मित क्षेत्रों में 37 एमजे / एम 2 प्रति माह (वार्षिक राशि के 1/12 के रूप में गणना) से और कम भवन घनत्व वाले क्षेत्रों में 10-15 एमजे / एम 2 प्रति माह तक के मामले। दिन के समय और गर्मियों में बिजली की खपत स्वाभाविक रूप से कम हो जाती है। जुलाई में आवासीय और मिश्रित विकास के अधिकांश क्षेत्रों में बिजली की खपत घनत्व 8-12 एमजे / एम 2 है, मॉस्को में वास्तविक बादल की स्थिति में कुल सौर विकिरण लगभग 600 एमजे / एम 2 है। इस प्रकार, शहरी क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, मास्को) की बिजली आपूर्ति में जरूरतों को पूरा करने के लिए, केवल 1.5-2% सौर विकिरण का उपयोग करना आवश्यक है। शेष विकिरण, यदि उसका निपटान किया जाता है, तो वह निरर्थक हो जाएगा। इसी समय, शाम और रात में प्रकाश व्यवस्था के लिए दिन के सौर विकिरण के संचय और संरक्षण का मुद्दा, जब बिजली आपूर्ति प्रणालियों पर भार अधिकतम होता है, और सूरज लगभग या नहीं चमकता है, हल होना बाकी है। इसके लिए उन क्षेत्रों के बीच लंबी दूरी पर बिजली के संचरण की आवश्यकता होगी जहां सूर्य अभी भी काफी ऊंचा है, और जहां सूर्य पहले से ही क्षितिज से नीचे है। साथ ही, नेटवर्क में बिजली की हानि फोटोवोल्टिक पैनलों के उपयोग के माध्यम से इसकी बचत के बराबर होगी। या इसके लिए उच्च क्षमता वाली बैटरियों के उपयोग की आवश्यकता होगी, जिसके उत्पादन, स्थापना और बाद के निपटान के लिए ऊर्जा लागत की आवश्यकता होगी जो उनके संचालन की पूरी अवधि में संचित ऊर्जा बचत से कवर होने की संभावना नहीं है।

एक और, कोई कम महत्वपूर्ण कारक नहीं है जो स्विच करने की व्यवहार्यता को संदिग्ध बनाता है सौर पेनल्सजैसा वैकल्पिक स्रोतशहर के पैमाने पर बिजली की आपूर्ति यह है कि, अंततः, फोटोकल्स के संचालन से शहर में अवशोषित सौर विकिरण में उल्लेखनीय वृद्धि होगी, और इसके परिणामस्वरूप, शहर में हवा के तापमान में वृद्धि होगी। गर्मी का समय. इस प्रकार, एक साथ फोटोपैनल और उनके द्वारा संचालित एयर कंडीशनर के कारण शीतलन के साथ, आंतरिक वातावरण होगा सामान्य वृद्धिशहर में तापमान, जो अंततः अभी भी बहुत महंगे फोटोवोल्टिक पैनलों के उपयोग के माध्यम से बिजली बचाने के सभी आर्थिक और पर्यावरणीय लाभों को नकार देगा।

यह इस प्रकार है कि सौर विकिरण को बिजली में परिवर्तित करने के लिए उपकरणों की स्थापना मामलों की एक बहुत ही सीमित सूची में खुद को सही ठहराती है: केवल गर्मियों में, केवल शुष्क, गर्म, बादल वाले मौसम वाले जलवायु क्षेत्रों में, केवल छोटे शहरों या व्यक्तियों में कुटीर बस्तियांऔर केवल अगर इस बिजली का उपयोग इमारतों के आंतरिक वातावरण के लिए एयर कंडीशनिंग और वेंटिलेशन प्रतिष्ठानों के संचालन के लिए किया जाता है। अन्य मामलों में - अन्य क्षेत्रों, अन्य शहरी परिस्थितियों और वर्ष के अन्य समय में - समशीतोष्ण जलवायु में स्थित मध्यम और बड़े शहरों में सामान्य भवनों की बिजली और गर्मी की आपूर्ति की जरूरतों के लिए फोटोवोल्टिक पैनलों और सौर कलेक्टरों का उपयोग अक्षम है।

सौर विकिरण का जैव-जलवायु महत्व। जीवित जीवों पर सौर विकिरण के प्रभाव की निर्णायक भूमिका सौर स्पेक्ट्रम के दृश्य और अवरक्त भागों में तापीय ऊर्जा के कारण उनके विकिरण और गर्मी संतुलन के निर्माण में भागीदारी के लिए कम हो जाती है।

दृश्यमान किरणेंजीवों के लिए विशेष महत्व है। अधिकांश जानवर, जैसे मनुष्य, प्रकाश की वर्णक्रमीय संरचना को पहचानने में अच्छे होते हैं, और कुछ कीड़े पराबैंगनी रेंज में भी देख सकते हैं। प्रकाश दृष्टि और प्रकाश अभिविन्यास की उपस्थिति एक महत्वपूर्ण उत्तरजीविता कारक है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, रंग दृष्टि की उपस्थिति जीवन के सबसे मनो-भावनात्मक और अनुकूलतम कारकों में से एक है। अंधेरे में रहने से विपरीत प्रभाव पड़ता है।

जैसा कि आप जानते हैं, हरे पौधे कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं और फलस्वरूप, मनुष्यों सहित अन्य सभी जीवों के लिए भोजन का उत्पादन करते हैं। जीवन के लिए यह सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया सौर विकिरण के आत्मसात के दौरान होती है, और पौधे 0.38-0.71 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य रेंज में स्पेक्ट्रम की एक निश्चित सीमा का उपयोग करते हैं। इस विकिरण को कहा जाता है प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण(PAR) और पौधों की उत्पादकता के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

