Radiația solară este radiația inerentă luminii sistemului nostru planetar. Soarele - steaua principala, în jurul căruia se învârte Pământul, precum și planetele învecinate. De fapt, aceasta este o minge uriașă de gaz fierbinte, care emite în mod constant fluxuri de energie în spațiul din jurul ei. Aceasta este ceea ce ei numesc radiații. Mortal, în același timp, este această energie - unul dintre principalii factori care fac posibilă viața pe planeta noastră. Ca orice lucru în această lume, beneficiile și daunele radiației solare pentru viața organică sunt strâns legate între ele.

Vedere generala

Pentru a înțelege ce este radiația solară, trebuie mai întâi să înțelegeți ce este Soarele. Principala sursă de căldură, care asigură condițiile existenței organice pe planeta noastră, în spațiile universale este doar o mică stea de la periferia galactică a Căii Lactee. Dar pentru pământeni, Soarele este centrul unui mini-univers. La urma urmei, planeta noastră se învârte în jurul acestui cheag de gaz. Soarele ne dă căldură și lumină, adică furnizează forme de energie fără de care existența noastră ar fi imposibilă.

În antichitate, sursa radiației solare - Soarele - era o zeitate, un obiect demn de închinare. Traiectoria solară de-a lungul cerului li se părea oamenilor o dovadă evidentă a voinței lui Dumnezeu. Încercările de a aprofunda în esența fenomenului, de a explica ce este acest luminar, au fost făcute de mult timp, iar Copernic a adus o contribuție deosebit de semnificativă la ele, formând ideea de heliocentrism, care era izbitor de diferită de geocentrismul general acceptat în acea epocă. Cu toate acestea, se știe cu siguranță că, chiar și în antichitate, oamenii de știință s-au gândit de mai multe ori la ce este Soarele, de ce este atât de important pentru orice formă de viață de pe planeta noastră, de ce mișcarea acestui luminar este exact așa cum îl vedem noi. .

Progresul tehnologiei a făcut posibil să înțelegem mai bine ce este Soarele, ce procese au loc în interiorul stelei, la suprafața acesteia. Oamenii de știință au aflat ce este radiația solară, cum un obiect gazos afectează planetele din zona sa de influență, în special, clima pământului. Acum omenirea are o bază de cunoștințe suficient de mare pentru a spune cu încredere: a fost posibil să aflăm care este radiația emisă de Soare, cum se măsoară acest flux de energie și cum se formulează caracteristicile impactului său asupra diferitelor forme de viață organică pe Pământ.

Despre termeni

Cel mai pas importantîn stăpânirea esenţei conceptului s-a făcut în secolul trecut. Atunci eminentul astronom A. Eddington a formulat o presupunere: fuziunea termonucleară are loc în adâncurile solare, ceea ce permite eliberarea unei cantități uriașe de energie în spațiul din jurul stelei. În încercarea de a estima cantitatea de radiație solară, s-au făcut eforturi pentru a determina parametrii efectivi ai mediului de pe stele. Astfel, temperatura centrală, potrivit oamenilor de știință, ajunge la 15 milioane de grade. Acest lucru este suficient pentru a face față influenței respingătoare reciproce a protonilor. Ciocnirea unităților duce la formarea nucleelor ​​de heliu.

Noile informații au atras atenția multor oameni de știință proeminenți, inclusiv A. Einstein. În încercarea de a estima cantitatea de radiație solară, oamenii de știință au descoperit că nucleele de heliu sunt inferioare ca masă față de valoarea totală a 4 protoni necesari pentru a forma. noua structura. Astfel, a fost dezvăluită o caracteristică a reacțiilor, numită „defect de masă”. Dar în natură, nimic nu poate dispărea fără urmă! În încercarea de a găsi cantități „scăpate”, oamenii de știință au comparat recuperarea energiei și specificul schimbării masei. Atunci a fost posibil să se dezvăluie că diferența este emisă de cuante gamma.

Obiectele radiate își fac drum de la miezul stelei noastre către suprafața sa prin numeroase straturi atmosferice gazoase, ceea ce duce la fragmentarea elementelor și formarea de radiații electromagnetice pe baza acestora. Printre alte tipuri de radiații solare se numără și lumina percepută de ochiul uman. Estimările aproximative sugerează că procesul de trecere a razelor gamma durează aproximativ 10 milioane de ani. Încă opt minute - și energia radiată ajunge la suprafața planetei noastre.

Cum și ce?

Radiația solară se numește complexul total de radiații electromagnetice, care se caracterizează printr-o gamă destul de largă. Acesta include așa-numitul vânt solar, adică fluxul de energie format din electroni, particule de lumină. La stratul limită al atmosferei planetei noastre se observă constant aceeași intensitate a radiației solare. Energia unei stele este discretă, transferul ei se realizează prin cuante, în timp ce nuanța corpusculară este atât de nesemnificativă încât se pot considera razele drept unde electromagnetice. Și distribuția lor, după cum au descoperit fizicienii, are loc uniform și în linie dreaptă. Astfel, pentru a descrie radiația solară, este necesar să se determine lungimea de undă caracteristică a acesteia. Pe baza acestui parametru, se obișnuiește să se distingă mai multe tipuri de radiații:

• călduros;
• unda radio;
• Lumină albă;
• ultraviolet;
• gamma;
• raze X.

Raportul dintre cele mai bune infraroșu, vizibil, ultraviolet este estimat după cum urmează: 52%, 43%, 5%.

Pentru o evaluare cantitativă a radiațiilor, este necesar să se calculeze densitatea fluxului de energie, adică cantitatea de energie care ajunge într-o zonă limitată a suprafeței într-o anumită perioadă de timp.

Studiile au arătat că radiația solară este absorbită în principal de atmosfera planetară. Datorită acestui fapt, încălzirea are loc la o temperatură confortabilă pentru viața organică, caracteristică Pământului. Învelișul de ozon existent permite trecerea doar a unei sutime din radiația ultravioletă. În același timp, lungimile de undă scurte care sunt periculoase pentru ființele vii sunt complet blocate. Straturile atmosferice sunt capabile să împrăștie aproape o treime din razele solare, încă 20% sunt absorbite. În consecință, nu mai mult de jumătate din toată energia ajunge la suprafața planetei. Acest „reziduu” în știință este numit radiație solară directă.

Ce zici mai detaliat?

Sunt cunoscute mai multe aspecte care determină cât de intensă va fi radiația directă. Cele mai semnificative sunt unghiul de incidență, care depinde de latitudine (o caracteristică geografică a terenului de pe glob), de perioada anului, care determină cât de mare este distanța până la un anumit punct de la sursa de radiație. Depinde mult de caracteristicile atmosferei - cât de poluată este, câți nori sunt la un moment dat. În cele din urmă, natura suprafeței pe care cade fasciculul, și anume capacitatea sa de a reflecta undele de intrare, joacă un rol.

Radiația solară totală este o valoare care combină volumele împrăștiate și radiația directă. Parametrul utilizat pentru estimarea intensității este estimat în calorii pe unitatea de suprafață. În același timp, se reamintește că în diferite momente ale zilei valorile inerente radiațiilor diferă. În plus, energia nu poate fi distribuită uniform pe suprafața planetei. Cu cât este mai aproape de stâlp, cu atât intensitatea este mai mare, în timp ce straturile de zăpadă sunt foarte reflectorizante, ceea ce înseamnă că aerul nu are ocazia să se încălzească. Prin urmare, cu cât mai departe de ecuator, cu atât indicatorii totali ai radiației undelor solare vor fi mai mici.

După cum au descoperit oamenii de știință, energia radiației solare are un impact grav asupra climatul planetar, subjugă activitatea vitală a diferitelor organisme care există pe Pământ. În țara noastră, precum și pe teritoriul vecinilor săi cei mai apropiați, ca și în alte țări situate în emisfera nordică, iarna ponderea predominantă revine radiațiilor împrăștiate, dar vara domină radiația directă.

unde infraroșii

Din cantitatea totală de radiație solară totală, un procent impresionant aparține spectrului infraroșu, care nu este perceput de ochiul uman. Datorită unor astfel de valuri, suprafața planetei este încălzită, transferând treptat energie termică către masele de aer. Acest lucru ajută la menținerea unui climat confortabil, la menținerea condițiilor de existență a vieții organice. Dacă nu există eșecuri grave, clima rămâne condiționat neschimbată, ceea ce înseamnă că toate creaturile pot trăi în condițiile lor obișnuite.

Lumina noastră nu este singura sursă de unde din spectrul infraroșu. Radiații similare sunt caracteristice oricărui obiect încălzit, inclusiv o baterie obișnuită dintr-o casă umană. Pe principiul percepției radiației infraroșii funcționează numeroase dispozitive, făcând posibil să se vadă corpurile încălzite în întuneric, condiții altfel incomode pentru ochi. Apropo, după un principiu similar, cei care au devenit atât de populari în timpuri recente aparate compacte pentru evaluarea prin care părți ale clădirii au loc cele mai mari pierderi de căldură. Aceste mecanisme sunt deosebit de răspândite în rândul constructorilor, precum și al proprietarilor de case particulare, deoarece ajută la identificarea prin ce zone se pierde căldura, la organizarea protecției acestora și la prevenirea consumului inutil de energie.

Nu subestima impactul radiației solare infraroșii asupra corpului uman doar pentru că ochii noștri nu pot percepe astfel de unde. În special, radiațiile sunt utilizate în mod activ în medicină, deoarece permit creșterea concentrației de leucocite în sistemul circulator, precum și normalizarea fluxului sanguin prin creșterea lumenului vaselor de sânge. Dispozitivele bazate pe spectrul IR sunt utilizate ca profilactic împotriva patologiilor cutanate, terapeutice în procesele inflamatorii în formă acută și cronică. Cele mai moderne medicamente ajută la combaterea cicatricilor coloidale și a rănilor trofice.

