Slnečné žiarenie je žiarenie vlastné svietidlu našej planetárnej sústavy. Slnko - hlavná hviezda, okolo ktorej sa točí Zem, ale aj susedné planéty. V skutočnosti je to obrovská guľa horúceho plynu, ktorá neustále vyžaruje toky energie do priestoru okolo nej. Tomu sa hovorí žiarenie. Smrteľná je zároveň táto energia - jeden z hlavných faktorov, ktoré umožňujú život na našej planéte. Ako všetko na tomto svete, aj výhody a škody slnečného žiarenia pre organický život spolu úzko súvisia.

Všeobecný pohľad

Aby ste pochopili, čo je slnečné žiarenie, musíte najprv pochopiť, čo je Slnko. Hlavným zdrojom tepla, ktorý poskytuje podmienky pre organickú existenciu na našej planéte, vo vesmírnych priestoroch je len malá hviezda na galaktickom okraji Mliečnej dráhy. Ale pre pozemšťanov je Slnko centrom minivesmíru. Koniec koncov, práve okolo tejto plynovej zrazeniny sa naša planéta točí. Slnko nám dáva teplo a svetlo, to znamená, že dodáva formy energie, bez ktorých by naša existencia nebola možná.

V dávnych dobách bolo zdrojom slnečného žiarenia - Slnko - božstvo, predmet hodný uctievania. Slnečná dráha po oblohe sa ľuďom zdala jasným dôkazom Božej vôle. Pokusy ponoriť sa do podstaty tohto javu, vysvetliť, čo je toto svietidlo, sa robili už dlho a Kopernik k nim mimoriadne významne prispel, keď vytvoril myšlienku heliocentrizmu, ktorá sa nápadne líšila od geocentrizmus všeobecne akceptovaný v tej dobe. Je však isté, že aj v dávnych dobách vedci viac ako raz premýšľali o tom, čo je Slnko, prečo je také dôležité pre akékoľvek formy života na našej planéte, prečo je pohyb tohto svietidla presne taký, ako ho vidíme. .

Pokrok techniky umožnil lepšie pochopiť, čo je Slnko, aké procesy prebiehajú vo vnútri hviezdy, na jej povrchu. Vedci sa dozvedeli, čo je slnečné žiarenie, ako plynový objekt ovplyvňuje planéty v zóne svojho vplyvu, najmä zemskú klímu. Teraz má ľudstvo dostatočne veľkú vedomostnú základňu, aby sme mohli s istotou povedať: bolo možné zistiť, aké je žiarenie vyžarované Slnkom, ako merať tento energetický tok a ako formulovať vlastnosti jeho vplyvu na rôzne formy organického života na Zemi. Zem.

O podmienkach

Väčšina dôležitý krok pri zvládnutí podstaty konceptu bol vyrobený v minulom storočí. Práve vtedy významný astronóm A. Eddington sformuloval predpoklad: v slnečných hĺbkach dochádza k termonukleárnej fúzii, ktorá umožňuje uvoľnenie obrovského množstva energie do priestoru okolo hviezdy. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia bolo vynaložené úsilie na určenie skutočných parametrov prostredia na hviezde. Teplota jadra teda podľa vedcov dosahuje 15 miliónov stupňov. To stačí na vyrovnanie sa so vzájomným odpudivým vplyvom protónov. Zrážka jednotiek vedie k vytvoreniu jadier hélia.

Nové informácie upútali pozornosť mnohých významných vedcov vrátane A. Einsteina. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia vedci zistili, že jadrá hélia majú nižšiu hmotnosť ako celková hodnota 4 protónov potrebných na vytvorenie nová štruktúra. Tak sa odhalila črta reakcií, nazývaná "hromadný defekt". Ale v prírode nemôže nič zmiznúť bez stopy! V snahe nájsť „uniknuté“ množstvá vedci porovnávali získavanie energie a špecifiká zmeny hmotnosti. Vtedy bolo možné odhaliť, že rozdiel vyžarujú gama kvantá.

Vyžarované objekty sa z jadra našej hviezdy dostávajú na jej povrch cez početné plynné vrstvy atmosféry, čo vedie k fragmentácii prvkov a vzniku elektromagnetického žiarenia na ich základe. Medzi ďalšie druhy slnečného žiarenia patrí svetlo vnímané ľudským okom. Približné odhady naznačujú, že proces prechodu gama lúčov trvá asi 10 miliónov rokov. Ďalších osem minút – a vyžiarená energia sa dostane na povrch našej planéty.

ako a čo?

Slnečné žiarenie sa nazýva celkový komplex elektromagnetického žiarenia, ktorý sa vyznačuje pomerne širokým rozsahom. Patrí sem aj takzvaný slnečný vietor, teda tok energie tvorený elektrónmi, časticami svetla. Na hraničnej vrstve atmosféry našej planéty je neustále pozorovaná rovnaká intenzita slnečného žiarenia. Energia hviezdy je diskrétna, jej prenos sa uskutočňuje kvantami, zatiaľ čo korpuskulárna nuansa je taká nevýznamná, že lúče možno považovať za elektromagnetické vlny. A ich rozdelenie, ako fyzici zistili, prebieha rovnomerne a v priamke. Aby bolo možné popísať slnečné žiarenie, je potrebné určiť jeho charakteristickú vlnovú dĺžku. Na základe tohto parametra je obvyklé rozlišovať niekoľko typov žiarenia:

• vrúcne;
• rádiové vlny;
• Biele svetlo;
• ultrafialové;
• gama;
• röntgen.

Pomer infračerveného, ​​viditeľného, ​​ultrafialového najlepšie sa odhaduje takto: 52%, 43%, 5%.

Pre kvantitatívne hodnotenie žiarenia je potrebné vypočítať hustotu energetického toku, to znamená množstvo energie, ktoré dosiahne obmedzenú oblasť povrchu v danom časovom období.

Štúdie ukázali, že slnečné žiarenie pohlcuje hlavne planetárna atmosféra. Vďaka tomu dochádza k zahrievaniu na teplotu vhodnú pre organický život, charakteristickú pre Zem. Existujúci ozónový obal prepúšťa len jednu stotinu ultrafialového žiarenia. Zároveň sú úplne zablokované krátke vlnové dĺžky, ktoré sú pre živé bytosti nebezpečné. Atmosférické vrstvy sú schopné rozptýliť takmer tretinu slnečných lúčov, ďalších 20 % pohltí. V dôsledku toho sa na povrch planéty nedostane viac ako polovica všetkej energie. Práve tomuto „zvyšku“ sa vo vede hovorí priame slnečné žiarenie.

Čo tak podrobnejšie?

Je známych niekoľko aspektov, ktoré určujú, aká intenzívna bude priama radiácia. Najvýznamnejšími sú uhol dopadu, ktorý závisí od zemepisnej šírky (geografická charakteristika terénu na zemeguli), ročné obdobie, ktoré určuje, aká veľká je vzdialenosť konkrétneho bodu od zdroja žiarenia. Veľa závisí od charakteristík atmosféry – aká je znečistená, koľko oblakov je v danom momente. Nakoniec zohráva úlohu povaha povrchu, na ktorý lúč dopadá, konkrétne jeho schopnosť odrážať prichádzajúce vlny.

Celkové slnečné žiarenie je hodnota, ktorá kombinuje rozptýlené objemy a priame žiarenie. Parameter používaný na odhad intenzity sa odhaduje v kalóriách na jednotku plochy. Zároveň sa pripomína, že v rôznych časoch dňa sa hodnoty žiarenia líšia. Navyše energia nemôže byť rovnomerne rozložená po povrchu planéty. Čím bližšie k pólu, tým vyššia intenzita, pričom snehová pokrývka je vysoko reflexná, čo znamená, že vzduch nemá možnosť sa zohriať. Preto čím ďalej od rovníka, tým nižšie budú celkové ukazovatele žiarenia slnečných vĺn.

Ako vedci zistili, energia slnečného žiarenia má vážny vplyv na planetárna klíma, podrobuje životnú činnosť rôznych organizmov, ktoré existujú na Zemi. U nás, ako aj na území najbližších susedov, ako aj v iných krajinách na severnej pologuli, má v zime prevažujúci podiel rozptýlené žiarenie, ale v lete dominuje priame žiarenie.

infračervené vlny

Z celkového množstva celkového slnečného žiarenia pripadá impozantné percento infračervenému spektru, ktoré ľudské oko nevníma. Vďaka takýmto vlnám sa povrch planéty zahrieva a postupne prenáša tepelnú energiu do vzdušných hmôt. To pomáha udržiavať pohodlnú klímu, udržiavať podmienky pre existenciu organického života. Ak nedôjde k vážnym poruchám, klíma zostáva podmienečne nezmenená, čo znamená, že všetky stvorenia môžu žiť vo svojich obvyklých podmienkach.