प्रकाश का दृश्य भाग प्राकृतिक प्रकाश बनाता है। इसके संबंध में, सभी पौधों को प्रकाश-प्रेमी और छाया-सहिष्णु में विभाजित किया गया है। अपर्याप्त रोशनी के कारण तने की कमजोरी हो जाती है, पौधों पर कान और सिल का निर्माण कमजोर हो जाता है, चीनी की मात्रा कम हो जाती है और खेती वाले पौधों में तेल की मात्रा कम हो जाती है और उनके लिए खनिज पोषण और उर्वरकों का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।

जैविक क्रिया अवरक्त किरणों ऊष्मीय प्रभाव में होते हैं जब वे पौधों और जानवरों के ऊतकों द्वारा अवशोषित होते हैं। उसी समय, यह बदल जाता है गतिज ऊर्जाअणुओं, विद्युत और रासायनिक प्रक्रियाओं का त्वरण होता है। अवरक्त विकिरण के कारण, आसपास के स्थान से पौधों और जानवरों द्वारा प्राप्त गर्मी की कमी (विशेषकर उच्च पर्वतीय क्षेत्रों और उच्च अक्षांशों पर) की भरपाई की जाती है।

पराबैंगनी विकिरणपर जैविक गुणऔर मनुष्यों पर प्रभाव को आमतौर पर तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है: क्षेत्र ए - तरंग दैर्ध्य के साथ 0.32 से 0.39 माइक्रोन; क्षेत्र बी, 0.28 से 0.32 माइक्रोन तक; और क्षेत्र सी, 0.01 से 0.28 माइक्रोन तक। क्षेत्र ए को अपेक्षाकृत कमजोर रूप से व्यक्त जैविक प्रभाव की विशेषता है। यह कई कार्बनिक पदार्थों के केवल प्रतिदीप्ति का कारण बनता है, मनुष्यों में यह त्वचा में वर्णक और हल्के एरिथेमा (त्वचा का लाल होना) में योगदान देता है।

क्षेत्र बी की किरणें बहुत अधिक सक्रिय हैं। जीवों की पराबैंगनी विकिरण, त्वचा में परिवर्तन, रक्त आदि में विविध प्रतिक्रियाएं। ज्यादातर उनके कारण। पराबैंगनी प्रकाश का एक प्रसिद्ध विटामिन बनाने वाला प्रभाव यह है कि पोषक तत्वों का एर्गोस्टेरोन विटामिन ओ में परिवर्तित हो जाता है, जिसका विकास और चयापचय पर एक मजबूत उत्तेजक प्रभाव पड़ता है।

क्षेत्र सी की किरणों का जीवित कोशिकाओं पर सबसे शक्तिशाली जैविक प्रभाव होता है।सूर्य के प्रकाश का जीवाणुनाशक प्रभाव मुख्य रूप से उनके कारण होता है। छोटी खुराक में पराबैंगनी किरणपौधों, जानवरों और मनुष्यों, विशेषकर बच्चों के लिए आवश्यक है। हालांकि, में बड़ी संख्या मेंक्षेत्र सी की किरणें सभी जीवित चीजों के लिए विनाशकारी हैं, और पृथ्वी पर जीवन केवल इसलिए संभव है क्योंकि यह लघु-तरंग विकिरण वायुमंडल की ओजोन परत द्वारा लगभग पूरी तरह से अवरुद्ध है। जीवमंडल और मनुष्यों पर पराबैंगनी विकिरण की अत्यधिक खुराक के प्रभाव के मुद्दे का समाधान विशेष रूप से प्रासंगिक हो गया है हाल के दशकपृथ्वी के वायुमंडल में ओजोन परत के ह्रास के कारण।

एक जीवित जीव पर पृथ्वी की सतह पर पहुंचने वाले पराबैंगनी विकिरण (यूवीआर) का प्रभाव बहुत विविध है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, मध्यम खुराक में, इसका लाभकारी प्रभाव पड़ता है: यह जीवन शक्ति को बढ़ाता है, शरीर के प्रतिरोध को बढ़ाता है संक्रामक रोग. यूवीआर की कमी से रोग संबंधी घटनाएं होती हैं, जिन्हें यूवी की कमी या यूवी भुखमरी कहा जाता है और खुद को विटामिन ई की कमी में प्रकट करते हैं, जिससे शरीर में फास्फोरस-कैल्शियम चयापचय का उल्लंघन होता है।

अतिरिक्त यूवीआर बहुत गंभीर परिणाम पैदा कर सकता है: त्वचा कैंसर का गठन, अन्य ऑन्कोलॉजिकल संरचनाओं का विकास, फोटोकैराटाइटिस ("स्नो ब्लाइंडनेस") की उपस्थिति, फोटोकंजक्टिवाइटिस और यहां तक ​​​​कि मोतियाबिंद; जीवित जीवों की प्रतिरक्षा प्रणाली का उल्लंघन, साथ ही पौधों में उत्परिवर्तजन प्रक्रियाएं; निर्माण और वास्तुकला में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बहुलक सामग्री के गुणों और विनाश में परिवर्तन। उदाहरण के लिए, यूवीआर मुखौटा पेंट को फीका कर सकता है या बहुलक परिष्करण और संरचनात्मक निर्माण उत्पादों के यांत्रिक विनाश का कारण बन सकता है।