Este curios

Pe baza studiului factorilor de radiație solară, a fost posibil să se creeze dispozitive cu adevărat unice numite termografe. Ele fac posibilă detectarea în timp util a diferitelor boli care nu sunt disponibile pentru detectare în alte moduri. Acesta este modul în care puteți găsi cancer sau un cheag de sânge. IR protejează într-o oarecare măsură împotriva radiațiilor ultraviolete, care sunt periculoase pentru viața organică, ceea ce a făcut posibilă utilizarea undelor din acest spectru pentru a restabili sănătatea astronauților care au fost în spațiu mult timp.

Natura din jurul nostru este încă misterioasă până în prezent, acest lucru se aplică și radiațiilor de diferite lungimi de undă. În special, lumina infraroșie nu este încă pe deplin explorată. Oamenii de știință știu că utilizarea necorespunzătoare a acestuia poate dăuna sănătății. Astfel, este inacceptabilă utilizarea echipamentelor care generează o astfel de lumină pentru tratarea zonelor inflamate purulente, a sângerării și a neoplasmelor maligne. Spectrul infraroșu este contraindicat persoanelor care suferă de funcționarea afectată a inimii, a vaselor de sânge, inclusiv a celor localizate în creier.

lumina vizibila

Unul dintre elementele radiației solare totale este lumina vizibilă pentru ochiul uman. Fasciculele de valuri se propagă în linii drepte, astfel încât nu există suprapunere unele pe altele. La un moment dat, acesta a devenit subiectul unui număr considerabil lucrări științifice: oamenii de știință și-au propus să înțeleagă de ce există atât de multe nuanțe în jurul nostru. S-a dovedit că parametrii cheie ai luminii joacă un rol:

• refracţie;
• reflecţie;
• absorbţie.

După cum au descoperit oamenii de știință, obiectele nu sunt capabile să fie surse de lumină vizibilă singure, dar pot absorbi radiația și o pot reflecta. Unghiurile de reflexie, frecvența undelor variază. De-a lungul secolelor, capacitatea unei persoane de a vedea a fost îmbunătățită treptat, dar anumite limitări se datorează structurii biologice a ochiului: retina este de așa natură încât poate percepe doar anumite raze de unde luminoase reflectate. Această radiație este un mic decalaj între undele ultraviolete și infraroșii.

Numeroase trăsături luminoase curioase și misterioase nu numai că au devenit subiectul multor lucrări, ci au stat și baza nașterii unei noi discipline fizice. În același timp, au apărut practici neștiințifice, teorii, adepții cărora cred că culoarea poate afecta starea fizică a unei persoane, psihicul. Pe baza unor astfel de presupuneri, oamenii se înconjoară cu obiecte care sunt cele mai plăcute ochilor lor, făcând viața de zi cu zi mai confortabilă.

Ultraviolet

Un aspect la fel de important al radiației solare totale este studiul ultravioletului, format din valuri de lungimi mari, medii și mici. Ele diferă unele de altele atât prin parametrii fizici, cât și prin particularitățile influenței lor asupra formelor de viață organică. Undele ultraviolete lungi, de exemplu, în straturile atmosferice sunt în principal împrăștiate și înainte suprafața pământului obține doar un mic procent. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât o astfel de radiație poate pătrunde mai adânc în pielea umană (și nu numai).

Pe de o parte, radiațiile ultraviolete sunt periculoase, dar fără ea, existența unei vieți organice diverse este imposibilă. O astfel de radiație este responsabilă pentru formarea calciferolului în organism, iar acest element este necesar pentru construcția țesutului osos. Spectrul UV este o puternică prevenire a rahitismului, osteocondrozei, care este deosebit de importantă în copilărie. În plus, astfel de radiații:

• normalizează metabolismul;
• activează producția de enzime esențiale;
• intensifică procesele de regenerare;
• stimulează fluxul sanguin;
• dilată vasele de sânge;
• stimulează sistemul imunitar;
• duce la formarea de endorfine, ceea ce înseamnă că supraexcitația nervoasă scade.

dar pe de altă parte

S-a afirmat mai sus că radiația solară totală este cantitatea de radiație care a ajuns la suprafața planetei și este împrăștiată în atmosferă. În consecință, elementul acestui volum este ultravioletul de toate lungimile. Trebuie amintit că acest factor are atât pozitiv cât și laturi negative influența asupra vieții organice. Baia de soare, deși adesea este benefică, poate fi un pericol pentru sănătate. Prea mult timp sub direct lumina soarelui, mai ales în condiții de activitate crescută a luminii, este dăunătoare și periculoasă. Efectele pe termen lung asupra organismului, precum și activitatea prea mare a radiațiilor, cauzează:

• arsuri, roșeață;
• edem;
• hiperemie;
• căldură;
• greaţă;
• vărsături.

Continuu iradierea ultravioletă provoacă o încălcare a apetitului, funcționarea sistemului nervos central, a sistemului imunitar. De asemenea, începe să mă doară capul. Simptomele descrise sunt manifestări clasice insolaţie. Persoana însăși nu poate realiza întotdeauna ce se întâmplă - starea se agravează treptat. Dacă se observă că cineva din apropiere s-a îmbolnăvit, trebuie acordat primul ajutor. Schema este următoarea:

• ajută la trecerea de la lumina directă la un loc răcoros umbrit;
• puneți pacientul pe spate, astfel încât picioarele să fie mai sus decât capul (acest lucru va ajuta la normalizarea fluxului sanguin);
• se răcește gâtul și fața cu apă și se pune o compresă rece pe frunte;
• desfaceți cravata, cureaua, scoateți hainele strâmte;
• la o jumătate de oră după atac, dați un pahar de apă rece (o cantitate mică).

Dacă victima și-a pierdut cunoștința, este important să solicitați imediat ajutor de la un medic. Echipa de ambulanță va muta persoana într-un loc sigur și va administra o injecție de glucoză sau vitamina C. Medicamentul este injectat într-o venă.

Cum să faci plajă corect?

Pentru a nu învăța din experiență cât de neplăcută poate fi cantitatea excesivă de radiație solară primită în timpul bronzării, este important să respectați regulile de petrecere a timpului în siguranță la soare. Lumina ultravioletă inițiază producerea de melanină, un hormon care ajută pielea să se protejeze de impact negativ valuri. Sub influența acestei substanțe, pielea devine mai închisă, iar nuanța se transformă în bronz. Până în prezent, disputele despre cât de util și dăunător este pentru o persoană nu scad.

Pe de o parte, arsurile solare sunt o încercare a organismului de a se proteja de expunerea excesivă la radiații. Acest lucru crește probabilitatea formării de neoplasme maligne. Pe de altă parte, bronzul este considerat la modă și frumos. Pentru a minimiza riscurile pentru tine, este rezonabil să analizezi înainte de a începe procedurile de plajă cât de periculoasă este cantitatea de radiație solară primită în timpul plajei, cum să minimizezi riscurile pentru tine. Pentru a face experiența cât mai plăcută posibil, cei care fac plajă ar trebui:

• să bei multă apă;
• utilizați produse de protecție a pielii;
• faceți plajă seara sau dimineața;
• nu operați sub lumina directă a soarelui mai mult de o oră;
• nu bea alcool;
• includeți în meniu alimente bogate în seleniu, tocoferol, tirozină. Nu uitați de beta-caroten.

Valoarea radiației solare pentru corpul uman este excepțional de mare, atât aspectele pozitive, cât și cele negative nu trebuie trecute cu vederea. Trebuie recunoscut că la diferite persoane apar reacții biochimice cu caracteristici individuale, deci pentru cineva și o jumătate de oră de plajă poate fi periculos. Este rezonabil să consultați un medic înainte de sezonul de plajă, să evaluați tipul și starea pielii. Acest lucru va ajuta la prevenirea vătămării sănătății.

Dacă este posibil, arsurile solare trebuie evitate la bătrânețe, în perioada nașterii unui copil. Nu este compatibil cu plaja boli canceroase, tulburări psihice, patologii ale pielii și insuficiență a funcționării inimii.

Radiația totală: unde este deficitul?

Destul de interesant de luat în considerare este procesul de distribuție a radiației solare. După cum am menționat mai sus, doar aproximativ jumătate din toate valurile pot ajunge la suprafața planetei. Unde dispar restul? Diferitele straturi ale atmosferei și particulele microscopice din care sunt formate joacă rolul lor. O parte impresionantă, așa cum sa indicat, este absorbită de stratul de ozon - toate acestea sunt unde a căror lungime este mai mică de 0,36 microni. În plus, ozonul este capabil să absoarbă unele tipuri de unde din spectrul vizibil pentru ochiul uman, adică intervalul de 0,44-1,18 microni.

Ultravioletele sunt absorbite într-o oarecare măsură de stratul de oxigen. Aceasta este caracteristică radiației cu o lungime de undă de 0,13-0,24 microni. Dioxidul de carbon, vaporii de apă pot absorbi un mic procent din spectrul infraroșu. Aerosolul atmosferic absoarbe o parte (spectrul IR) din cantitatea totală de radiație solară.

Undele din categoria scurtă sunt împrăștiate în atmosferă din cauza prezenței particulelor microscopice neomogene, aerosolului și norilor aici. Elementele neomogene, particulele ale căror dimensiuni sunt inferioare lungimii de undă, provoacă împrăștiere moleculară, iar pentru cele mai mari este caracteristic fenomenul descris de indicatrix, adică aerosol.

Restul radiației solare ajunge la suprafața pământului. Combină radiația directă, difuză.

Radiația totală: aspecte importante

Valoarea totală este cantitatea de radiație solară primită de teritoriu, precum și absorbită în atmosferă. Dacă nu există nori pe cer, cantitatea totală de radiații depinde de latitudinea zonei, de altitudinea corpului ceresc, de tipul de suprafață a pământului din această zonă și de nivelul de transparență a aerului. Cu cât sunt mai multe particule de aerosoli împrăștiate în atmosferă, cu atât radiația directă este mai mică, dar proporția radiațiilor împrăștiate crește. În mod normal, în absența tulburării în radiația totală, difuza este o pătrime.