Naše svietidlo nie je jediným zdrojom vĺn infračerveného spektra. Podobné žiarenie je charakteristické pre akýkoľvek vyhrievaný predmet, vrátane bežnej batérie v ľudskom dome. Práve na princípe vnímania infračerveného žiarenia fungujú početné prístroje, ktoré umožňujú vidieť rozpálené telesá v tme, inak pre oči nepríjemné podmienky. Mimochodom, podľa podobného princípu, tie, ktoré sa stali tak populárnymi v nedávne časy kompaktné zariadenia na posúdenie, cez ktoré časti budovy dochádza k najväčším tepelným stratám. Tieto mechanizmy sú obzvlášť rozšírené medzi staviteľmi, ako aj majiteľmi súkromných domov, pretože pomáhajú identifikovať, cez ktoré oblasti sa stráca teplo, organizovať ich ochranu a predchádzať zbytočnej spotrebe energie.

Nepodceňujte vplyv infračerveného slnečného žiarenia na ľudský organizmus len preto, že naše oči takéto vlny nedokážu vnímať. Najmä žiarenie sa aktívne používa v medicíne, pretože umožňuje zvýšiť koncentráciu leukocytov v obehovom systéme, ako aj normalizovať prietok krvi zvýšením lúmenu krvných ciev. Prístroje založené na IR spektre sa používajú ako profylaktické proti kožným patológiám, terapeutické pri zápalových procesoch v akútnej a chronickej forme. Najmodernejšie lieky pomáhajú vyrovnať sa s koloidnými jazvami a trofickými ranami.

Je to kuriózne

Na základe štúdia faktorov slnečného žiarenia bolo možné vytvoriť skutočne unikátne prístroje nazývané termografy. Umožňujú včas odhaliť rôzne choroby, ktoré nie sú dostupné na detekciu inými spôsobmi. Takto môžete nájsť rakovinu alebo krvnú zrazeninu. IR do určitej miery chráni pred ultrafialovým žiarením, ktoré je nebezpečné pre organický život, čo umožnilo využiť vlny tohto spektra na obnovenie zdravia astronautov, ktorí boli dlho vo vesmíre.

Príroda okolo nás je dodnes tajomná, to platí aj o žiarení rôznych vlnových dĺžok. Najmä infračervené svetlo stále nie je úplne preskúmané. Vedci vedia, že jeho nesprávne používanie môže poškodiť zdravie. Preto je neprijateľné používať zariadenia, ktoré generujú takéto svetlo na liečbu hnisavých zapálených oblastí, krvácania a malígnych novotvarov. Infračervené spektrum je kontraindikované pre ľudí trpiacich poruchou funkcie srdca, krvných ciev, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú v mozgu.

viditeľné svetlo

Jedným z prvkov celkového slnečného žiarenia je svetlo viditeľné ľudským okom. Vlnové lúče sa šíria v priamych líniách, takže nedochádza k vzájomnej superpozícii. Kedysi sa to stalo témou veľkého počtu ľudí vedeckých prác: vedci sa rozhodli pochopiť, prečo je okolo nás toľko odtieňov. Ukázalo sa, že svoju úlohu zohrávajú kľúčové parametre svetla:

• lom;
• odraz;
• absorpcie.

Ako vedci zistili, objekty nie sú schopné byť samy osebe zdrojom viditeľného svetla, ale dokážu žiarenie absorbovať a odrážať. Uhly odrazu, frekvencia vĺn sa mení. V priebehu storočí sa schopnosť človeka vidieť postupne zlepšovala, ale určité obmedzenia vyplývajú z biologickej štruktúry oka: sietnica je taká, že dokáže vnímať len určité lúče odrazených svetelných vĺn. Toto žiarenie je malá medzera medzi ultrafialovými a infračervenými vlnami.

Početné kuriózne a tajomné svetelné prvky sa stali nielen námetom mnohých diel, ale boli základom pre zrod novej fyzikálnej disciplíny. Zároveň sa objavili nevedecké postupy, teórie, ktorých prívrženci veria, že farba môže ovplyvniť fyzický stav človeka, psychiku. Na základe takýchto predpokladov sa ľudia obklopujú predmetmi, ktoré sú pre ich oči najpríjemnejšie a robia každodenný život pohodlnejším.

ultrafialové

Nemenej dôležitým aspektom celkového slnečného žiarenia je ultrafialové štúdium, tvorené vlnami veľkých, stredných a malých dĺžok. Líšia sa od seba tak vo fyzikálnych parametroch, ako aj vo zvláštnostiach ich vplyvu na formy organického života. Dlhé ultrafialové vlny, napríklad v atmosférických vrstvách, sú hlavne rozptýlené a predtým zemského povrchu získať len malé percento. Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým hlbšie môže takéto žiarenie preniknúť do ľudskej (nielen) pokožky.

Na jednej strane je ultrafialové žiarenie nebezpečné, no bez neho je existencia rôznorodého organického života nemožná. Takéto žiarenie je zodpovedné za tvorbu kalciferolu v tele a tento prvok je nevyhnutný pre stavbu kostného tkaniva. UV spektrum je silnou prevenciou rachitídy, osteochondrózy, ktorá je obzvlášť dôležitá v detstve. Okrem toho takéto žiarenie:

• normalizuje metabolizmus;
• aktivuje produkciu základných enzýmov;
• zlepšuje regeneračné procesy;
• stimuluje prietok krvi;
• rozširuje krvné cievy;
• stimuluje imunitný systém;
• vedie k tvorbe endorfínov, čo znamená, že nervové prebudenie klesá.

ale na druhej strane

Vyššie bolo uvedené, že celkové slnečné žiarenie je množstvo žiarenia, ktoré dosiahlo povrch planéty a je rozptýlené v atmosfére. V súlade s tým je prvkom tohto zväzku ultrafialové žiarenie všetkých dĺžok. Treba mať na pamäti, že tento faktor má pozitívne aj negatívne stránky vplyv na organický život. Opaľovanie, aj keď je často prospešné, môže byť zdraviu nebezpečné. Príliš dlho pod priamym slnečné svetlo, najmä v podmienkach zvýšenej aktivity svietidla, je škodlivý a nebezpečný. Dlhodobé účinky na organizmus, ako aj príliš vysoká radiačná aktivita spôsobujú:

• popáleniny, začervenanie;
• edém;
• hyperémia;
• teplo;
• nevoľnosť;
• vracanie.

Nepretržitý ultrafialové ožarovanie vyvoláva narušenie chuti do jedla, fungovanie centrálneho nervového systému, imunitného systému. Tiež ma začína bolieť hlava. Popísané príznaky sú klasickými prejavmi úpal. Samotný človek si nemôže vždy uvedomiť, čo sa deje - stav sa postupne zhoršuje. Ak spozorujete, že niekto v okolí ochorel, je potrebné poskytnúť prvú pomoc. Schéma je nasledovná:

• pomôcť presunúť sa z priameho svetla na chladné zatienené miesto;
• položte pacienta na chrbát tak, aby nohy boli vyššie ako hlava (pomôže to normalizovať prietok krvi);
• ochlaďte krk a tvár vodou a priložte studený obklad na čelo;
• rozopnúť kravatu, opasok, vyzliecť tesné oblečenie;
• pol hodiny po útoku dajte napiť studenej vody (malé množstvo).

Ak obeť stratila vedomie, je dôležité okamžite vyhľadať pomoc lekára. Tím záchrannej služby premiestni osobu na bezpečné miesto a podá injekciu glukózy alebo vitamínu C. Liek sa podáva injekčne do žily.

Ako sa správne opaľovať?

Aby sme sa zo skúseností nepoučili, aké nepríjemné môže byť nadmerné množstvo slnečného žiarenia prijímaného pri opaľovaní, je dôležité dodržiavať pravidlá bezpečného trávenia času na slnku. Ultrafialové žiarenie spúšťa produkciu melanínu, hormónu, ktorý pomáha pokožke chrániť sa negatívny vplyv vlny. Pod vplyvom tejto látky pokožka stmavne a odtieň sa zmení na bronz. Dodnes neutíchajú spory o tom, aké je to pre človeka užitočné a škodlivé.