सौर विकिरण का स्थापत्य और निर्माण महत्व। उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं के विश्लेषण में, सौर ऊर्जा डेटा का उपयोग इमारतों और हीटिंग और एयर कंडीशनिंग सिस्टम के गर्मी संतुलन की गणना में किया जाता है विभिन्न सामग्री, किसी व्यक्ति की ऊष्मीय स्थिति पर विकिरण के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, किसी विशेष क्षेत्र में हरियाली लगाने के लिए हरे स्थानों की इष्टतम प्रजाति संरचना का चयन करना, और कई अन्य उद्देश्य। सौर विकिरण पृथ्वी की सतह की प्राकृतिक रोशनी के तरीके को निर्धारित करता है, जिसका ज्ञान बिजली की खपत की योजना बनाते समय, विभिन्न संरचनाओं को डिजाइन करने और परिवहन के संचालन को व्यवस्थित करने के लिए आवश्यक है। इस प्रकार, विकिरण व्यवस्था प्रमुख शहरी नियोजन और वास्तुशिल्प और निर्माण कारकों में से एक है।

भवन सूर्यातप इनमें से एक है आवश्यक शर्तेंइमारत की स्वच्छता, इसलिए, प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के साथ सतहों के विकिरण पर विशेष ध्यान दिया जाता है क्योंकि एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय कारक. इसी समय, सूर्य न केवल आंतरिक वातावरण पर एक स्वच्छ प्रभाव डालता है, रोगजनकों को मारता है, बल्कि एक व्यक्ति को मनोवैज्ञानिक रूप से भी प्रभावित करता है। इस तरह के विकिरण का प्रभाव सूर्य के प्रकाश के संपर्क की प्रक्रिया की अवधि पर निर्भर करता है, इसलिए सूर्यातप को घंटों में मापा जाता है, और इसकी अवधि रूस के स्वास्थ्य मंत्रालय के प्रासंगिक दस्तावेजों द्वारा सामान्यीकृत की जाती है।

आवश्यक न्यूनतम सौर विकिरण, प्रदान करना आरामदायक स्थितियांइमारतों का आंतरिक वातावरण, काम करने की स्थिति और एक व्यक्ति के आराम में रहने और काम करने वाले परिसर की आवश्यक रोशनी, मानव शरीर के लिए आवश्यक पराबैंगनी विकिरण की मात्रा, बाहरी बाड़ द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा और इमारतों में स्थानांतरित होने की मात्रा शामिल है, आंतरिक वातावरण का थर्मल आराम प्रदान करना। इन आवश्यकताओं के आधार पर, वास्तुशिल्प और नियोजन निर्णय किए जाते हैं, रहने वाले कमरे, रसोई, उपयोगिता और कार्य कक्षों का उन्मुखीकरण निर्धारित किया जाता है। सौर विकिरण की अधिकता के साथ, लॉगगिआस, ब्लाइंड्स, शटर और अन्य सूर्य सुरक्षा उपकरणों की स्थापना प्रदान की जाती है।

निम्नलिखित पैमाने के अनुसार विभिन्न उन्मुख सतहों (ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज) पर पहुंचने वाले सौर विकिरण (प्रत्यक्ष और फैलाना) के योग का विश्लेषण करने की सिफारिश की जाती है:

• प्रति माह 50 kW h / m 2 से कम - नगण्य विकिरण;
• 50-100 kW h / m 2 प्रति माह - औसत विकिरण;
• प्रति माह 100-200 किलोवाट एच / एम 2 - उच्च विकिरण;
• प्रति माह 200 kW h / m 2 से अधिक - अतिरिक्त विकिरण।

मामूली विकिरण के साथ, जो मुख्य रूप से सर्दियों के महीनों में समशीतोष्ण अक्षांशों में मनाया जाता है, इमारतों के गर्मी संतुलन में इसका योगदान इतना छोटा है कि इसे उपेक्षित किया जा सकता है। समशीतोष्ण अक्षांशों में औसत विकिरण के साथ, पृथ्वी की सतह और उस पर स्थित इमारतों, संरचनाओं, कृत्रिम कोटिंग्स आदि के विकिरण संतुलन के नकारात्मक मूल्यों के क्षेत्र में एक संक्रमण होता है। इस संबंध में, वे दिन के दौरान सूर्य से गर्मी प्राप्त करने की तुलना में दैनिक पाठ्यक्रम में अधिक तापीय ऊर्जा खोना शुरू कर देते हैं। इमारतों के गर्मी संतुलन में ये नुकसान आंतरिक गर्मी स्रोतों (बिजली के उपकरण, गर्म पानी के पाइप, लोगों की चयापचय गर्मी रिलीज, आदि) द्वारा कवर नहीं किए जाते हैं, और उन्हें हीटिंग सिस्टम के संचालन द्वारा मुआवजा दिया जाना चाहिए - हीटिंग का मौसम शुरू होता है।

उच्च विकिरण और वास्तविक बादलों की स्थिति में, शहरी क्षेत्र की थर्मल पृष्ठभूमि और इमारतों का आंतरिक वातावरण बिना उपयोग के आराम क्षेत्र में है कृत्रिम प्रणालीगर्म और ठण्डा करना।

समशीतोष्ण अक्षांशों के शहरों में अतिरिक्त विकिरण के साथ, विशेष रूप से समशीतोष्ण महाद्वीपीय और तीव्र महाद्वीपीय जलवायु में स्थित, इमारतों की अधिकता, उनके आंतरिक और बाहरी वातावरण गर्मियों में देखे जा सकते हैं। इस संबंध में, वास्तुविदों को अत्यधिक सूर्यातप से वास्तुशिल्प पर्यावरण की रक्षा करने के कार्य का सामना करना पड़ता है। वे उपयुक्त अंतरिक्ष-नियोजन समाधान लागू करते हैं, क्षितिज के किनारों पर इमारतों के इष्टतम अभिविन्यास का चयन करते हैं, मुखौटा और प्रकाश उद्घाटन के वास्तुशिल्प सूर्य-संरक्षण तत्व। यदि अति ताप से बचाव के लिए वास्तु उपाय पर्याप्त नहीं हैं, तो भवनों के आंतरिक वातावरण की कृत्रिम कंडीशनिंग की आवश्यकता है।