Țara noastră aparține celor din nord, așa că cea mai mare parte a anului în regiunile sudice radiatia este semnificativ mai mare decat in cele nordice. Acest lucru se datorează poziției stelei pe cer. Dar perioada scurtă mai-iulie este o perioadă unică, când chiar și în nord radiația totală este destul de impresionantă, deoarece soarele este sus pe cer, iar durata orele de zi mai mult decât în ​​alte luni ale anului. În același timp, în medie, în jumătatea asiatică a țării, în absența norilor, radiația totală este mai semnificativă decât în ​​vest. Forța maximă a radiației valurilor se observă la prânz, iar maxima anuală are loc în iunie, când soarele este cel mai sus pe cer.

Radiația solară totală este cantitatea energie solara ajungând pe planeta noastră. În același timp, trebuie amintit că diverși factori atmosferici duc la faptul că sosirea anuală a radiației totale este mai mică decât ar putea fi. Cea mai mare diferență între cea observată efectiv și cea maximă posibilă este tipică pentru regiunile din Orientul Îndepărtat vara. Musonii provoacă nori excepțional de denși, astfel încât radiația totală este redusă cu aproximativ jumătate.

curios sa stiu

Cel mai mare procent din expunerea maximă posibilă la energia solară se observă de fapt (calculat pentru 12 luni) în sudul țării. Indicatorul ajunge la 80%.

Înnorirea nu duce întotdeauna la aceeași cantitate de împrăștiere solară. Forma norilor joacă un rol, caracteristicile discului solar la un anumit moment în timp. Dacă este deschis, atunci tulbureala determină o scădere a radiației directe, în timp ce radiația împrăștiată crește brusc.

Există, de asemenea, zile în care radiația directă are aproximativ aceeași putere ca radiația împrăștiată. Valoarea totală zilnică poate fi chiar mai mare decât radiația caracteristică unei zile complet fără nori.

Pe baza a 12 luni, trebuie acordată o atenție deosebită fenomenelor astronomice ca determinarea indicatorilor numerici de ansamblu. În același timp, nebulozitatea duce la faptul că maximul real de radiație poate fi observat nu în iunie, ci cu o lună mai devreme sau mai târziu.

Radiația în spațiu

De la limita magnetosferei planetei noastre și mai departe în spațiul cosmic, radiația solară devine un factor asociat cu un pericol de moarte pentru oameni. Încă din 1964, a fost publicată o importantă lucrare de popularizare despre metodele de apărare. Autorii săi au fost oamenii de știință sovietici Kamanin, Bubnov. Se știe că pentru o persoană doza de radiații pe săptămână nu trebuie să fie mai mare de 0,3 roentgens, în timp ce pentru un an ar trebui să fie în 15 R. Pentru expunerea pe termen scurt, limita pentru o persoană este de 600 R. Zboruri spațiale, în special în condiţii imprevizibile activitatea solară, poate fi însoțită de expunerea semnificativă a astronauților, ceea ce obligă să ia măsuri suplimentare de protecție împotriva valurilor de diferite lungimi.

După misiunile Apollo, în timpul cărora s-au testat metode de protecție, s-au studiat factorii care afectează sănătatea umană, a trecut mai bine de un deceniu, dar până în prezent oamenii de știință nu pot găsi metode eficiente și de încredere pentru prezicerea furtunilor geomagnetice. Puteți face o prognoză pe ore, uneori pe mai multe zile, dar chiar și pentru o prognoză săptămânală, șansele de realizare nu sunt mai mari de 5%. Vântul solar este un fenomen și mai imprevizibil. Cu o probabilitate de unul din trei, astronauții, pornind într-o nouă misiune, pot cădea în fluxuri puternice de radiații. Acest lucru face și mai importantă problema atât a cercetării, cât și a predicției caracteristicilor radiațiilor, precum și a dezvoltării metodelor de protecție împotriva acesteia.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Mult mai puțină radiație solară ajunge la suprafața pământului, deoarece pe măsură ce razele soarelui se deplasează prin atmosferă, radiația suferă o serie schimbări semnificative. O parte din ea este absorbită de gazele atmosferice și aerosoli și trece în căldură, de exemplu. merge să încălzească atmosfera, iar o parte este disipată și intră în formă specială radiații împrăștiate.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• (1.2)
• 0 = + /) = Și 0+ /).

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

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

A k = - 100%.

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

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

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

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

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

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

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

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

În medie, la latitudinile temperate, suprafața pământului prin radiația efectivă pierde aproximativ jumătate din cantitatea de căldură pe care o primește din radiația solară absorbită. Prin absorbția radiațiilor terestre și trimiterea de contraradiații pe suprafața pământului, atmosfera reduce răcirea acestei suprafețe pe timp de noapte. În timpul zilei, face puțin pentru a preveni încălzirea suprafeței Pământului. Această influență a atmosferei pământului asupra regimului termic al suprafeței pământului se numește efect de sera. Astfel, fenomenul efectului de seră constă în reținerea căldurii în apropierea suprafeței Pământului. Un rol important în acest proces îl au gazele de origine tehnogenă, în primul rând dioxidul de carbon, a căror concentrație în zonele urbane este deosebit de mare. Dar rolul principal revine încă gazelor de origine naturală.

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

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

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

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

În 1992, la New York a fost adoptată Convenția-cadru privind schimbările climatice (FCCC), al cărei scop principal a fost proclamat să asigure stabilizarea concentrațiilor de gaze cu efect de seră din atmosferă la niveluri care să împiedice consecințe periculoase intervenția omului în sistemul climatic. Pentru punerea în aplicare practică a convenției în decembrie 1997 la Kyoto (Japonia) pentru conferinta Internationala a fost adoptat Protocolul de la Kyoto. Acesta definește cote specifice pentru emisiile de gaze cu efect de seră de către țările membre, inclusiv Rusia, care au ratificat acest protocol în 2005.

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

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

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

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

Datele privind balanța radiațiilor sunt necesare pentru a estima gradul de încălzire și răcire diferite suprafete atat in conditii naturale cat si in mediul arhitectural, calculul regimului termic al cladirilor si structurilor, determinarea evaporarii, rezervelor de caldura in sol, reglementarea irigarii terenurilor agricole si alte scopuri economice nationale.

Metode de măsurare. Importanța cheie a studiilor privind balanța radiațiilor Pământului pentru înțelegerea tiparelor climei și a formării condițiilor microclimatice determină rolul fundamental al datelor de observație asupra componentelor sale - observatii actinometrice.

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

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

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

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

Orez. 1.6.

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

Orez. 1.7.

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

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

Orez. 1.8.

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

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

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

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

valori caracteristice. Valorile fluxurilor de radiații directe și totale joacă unul dintre cele mai importante roluri în analiza arhitecturală și climatică. În considerarea lor, sunt conectate orientarea clădirilor pe părțile laterale ale orizontului, soluția lor de planificare a spațiului și coloristică, aspectul intern, dimensiunile deschiderilor de lumină și o serie de alte caracteristici arhitecturale. Prin urmare, cursul zilnic și anual valori caracteristice vor fi luate în considerare tocmai pentru aceste valori ale radiației solare.

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

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

5 1 , kW/m 2

b", kW / m2

Orez. 1.9.

și în condiții medii de tulburare (b):

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

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

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

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

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

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

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

/), kW / m 2 0,3 g

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 ore

Orez. 1.11.

și în condiții medii de noros (b)

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

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

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

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

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

Tabelul 1.9

Radiația solară totală pe o suprafață orizontală

cu un cer fără nori (kW h / m 2)

	Latitudine geografică, ° N
Septembrie

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

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

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

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

m. Chelyuskin

Salekhard

Arhanghelsk

St.Petersburg

Petropavlovsk

Kamchatsky

Habarovsk

Astrahan

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

5", MJ/m 2 700

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

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

Vara, diferențele de radiație solară totală în condiții reale de înnorărire între orașele situate la diferite latitudini nu sunt atât de „dramatice” pe cât ar părea la prima vedere. Pentru partea europeană a Rusiei de la Astrakhan până la Capul Chelyuskin, aceste valori se află în intervalul 550-650 MJ/m 2 . Iarna, în majoritatea orașelor, cu excepția zonei arctice, unde se instalează noaptea polară, radiația totală este de 50-150 MJ/m2 pe lună.

Spre comparație: valorile medii de căldură pentru ianuarie pentru 1 zonă urbană (calculate conform datelor reale pentru Moscova) variază de la 220 MJ/m2 pe lună în nodurile de dezvoltare urbană urbană până la 120-150 MJ/m2 în zonele inter-principale cu dezvoltare rezidențială de joasă densitate. Pe teritoriile zonelor de depozitare industriale și comunale, indicele de căldură în ianuarie este de 140 MJ/m 2 . Radiația solară totală la Moscova în ianuarie este de 62 MJ/m 2 . Astfel, în timp de iarna datorită utilizării radiației solare, este posibil să se acopere nu mai mult de 10-15% (ținând cont de eficiența panourilor solare 40%) din puterea calorică calculată a clădirilor cu densitate medie chiar și în Irkutsk și Yakutsk, cunoscute pentru vremea lor însorită de iarnă, chiar dacă teritoriul lor este complet acoperit cu panouri fotovoltaice.