Na jednej strane je spálenie od slnka pokusom tela chrániť sa pred nadmerným žiarením. To zvyšuje pravdepodobnosť vzniku malígnych novotvarov. Na druhej strane, opálenie je považované za módne a krásne. Aby ste minimalizovali riziká pre seba, je rozumné pred začatím plážových procedúr analyzovať, aké nebezpečné je množstvo slnečného žiarenia prijatého počas opaľovania, ako minimalizovať riziká pre seba. Aby bol zážitok čo najpríjemnejší, opaľujúci by sa mali:

• piť veľa vody;
• používať produkty na ochranu pokožky;
• opaľovať sa večer alebo ráno;
• nepracujte na priamom slnečnom svetle viac ako hodinu;
• nepite alkohol;
• zaradiť do jedálnička potraviny bohaté na selén, tokoferol, tyrozín. Nezabúdajte na betakarotén.

Hodnota slnečného žiarenia pre ľudský organizmus je mimoriadne vysoká, netreba zabúdať na pozitívne aj negatívne stránky. Malo by byť zrejmé, že u rôznych ľudí dochádza k biochemickým reakciám individuálnych charakteristík, tak pre niekoho môže byť aj polhodinové opaľovanie nebezpečné. Pred plážovou sezónou je rozumné poradiť sa s lekárom, posúdiť typ a stav pokožky. To pomôže zabrániť poškodeniu zdravia.

Ak je to možné, treba sa vyhnúť spáleniu od slnka v starobe, počas obdobia nosenia dieťaťa. Nie je kompatibilný s opaľovaním rakovinové ochorenia, duševné poruchy, kožné patológie a nedostatočná činnosť srdca.

Celková radiácia: kde je nedostatok?

Celkom zaujímavý je proces distribúcie slnečného žiarenia. Ako už bolo spomenuté vyššie, len asi polovica všetkých vĺn môže dosiahnuť povrch planéty. Kam zmizne zvyšok? Svoju úlohu zohrávajú rôzne vrstvy atmosféry a mikroskopické častice, z ktorých sú tvorené. Pôsobivá časť, ako už bolo naznačené, je pohltená ozónovou vrstvou - to všetko sú vlny, ktorých dĺžka je menšia ako 0,36 mikrónu. Okrem toho je ozón schopný absorbovať niektoré typy vĺn zo spektra viditeľného ľudským okom, to znamená z intervalu 0,44-1,18 mikrónov.

Ultrafialové žiarenie je do určitej miery absorbované kyslíkovou vrstvou. Toto je charakteristické pre žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,13-0,24 mikrónov. Oxid uhličitý, vodná para môže absorbovať malé percento infračerveného spektra. Atmosférický aerosól absorbuje určitú časť (IR spektrum) z celkového množstva slnečného žiarenia.

Vlny z krátkej kategórie sú rozptýlené v atmosfére kvôli prítomnosti mikroskopických nehomogénnych častíc, aerosólu a oblakov. Nehomogénne prvky, častice, ktorých rozmery sú menšie ako vlnová dĺžka, vyvolávajú molekulárny rozptyl a pre väčšie je charakteristický jav opísaný indikatrix, teda aerosól.

Zvyšok slnečného žiarenia dopadá na zemský povrch. Spája priame žiarenie, rozptýlené.

Celková radiácia: dôležité aspekty

Celková hodnota je množstvo slnečného žiarenia prijatého územím, ako aj absorbovaného v atmosfére. Ak na oblohe nie sú žiadne mraky, celkové množstvo žiarenia závisí od zemepisnej šírky oblasti, nadmorskej výšky nebeského telesa, typu zemského povrchu v tejto oblasti a úrovne priehľadnosti vzduchu. Čím viac aerosólových častíc je rozptýlených v atmosfére, tým je priame žiarenie nižšie, ale podiel rozptýleného žiarenia sa zvyšuje. Normálne, pri absencii oblačnosti v celkovom žiarení, je difúzna jedna štvrtina.

Naša krajina patrí k tým severným, takže väčšinu roka v južné regióny radiácia je výrazne väčšia ako v severných. Je to spôsobené polohou hviezdy na oblohe. Krátky časový interval máj – júl je však jedinečným obdobím, keď aj na severe je celkové žiarenie dosť pôsobivé, keďže slnko je vysoko na oblohe a trvanie denných hodín viac ako v iných mesiacoch roka. Zároveň je v priemere v ázijskej polovici krajiny pri absencii oblačnosti celková radiácia výraznejšia ako na západe. Maximálna sila vlnového žiarenia sa pozoruje na poludnie a ročné maximum nastáva v júni, keď je slnko najvyššie na oblohe.

Celkové slnečné žiarenie je množstvo solárna energia dosiahnuť našu planétu. Zároveň je potrebné pripomenúť, že rôzne atmosférické faktory vedú k tomu, že ročný príchod celkovej radiácie je menší, ako by mohol byť. Najväčší rozdiel medzi skutočne pozorovaným a maximálnym možným je typický pre regióny Ďalekého východu v lete. Monzúny vyvolávajú mimoriadne hustú oblačnosť, takže celková radiácia sa zníži asi na polovicu.

zvedavý vedieť

Najväčšie percento maximálnej možnej expozície slnečnej energii je skutočne pozorované (prepočítané na 12 mesiacov) na juhu krajiny. Indikátor dosahuje 80%.

Oblačnosť nemá vždy za následok rovnaké množstvo slnečného rozptylu. Úlohu zohráva tvar oblakov, vlastnosti slnečného disku v určitom časovom bode. Ak je otvorený, potom oblačnosť spôsobuje pokles priameho žiarenia, zatiaľ čo rozptýlené žiarenie prudko narastá.

Sú aj dni, keď priame žiarenie má približne rovnakú silu ako rozptýlené žiarenie. Denná celková hodnota môže byť dokonca väčšia ako radiácia charakteristická pre úplne bezoblačný deň.

Na základe 12 mesiacov je potrebné venovať zvláštnu pozornosť astronomickým javom, ktoré určujú celkové číselné ukazovatele. Oblačnosť zároveň vedie k tomu, že skutočné maximum žiarenia možno pozorovať nie v júni, ale o mesiac skôr či neskôr.

Žiarenie vo vesmíre

Z hranice magnetosféry našej planéty a ďalej do vesmíru sa slnečné žiarenie stáva faktorom spojeným so smrteľným nebezpečenstvom pre ľudí. Už v roku 1964 vyšla dôležitá vedecko-populárna práca o obranných metódach. Jej autormi boli sovietski vedci Kamanin, Bubnov. Je známe, že pre človeka by dávka žiarenia za týždeň nemala byť väčšia ako 0,3 röntgenov, pričom za rok by to malo byť do 15 R. Pri krátkodobom ožiarení je limit na osobu 600 R. Kozmické lety, najmä v nepredvídateľných podmienkach slnečná aktivita, môže byť sprevádzané výrazným ožiarením astronautov, čo zaväzuje prijať dodatočné opatrenia na ochranu pred vlnami rôznych dĺžok.

Po misiách Apollo, počas ktorých sa testovali metódy ochrany, skúmali sa faktory ovplyvňujúce ľudské zdravie, už uplynulo viac ako desaťročie, no dodnes vedci nevedia nájsť účinné a spoľahlivé metódy na predpovedanie geomagnetických búrok. Predpoveď môžete robiť na hodiny, niekedy aj na niekoľko dní, ale aj pri týždennej predpovedi nie je šanca na realizáciu väčšia ako 5%. Slnečný vietor je ešte nepredvídateľnejším javom. S pravdepodobnosťou jedna z troch môžu astronauti, ktorí sa vydávajú na novú misiu, dostať do silných tokov žiarenia. O to dôležitejšia je otázka výskumu a predikcie vlastností žiarenia a vývoja metód ochrany pred ním.