विकिरण व्यवस्था प्रकाश एपर्चर के अभिविन्यास और आयामों की पसंद को भी प्रभावित करती है। कम विकिरण पर, प्रकाश के उद्घाटन के आकार को किसी भी आकार में बढ़ाया जा सकता है, बशर्ते कि बाहरी बाड़ के माध्यम से गर्मी के नुकसान को मानक से अधिक नहीं के स्तर पर बनाए रखा जाए। अत्यधिक विकिरण के मामले में, प्रकाश के उद्घाटन को न्यूनतम आकार में बनाया जाता है, जो परिसर के सूर्यातप और प्राकृतिक रोशनी की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

Facades की लपट, जो उनकी परावर्तनशीलता (अल्बेडो) को निर्धारित करती है, को भी सूर्य संरक्षण की आवश्यकताओं के आधार पर चुना जाता है या, इसके विपरीत, ठंडे और ठंडे आर्द्र जलवायु वाले क्षेत्रों में सौर विकिरण के अधिकतम अवशोषण की संभावना को ध्यान में रखते हुए और साथ में गर्मियों के महीनों में सौर विकिरण का औसत या निम्न स्तर। उनके परावर्तन के आधार पर सामना करने वाली सामग्रियों का चयन करने के लिए, यह जानना आवश्यक है कि विभिन्न अभिविन्यासों की इमारतों की दीवारों में कितना सौर विकिरण प्रवेश करता है और इस विकिरण को अवशोषित करने के लिए विभिन्न सामग्रियों की क्षमता क्या है। चूंकि दीवार पर विकिरण का आगमन स्थान के अक्षांश पर निर्भर करता है और क्षितिज के किनारों के संबंध में दीवार कैसे उन्मुख होती है, दीवार का ताप और उससे सटे कमरों के अंदर का तापमान इस पर निर्भर करेगा।

विभिन्न मुखौटा परिष्करण सामग्री की अवशोषित क्षमता उनके रंग और स्थिति (तालिका 1.10) पर निर्भर करती है। यदि विभिन्न दिशाओं की दीवारों में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण के मासिक योग 1 और इन दीवारों के अलबीडो ज्ञात हैं, तो उनके द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा निर्धारित की जा सकती है।

तालिका 1.10

अवशेषी निर्माण सामग्री

विभिन्न झुकावों की ऊर्ध्वाधर सतहों पर बादल रहित आकाश में आने वाले सौर विकिरण (प्रत्यक्ष और फैलाना) की मात्रा पर डेटा संयुक्त उद्यम "निर्माण जलवायु विज्ञान" में दिया गया है।

सामग्री का नाम और प्रसंस्करण	विशेषता सतह	सतह	अवशोषित विकिरण,%
ठोस	खुरदुरा
		हल्का नीला रंग
		गहरा भूरा
		नीला सा
	कटाकर गिराय हुआ
		पीले भूरा
	पॉलिश
	साफ किया हुआ	हल्का ग्रे
	कटाकर गिराय हुआ
छत
रूबेरॉयड		भूरा
जस्ती इस्पात		हल्का ग्रे
छत टाइल्स

लिफाफों के निर्माण के लिए उपयुक्त सामग्री और रंगों का चयन करना, अर्थात्। दीवारों के अल्बेडो को बदलकर, दीवार द्वारा अवशोषित विकिरण की मात्रा को बदलना संभव है और इस प्रकार, सौर ताप द्वारा दीवारों के ताप को कम करना या बढ़ाना संभव है। पारंपरिक वास्तुकला में इस तकनीक का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। विभिन्न देश. हर कोई जानता है कि दक्षिणी शहरअधिकांश आवासीय भवनों के सामान्य प्रकाश (रंगीन सजावट के साथ सफेद) रंग में भिन्न होते हैं, जबकि, उदाहरण के लिए, स्कैंडिनेवियाई शहर मुख्य रूप से गहरे ईंट से बने शहर हैं या इमारतों को ढंकने के लिए गहरे रंग के टेसा का उपयोग करते हैं।

यह गणना की जाती है कि अवशोषित विकिरण के 100 kWh/m2 बाहरी सतह के तापमान को लगभग 4°C बढ़ा देते हैं। रूस के अधिकांश क्षेत्रों में इमारतों की दीवारें औसतन प्रति घंटे इतनी मात्रा में विकिरण प्राप्त करती हैं यदि वे दक्षिण और पूर्व की ओर उन्मुख हों, साथ ही साथ पश्चिमी, दक्षिण-पश्चिम और दक्षिण-पूर्वी भी हों, यदि वे गहरे रंग की ईंट से बनी हों और प्लास्टर न हों या नहीं हों गहरे रंग का प्लास्टर।

थर्मल इंजीनियरिंग गणना में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विशेषता के लिए विकिरण को ध्यान में रखे बिना एक महीने के लिए औसत दीवार तापमान से स्थानांतरित करने के लिए - बाहरी हवा का तापमान, एक अतिरिक्त तापमान योजक पेश किया जाता है पर,दीवार द्वारा अवशोषित सौर विकिरण की मासिक मात्रा के आधार पर वीके(चित्र 1.15)। इस प्रकार, दीवार पर आने वाले कुल सौर विकिरण की तीव्रता और इस दीवार की सतह के अल्बेडो को जानकर, हवा के तापमान में उचित सुधार करके इसके तापमान की गणना करना संभव है।