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

Consumul de energie electrică (fără încălzire și apă caldă), asociat și cu distribuția neuniformă suprafata totala dezvoltarea, densitatea populației și scopul funcțional al diferitelor teritorii, este în

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

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

Un alt factor, nu mai puțin important, care face îndoielnică fezabilitatea trecerii la panouri solare ca sursă alternativă de energie electrică în întreg orașul este că, în cele din urmă, funcționarea celulelor fotovoltaice va duce la o creștere semnificativă a radiației solare absorbite în oraș, și , în consecință, la o creștere a temperaturii aerului în oraș vara. Astfel, concomitent cu răcirea datorată fotopanourilor și aparatelor de aer condiționat alimentate de acestea, va avea loc o creștere generală a temperaturii aerului în oraș, care în cele din urmă va anula toate beneficiile economice și de mediu din economisirea energiei electrice prin folosirea încă foarte scumpe. panouri fotovoltaice...

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

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

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

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

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

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

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

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

Cel mai puternic actiune biologica asupra celulelor vii, razele regiunii C au efect bactericid lumina soareluiîn principal datorită lor. LA doze mici Razele ultraviolete sunt necesare pentru plante, animale și oameni, în special pentru copii. Cu toate acestea, în cantități mari, razele din regiunea C sunt dăunătoare tuturor viețuitoarelor, iar viața pe Pământ este posibilă doar pentru că această radiație de unde scurte este aproape complet blocată de stratul de ozon al atmosferei. In mod deosebit soluție la zi Problema impactului dozelor în exces de radiații ultraviolete asupra biosferei și a oamenilor a devenit în ultimele decenii din cauza epuizării stratului de ozon din atmosfera Pământului.

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

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

Semnificația arhitecturală și constructivă a radiației solare. Datele de energie solară sunt utilizate în calcularea bilanţului termic al clădirilor şi sistemelor de încălzire şi aer condiţionat, în analiza proceselor de îmbătrânire a diferitelor materiale, ţinând cont de efectul radiaţiilor asupra stării termice a unei persoane, alegând compoziţia optimă a speciilor de verde. spații pentru plantarea de verdeață într-o anumită zonă și multe alte scopuri. Radiația solară determină modul de iluminare naturală a suprafeței pământului, a cărui cunoaștere este necesară la planificarea consumului de energie electrică, proiectarea diferitelor structuri și organizarea operațiunii de transport. Astfel, regimul de radiații este unul dintre cei mai importanți factori de urbanism și arhitectură și construcție.

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

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

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

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

Cu radiații nesemnificative, care se observă la latitudinile temperate în principal în lunile de iarnă, contribuția sa la echilibrul termic al clădirilor este atât de mică încât poate fi neglijată. Cu radiația medie în latitudinile temperate, există o tranziție către regiunea valorilor negative ale balanței de radiații ale suprafeței pământului și clădirilor, structurilor, acoperirilor artificiale etc. situate pe aceasta. În acest sens, încep să piardă mai multă energie termică în cursul zilnic decât primesc căldură de la soare în timpul zilei. Aceste pierderi în bilanţul termic al clădirilor nu sunt acoperite de surse interne căldură (aparate electrice, conducte de apă caldă, degajare metabolică de căldură a oamenilor etc.) și trebuie compensate prin funcționarea sistemelor de încălzire - începe perioada de încălzire.

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

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

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

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

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

Tabelul 1.10

Capacitatea de absorbție a materialelor de construcție

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

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

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

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

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

VK, kWh/m2

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

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

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

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

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

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

Tabelul 1.11

Sumele lunare ale radiației solare absorbite de pereții clădirii în iunie la valori diferite albedo (kW h / m 2)