Slnečné žiarenie je hlavným klimatickým faktorom a prakticky jediným zdrojom energie pre všetky fyzikálne procesy prebiehajúce na zemskom povrchu a v jej atmosfére. Určuje životnú aktivitu organizmov a vytvára jeden alebo druhý teplotný režim; vedie k tvorbe oblačnosti a zrážok; je základnou príčinou celkovej cirkulácie atmosféry, čím má obrovský vplyv na ľudský život vo všetkých jeho prejavoch. V stavebníctve a architektúre je slnečné žiarenie najdôležitejším environmentálnym faktorom - od neho závisí orientácia budov, ich konštrukčné, priestorové, koloristické, plastické riešenia a mnohé ďalšie vlastnosti.

Podľa GOST R 55912-2013 "Stavebná klimatológia" sa prijímajú tieto definície a pojmy týkajúce sa slnečného žiarenia:

• priame žiarenie -časť celkového slnečného žiarenia vstupujúceho na povrch vo forme zväzku paralelných lúčov vychádzajúcich priamo z viditeľného slnečného disku;
• rozptýlené slnečné žiarenie- časť celkového slnečného žiarenia prichádzajúceho na povrch z celej oblohy po rozptyle v atmosfére;
• odrazené žiarenie- časť celkového slnečného žiarenia odrazeného od podkladového povrchu (vrátane fasád, striech budov);
• intenzita slnečného žiarenia- množstvo slnečného žiarenia, ktoré prejde za jednotku času jednou oblasťou umiestnenou kolmo na lúče.

Všetky hodnoty slnečného žiarenia v moderných domácich štátnych normách, spoločných podnikoch (SNiP) a iných regulačných dokumentoch týkajúcich sa stavebníctva a architektúry sa merajú v kilowattoch za hodinu na 1 m 2 (kW h / m 2). Spravidla sa za časovú jednotku berie mesiac. Ak chcete získať okamžitú (sekundovú) hodnotu výkonu toku slnečného žiarenia (kW / m 2), hodnotu uvedenú za mesiac je potrebné vydeliť počtom dní v mesiaci, počtom hodín v dni a sekundami. v hodinách.

V mnohých skorých vydaniach stavebných predpisov a v mnohých moderných príručkách o klimatológii sú hodnoty slnečného žiarenia uvedené v megajouloch alebo kilokalóriách na m 2 (MJ / m 2, Kcal / m 2). Koeficienty na prepočet týchto veličín z jedného na druhé sú uvedené v dodatku 1.

fyzická osoba. Slnečné žiarenie prichádza na Zem zo Slnka. Slnko je k nám najbližšia hviezda, ktorá je od Zeme vzdialená v priemere 149 450 000 km. Začiatkom júla, keď je Zem najďalej od Slnka (afélium), sa táto vzdialenosť zväčší na 152 miliónov km a začiatkom januára sa zníži na 147 miliónov km (perihélium).

Vo vnútri slnečného jadra teplota presahuje 5 miliónov K a tlak je niekoľko miliárd krát väčší ako na Zemi, v dôsledku čoho sa vodík mení na hélium. V priebehu tejto termonukleárnej reakcie sa rodí žiarivá energia, ktorá sa šíri zo Slnka všetkými smermi vo forme elektromagnetických vĺn. Na Zem zároveň prichádza celé spektrum vlnových dĺžok, ktoré sa v meteorológii zvyčajne delí na krátkovlnnú a dlhovlnnú časť. krátke vlny volajte žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok od 0,1 do 4 mikrónov (1 mikrón \u003d 10 ~ 6 m). Žiarenie s veľkými dĺžkami (od 4 do 120 mikrónov) sa označuje ako dlhé vlny. Slnečné žiarenie je prevažne krátkovlnné – uvedený rozsah vlnových dĺžok predstavuje 99 % všetkej energie slnečného žiarenia, zatiaľ čo zemský povrch a atmosféra vyžarujú dlhovlnné žiarenie a môžu odrážať len krátkovlnné žiarenie.

Slnko je zdrojom nielen energie, ale aj svetla. Viditeľné svetlo zaberá úzky rozsah vlnových dĺžok, len od 0,40 do 0,76 mikrónov, no v tomto intervale je obsiahnutých 47 % všetkej energie slnečného žiarenia. Svetlo s vlnovou dĺžkou asi 0,40 µm je vnímané ako fialové, s vlnovou dĺžkou asi 0,76 µm ako červené. Všetky ostatné vlnové dĺžky ľudské oko nevníma; sú pre nás neviditeľné 1 . Infračervené žiarenie (od 0,76 do 4 mikrónov) predstavuje 44% a ultrafialové (od 0,01 do 0,39 mikrónov) - 9% všetkej energie. Maximálna energia v spektre slnečného žiarenia na hornej hranici atmosféry leží v modro-modrej oblasti spektra a v blízkosti zemského povrchu - v žltozelenej.

Kvantitatívna miera slnečného žiarenia vstupujúceho na určitý povrch je energetické osvetlenie, alebo tok slnečného žiarenia, - množstvo žiarivej energie dopadajúcej na jednotku plochy za jednotku času. Maximálne množstvo slnečného žiarenia vstupuje do hornej hranice atmosféry a je charakterizované hodnotou slnečnej konštanty. Slnečná konštanta - je tok slnečného žiarenia na hornej hranici zemskej atmosféry cez oblasť kolmú na slnečné lúče, v priemernej vzdialenosti Zeme od Slnka. Podľa posledných údajov schválených Svetovou meteorologickou organizáciou (WMO) v roku 2007 je táto hodnota 1,366 kW/m 2 (1366 W/m 2).

Oveľa menej slnečného žiarenia dopadá na zemský povrch, pretože ako slnečné lúče prechádzajú atmosférou, žiarenie prechádza radom významné zmeny. Časť je absorbovaná atmosférickými plynmi a aerosólmi a prechádza do tepla, t.j. ide ohrievať atmosféru a časť sa rozptýli a ide do špeciálna forma rozptýlené žiarenie.

Proces prevzatiažiarenie v atmosfére má selektívny charakter – rôzne plyny ho pohlcujú v rôznych častiach spektra a v rôznej miere. Hlavnými plynmi, ktoré pohlcujú slnečné žiarenie, sú vodná para (H 2 0), ozón (0 3) a oxid uhličitý (CO 2). Napríklad, ako už bolo spomenuté vyššie, stratosférický ozón úplne absorbuje žiarenie škodlivé pre živé organizmy s vlnovými dĺžkami kratšími ako 0,29 mikrónu, a preto je ozónová vrstva prirodzeným štítom pre existenciu života na Zemi. V priemere ozón pohltí asi 3 % slnečného žiarenia. V červenej a infračervenej oblasti spektra vodná para najvýraznejšie pohlcuje slnečné žiarenie. V rovnakej oblasti spektra sú však absorpčné pásy oxidu uhličitého

Viac podrobností o svetle a farbe je diskutované v iných častiach disciplíny "Architektonická fyzika".

vo všeobecnosti je jeho absorpcia priameho žiarenia malá. Pohlcovanie slnečného žiarenia prebieha tak aerosólmi prírodného, ​​ako aj antropogénneho pôvodu, obzvlášť silno časticami sadzí. Celkovo asi 15 % slnečného žiarenia pohltí vodná para a aerosóly a asi 5 % oblaky.

Rozptyľovaniežiarenie je fyzikálny proces interakcie medzi elektromagnetickým žiarením a hmotou, počas ktorého molekuly a atómy absorbujú časť žiarenia a potom ho znova vyžarujú do všetkých smerov. Toto je veľmi dôležitý proces, ktorý závisí od pomeru veľkosti rozptylujúcich častíc a vlnovej dĺžky dopadajúceho žiarenia. V absolútne čistom vzduchu, kde rozptyl vytvárajú iba molekuly plynu, poslúcha Rayleighov zákon, t.j. nepriamo úmerné štvrtej mocnine vlnovej dĺžky rozptýlených lúčov. Modrá farba oblohy je teda farbou vzduchu samotného v dôsledku rozptylu slnečného svetla v ňom, pretože fialové a modré lúče sú rozptýlené vzduchom oveľa lepšie ako oranžové a červené.

Ak sú vo vzduchu častice, ktorých rozmery sú porovnateľné s vlnovou dĺžkou žiarenia – aerosóly, kvapôčky vody, ľadové kryštály – potom rozptyl nebude spĺňať Rayleighov zákon a rozptýlené žiarenie nebude také bohaté na lúče s krátkou vlnovou dĺžkou. Na časticiach s priemerom väčším ako 1-2 mikróny nedôjde k rozptylu, ale difúzny odraz, ktorý určuje belavú farbu oblohy.