वीके,केडब्ल्यूएच/एम2

चावल। 1.15. सौर विकिरण के अवशोषण के कारण दीवार की बाहरी सतह के तापमान में वृद्धि

पर सामान्य मामलाअवशोषित विकिरण के कारण तापमान में वृद्धि अन्यथा समान परिस्थितियों में निर्धारित की जाती है, अर्थात। हवा की गति की परवाह किए बिना, एक ही हवा के तापमान, नमी और इमारत के लिफाफे के थर्मल प्रतिरोध पर।

दोपहर में साफ मौसम में, दक्षिणी, दोपहर से पहले - दक्षिणपूर्वी और दोपहर में - दक्षिण-पश्चिमी दीवारें सौर ताप के 350-400 kWh / m 2 तक अवशोषित कर सकती हैं और गर्म हो सकती हैं ताकि उनका तापमान 15-20 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो सके। तापमान। यह बड़े तापमान con- बनाता है

एक ही इमारत की दीवारों के बीच विश्वास। कुछ क्षेत्रों में ये विरोधाभास न केवल गर्मियों में, बल्कि ठंड के मौसम में भी बहुत कम हवा के तापमान पर भी महत्वपूर्ण हो जाते हैं। धातु संरचनाएं विशेष रूप से गंभीर अति ताप के अधीन हैं। इस प्रकार, उपलब्ध टिप्पणियों के अनुसार, याकुतिया में, एक समशीतोष्ण तीव्र महाद्वीपीय जलवायु में स्थित है, जो सर्दियों और गर्मियों में बादल मौसम की विशेषता है, दोपहर के समय एक स्पष्ट आकाश के साथ, संलग्न संरचनाओं के एल्यूमीनियम भागों और याकुत्सकाया एचपीपी गर्मी की छत बाद के कम मूल्यों पर भी, हवा के तापमान से 40-50 डिग्री सेल्सियस ऊपर।

सौर विकिरण के अवशोषण के कारण इनसोलेटेड दीवारों के अति ताप के लिए वास्तुशिल्प डिजाइन के चरण में पहले से ही प्रदान किया जाना चाहिए। इस प्रभाव के लिए न केवल वास्तु विधियों द्वारा अत्यधिक सूर्यातप से दीवारों की सुरक्षा की आवश्यकता है, बल्कि उपयुक्त भी है योजना निर्णयइमारतों, अलग-अलग उन्मुख पहलुओं के लिए विभिन्न क्षमताओं के हीटिंग सिस्टम का उपयोग, संरचनाओं में तनाव को दूर करने के लिए सीम की परियोजना में बिछाने और उनके तापमान विकृतियों के कारण जोड़ों की जकड़न का उल्लंघन, आदि।

तालिका में। 1.11 एक उदाहरण के रूप में, जून में अवशोषित सौर विकिरण की मासिक राशि कई के लिए दी गई है भौगोलिक वस्तुएंदिए गए अल्बेडो मूल्यों पर पूर्व यूएसएसआर। इस तालिका से पता चलता है कि यदि भवन की उत्तरी दीवार का अलबेडो 30% है, और दक्षिणी 50% है, तो ओडेसा, त्बिलिसी और ताशकंद में वे उसी हद तक गर्म हो जाएंगे। मैं फ़िन उत्तरी क्षेत्रउत्तरी दीवार के एल्बिडो को 10% तक कम कर दें, तो यह 30% एल्बीडो वाली दीवार की तुलना में लगभग 1.5 गुना अधिक गर्मी प्राप्त करेगा।

तालिका 1.11

जून में दीवारों के निर्माण द्वारा अवशोषित सौर विकिरण की मासिक राशि विभिन्न मूल्यअल्बेडो (किलोवाट एच / एम 2)

संयुक्त उद्यम "निर्माण जलवायु विज्ञान" और जलवायु संदर्भ पुस्तकों में निहित कुल (प्रत्यक्ष और फैलाना) सौर विकिरण के आंकड़ों के आधार पर उपरोक्त उदाहरण, पृथ्वी की सतह और आसपास की वस्तुओं से परावर्तित सौर विकिरण को ध्यान में नहीं रखते हैं (उदाहरण के लिए, मौजूदा इमारतें) विभिन्न इमारत की दीवारों पर पहुंचती हैं। यह उनके अभिविन्यास पर कम निर्भर करता है, इसलिए, यह निर्माण के लिए नियामक दस्तावेजों में नहीं दिया गया है। हालांकि, यह परावर्तित विकिरण विकिरण को प्रत्यक्ष या फैलाने की शक्ति में काफी तीव्र और तुलनीय हो सकता है। इसलिए, वास्तुशिल्प डिजाइन में, प्रत्येक विशिष्ट मामले की गणना करते हुए, इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

उत्तर से कोकेशियान[नौसिखिया]
कुल विकिरण - परावर्तित का हिस्सा और प्रत्यक्ष विकिरण का हिस्सा। बादलों और मेघ आवरण पर निर्भर करता है।

उत्तर से अरमान शायसुल्तानोव[नौसिखिया]
सरयारका में सौर विकिरण मूल्य

उत्तर से वोवा वासिलिवे[नौसिखिया]
सौर विकिरण - सूर्य का विद्युत चुम्बकीय और कणिका विकिरण

उत्तर से nasopharynx[सक्रिय]
सौर विकिरण - सूर्य का विद्युत चुम्बकीय और कणिका विकिरण। विद्युत चुम्बकीय विकिरणप्रकाश की गति से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलता है और में प्रवेश करता है पृथ्वी का वातावरण. सौर विकिरण प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण के रूप में पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है।
सौर विकिरण - मुख्य स्त्रोतपृथ्वी की सतह और वायुमंडल में होने वाली सभी भौतिक और भौगोलिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा। सौर विकिरण आमतौर पर इसके द्वारा मापा जाता है थर्मल प्रभावऔर समय की प्रति इकाई सतह पर कैलोरी में व्यक्त किया जाता है। कुल मिलाकर, पृथ्वी अपने विकिरण के दो अरबवें हिस्से से भी कम सूर्य से प्राप्त करती है।
कुल सौर विकिरण किलोकलरीज प्रति वर्ग सेंटीमीटर में मापा जाता है।
उत्तर से दक्षिण की ओर बढ़ने पर क्षेत्र द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा बढ़ जाती है।
सौर विकिरण सूर्य से प्रकाश और ऊष्मा का विकिरण है।