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

Selectați o rubrică Cărți Matematică Fizică Control și control acces Siguranța la incendiu Furnizori de echipamente utile Instrumente de măsurare (KIP) Măsurarea umidității - furnizori din Federația Rusă. Măsurarea presiunii. Măsurarea costurilor. Debitmetre. Măsurarea temperaturii Măsurarea nivelului. Indicatoare de nivel. Tehnologii fără șanțuri Sisteme de canalizare. Furnizori de pompe din Federația Rusă. Reparatie pompe. Accesorii pentru conducte. Supape fluture (supape cu disc). Supape de reținere. Armătură de control. Filtre cu plasă, colectoare de noroi, filtre magneto-mecanice. Supape cu bilă. Conducte și elemente de conducte. Garnituri pentru filete, flanse etc. Motoare electrice, acționări electrice... Alfabete manuale, denumiri, unități, coduri... Alfabete, incl. greacă și latină. Simboluri. Codurile. Alfa, beta, gamma, delta, epsilon... Denumirile rețelelor electrice. Conversie unitară Decibel. Vis. Fundal. Unități de ce? Unități de măsură pentru presiune și vid. Conversia unităților de presiune și vid. Unități de lungime. Translația unităților de lungime (dimensiune liniară, distanțe). Unități de volum. Conversia unităților de volum. Unități de densitate. Conversia unităților de densitate. Unități de zonă. Conversia unităților de suprafață. Unitati de masura a duritatii. Conversia unităților de duritate. Unități de temperatură. Conversia unităților de temperatură în Kelvin / Celsius / Fahrenheit / Rankine / Delisle / Newton / Reamure unități de măsură a unghiurilor ("dimensiunile unghiulare"). Conversia unitară viteză unghiularăși accelerația unghiulară. Erori standard măsurători Gazele sunt diferite ca medii de lucru. Azot N2 (agent frigorific R728) Amoniac (agent frigorific R717). Antigel. Hidrogen H^2 (agent frigorific R702) Vapori de apă. Aer (Atmosferă) Gaz natural - gaz natural. Biogazul este gaz de canalizare. Gaz lichefiat. NGL. GNL. Propan-butan. Oxigen O2 (refrigerant R732) Uleiuri și lubrifianți Metan CH4 (refrigerant R50) Proprietățile apei. Monoxid de carbon CO. monoxid de carbon. Dioxid de carbon CO2. (Refrigerant R744). Clor Cl2 Acid clorhidric HCI, alias acid clorhidric. Agenți frigorifici (agenți frigorifici). Agent frigorific (refrigerent) R11 - Fluortriclormetan (CFCI3) Agent frigorific (refrigerant) R12 - Difluordiclormetan (CF2CCl2) Agent frigorific (refrigerent) R125 - Pentafluoretan (CF2HCF3). Agent frigorific (refrigerant) R134a - 1,1,1,2-tetrafluoretan (CF3CFH2). Agent frigorific (agent frigorific) R22 - difluorclormetan (CF2ClH) Agent frigorific (agent frigorific) R32 - difluormetan (CH2F2). Agent frigorific (refrigerant) R407C - R-32 (23%) / R-125 (25%) / R-134a (52%) / Procent din masa. alte Materiale - proprietăți termice Abrazive - granulație, finețe, echipamente de măcinare. Pământ, pământ, nisip și alte roci. Indicatori de afânare, contracție și densitate a solurilor și rocilor. Contracție și slăbire, încărcări. Unghiurile de pantă. Înălțimi de corniche, gropi. Lemn. Cherestea. Cherestea. Bușteni. Lemn de foc... Ceramica. Adezivi și îmbinări de lipici Gheață și zăpadă (gheață în apă) Metale Aluminiu și aliaje de aluminiu Cupru, bronz și alamă Bronz Alamă Cupru (și clasificarea aliajelor de cupru) Nichel și aliaje Conformitatea cu clasele de aliaje Oțeluri și aliaje Tabelele de referință ale greutăților produselor metalice laminate și conducte. +/-5% Greutatea conductei. greutatea metalului. Proprietățile mecanice ale oțelurilor. Minerale din fontă. Azbest. Produse alimentare și materii prime alimentare. Proprietăți, etc. Link către o altă secțiune a proiectului. Cauciucuri, materiale plastice, elastomeri, polimeri. Descrierea detaliată a elastomerilor PU, TPU, X-PU, H-PU, XH-PU, S-PU, XS-PU, T-PU, G-PU (CPU), NBR, H-NBR, FPM, EPDM, MVQ , TFE/P, POM, PA-6, TPFE-1, TPFE-2, TPFE-3, TPFE-4, TPFE-5 (PTFE modificat), Rezistența materialelor. Sopromat. Materiale de construcție. Proprietăți fizice, mecanice și termice. Beton. Soluție de beton. Soluţie. Accesorii pentru constructii. Oțel și altele. Tabele de aplicabilitate a materialelor. Rezistență chimică. Aplicabilitatea temperaturii. Rezistență la coroziune. Materiale de etanșare - etanșanți pentru îmbinări. PTFE (fluoroplast-4) și materiale derivate. bandă FUM. Adezivi anaerobi Etanșanti care nu se usucă (nu se întăresc). Sigilanți siliconici (silicon organic). Grafit, azbest, paroniți și materiale derivate Paronit. Grafit expandat termic (TRG, TMG), compoziții. Proprietăți. Aplicație. Productie. In sanitar Sigilii din elastomeri de cauciuc Izolatori si materiale termoizolante. (link la secțiunea de proiect) Tehnici și concepte de inginerie Protecția la explozie. Protectia mediului. Coroziune. Modificări climatice (Tabelele de compatibilitate materiale) Clase de presiune, temperatură, etanșeitate Scădere (pierdere) de presiune. — Conceptul de inginerie. Protecție împotriva incendiilor. Incendii. Teoria controlului automat (reglarii). TAU Manual de matematică Aritmetică, progresii geometrice și sumele unor serii numerice. Figuri geometrice. Proprietăți, formule: perimetre, suprafețe, volume, lungimi. Triunghiuri, dreptunghiuri etc. Grade la radiani. figuri plate. Proprietăți, laturi, unghiuri, semne, perimetre, egalități, asemănări, coarde, sectoare, arii etc. Zone de figuri neregulate, volume de corpuri neregulate. valoarea medie semnal. Formule și metode de calcul al suprafeței. Grafice. Construirea graficelor. Citirea graficelor. Calcul integral și diferențial. Derivate și integrale tabulare. Tabel de derivate. Tabelul integralelor. Tabelul primitivelor. Găsiți derivată. Găsiți integrala. Difuzie. Numere complexe. unitate imaginară. Algebră liniară. (Vectori, matrice) Matematică pentru cei mici. Gradinita - clasa a VII-a. Logica matematică. Rezolvarea ecuațiilor. Ecuații patratice și biquadratice. Formule. Metode. Decizie ecuatii diferentiale Exemple de soluții la ecuații diferențiale obișnuite de ordin mai mare decât prima. Exemple de soluții la cele mai simple = ecuații diferențiale ordinare de ordinul întâi rezolvabile analitic. Sisteme de coordonate. Carteziană dreptunghiulară, polară, cilindrice și sferică. Bidimensional și tridimensional. Sisteme numerice. Numere și cifre (reale, complexe, ....). Tabelele sistemelor numerice. Serie de puteri Taylor, Maclaurin (=McLaren) și seria periodică Fourier. Descompunerea functiilor in serii. Tabelele de logaritmi și formule de bază Tabelele de valori numerice Tabelele lui Bradys. Teoria și statistica probabilităților Funcții trigonometrice, formule și grafice. sin, cos, tg, ctg….Valorile funcțiilor trigonometrice. Formule de reducere a funcţiilor trigonometrice. Identități trigonometrice. Metode numerice Echipamente - standarde, dimensiuni Aparate de uz casnic, echipamente casnice. Sisteme de drenaj și drenaj. Capacități, rezervoare, rezervoare, rezervoare. Instrumentare si control Instrumentare si automatizare. Măsurarea temperaturii. Transportoare, benzi transportoare. Containere (link) Echipament de laborator. Pompe si statii de pompare Pompe pentru lichide si paste. jargon de inginerie. Dicţionar. Screening. Filtrare. Separarea particulelor prin grile și site. Rezistența aproximativă a frânghiilor, cablurilor, cablurilor, frânghiilor din diverse materiale plastice. Produse din cauciuc. Imbinari si atasamente. Diametre condiționate, nominale, Du, DN, NPS și NB. Diametre metrice și inci. SDR. Chei și canale. Standarde de comunicare. Semnale în sisteme de automatizare (I&C) Semnale analogice de intrare și ieșire ale instrumentelor, senzorilor, debitmetrelor și dispozitivelor de automatizare. interfețe de conectare. Protocoale de comunicaţii (comunicaţii) Telefonie. Accesorii pentru conducte. Macarale, supape, supape cu poartă... Lungimile clădirii. Flanse si filete. Standarde. Dimensiuni de conectare. fire. Denumiri, dimensiuni, utilizare, tipuri... (link de referință) Conexiuni („igiene”, „aseptice”) ale conductelor din industria alimentară, lactate și farmaceutică. Conducte, conducte. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Alegerea diametrului conductei. Debite. Cheltuieli. Putere. Tabele de selecție, Cădere de presiune. Tevi de cupru. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Țevi de clorură de polivinil (PVC). Diametrele conductelor și alte caracteristici. Țevile sunt din polietilenă. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Tevi polietilena PND. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Țevi de oțel (inclusiv oțel inoxidabil). Diametrele conductelor și alte caracteristici. Conducta este din otel. Conducta este inoxidabila. Tevi din otel inoxidabil. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Conducta este inoxidabila. Țevi din oțel carbon. Diametrele conductelor și alte caracteristici. Conducta este din otel. Montaj. Flanse conform GOST, DIN (EN 1092-1) si ANSI (ASME). Conexiune cu flanșă. Conexiuni cu flanșe. Conexiune cu flanșă. Elemente de conducte. lămpi electrice Conectori electrici si fire (cabluri) Motoare electrice. Motoare electrice. Dispozitive electrice de comutare. (Link către secțiune) Standarde pentru viața personală a inginerilor Geografie pentru ingineri. Distanțe, trasee, hărți….. Ingineri în viața de zi cu zi. Familie, copii, recreere, îmbrăcăminte și locuințe. Copii ai inginerilor. Ingineri în birouri. Ingineri și alți oameni. Socializarea inginerilor. Curiozități. Ingineri de odihnă. Acest lucru ne-a șocat. Ingineri și alimente. Rețete, utilitate. Trucuri pentru restaurante. Comerț internațional pentru ingineri. Învățăm să gândim într-un mod huckster. Transport și călătorie. Mașini private, biciclete... Fizica și chimia omului. Economie pentru ingineri. Bormotologiya finanțatori - limbajul uman. Concepte și desene tehnologice Scriere, desen, birou și plicuri pe hârtie. Dimensiuni standard pentru fotografii. Ventilatie si aer conditionat. Alimentare cu apă și canalizare Alimentare cu apă caldă (ACM). Alimentare cu apă potabilă Apă uzată. Alimentare cu apă rece Industria galvanică Refrigerare Linii/sisteme de abur. Linii/sisteme de condens. Linii de abur. Conducte de condens. Industria alimentară Furnizarea gazelor naturale Sudarea metalelor Simboluri și denumiri ale echipamentelor pe desene și diagrame. Reprezentări grafice simbolice în proiecte de încălzire, ventilație, aer condiționat și alimentare cu căldură și frig, conform Standardului ANSI / ASHRAE 134-2005. Sterilizarea echipamentelor si materialelor Alimentare cu caldura Industria electronica Alimentare cu energie electrica directorul fizic Alfabete. Denumiri acceptate. Constante fizice de bază. Umiditatea este absolută, relativă și specifică. Umiditatea aerului. Tabele psicrometrice. Diagramele Ramzin. Vâscozitate timp, număr Reynolds (Re). Unități de vâscozitate. Gaze. Proprietățile gazelor. Constantele individuale ale gazelor. Presiune și vid Vacuum Lungime, distanță, dimensiune liniară Sunet. Ecografie. Coeficienți de absorbție a sunetului (link către altă secțiune) Clima. date climatice. date naturale. SNiP 23-01-99. Climatologia clădirii. (Statistica datelor climatice) SNIP 23-01-99 Tabelul 3 - Temperatura medie lunară și anuală a aerului, ° С. Fosta URSS. SNIP 23-01-99 Tabelul 1. Parametrii climatici ai perioadei rece a anului. RF. SNIP 23-01-99 Tabelul 2. Parametrii climatici ai sezonului cald. Fosta URSS. SNIP 23-01-99 Tabelul 2. Parametrii climatici ai sezonului cald. RF. SNIP 23-01-99 Tabelul 3. Temperatura medie lunară și anuală a aerului, °С. RF. SNiP 23-01-99. Tabelul 5a* - Presiunea parțială medie lunară și anuală a vaporilor de apă, hPa = 10^2 Pa. RF. SNiP 23-01-99. Tabelul 1. Parametrii climatici ai sezonului rece. Fosta URSS. Densitate. Greutate. Gravitație specifică. Densitate în vrac. Tensiune de suprafata. Solubilitate. Solubilitatea gazelor și a solidelor. Lumină și culoare. Coeficienți de reflexie, absorbție și refracție Alfabetul culorilor:) - Denumiri (codificări) de culoare (culori). Proprietățile materialelor și mediilor criogenice. Mese. Coeficienți de frecare pentru diverse materiale. Cantități termice, inclusiv fierbere, topire, flacără etc…… Informații suplimentare vezi: Coeficienții (indicatorii) adiabatului. Convecție și schimb complet de căldură. Coeficienți de dilatare termică liniară, dilatare termică volumetrică. Temperaturi, fierbere, topire, altele... Conversia unităților de temperatură. Inflamabilitate. temperatura de înmuiere. Puncte de fierbere Puncte de topire Conductivitate termică. Coeficienți de conductivitate termică. Termodinamica. Căldura specifică vaporizare (condensare). Entalpia de vaporizare. Căldura specifică de ardere ( valoare calorica). Nevoia de oxigen. Mărimi electrice și magnetice Momente de dipol electric. Constanta dielectrică. Constanta electrica. Lungimi de undă electromagnetică (Directorul altei secțiuni) Intensități camp magnetic Concepte și formule pentru electricitate și magnetism. Electrostatică. Module piezoelectrice. Rezistenta electrica a materialelor Electricitate Rezistență electrică și conductivitate. Potențiale electronice Carte de referință chimică „Alfabetul chimic (dicționar)” - nume, abrevieri, prefixe, denumiri de substanțe și compuși. Soluții și amestecuri apoase pentru prelucrarea metalelor. Soluții apoase pentru aplicarea și îndepărtarea acoperirilor metalice Soluții apoase pentru curățarea depunerilor de carbon (depuneri de gudron, depuneri de motor) combustie interna…) Soluții apoase pentru pasivare. Solutii apoase pentru gravare - indepartarea oxizilor de la suprafata Solutii apoase pentru fosfatare Solutii si amestecuri apoase pentru oxidarea chimica si colorarea metalelor. Solutii si amestecuri apoase pentru lustruire chimica Solutii apoase de degresare si solventi organici pH. tabele pH. Arsuri și explozii. Oxidare și reducere. Clase, categorii, denumiri de pericol (toxicitate) substanțelor chimice Sistem periodic de elemente chimice al lui DI Mendeleev. Tabelul periodic. Densitatea solvenților organici (g/cm3) în funcție de temperatură. 0-100 °С. Proprietățile soluțiilor. Constante de disociere, aciditate, bazicitate. Solubilitate. Amestecuri. Constantele termice ale substantelor. Entalpie. entropie. Energia Gibbs... (link către cartea de referință chimică a proiectului) Inginerie electrică Regulatoare Sisteme de alimentare neîntrerupte. Sisteme de expediere și control Sisteme de cablare structurată Centre de date

Cea mai importantă sursă de la care suprafața Pământului și atmosfera primesc energie termică este Soarele. Ea trimite o cantitate colosală de energie radiantă în spațiul lumii: termică, luminoasă, ultravioletă. emise de soare undele electromagnetice se propagă cu o viteză de 300.000 km/s.