Rozptyl zohráva obrovskú úlohu pri tvorbe prirodzeného svetla: v neprítomnosti Slnka počas dňa vytvára rozptýlené (difúzne) svetlo. Ak by neexistoval rozptyl, bolo by svetlo len tam, kde by dopadalo priame slnečné svetlo. S týmto javom súvisí aj súmrak a úsvit, farba oblakov pri východe a západe slnka.

Slnečné žiarenie teda dopadá na zemský povrch vo forme dvoch prúdov: priameho a difúzneho žiarenia.

priame žiarenie(5) prichádza na zemský povrch priamo zo slnečného disku. V tomto prípade bude maximálne možné množstvo žiarenia prijímať jediné miesto umiestnené kolmo na slnečné lúče (5). za jednotku horizontálne povrch bude mať menšie množstvo žiarivej energie Y, tiež tzv slnečné žiarenie:

Y \u003d? -8shA 0, (1,1)

kde a 0- Výška slnka nad horizontom, ktorá určuje uhol dopadu slnečných lúčov na vodorovnú plochu.

rozptýlené žiarenie(/)) prichádza na zemský povrch zo všetkých bodov nebeskej klenby, s výnimkou slnečného disku.

Všetko slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch je tzv celkové slnečné žiarenie (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = A 0+ /).

Príchod týchto druhov žiarenia výrazne závisí nielen od astronomických príčin, ale aj od oblačnosti. Preto je v meteorológii zvykom rozlišovať možné množstvo žiarenia pozorované v bezoblačných podmienkach a skutočné množstvo žiarenia prebieha v podmienkach skutočnej oblačnosti.

Nie všetko slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch je ním absorbované a premenené na teplo. Časť z nej sa odráža a teda stráca pod povrchom. Táto časť je tzv odrazené žiarenie(/? k) a jeho hodnota závisí od albedo povrch zeme (od L do):

A k = - 100%.

Hodnota albeda sa meria v zlomkoch jednotky alebo v percentách. V stavebníctve a architektúre sa častejšie používajú zlomky jednotky. Meria tiež odrazivosť stavebných a dokončovacích materiálov, svetlosť fasád atď. V klimatológii sa albedo meria v percentách.

Albedo má významný vplyv na formovanie zemskej klímy, keďže je integrálnym indikátorom odrazivosti podkladového povrchu. Závisí od stavu tohto povrchu (drsnosť, farba, vlhkosť) a mení sa vo veľmi širokom rozsahu. Najvyššie hodnoty albeda (až 75 %) sú charakteristické pre čerstvo napadaný sneh, zatiaľ čo najnižšie hodnoty sú charakteristické pre vodnú hladinu počas priameho slnečného žiarenia („3 %). Albedo pôdy a vegetačného povrchu sa pohybuje v priemere od 10 do 30 %.

Ak vezmeme do úvahy celú Zem ako celok, potom jej albedo je 30%. Táto hodnota sa nazýva Planetárne albedo Zeme a predstavuje pomer odrazeného a rozptýleného slnečného žiarenia odchádzajúceho do vesmíru k celkovému množstvu žiarenia vstupujúceho do atmosféry.

Na území miest je albedo spravidla nižšie ako v prirodzenej, nenarušenej krajine. Charakteristická hodnota albeda pre územie Hlavné mestá mierna klíma je 15-18%. V južných mestách je albedo spravidla vyššie v dôsledku použitia svetlejších tónov vo farbe fasád a striech, v severných mestách s hustou zástavbou a tmavými farebnými schémami budov je albedo nižšie. To umožňuje znížiť množstvo absorbovaného slnečného žiarenia v južných horúcich krajinách, čím sa zníži tepelné pozadie budov, a naopak v severných chladných oblastiach zvýšiť podiel absorbovaného slnečného žiarenia, čím sa zvýši celkové tepelné pozadie. .

Absorbované žiarenie(* U P0GL) sa tiež nazýva rovnováha krátkovlnného žiarenia (VK) a je rozdiel medzi celkovým a odrazeným žiarením (dva krátkovlnné toky):

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

Ohrieva vrchné vrstvy zemského povrchu a všetko, čo sa na ňom nachádza (vegetačný kryt, cesty, budovy, stavby a pod.), v dôsledku čoho vyžarujú pre ľudské oko neviditeľné dlhovlnné žiarenie. Toto žiarenie sa často nazýva vlastné žiarenie zemského povrchu(? 3). Jeho hodnota je podľa Stefan-Boltzmannovho zákona úmerná štvrtému stupňu absolútna teplota.

Atmosféra vyžaruje aj dlhovlnné žiarenie, z ktorého väčšina dopadá na zemský povrch a je ním takmer úplne pohltená. Toto žiarenie sa nazýva protižiarenie atmosféry (E a). Protižiarenie atmosféry sa zvyšuje so zvyšujúcou sa oblačnosťou a vlhkosťou vzduchu a je veľmi dôležitým zdrojom tepla pre zemský povrch. Dlhovlnné žiarenie atmosféry je však vždy o niečo menšie ako zemské, čím zemský povrch stráca teplo a rozdiel medzi týmito hodnotami je tzv. efektívne žiarenie Zeme (E ef).

V miernych zemepisných šírkach stráca zemský povrch efektívnym žiarením asi polovicu množstva tepla, ktoré prijíma z absorbovaného slnečného žiarenia. Tým, že atmosféra pohlcuje pozemské žiarenie a vysiela protižiarenie na zemský povrch, znižuje ochladzovanie tohto povrchu v noci. Cez deň len málo bráni zohrievaniu zemského povrchu. Tento vplyv zemskej atmosféry na tepelný režim zemského povrchu je tzv skleníkový efekt. Fenomén skleníkového efektu teda spočíva v zadržiavaní tepla pri povrchu Zeme. Dôležitú úlohu v tomto procese zohrávajú plyny technogénneho pôvodu, predovšetkým oxid uhličitý, ktorého koncentrácia v mestských oblastiach je obzvlášť vysoká. Hlavná úloha však stále patrí plynom prírodného pôvodu.

Hlavnou látkou v atmosfére, ktorá pohlcuje dlhovlnné žiarenie zo Zeme a posiela späť žiarenie, je vodná para. Absorbuje takmer všetko dlhovlnné žiarenie s výnimkou rozsahu vlnových dĺžok od 8,5 do 12 mikrónov, čo je tzv. "priehľadné okienko" vodná para. Len v tomto intervale prechádza pozemské žiarenie atmosférou do svetového priestoru. Oxid uhličitý okrem vodnej pary silne pohlcuje dlhovlnné žiarenie a práve v priesvitnom okienku vodnej pary je oveľa slabší ozón, ako aj metán, oxidy dusíka, chlórfluórované uhľovodíky (freóny) a niektoré ďalšie plynné nečistoty.

Udržiavanie tepla v blízkosti zemského povrchu je veľmi dôležitý proces pre udržanie života. Bez nej by bola priemerná teplota Zeme o 33 °C nižšia ako súčasná a živé organizmy by na Zemi len ťažko mohli žiť. Pointa teda nie je v skleníkovom efekte ako takom (ten predsa vznikol od momentu vzniku atmosféry), ale v tom, že vplyvom antropogénnej činnosti napr. zisk tento efekt. Dôvodom je rýchly rast koncentrácie skleníkových plynov technogénneho pôvodu, najmä CO 2 emitovaného pri spaľovaní fosílnych palív. To môže viesť k tomu, že pri rovnakom prichádzajúcom žiarení sa zvýši podiel tepla zostávajúceho na planéte a následne sa zvýši aj teplota zemského povrchu a atmosféry. Za posledných 100 rokov sa teplota vzduchu na našej planéte zvýšila v priemere o 0,6 °C.

Predpokladá sa, že keď sa koncentrácia CO2 zdvojnásobí v porovnaní s jeho predindustriálnou hodnotou globálne otepľovanie bude okolo 3°C (podľa rôznych odhadov - od 1,5 do 5,5°C). V tomto prípade by k najväčším zmenám malo dôjsť v troposfére vysokých zemepisných šírok v jesenno-zimnom období. V dôsledku toho sa ľad v Arktíde a Antarktíde začne topiť a hladina svetového oceánu začne stúpať. Tento nárast sa môže pohybovať od 25 do 165 cm, čo znamená, že mnohé mestá nachádzajúce sa v pobrežných zónach morí a oceánov budú zaplavené.