टास्क-रेस

1 सेकंड में सतह के 1 मीटर 2 द्वारा विकिरणित ऊर्जा की कुल मात्रा कैसे निर्धारित की जाती है। 1 सेकंड में सतह के 1 मीटर 2 द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की कुल मात्रा निर्धारित की जाती है ई (टी) \u003d एटी 4

कहाँ पे ए \u003d 5.67 10 -8 डब्ल्यू / (एम 2 के 4), टी- केल्विन पैमाने पर पूरी तरह से काले शरीर का पूर्ण तापमान। इस पैटर्न को कहा जाता है स्टीफन-बोल्ट्ज़मान विकिरण कानून द्वारापिछली शताब्दी में कई प्रयोगात्मक अवलोकनों के आधार पर स्थापित किया गया था और स्टीफन, सैद्धांतिक रूप से एल। बोल्ट्ज़मैन द्वारा प्रमाणित, थर्मोडायनामिक्स और संतुलन विकिरण के इलेक्ट्रोडायनामिक्स के शास्त्रीय कानूनों के आधार पर, और बाद में, हमारी शताब्दी की शुरुआत में, यह पाया गया कि यह नियमितता एम. प्लैंक द्वारा व्युत्पन्न संतुलन विकिरण के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण के क्वांटम नियम का अनुसरण करती है।

तरंग दैर्ध्य मीटर निर्धारित करने के लिए गणना विधि, जो एक ब्लैकबॉडी की अधिकतम विकिरण ऊर्जा के लिए जिम्मेदार है वीन के विस्थापन कानून के अनुसार, तरंग दैर्ध्य m, जो एक ब्लैकबॉडी की अधिकतम विकिरण ऊर्जा के लिए जिम्मेदार है, पूर्ण तापमान के विपरीत आनुपातिक है टी:

पूरी तरह से काले शरीर के विकिरण की वर्णक्रमीय शक्ति के वितरण का नियम प्लैंक द्वारा स्थापित किया गया था, इसलिए इसे कहा जाता है प्लांक का विकिरण का नियम।यह कानून स्थापित करता है कि एक इकाई तरंग दैर्ध्य अंतराल में विकिरण शक्ति तापमान द्वारा निर्धारित की जाती है टीबिल्कुल काला शरीर: इसके अलावा, इस सूत्र की व्युत्पत्ति, विकिरण के थर्मोडायनामिक संतुलन की धारणा के अलावा, इसकी क्वांटम प्रकृति पर आधारित है, अर्थात, विकिरण ऊर्जा को ऊर्जा के साथ व्यक्तिगत फोटॉन की ऊर्जा से अभिव्यक्त किया जाता है। ई एच \u003d एचवी।ध्यान दें कि यह पूरी तरह से काले शरीर की सतह की एक इकाई द्वारा 1 सेकंड में 2π के एक ठोस कोण में, संपूर्ण आवृत्ति रेंज में विकीर्ण की गई कुल ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है, और यह स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन कानून के साथ मेल खाता है

वायुमंडल के माध्यम से प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के ऑप्टिकल द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए गणना विधि वायुमंडल के माध्यम से सीधे सूर्य के प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी आपतन कोण (आंचल कोण) और समुद्र तल से पर्यवेक्षक की ऊंचाई पर निर्भर करती है। हम एक स्पष्ट की उपस्थिति मानते हैं बादलों, धूल या वायु प्रदूषण के बिना आकाश। चूंकि वायुमंडल की ऊपरी सीमा बिल्कुल परिभाषित नहीं है, यात्रा की गई दूरी से अधिक महत्वपूर्ण वायुमंडलीय गैसों और वाष्पों के साथ विकिरण की बातचीत है। एक सीधी धारा जो सामान्य रूप से सामान्य दबाव में वायुमंडल से होकर गुजरती है, हवा के एक निश्चित द्रव्यमान के साथ संपर्क करती है। बीम के तिरछे आपतन के साथ पथ की लंबाई बढ़ाना।

एक सीधी धारा, जो सामान्य रूप से सामान्य दबाव में वायुमंडल से होकर गुजरती है, हवा के एक निश्चित द्रव्यमान के साथ परस्पर क्रिया करती है। बीम के तिरछे आपतन के साथ पथ की लंबाई बढ़ाना।

ऑप्टिकल मास एम = सेकंड:1-लंबाई की दौड़, एक कारक द्वारा बढ़ाई गई टी; 2-सामान्य-घटना सामान्य-घटना पथ की तुलना में कोण θ z पर, कहा जाता है ऑप्टिकल मासऔर प्रतीक . द्वारा निरूपित किया जाता है टी।आकृति से, पृथ्वी की सतह की वक्रता को ध्यान में रखे बिना, हम प्राप्त करते हैं एम = सेकंड।

ब्रह्मांडीय सौर विकिरण (सौर स्थिरांक) S . की तीव्रता का निर्धारण करने के लिए गणना विधि हेसूर्य से प्राप्तपृथ्वी त्रिज्या आर,और ब्रह्मांडीय सौर विकिरण की तीव्रता (सौर स्थिरांक) S हे, तो सूर्य से प्राप्त ऊर्जा . है R2 (1 - 0) तो।यह ऊर्जा उत्सर्जित ऊर्जा के बराबर होती है स्थानउत्सर्जन के साथ पृथ्वी = 1और औसत तापमान टी ई, इसलिये .