Încălzirea suprafeței pământului depinde de unghiul de incidență al razelor solare. Toate razele soarelui lovesc suprafața Pământului paralel între ele, dar întrucât Pământul are o formă sferică, razele soarelui cad pe diferite părți ale suprafeței sale în unghiuri diferite. Când Soarele este la zenit, razele sale cad vertical și Pământul se încălzește mai mult.

Se numește totalitatea energiei radiante trimise de Soare radiatie solara, este de obicei exprimat în calorii pe suprafață pe an.

Radiația solară determină regimul de temperatură al troposferei de aer a Pământului.

Trebuie remarcat faptul că cantitatea totală de radiație solară este de peste două miliarde de ori cantitatea de energie primită de Pământ.

Radiațiile care ajung la suprafața pământului sunt directe și difuze.

Radiația care vine pe Pământ direct de la Soare sub formă de lumina directă a soarelui pe un cer fără nori se numește Drept. Ea cara cel mai mare număr căldură și lumină. Dacă planeta noastră nu ar avea atmosferă, suprafața pământului ar primi doar radiație directă.

Cu toate acestea, trecând prin atmosferă, aproximativ un sfert din radiația solară este împrăștiată de molecule de gaz și impurități, se abate de la calea directă. Unele dintre ele ajung la suprafața Pământului, formându-se radiația solară împrăștiată. Datorită radiațiilor împrăștiate, lumina pătrunde și în locurile în care lumina directă a soarelui (radiația directă) nu pătrunde. Această radiație creează lumină naturală și dă culoare cerului.

Radiația solară totală

Toate razele soarelui care lovesc pământul sunt radiatia solara totala adică totalitatea radiațiilor directe și difuze (Fig. 1).

Orez. 1. Radiația solară totală pe an

Distribuția radiației solare pe suprafața pământului

Radiația solară este distribuită neuniform pe pământ. Depinde:

1. asupra densității și umidității aerului - cu cât sunt mai mari, cu atât primește mai puține radiații suprafața pământului;

2. din latitudine geografică teren - cantitatea de radiație crește de la poli la ecuator. Cantitatea de radiație solară directă depinde de lungimea drumului pe care razele soarelui o parcurg prin atmosferă. Când Soarele este la zenit (unghiul de incidență al razelor este de 90 °), razele sale cad pe Pământ drumul cel mai scurtși își oferă intens energia unei zone mici. Pe Pământ, acest lucru se întâmplă în banda cuprinsă între 23° N. SH. și 23°S sh., adică între tropice. Pe măsură ce vă îndepărtați de această zonă spre sud sau nord, lungimea traseului razelor solare crește, adică unghiul de incidență a acestora pe suprafața pământului scade. Razele încep să cadă pe Pământ la un unghi mai mic, parcă alunecă, apropiindu-se de linia tangentă din regiunea polilor. Ca rezultat, același flux de energie este distribuit pe o suprafață mai mare, astfel încât cantitatea de energie reflectată crește. Astfel, în regiunea ecuatorului, unde razele soarelui cad pe suprafața pământului la un unghi de 90 °, cantitatea de radiație solară directă primită de suprafața pământului este mai mare și, pe măsură ce vă deplasați spre poli, această cantitate este mai mare. redus brusc. În plus, lungimea zilei în diferite momente ale anului depinde și de latitudinea zonei, care determină și cantitatea de radiație solară care intră pe suprafața pământului;

3. de la mișcarea anuală și zilnică a Pământului - la latitudinile mijlocii și înalte, afluxul de radiație solară variază foarte mult în funcție de anotimpuri, ceea ce este asociat cu o modificare a altitudinii Soarelui la amiază și a duratei zilei ;

4. asupra naturii suprafeței pământului - cu cât suprafața este mai strălucitoare, cu atât reflectă mai multă lumina solară. Capacitatea unei suprafețe de a reflecta radiația se numește albedo(din lat. alb). Zăpada reflectă radiațiile deosebit de puternic (90%), nisipul este mai slab (35%), cernoziomul este și mai slab (4%).

Suprafața Pământului, absorbind radiația solară (radiații absorbite), se încălzește și radiază căldură în atmosferă (radiația reflectată). Straturile inferioare ale atmosferei întârzie în mare măsură radiația terestră. Radiația absorbită de suprafața pământului este cheltuită pentru încălzirea solului, aerului și apei.

Acea parte din radiația totală care rămâne după reflexie și Radiație termala suprafața pământului se numește balanța radiațiilor. Bilanțul de radiații al suprafeței pământului variază în timpul zilei și a anotimpurilor anului, dar în medie pe an are o valoare pozitivă peste tot, cu excepția deșerților înghețați din Groenlanda și Antarctica. Bilanțul radiațiilor atinge valorile maxime la latitudini joase (între 20°N și 20°S) - peste 42*10 2 J/m 2 , la o latitudine de aproximativ 60° în ambele emisfere scade la 8*10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

Razele soarelui dau până la 20% din energia lor atmosferei, care este distribuită pe toată grosimea aerului și, prin urmare, încălzirea aerului cauzată de acestea este relativ mică. Soarele încălzește suprafața pământului, care transferă căldură aerului atmosferic datorită convecție(din lat. convecție- livrare), adică mișcarea verticală a aerului încălzit la suprafața pământului, în locul căreia coboară aerul mai rece. Acesta este modul în care atmosfera primește cea mai mare parte a căldurii sale - în medie, de trei ori mai mult decât direct de la Soare.

Prezența dioxidului de carbon și a vaporilor de apă nu permite căldurii reflectate de pe suprafața pământului să scape liber în spaţiu. Ei creează Efectul de seră, datorită căruia scăderea temperaturii pe Pământ în timpul zilei nu depășește 15 ° C. În absența dioxidului de carbon în atmosferă, suprafața pământului s-ar răci cu 40-50 °C peste noapte.

Ca urmare a creșterii amplorii activității economice umane - arderea cărbunelui și a petrolului la centralele termice, emisiile întreprinderile industriale, o creștere a emisiilor auto – conținutul de dioxid de carbon din atmosferă este în creștere, ceea ce duce la creșterea efectului de seră și amenință schimbările climatice globale.

Razele soarelui, trecând prin atmosferă, cad pe suprafața Pământului și o încălzesc, iar asta, la rândul său, eliberează căldură atmosferei. Așa se explică trăsătura caracteristică a troposferei: o scădere a temperaturii aerului odată cu înălțimea. Dar există momente când straturile superioare ale atmosferei sunt mai calde decât cele inferioare. Un astfel de fenomen se numește inversarea temperaturii(din lat. inversio - răsturnarea).

Pământul primește de la Soare 1,36 * 10v24 cal de căldură pe an. În comparație cu această cantitate de energie, cantitatea rămasă de energie radiantă care ajunge la suprafața Pământului este neglijabilă. Astfel, energia radiantă a stelelor este o sută de milioane din energia solară, radiații cosmice- două miliarde, căldura internă a Pământului la suprafața sa este egală cu o cinci miimi din căldura solară.
Radiația Soarelui - radiatie solara- este principala sursă de energie pentru aproape toate procesele care au loc în atmosferă, hidrosferă și în straturile superioare ale litosferei.
Unitatea de măsură a intensității radiației solare este numărul de calorii de căldură absorbite de 1 cm2 dintr-o suprafață absolut neagră perpendiculară pe direcția razelor solare în 1 minut (cal/cm2*min).

Fluxul de energie radiantă de la Soare, ajungând în atmosfera pământului, este foarte constant. Intensitatea sa se numește constantă solară (Io) și se consideră în medie 1,88 kcal/cm2 min.
Valoarea constantei solare fluctuează în funcție de distanța Pământului față de Soare și de activitatea solară. Fluctuațiile sale pe parcursul anului sunt de 3,4-3,5%.
Dacă peste tot razele solare cădeau vertical pe suprafața pământului, atunci în absența unei atmosfere și la o constantă solară de 1,88 cal/cm2*min, fiecare centimetru pătrat ar primi 1000 kcal pe an. Datorită faptului că Pământul este sferic, această cantitate este redusă de 4 ori și 1 sq. cm primește în medie 250 kcal pe an.
Cantitatea de radiație solară primită de suprafață depinde de unghiul de incidență al razelor.
Cantitatea maximă de radiație este primită de suprafața perpendiculară pe direcția razelor solare, deoarece în acest caz toată energia este distribuită în zona cu o secțiune transversală egală cu secțiunea transversală a fasciculului de raze - a. Cu incidența oblică a aceluiași fascicul de raze, energia este distribuită pe o suprafață mare (secțiunea c) și o suprafață unitară primește o cantitate mai mică din ea. Cu cât unghiul de incidență al razelor este mai mic, cu atât intensitatea radiației solare este mai mică.
Dependența intensității radiației solare de unghiul de incidență al razelor este exprimată prin formula:

I1 = I0 * sinh,

unde I0 este intensitatea radiației solare la o incidență absolută a razelor. În afara atmosferei, constanta solară;
I1 - intensitatea radiației solare când razele solare cad sub un unghi h.
I1 este de câte ori mai mic decât I0, de câte ori secțiunea a este mai mică decât secțiunea b.
Figura 27 arată că a / b \u003d sin A.
Unghiul de incidență al razelor solare (înălțimea Soarelui) este egal cu 90 ° numai la latitudini de la 23 ° 27 "N până la 23 ° 27" S. (adică între tropice). La alte latitudini, este întotdeauna mai mică de 90° (Tabelul 8). În funcție de scăderea unghiului de incidență a razelor, ar trebui să scadă și intensitatea radiației solare care ajunge la suprafață la diferite latitudini. Deoarece înălțimea Soarelui nu rămâne constantă pe tot parcursul anului și în timpul zilei, cantitatea de căldură solară primită de suprafață se modifică continuu.

Cantitatea de radiație solară primită de suprafață este direct legată de din durata expunerii sale la lumina soarelui.