Ide teda o veľmi dôležitú otázku, ktorá ovplyvňuje životy miliónov ľudí. S ohľadom na túto skutočnosť sa v roku 1988 v Toronte konala prvá medzinárodná konferencia o probléme antropogénnej zmeny klímy. Vedci dospeli k záveru, že dôsledky nárastu skleníkového efektu v dôsledku zvýšenia obsahu oxidu uhličitého v atmosfére sú až na druhom mieste po dôsledkoch globálnej jadrovej vojny. V Organizácii Spojených národov (OSN) zároveň vznikol Medzivládny panel pre zmenu klímy (IPCC). IPCC – Medzivládny panel pre zmenu klímy), ktorá študuje vplyv zvýšenia povrchovej teploty na klímu, ekosystém svetového oceánu, biosféru ako celok, vrátane života a zdravia obyvateľov planéty.

V roku 1992 bol v New Yorku prijatý Rámcový dohovor o zmene klímy (FCCC), ktorého hlavným cieľom bolo zabezpečiť stabilizáciu koncentrácií skleníkových plynov v atmosfére na úrovni, ktorá zabráni nebezpečné následkyľudský zásah do klimatického systému. Na praktickú implementáciu dohovoru v decembri 1997 v Kjóte (Japonsko) pre medzinárodná konferencia bol prijatý Kjótsky protokol. Definuje špecifické kvóty pre emisie skleníkových plynov členských krajín, vrátane Ruska, ktoré ratifikovalo tento protokol v roku 2005.

V čase písania tejto knihy je jednou z najnovších konferencií o klimatických zmenách Klimatická konferencia v Paríži, ktorá sa konala od 30. novembra do 12. decembra 2015. Účelom tejto konferencie je podpísať medzinárodnú dohodu o obmedzení nárastu v priemernej teplote planéty do roku 2100 nie vyššie 2°C.

Takže v dôsledku interakcie rôznych tokov krátkovlnného a dlhovlnného žiarenia zemský povrch nepretržite prijíma a stráca teplo. Výsledná hodnota prichádzajúceho a odchádzajúceho žiarenia je radiačnej bilancie (AT), ktorý určuje tepelný stav zemského povrchu a povrchovej vrstvy vzduchu, a to ich ohrev alebo chladenie:

AT = Q- «k - ?ef \u003d 60 - ALE)-? ef =

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

Údaje o radiačnej bilancii sú potrebné na odhad stupňa ohrevu a chladenia rôzne povrchy tak v prírodných podmienkach, ako aj v architektonickom prostredí, výpočet tepelného režimu budov a konštrukcií, stanovenie výparu, zásob tepla v pôde, regulácia zavlažovania poľnohospodárskych polí a iné národohospodárske účely.

Metódy merania. Kľúčový význam štúdia radiačnej bilancie Zeme pre pochopenie zákonitostí klímy a formovania mikroklimatických podmienok určuje základnú úlohu pozorovacích údajov o jej zložkách - aktinometrické pozorovania.

Na meteorologických staniciach v Rusku termoelektrická metóda merania tokov žiarenia. Merané žiarenie je absorbované čiernou prijímacou plochou prístrojov, mení sa na teplo a ohrieva aktívne spoje termočlánku, zatiaľ čo pasívne spoje nie sú sálaním ohrievané a majú nižšiu teplotu. Vplyvom rozdielu teplôt aktívnych a pasívnych prechodov vzniká na výstupe termočlánku termoelektromotorická sila, ktorá je úmerná intenzite meraného žiarenia. Teda väčšina aktinometrických prístrojov je príbuzný- nemerajú samotné toky žiarenia, ale ich proporcionálne hodnoty - prúd alebo napätie. Na tento účel sú zariadenia pripojené napríklad k digitálnym multimetrom a skôr k ukazovateľovým galvanometrom. Zároveň je v pase každého zariadenia tzv "konverzný faktor" - deliaca cena elektrického meracieho prístroja (W / m 2). Tento multiplikátor sa vypočíta porovnaním hodnôt jedného alebo druhého relatívneho prístroja s hodnotami absolútne spotrebiče - pyrheliometre.

Princíp fungovania absolútnych zariadení je odlišný. Takže v Angstromovom kompenzačnom pyrheliometri sčernel kovová platňa vystavený slnku, zatiaľ čo iná podobná platňa zostáva v tieni. Vzniká medzi nimi teplotný rozdiel, ktorý sa prenáša na spoje termočlánku pripevneného na platniach a tým sa vybudí termoelektrický prúd. V tomto prípade prúd z batérie prechádza cez zatienenú platňu, kým sa nezohreje na rovnakú teplotu ako platňa na slnku, potom termoelektrický prúd zmizne. Podľa sily prechádzajúceho "kompenzačného" prúdu môžete určiť množstvo tepla prijatého sčernenou platňou, ktoré sa zase bude rovnať množstvu tepla prijatého od Slnka prvou platňou. Tak je možné určiť množstvo slnečného žiarenia.

Na meteorologických staniciach Ruska (a skôr - ZSSR), ktoré vykonávajú pozorovania zložiek radiačnej bilancie, je homogénnosť série aktinometrických údajov zabezpečená použitím rovnakého typu prístrojov a ich starostlivou kalibráciou. ako rovnaké metódy merania a spracovania údajov. Ako prijímače integrovaného slnečného žiarenia (

V termoelektrickom aktinometri Savinov-Yanishevsky, ktorého vzhľad je znázornený na obr. 1.6, prijímacou časťou je tenký kovový čierny kotúč zo striebornej fólie, na ktorý sú cez izoláciu prilepené nepárne (aktívne) spoje termočlánku. Počas meraní tento disk pohlcuje slnečné žiarenie, v dôsledku čoho stúpa teplota disku a aktívnych spojov. Párne (pasívne) spoje sú cez izoláciu nalepené na medený krúžok v puzdre prístroja a majú teplotu blízku vonkajšej teplote. Tento teplotný rozdiel pri uzavretí vonkajšieho okruhu termočlánku vytvára termoelektrický prúd, ktorého sila je úmerná intenzite slnečného žiarenia.

Ryža. 1.6.

V pyranometri (obr. 1.7) je prijímacou časťou najčastejšie batéria termoprvkov, napríklad z manganínu a konštantánu, s čiernymi a bielymi spojmi, ktoré sa pôsobením prichádzajúceho žiarenia rôzne zahrievajú. Prijímacia časť zariadenia musí mať horizontálnu polohu, aby mohla vnímať rozptýlené žiarenie z celej nebeskej klenby. Pred priamym žiarením je pyranometer zatienený clonou a pred prichádzajúcim žiarením atmosféry je chránený skleneným uzáverom. Pri meraní celkového žiarenia nie je pyranometer zatienený priamymi lúčmi.

Ryža. 1.7.

Špeciálne zariadenie (skladacia doska) umožňuje dať hlave pyranometra dve polohy: prijímač hore a prijímač dole. V druhom prípade pyranometer meria krátkovlnné žiarenie odrazené od zemského povrchu. Pri trasových pozorovaniach sa tzv kempingový albemeter,čo je pyranometrová hlavica spojená so sklopným závesom kardanu s rukoväťou.

Termoelektrický balančný merač pozostáva z tela s termočlánkom, dvoch prijímacích platní a rukoväte (obr. 1.8). Telo v tvare disku (/) má štvorcový výrez, kde je upevnená termočlánok (2). Rukoväť ( 3 ), prispájkovaný k telu, slúži na inštaláciu balančného merača na stojan.

Ryža. 1.8.

Jedna začiernená prijímacia doska bilančného merača smeruje hore, druhá dole, k zemskému povrchu. Princíp činnosti netieneného bilančného merača je založený na skutočnosti, že všetky druhy žiarenia prichádzajúce na aktívny povrch (Y, /) resp. E a), sú absorbované sčerneným prijímacím povrchom zariadenia smerujúcim nahor a všetky druhy žiarenia opúšťajúce aktívny povrch (/? k, /? l a E 3), absorbované dole smerujúcou doskou. Každá prijímacia doska sama o sebe vyžaruje aj dlhovlnné žiarenie, navyše dochádza k výmene tepla s okolitým vzduchom a telom prístroja. V dôsledku vysokej tepelnej vodivosti krytu však dochádza k veľkému prenosu tepla, ktorý neumožňuje vytvorenie výrazného teplotného rozdielu medzi prijímacími doskami. Z tohto dôvodu možno zanedbať vlastné vyžarovanie oboch platní a z rozdielu ich ohrevu určiť hodnotu bilancie žiarenia ľubovoľného povrchu, v rovine ktorého je bilančný merač umiestnený.