अंतरिक्ष से देखे गए पृथ्वी की सतह की लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण का वर्णक्रमीय वितरण लगभग 250 K के तापमान पर एक काले शरीर के वर्णक्रमीय वितरण से मेल खाता है। वायुमंडलीय विकिरण पृथ्वी की सतह और दोनों में फैलता है। उल्टी दिशा. रेडिएटर के रूप में पृथ्वी के काले शरीर का प्रभावी तापमान उस तापमान के बराबर होता है जिस पर वायुमंडल की बाहरी परतें निकलती हैं, न कि पृथ्वी की सतह।

सूर्य की विकिरण ऊर्जा के प्रवाह और घनत्व को निर्धारित करने के लिए गणना विधिमौसम विज्ञान में, रेडिएंट एनर्जी फ्लक्स को शॉर्ट-वेव रेडिएशन में विभाजित किया जाता है, जिसमें 0.2 से 5.0 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य होती है और 5.0 से 100 माइक्रोन तक वेवलेंथ के साथ लॉन्ग-वेव रेडिएशन। लघु तरंग सौर विकिरण की धाराओं को विभाजित किया गया है: - सीधा;

- बिखरा हुआ (फैलाना); - कुल। सौर ऊर्जा डब्ल्यू-विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वहन की जाने वाली ऊर्जा कहलाती है। विकिरण ऊर्जा की इकाई वूइकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में SI 1 जूल है। दीप्तिमान धाराई - जो सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: एफ ई \u003d डब्ल्यू / टी,

कहाँ पे वू- समय के साथ विकिरण ऊर्जा टी।

यह मानते हुए डब्ल्यू = 1जे, टी = 1एस, हमें मिलता है: 1 एसआई (एफ ई) \u003d 1 जे / 1 सेकंड \u003d 1 डब्ल्यू। दीप्तिमान प्रवाह घनत्वविकिरण ( विकिरण प्रवाह I)जिसे सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है: जहाँ एफ e सतह S पर समान रूप से आपतित विकिरण फ्लक्स है।

यह मानते हुए एफ ई \u003d 1 डब्ल्यू, एस \u003d 1 मीटर 2, हम ढूंढे: 1 एसआई (ई ई) \u003d 1 डब्ल्यू / 1 मीटर 2 \u003d 1 डब्ल्यू / एम 2.

गणना सूत्र प्रत्यक्ष और कुल सौर विकिरण

प्रत्यक्ष सौर विकिरण-I pसौर डिस्क से आने वाले विकिरण के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करता है और सूर्य की किरणों के लंबवत विमान में मापा जाता है। एक क्षैतिज सतह (S ") पर आने वाले प्रत्यक्ष विकिरण की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

एस" \u003d आई पी पाप एच,कहाँ पे एचक्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई है। सविनोव-यानिशेव्स्की एक्टिनोमीटर का उपयोग प्रत्यक्ष सौर विकिरण को मापने के लिए किया जाता है। बिखरा हुआ सौर विकिरण (डी) - अणुओं द्वारा सौर विकिरण के प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप 5 0 की त्रिज्या के साथ सूर्य की डिस्क और निकट-सौर क्षेत्र के अपवाद के साथ, आकाश के सभी बिंदुओं से एक क्षैतिज सतह पर आने वाले विकिरण को कहा जाता है। वायुमंडलीय गैसें, पानी की बूंदें या बर्फ के क्रिस्टल बादल और ठोस कणोंवातावरण में निलंबित। कुल सौर विकिरण Q- क्षैतिज तल पर दो प्रकार की विकिरण घटना शामिल है: प्रत्यक्ष और फैलाना। क्यू = एस"+डी(4.7) पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाला कुल विकिरण ज्यादातर मिट्टी या पानी की ऊपरी, पतली परत में अवशोषित होता है और गर्मी में गुजरता है, और आंशिक रूप से परावर्तित होता है।

आकाशीय क्षेत्र के मुख्य बिंदु निर्धारित करें आकाशीय पिंड मनमानी त्रिज्या का एक काल्पनिक क्षेत्र है। इसका केंद्र, हल की जा रही समस्या के आधार पर, अंतरिक्ष में एक या दूसरे बिंदु के साथ संयुक्त होता है। साहुल रेखा आकाशीय क्षेत्र की सतह को दो बिंदुओं पर काटती है: शीर्ष Z - आंचल - और नीचे Z "- नादिर आकाशीय क्षेत्र पर मूल बिंदु और मंडलियां

SunBasic . के आकाशीय निर्देशांक निर्धारित करेंजिन वृत्तों के सापेक्ष सूर्य का स्थान (प्रकाशमान) निर्धारित होता है, वे वास्तविक क्षितिज और आकाशीय होते हैं मध्याह्न निर्देशांकहैं सूर्य की ऊँचाई (h) और उसका दिगंश (A) पृथ्वी पर किसी भी बिंदु पर सूर्य की स्पष्ट स्थिति इन दो कोणों से निर्धारित होती है क्षैतिज समन्वय प्रणाली क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई h – प्रेक्षण बिंदु से सूर्य की दिशा और इस बिंदु से गुजरने वाले क्षैतिज तल के बीच का कोण। सूर्य का अज़ीमुथ ए - प्रेक्षण बिंदु और सूर्य के माध्यम से खींचे गए मेरिडियन प्लेन और वर्टिकल प्लेन के बीच का कोण। जेनिथ कोणZ - आंचल (Z) की दिशा और सूर्य की दिशा के बीच का कोण। यह कोण संक्रांति की ऊंचाई का पूरक है। एच + जेड = 90।जब पृथ्वी सूर्य की ओर हो दक्षिणी ओर, दिगंश शून्य है, और ऊंचाई अधिकतम है। इससे अवधारणा आती है दोपहर,जिसे दिन के उलटी गिनती समय (या दिन के दूसरे भाग) की शुरुआत के रूप में लिया जाता है।