În zona ecuatorială din afara atmosferei, cantitatea de căldură solară în timpul anului nu se simte fluctuatii mari, în timp ce la latitudini mari aceste fluctuații sunt foarte mari (vezi Tabelul 9). În timpul iernii, diferențele în sosirea căldurii solare între latitudinile înalte și cele joase sunt deosebit de semnificative. Vara, în condiții de iluminare continuă, regiunile polare primesc cantitatea maximă de căldură solară pe zi pe Pământ. În ziua solstițiului de vară în emisfera nordică, este cu 36% mai mare decât cantitatea zilnică de căldură la ecuator. Dar din moment ce durata zilei la ecuator nu este de 24 de ore (ca în acest moment la pol), ci de 12 ore, cantitatea de radiație solară pe unitatea de timp la ecuator rămâne cea mai mare. Maximul de vară al sumei zilnice de căldură solară, observat la aproximativ 40-50° latitudine, este asociat cu o zi relativ lungă (mai mare decât în ​​acest moment cu 10-20° latitudine) la o înălțime semnificativă a Soarelui. Diferențele în cantitatea de căldură primită de regiunile ecuatoriale și polare sunt mai mici vara decât iarna.
Emisfera sudică primește mai multă căldură vara decât cea nordică și invers iarna (este afectată de modificarea distanței Pământului față de Soare). Și dacă suprafața ambelor emisfere ar fi complet omogenă, amplitudinile anuale ale fluctuațiilor de temperatură în emisfera sudică ar fi mai mari decât în ​​cea nordică.
Radiația solară din atmosferă este supusă modificări cantitative și calitative.
Chiar și o atmosferă ideală, uscată și curată absoarbe și împrăștie razele, reducând intensitatea radiației solare. Efectul de slăbire al atmosferei reale, care conține vapori de apă și impurități solide, asupra radiației solare este mult mai mare decât cel ideal. Atmosfera (oxigen, ozon, dioxid de carbon, praf și vapori de apă) absoarbe în principal razele ultraviolete și infraroșii. Energia radiantă a Soarelui absorbită de atmosferă este transformată în alte tipuri de energie: termică, chimică etc. În general, absorbția slăbește radiația solară cu 17-25%.
Moleculele gazelor atmosferice împrăștie razele cu unde relativ scurte - violet, albastru. Acesta este ceea ce explică culoarea albastră a cerului. Impuritățile împrăștie în mod egal razele cu valuri diverse lungimi. Prin urmare, cu un conținut semnificativ al acestora, cerul capătă o tentă albicioasă.
Datorită împrăștierii și reflectării razelor solare de către atmosferă, se observă lumina zilei în zilele înnorate, obiectele aflate la umbră sunt vizibile și apare fenomenul amurgului.
Cu cât este mai lungă calea fasciculului în atmosferă, cu atât trebuie să treacă grosimea acestuia și cu atât radiația solară este mai semnificativ atenuată. Prin urmare, odată cu înălțimea, influența atmosferei asupra radiațiilor scade. Lungimea traseului luminii solare în atmosferă depinde de înălțimea Soarelui. Dacă luăm ca unitate lungimea traseului fasciculului solar în atmosferă la înălțimea Soarelui 90° (m), relația dintre înălțimea Soarelui și lungimea traiectoriei fasciculului în atmosferă va fi așa cum se arată în tabel. zece.

Atenuarea totală a radiației din atmosferă la orice înălțime a Soarelui poate fi exprimată prin formula Bouguer: Im= I0*pm, unde Im este intensitatea radiației solare în apropierea suprafeței terestre modificată în atmosferă; I0 - constanta solara; m este calea fasciculului în atmosferă; la o înălțime solară de 90 ° este egal cu 1 (masa atmosferei), p este coeficientul de transparență (un număr fracționar care arată ce fracție de radiație ajunge la suprafață la m = 1).
La o înălțime a Soarelui de 90°, la m=1, intensitatea radiației solare în apropierea suprafeței pământului I1 este de p ori mai mică decât Io, adică I1=Io*p.
Dacă înălțimea Soarelui este mai mică de 90°, atunci m este întotdeauna mai mare decât 1. Calea unei raze solare poate consta din mai multe segmente, fiecare dintre ele egal cu 1. Intensitatea radiației solare la granița dintre primul (aa1) și al doilea (a1a2) segmentul I1 este evident egal cu Io *p, intensitatea radiației după trecerea celui de-al doilea segment I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 etc.

Transparența atmosferei nu este constantă și nu este aceeași în diverse conditii. Raportul dintre transparența atmosferei reale și transparența atmosferei ideale - factorul de turbiditate - este întotdeauna mai mare decât unu. Depinde de conținutul de vapori de apă și praf din aer. Odată cu creșterea latitudinii geografice, factorul de turbiditate scade: la latitudini de la 0 la 20 ° N. SH. este egală cu 4,6 în medie, la latitudini de la 40 la 50 ° N. SH. - 3,5, la latitudini de la 50 la 60 ° N. SH. - 2,8 și la latitudini de la 60 la 80 ° N. SH. - 2.0. În latitudinile temperate, factorul de turbiditate este mai mic iarna decât vara, și mai puțin dimineața decât după-amiaza. Descrește odată cu înălțimea. Cu cât factorul de turbiditate este mai mare, cu atât este mai mare atenuarea radiației solare.
Distinge radiația solară directă, difuză și totală.
O parte din radiația solară care pătrunde prin atmosferă până la suprafața pământului este radiația directă. O parte din radiația împrăștiată de atmosferă este transformată în radiație difuză. Toată radiația solară care intră pe suprafața pământului, directă și difuză, se numește radiație totală.
Raportul dintre radiația directă și cea împrăștiată variază considerabil în funcție de înnorirea, praful atmosferei și, de asemenea, de înălțimea Soarelui. În cer senin, fracția de radiație împrăștiată nu depășește 0,1%; în cerul noros, radiația difuză poate fi mai mare decât radiația directă.
La o altitudine joasă a Soarelui, radiația totală constă aproape în întregime din radiații împrăștiate. La o altitudine solară de 50° și un cer senin, fracția de radiație împrăștiată nu depășește 10-20%.
Hărțile valorilor medii anuale și lunare ale radiației totale fac posibilă observarea principalelor modele în distribuția sa geografică. Valorile anuale ale radiației totale sunt distribuite în principal zonal. Cea mai mare cantitate anuală de radiație totală de pe Pământ este primită de suprafață în deșerturile tropicale interioare (Sahara de Est și partea centrală a Arabiei). O scădere vizibilă a radiației totale la ecuator este cauzată de umiditatea ridicată a aerului și de înnorința mare. În Arctica, radiația totală este de 60-70 kcal/cm2 pe an; în Antarctica, datorită reapariției frecvente a zilelor senine și a transparenței mai mari a atmosferei, este ceva mai mare.

În iunie, emisfera nordică primește cele mai mari cantități de radiații, și în special regiunile tropicale și subtropicale interioare. Cantitățile de radiație solară primită de suprafață în latitudinile temperate și polare ale emisferei nordice diferă puțin, în principal datorită duratei lungi a zilei în regiunile polare. Zonarea în distribuția radiației totale de mai sus. continente în emisfera nordică și în latitudinile tropicale ale emisferei sudice aproape nu este exprimată. Se manifestă mai bine în emisfera nordică peste Ocean și se exprimă clar în latitudinile extratropicale ale emisferei sudice. Sud cerc polar valoarea radiației solare totale se apropie de 0.
În decembrie, cele mai mari cantități de radiații intră în emisfera sudică. Suprafața de gheață înaltă a Antarcticii, cu o transparență ridicată a aerului, primește semnificativ mai multă radiație totală decât suprafața Arcticii în iunie. Este foarte multă căldură în deșerturi (Kalahari, Great Australian), dar datorită oceanicității mai mari a emisferei sudice (influența umidității ridicate a aerului și a înnorarii), cantitățile sale aici sunt ceva mai mici decât în ​​iunie la aceleași latitudini. a emisferei nordice. În latitudinile ecuatoriale și tropicale ale emisferei nordice, radiația totală variază relativ puțin, iar zonarea în distribuția sa este exprimată clar doar la nordul tropicului nordic. Odată cu creșterea latitudinii, radiația totală scade destul de rapid; izolina sa zero trece oarecum la nord de Cercul polar.
Radiația solară totală, care cade pe suprafața Pământului, este parțial reflectată înapoi în atmosferă. Se numește raportul dintre cantitatea de radiație reflectată de o suprafață și cantitatea de radiație incidentă pe acea suprafață albedo. Albedo caracterizează reflectivitatea unei suprafețe.
Albedo-ul suprafeței pământului depinde de starea și proprietățile sale: culoare, umiditate, rugozitate etc. Zăpada proaspăt căzută are cea mai mare reflectivitate (85-95%). Calm suprafața apei cand razele soarelui cad pe el pe verticala, reflecta doar 2-5%, iar cand soarele este jos, aproape toate razele cad peste el (90%). Albedo de cernoziom uscat - 14%, umed - 8, pădure - 10-20, vegetație de luncă - 18-30, suprafețe nisipoase deșertice - 29-35, suprafețe gheață de mare - 30-40%.
Albedo-ul mare al suprafeței de gheață, acoperit în special cu zăpadă proaspătă (până la 95%), este motivul temperaturi scăzuteîn regiunile polare vara, când sosirea radiației solare este semnificativă acolo.
Radiația suprafeței pământului și a atmosferei. Orice corp cu o temperatură peste zero absolut (mai mare de minus 273°) emite energie radiantă. Emisivitatea totală a unui corp negru este proporțională cu a patra putere a temperaturii sale absolute (T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 pe minut (legea Stefan-Boltzmann), unde σ este un coeficient constant.
Cu cât temperatura corpului radiant este mai mare, cu atât lungimea de undă a razelor nm emise este mai mică. Soarele incandescent trimite în spațiu radiații cu unde scurte. Suprafața pământului, absorbind radiația solară cu unde scurte, se încălzește și devine, de asemenea, o sursă de radiații (radiația terestră). Ho, deoarece temperatura suprafeței pământului nu depășește câteva zeci de grade, ea radiații cu undă lungă, invizibile.
Radiația terestră este reținută în mare măsură de atmosferă (vapori de apă, dioxid de carbon, ozon), dar razele cu o lungime de undă de 9-12 microni trec liber dincolo de atmosferă și, prin urmare, Pământul își pierde o parte din căldură.
Atmosfera, absorbind o parte din radiația solară care trece prin ea și mai mult de jumătate din cea a pământului, ea însăși radiază energie atât în ​​spațiul mondial, cât și către suprafața pământului. Radiația atmosferică îndreptată spre suprafața pământului spre suprafața pământului se numește radiații opuse. Această radiație, ca și cea terestră, cu undă lungă, invizibilă.
Două fluxuri de radiații cu undă lungă se întâlnesc în atmosferă - radiația suprafeței Pământului și radiația atmosferei. Se numește diferența dintre ele, care determină pierderea efectivă de căldură de către suprafața pământului radiații eficiente. Radiația eficientă este cu atât mai mare, cu atât temperatura suprafeței radiante este mai mare. Umiditatea aerului reduce radiația efectivă, norii săi o reduc foarte mult.
Cea mai mare valoare a sumelor anuale de radiație efectivă se observă în deșerturile tropicale - 80 kcal/cm2 pe an - datorită temperaturii ridicate la suprafață, aerului uscat și cerului senin. La ecuator, cu umiditate ridicată a aerului, radiația efectivă este de doar aproximativ 30 kcal/cm2 pe an, iar valoarea ei pentru uscat și pentru ocean diferă foarte puțin. Cea mai scăzută radiație efectivă în regiunile polare. În latitudinile temperate, suprafața pământului pierde aproximativ jumătate din cantitatea de căldură pe care o primește din absorbția radiației totale.
Capacitatea atmosferei de a transmite radiații cu undă scurtă de la Soare (radiație directă și difuză) și de a întârzia radiația cu undă lungă a Pământului se numește efect de seră (de seră). Datorită efectului de seră, temperatura medie a suprafeței terestre este de +16°, în absența unei atmosfere ar fi -22° (cu 38° mai mică).
Bilanțul radiațiilor (radiația reziduală). Suprafața pământului primește simultan radiații și o eliberează. Sosirea radiațiilor este radiația solară totală și contraradiația atmosferei. Consum - reflectarea luminii solare de la suprafata (albedo) si radiatia proprie a suprafetei terestre. Diferența dintre radiațiile de intrare și de ieșire este balanța radiațiilor, sau radiatii reziduale. Valoarea balanței radiațiilor este determinată de ecuație