Keďže prijímacie plochy bilančného merača nie sú zakryté sklenenou kupolou (inak by nebolo možné merať dlhovlnné žiarenie), údaje tohto zariadenia závisia od rýchlosti vetra, čo znižuje teplotný rozdiel medzi prijímacími plochami. Z tohto dôvodu vedú údaje z merača rovnováhy k pokojným podmienkam, pretože predtým merali rýchlosť vetra na úrovni zariadenia.

Pre automatická registrácia meraní sa termoelektrický prúd vznikajúci vo vyššie popísaných zariadeniach privádza do samočinného elektronického potenciometra. Zmeny sily prúdu sa zaznamenávajú na pohyblivú papierovú pásku, pričom aktinometer sa musí automaticky otáčať tak, aby jeho prijímacia časť sledovala Slnko a pyranometer musí byť vždy zatienený pred priamym žiarením špeciálnou prstencovou ochranou.

Aktinometrické pozorovania sa na rozdiel od hlavných meteorologických pozorovaní vykonávajú šesťkrát denne v časoch: 00:30, 06:30, 09:30, 12:30, 15:30 a 18:30. Keďže intenzita všetkých druhov krátkovlnného žiarenia závisí od výšky Slnka nad obzorom, načasovanie pozorovaní sa nastavuje podľa stredný slnečný čas staníc.

charakteristické hodnoty. Hodnoty priamych a celkových tokov žiarenia hrajú jednu z najdôležitejších úloh v architektonickej a klimatickej analýze. Práve s ich uvážením súvisí orientácia budov po stranách horizontu, ich priestorové a koloristické riešenie, vnútorné usporiadanie, rozmery svetelných otvorov a množstvo ďalších architektonických prvkov. Preto denný a ročný chod charakteristické hodnoty budú uvažované práve pre tieto hodnoty slnečného žiarenia.

Energetické osvetlenie priame slnečné žiarenie na bezoblačnej oblohe závisí od výšky slnka, vlastností atmosféry v dráhe slnečného lúča, vyznačujúci sa tým faktor transparentnosti(hodnota, ktorá ukazuje, aký podiel slnečného žiarenia dosiahne zemský povrch počas samotného dopadu slnečného žiarenia) a dĺžku tejto dráhy.

Priame slnečné žiarenie pri bezoblačnej oblohe má pomerne jednoduché denné kolísanie s maximom okolo poludnia (obr. 1.9). Ako vyplýva z obrázku, počas dňa tok slnečného žiarenia najskôr rýchlo, potom pomalšie stúpa od východu slnka do poludnia a najskôr pomaly, potom rýchlo klesá od poludnia do západu slnka. Rozdiely v energetickom osvetlení na poludnie o hod jasná obloha v januári a júli sú primárne spôsobené rozdielmi v poludňajšej výške Slnka, ktorá je v zime nižšia ako v lete. Zároveň sa v kontinentálnych oblastiach často pozoruje asymetria denných variácií v dôsledku rozdielu v priehľadnosti atmosféry v ranných a popoludňajších hodinách. Priehľadnosť atmosféry ovplyvňuje aj ročný chod priemerných mesačných hodnôt priameho slnečného žiarenia. Maximálne žiarenie na bezoblačnej oblohe sa môže posunúť jarné mesiace, keďže na jar je prašnosť a vlhkosť v atmosfére nižšia ako na jeseň.

51, kW/m2

b", kW/m2

Ryža. 1.9.

a za podmienok priemernej oblačnosti (b):

7 - na povrchu kolmom na lúče v júli; 2 - na vodorovnom povrchu v júli; 3 - na kolmej ploche v januári; 4 - na vodorovnej ploche v januári

Oblačnosť znižuje príchod slnečného žiarenia a môže výrazne zmeniť jeho denný chod, čo sa prejavuje v pomere predpoludňajších a popoludňajších hodinových súm. Vo väčšine kontinentálnych oblastí Ruska sú teda v jarno-letných mesiacoch hodinové množstvá priameho žiarenia v predpoludňajších hodinách väčšie ako v popoludňajších hodinách (obr. 1.9, b). Určuje to najmä denný chod oblačnosti, ktorá sa začína rozvíjať o 9.-10.00 h a maximum dosahuje v popoludňajších hodinách, čím sa znižuje radiácia. Všeobecný pokles prílevu priameho slnečného žiarenia pri skutočnej oblačnosti môže byť veľmi významný. Napríklad vo Vladivostoku s monzúnovou klímou dosahujú tieto straty v lete 75 % a v Petrohrade ani v priemere za rok neprepustia mraky na zemský povrch 65 % priameho žiarenia, v Moskve – cca. polovicu.

Distribúcia ročné sumy priame slnečné žiarenie pri priemernej oblačnosti nad územím Ruska je znázornené na obr. 1.10. Tento faktor, ktorý znižuje množstvo slnečného žiarenia, do značnej miery závisí od cirkulácie atmosféry, čo vedie k narušeniu šírky žiarenia.

Ako je možné vidieť z obrázku, celkovo ročné množstvo priameho žiarenia prichádzajúceho na vodorovný povrch narastá z vysokých do nižších zemepisných šírok z 800 na takmer 3000 MJ/m 2 . Veľké množstvo oblačnosti v európskej časti Ruska vedie k poklesu ročných úhrnov v porovnaní s oblasťami východnej Sibíri, kde najmä vplyvom ázijskej anticyklóny ročné úhrny v zime stúpajú. Letný monzún zároveň vedie k zníženiu ročného prítoku radiácie v pobrežných oblastiach o Ďaleký východ. Rozsah zmien poludňajšej intenzity priameho slnečného žiarenia na území Ruska sa pohybuje od 0,54-0,91 kW/m 2 v lete do 0,02-0,43 kW/m 2 v zime.

rozptýlené žiarenie, príchod na vodorovnú plochu sa mení aj počas dňa, pred poludním sa zvyšuje a po ňom klesá (obr. 1.11).

Podobne ako pri priamom slnečnom žiarení je príchod difúzneho žiarenia ovplyvnený nielen výškou slnka a dĺžkou dňa, ale aj priehľadnosťou atmosféry. Pokles posledného však vedie k zvýšeniu rozptýleného žiarenia (na rozdiel od priameho žiarenia). Okrem toho rozptýlené žiarenie závisí od oblačnosti vo veľmi širokom rozsahu: pri priemernej oblačnosti je jeho príchod viac ako dvojnásobkom hodnôt pozorovaných na jasnej oblohe. V niektorých dňoch oblačnosť zvyšuje toto číslo 3-4 krát. Rozptýlené žiarenie teda môže výrazne doplniť priamu líniu, najmä pri nízkej polohe Slnka.

Ryža. 1.10. Priame slnečné žiarenie prichádzajúce na vodorovný povrch pri priemernej oblačnosti, MJ / m 2 za rok (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 hodín

Ryža. 1.11.

a pri priemernej oblačnosti (b)

Hodnota rozptýleného slnečného žiarenia v trópoch je od 50 do 75 % priameho; v 50-60° zemepisnej šírky je blízko priamky a vo vysokých zemepisných šírkach prevyšuje priame slnečné žiarenie takmer celý rok.

vysoko dôležitým faktorom, ovplyvňujúce rozptýlený tok žiarenia, je albedo podkladový povrch. Ak je albedo dostatočne veľké, potom žiarenie odrazené od podkladového povrchu, rozptýlené atmosférou v opačný smer, môže spôsobiť výrazné zvýšenie príchodu rozptýleného žiarenia. Efekt je najvýraznejší v prítomnosti snehovej pokrývky, ktorá má najvyššiu odrazivosť.