कोणीय सौर समय (सूर्य का घंटा कोण) निर्धारित करने के लिए गणना तकनीक कोणीय सौर समय (सूर्य का घंटा कोण) - दोपहर से सूर्य के कोणीय विस्थापन का प्रतिनिधित्व करता है (1 घंटे π/12 . से मेल खाती है) प्रसन्न, या 15° कोणीय विस्थापन)। दक्षिण से पूर्व की ओर विस्थापन (यानी, सुबह का मान) सकारात्मक माना जाता है। सूर्य का प्रति घंटा कोण स्थानीय मेरिडियन और सौर मेरिडियन के विमानों के बीच भिन्न होता है। सूर्य 24 घंटे में एक बार मेरिडियन प्लेन में प्रवेश करता है दैनिक रोटेशनपृथ्वी घंटे का कोण τ दिन के दौरान 0 से 360 o या 2π रेडियन (रेडियन) में 24 घंटे में परिवर्तन होता है, इस प्रकार, पृथ्वी, कक्षा के साथ चलती है, अपनी धुरी के चारों ओर कोणीय वेग के साथ घूमती है अगर हम सौर समय लेते हैं सच दोपहर, स्थानीय मेरिडियन के विमानों के माध्यम से सूर्य के पारित होने के क्षण के अनुरूप, तब हम लिख सकते हैं: ओलाया प्रसन्न

सूर्य की गिरावट के निर्धारण के लिए गणना विधि झुकाव रवि - सूर्य की दिशा और विषुवतीय तल के बीच के कोण को अवक्षेपण कहते हैं δ और मौसमी परिवर्तनों का एक उपाय है। गिरावट आमतौर पर भूमध्य रेखा के उत्तर या दक्षिण में रेडियन (या डिग्री) में व्यक्त की जाती है। 0° से 90° (भूमध्य रेखा के सकारात्मक उत्तर, ऋणात्मक दक्षिण) से मापा जाता है। पृथ्वी एक वर्ष में सूर्य के चारों ओर घूमती है। दिशा पृथ्वी की धुरीअंतरिक्ष में एक कोण पर स्थिर रहता है 0 \u003d 23.5 °विमान के सामान्य के लिए रोटेशन, उत्तरगोलार्ध δ ग्रीष्म संक्रांति के दौरान 0 = + 23.5 ° से सर्दियों के संक्रांति के दौरान δ 0 = -23.5 ° तक सुचारू रूप से बदलता है। विश्लेषणात्मक रूप से प्राप्त ओला

कहाँ पे पी- वर्ष का दिन ( एन= 1 जनवरी 1 से मेल खाती है। विषुव पर δ = 0 , और सूर्योदय और सूर्यास्त के बिंदु ई-डब्ल्यू क्षितिज की रेखा पर सख्ती से स्थित हैं। इस प्रकार, आकाशीय क्षेत्र के साथ सूर्य का प्रक्षेपवक्र एक बंद वक्र नहीं है, बल्कि एक प्रकार का गोलाकार सर्पिल है, भराई पार्श्व सतहबैंड के भीतर के गोले - .

21 मार्च से 23 सितंबर तक ग्रीष्म अर्ध-वर्ष के दौरान, सूर्य उत्तरी आकाशीय गोलार्ध में भूमध्यरेखीय तल से ऊपर होता है। 23 सितंबर से 21 मार्च तक सर्दियों की छमाही के दौरान, सूर्य दक्षिणी आकाशीय गोलार्ध में भूमध्यरेखीय तल के नीचे होता है।

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

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

सूर्य द्वारा भेजी गई विकिरण ऊर्जा की समग्रता कहलाती है सौर विकिरण,यह आमतौर पर प्रति वर्ष प्रति सतह क्षेत्र कैलोरी में व्यक्त किया जाता है।

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

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

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

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

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

कुल सौर विकिरण

पृथ्वी से टकराने वाली सूर्य की सभी किरणें हैं कुल सौर विकिरणयानी, प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण की समग्रता (चित्र 1)।

चावल। 1. प्रति वर्ष कुल सौर विकिरण

पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण का वितरण

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

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

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

3. पृथ्वी की वार्षिक और दैनिक गति से - मध्य और उच्च अक्षांशों में, सौर विकिरण का प्रवाह ऋतुओं में बहुत भिन्न होता है, जो एक परिवर्तन से जुड़ा होता है। दोपहर की ऊंचाईसूर्य और दिन की लंबाई;

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

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

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

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

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

मानव आर्थिक गतिविधि के पैमाने में वृद्धि के परिणामस्वरूप - ताप विद्युत संयंत्रों में कोयले और तेल का जलना, उत्सर्जन औद्योगिक उद्यम, कार उत्सर्जन में वृद्धि - वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ रही है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि होती है और वैश्विक जलवायु परिवर्तन का खतरा होता है।

सूर्य की किरणें, वायुमंडल से होकर गुजरने के बाद, पृथ्वी की सतह पर गिरती हैं और इसे गर्म करती हैं, और बदले में, वातावरण को गर्मी देती हैं। यह समझाता है मुख्य विशेषताएंक्षोभमंडल: ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में कमी। लेकिन कई बार ऐसा भी होता है जब वायुमंडल की ऊपरी परतें निचली परतों की तुलना में गर्म होती हैं। ऐसी घटना को कहा जाता है तापमान उलटा(अक्षांश से। व्युत्क्रम - पलटना)।