R \u003d Q * (1-α) - I,

unde Q este radiația solară totală pe unitate de suprafață; α - albedo (fracție); I - radiație eficientă.
Dacă intrarea este mai mare decât ieșirea, balanța radiațiilor este pozitivă; dacă intrarea este mai mică decât ieșirea, balanța este negativă. Noaptea, la toate latitudinile, bilanţul radiaţiilor este negativ, ziua, până la prânz, este pozitiv peste tot, cu excepţia latitudinilor mari iarna; după-amiaza - din nou negativ. În medie pe zi, bilanţul radiaţiilor poate fi atât pozitiv, cât şi negativ (Tabelul 11).


Pe harta sumelor anuale ale bilanţului radiaţiilor de pe suprafaţa pământului se poate vedea schimbare bruscă pozițiile izoliniilor în timpul tranziției lor de la uscat la ocean. De regulă, balanța de radiații a suprafeței Oceanului depășește balanța de radiații a pământului (efectul albedo și radiația efectivă). Distribuția balanței radiațiilor este în general zonală. Pe Ocean în latitudini tropicale, valorile anuale ale balanței radiațiilor ajung la 140 kcal/cm2 (Marea Arabiei) și nu depășesc 30 kcal/cm2 la limita gheții plutitoare. Abaterile de la distribuția zonală a balanței radiațiilor în Ocean sunt nesemnificative și sunt cauzate de distribuția norilor.
Pe uscat la latitudinile ecuatoriale și tropicale, valorile anuale ale balanței radiațiilor variază de la 60 la 90 kcal/cm2, în funcție de condițiile de umiditate. Cele mai mari sume anuale ale bilanțului radiațiilor se notează în acele regiuni în care albedo și radiația efectivă sunt relativ mici (umiditate junglă, savane). Cea mai scăzută valoare a acestora este în zonele foarte umede (înnorații mari) și în zonele foarte uscate (radiații efective mari). În latitudinile temperate și înalte, valoarea anuală a balanței radiațiilor scade odată cu creșterea latitudinii (efectul scăderii radiației totale).
Sumele anuale ale bilanţului radiaţiilor asupra regiunilor centrale ale Antarcticii sunt negative (câteva calorii la 1 cm2). În Arctica, aceste valori sunt aproape de zero.
În iulie, balanța radiațiilor de pe suprafața pământului într-o parte semnificativă a emisferei sudice este negativă. Linia de echilibru zero rulează între 40 și 50°S. SH. Cea mai mare valoare a bilanţului radiaţiilor este atinsă pe suprafaţa Oceanului în latitudinile tropicale ale emisferei nordice şi pe suprafaţa unora. mărilor interioare, de exemplu Negru (14-16 kcal / cm2 pe lună).
În ianuarie, linia de echilibru zero este situată între 40 și 50°N. SH. (peste oceane se ridică oarecum spre nord, peste continente coboară spre sud). O parte semnificativă a emisferei nordice are un bilanț negativ al radiațiilor. Cele mai mari valori ale balanței radiațiilor sunt limitate la latitudinile tropicale ale emisferei sudice.
În medie pe an, bilanţul de radiaţii al suprafeţei pământului este pozitiv. În acest caz, temperatura suprafeței nu crește, ci rămâne aproximativ constantă, ceea ce poate fi explicat doar prin consumul continuu de căldură în exces.
Bilanțul de radiații al atmosferei este format din radiațiile solare și terestre absorbite de aceasta, pe de o parte, și radiațiile atmosferice, pe de altă parte. Este întotdeauna negativ, deoarece atmosfera absoarbe doar o mică parte din radiația solară și radiază aproape la fel de mult ca suprafața.
Bilanțul de radiații al suprafeței și al atmosferei împreună, în ansamblu, pentru întregul Pământ timp de un an este în medie egal cu zero, dar la latitudini poate fi atât pozitiv, cât și negativ.
Consecința unei astfel de distribuții a balanței radiațiilor ar trebui să fie transferul de căldură în direcția de la ecuator la poli.
Echilibrul termic. Bilanțul de radiații este cea mai importantă componentă a bilanţului termic. Ecuația de echilibru termic de suprafață arată modul în care energia radiației solare primite este convertită pe suprafața pământului:

unde R este bilanţul radiaţiilor; LE - consumul de căldură pentru evaporare (L - căldură latentă de vaporizare, E - evaporare);
P - schimbul de căldură turbulent între suprafață și atmosferă;
A - schimbul de căldură între suprafața și straturile subiacente de sol sau apă.
Bilanțul de radiații al unei suprafețe este considerat pozitiv dacă radiația absorbită de suprafață depășește pierderile de căldură și negativ dacă nu le reînnoiește. Toți ceilalți termeni ai bilanțului termic sunt considerați pozitivi dacă provoacă pierderi de căldură de către suprafață (dacă corespund consumului de căldură). La fel de. toți termenii ecuației se pot schimba, echilibrul termic este perturbat în mod constant și restabilit.
Ecuația bilanțului termic de suprafață considerată mai sus este aproximativă, deoarece nu ia în considerare unele secundare, ci în condiții specifice, dobândind importanţă factori, precum degajarea de căldură în timpul înghețului, consumul acesteia pentru dezghețare etc.
Bilanțul de căldură al atmosferei constă din balanța de radiații a atmosferei Ra, căldura provenită de la suprafață, Pa, căldura degajată în atmosferă în timpul condensării, LE și transferul de căldură orizontal (advecția) Aa. Bilanțul de radiații al atmosferei este întotdeauna negativ. Afluxul de căldură ca rezultat al condensului umidității și mărimea transferului de căldură turbulent sunt pozitive. Advecția de căldură duce, în medie pe an, la transferul acesteia de la latitudini joase la latitudini mari: astfel, înseamnă consum de căldură la latitudini joase și sosire la latitudini mari. Într-o derivație multianuală, bilanțul termic al atmosferei poate fi exprimat prin ecuația Ra=Pa+LE.
Bilanțul termic al suprafeței și al atmosferei împreună în ansamblu este egal cu 0 pe o medie pe termen lung (Fig. 35).

Cantitatea de radiație solară care intră în atmosferă pe an (250 kcal/cm2) este considerată 100%. Radiația solară, care pătrunde în atmosferă, este parțial reflectată de nori și merge înapoi dincolo de atmosferă - 38%, parțial absorbită de atmosferă - 14%, iar parțial sub formă de radiație solară directă ajunge la suprafața pământului - 48%. Din cele 48% care ajung la suprafata, 44% sunt absorbite de aceasta, iar 4% sunt reflectate. Astfel, albedo-ul Pământului este de 42% (38+4).
Radiația absorbită de suprafața pământului este cheltuită astfel: 20% se pierde prin radiația efectivă, 18% este cheltuită pentru evaporarea de la suprafață, 6% este cheltuită pentru încălzirea aerului în timpul transferului de căldură turbulent (total 24%). Pierderea de căldură de către suprafață echilibrează sosirea acesteia. Căldura primită de atmosferă (14% direct de la Soare, 24% de la suprafața pământului), împreună cu radiația efectivă a Pământului, este direcționată către spațiul mondial. Albedo-ul Pământului (42%) și radiația (58%) echilibrează afluxul radiației solare în atmosferă.