Celková radiácia na bezoblačnej oblohe (možné žiarenie) závisí od zemepisnej šírky miesta, výšky slnka, optických vlastností atmosféry a charakteru podkladového povrchu. Za jasnej oblohy má jednoduchú dennú variáciu s maximom na poludnie. Asymetria dennej variácie, charakteristická pre priame žiarenie, sa v celkovom žiarení prejavuje málo, pretože pokles priameho žiarenia v dôsledku zvýšenia zákalu atmosféry v druhej polovici dňa je kompenzovaný zvýšením rozptýleného žiarenia v dôsledku rovnaký faktor. V ročnom chode maximálna intenzita celkového žiarenia pri bezoblačnej oblohe na väčšine územia

Územie Ruska sa pozoruje v júni kvôli maximálnej poludňajšej výške slnka. V niektorých regiónoch sa však tento vplyv prekrýva s vplyvom atmosférickej transparentnosti a maximum sa posúva do mája (napríklad v Transbaikalii, Primorye, Sachaline a vo viacerých regiónoch východnej Sibíri). Rozdelenie mesačného a ročného celkového slnečného žiarenia na bezoblačnej oblohe je uvedené v tabuľke. 1.9 a na obr. 1,12 ako priemerné hodnoty zemepisnej šírky.

Z vyššie uvedenej tabuľky a obrázku je zrejmé, že vo všetkých ročných obdobiach sa intenzita aj množstvo žiarenia zvyšuje od severu k juhu v súlade so zmenou výšky slnka. Výnimkou je obdobie od mája do júla, keď kombinácia dlhého dňa a výšky slnka poskytuje pomerne vysoké hodnoty celkového žiarenia na severe a vo všeobecnosti na území Ruska je pole žiarenia. rozmazané, t.j. nemá výrazné gradienty.

Tabuľka 1.9

Celkové slnečné žiarenie na vodorovnom povrchu

s bezoblačnou oblohou (kW h / m 2)

	Zemepisná šírka, ° S
septembra

Ryža. 1.12. Celkové slnečné žiarenie na vodorovný povrch s bezoblačnou oblohou v rôznych zemepisných šírkach (1 MJ / m 2 \u003d 0,278 kWh / m 2)

V prítomnosti oblačnosti celkové slnečné žiarenie je určené nielen počtom a tvarom oblakov, ale aj stavom slnečného disku. So slnečným diskom priesvitným cez oblaky sa môže celkové žiarenie v porovnaní s bezoblačnými podmienkami dokonca zvýšiť v dôsledku rastu rozptýleného žiarenia.

Pre podmienky strednej oblačnosti sa pozoruje úplne pravidelný denný chod celkovej radiácie: postupný nárast od východu slnka do poludnia a pokles od poludnia do západu slnka. Denný priebeh oblačnosti zároveň narúša symetriu kurzu vzhľadom na poludnie, ktorá je charakteristická pre bezoblačnú oblohu. Vo väčšine oblastí Ruska sú teda počas teplého obdobia predpoludňajšie hodnoty celkovej radiácie o 3 – 8 % vyššie ako popoludňajšie hodnoty, s výnimkou monzúnových oblastí Ďalekého východu, kde pomer je obrátený. V ročnom chode priemerných viacročných mesačných súm celkovej radiácie sa spolu s určujúcim astronomickým faktorom prejavuje (vplyvom oblačnosti) aj cirkulačný faktor, takže maximum sa môže posunúť z júna na júl a dokonca aj do mája ( Obr. 1.13).

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

m. Čelyuskin

Salekhard

Archangelsk

St. Petersburg

Petropavlovsk

Kamčatský

Chabarovsk

Astrachan

Ryža. 1.13. Celkové slnečné žiarenie na vodorovnom povrchu v jednotlivých mestách Ruska za podmienok skutočnej oblačnosti (1 MJ / m 2 \u003d 0,278 kW h / m 2)

5", MJ/m 2 700

Takže skutočný mesačný a ročný príchod celkovej radiácie je len časťou možného. Najväčšie odchýlky skutočných množstiev od množstiev možných v lete sú zaznamenané na Ďalekom východe, kde oblačnosť znižuje celkovú radiáciu o 40 – 60 %. Vo všeobecnosti sa celkový ročný príjem celkovej radiácie mení na území Ruska v zemepisnom smere a zvyšuje sa od 2800 MJ / m 2 na pobreží severných morí po 4 800 - 5 000 MJ / m 2 v južných oblastiach Ruska - severný Kaukaz, oblasť Dolného Povolžia, Transbaikalia a Prímorský kraj (obr. 1.14).

Ryža. 1.14. Celkové žiarenie vstupujúce na vodorovný povrch, MJ / m 2 za rok

V lete nie sú rozdiely v celkovom slnečnom žiarení v podmienkach skutočnej oblačnosti medzi mestami v rôznych zemepisných šírkach také „dramatické“, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Pre európsku časť Ruska od Astrachanu po Cape Chelyuskin sa tieto hodnoty pohybujú v rozmedzí 550-650 MJ/m 2 . V zime je vo väčšine miest, s výnimkou Arktídy, kde nastáva polárna noc, celková radiácia 50-150 MJ/m 2 za mesiac.

Pre porovnanie: priemerné hodnoty tepla za január pre 1 mestskú oblasť (vypočítané podľa aktuálnych údajov pre Moskvu) sa pohybujú od 220 MJ/m2 za mesiac v centrách mestského rozvoja po 120 – 150 MJ/m2 v medzihlavných oblastiach s obytná zástavba s nízkou hustotou. Na územiach priemyselných a komunálnych skladovacích zón je tepelný index v januári 140 MJ/m 2 . Celkové slnečné žiarenie v Moskve v januári je 62 MJ/m 2 . Teda v zimný čas v dôsledku využitia slnečného žiarenia je možné pokryť najviac 10-15% (pri zohľadnení účinnosti solárnych panelov 40%) z výpočtovej výhrevnosti budov so strednou hustotou aj v Irkutsku a Jakutsku, známych napr. ich slnečné zimné počasie, aj keď je ich územie celé pokryté fotovoltaickými panelmi.

V lete sa celkové slnečné žiarenie zvyšuje 6-9 krát a spotreba tepla sa znižuje 5-7 krát v porovnaní so zimou. Teploty v júli klesajú na 35 MJ/m 2 a menej v obytných oblastiach a 15 MJ/m 2 a menej v priemyselných oblastiach, t.j. až do hodnôt tvoriacich nie viac ako 3-5% celkového slnečného žiarenia. Preto je v lete, keď je potreba vykurovania a osvetlenia minimálna, tejto obnoviteľnej energie v celom Rusku prebytok. prírodný zdroj, ktoré sa nedajú recyklovať, čo opäť spochybňuje realizovateľnosť využitia fotovoltických panelov, podľa najmenej, v mestách a bytových domoch.

Spotreba elektriny (bez kúrenia a teplej vody), spojená aj s nerovnomerným rozvodom Celková plocha rozvoja, hustoty osídlenia a funkčného účelu jednotlivých území, je v

Teplo - priemerný ukazovateľ spotreby všetkých druhov energií (elektrina, kúrenie, teplá voda) na 1 m 2 plochy budovy.

prípadoch od 37 MJ / m 2 mesačne (vypočítané ako 1/12 ročného množstva) v hustej zástavbe a do 10-15 MJ / m 2 mesačne v oblastiach s nízkou hustotou zástavby. Cez deň a v lete spotreba elektriny prirodzene klesá. Hustota spotreby elektriny v júli vo väčšine oblastí obytnej a zmiešanej zástavby je 8-12 MJ/m 2 s celkovým slnečným žiarením pri skutočnej oblačnosti v Moskve okolo 600 MJ/m 2 . Na pokrytie potrieb v napájaní mestských oblastí (napr. Moskva) je teda potrebné využiť len asi 1,5 – 2 % slnečného žiarenia. Zvyšok žiarenia, ak sa zlikviduje, bude nadbytočný. Zároveň zostáva doriešená otázka akumulácie a zachovania denného slnečného žiarenia na osvetlenie vo večerných a nočných hodinách, keď je zaťaženie napájacích systémov maximálne a slnko takmer alebo nesvieti. To si vyžiada prenos elektriny na veľké vzdialenosti medzi oblasťami, kde je Slnko ešte dostatočne vysoko, a tými, kde už Slnko zapadlo pod horizont. Straty elektriny v sieťach budú zároveň porovnateľné s jej úsporami pri použití fotovoltických panelov. Alebo si vyžiada použitie vysokokapacitných batérií, ktorých výroba, inštalácia a následná likvidácia si vyžiada náklady na energiu, ktoré pravdepodobne nepokryjú úspory energie naakumulované za celú dobu ich prevádzky.

Ďalším, nemenej dôležitým faktorom, ktorý spochybňuje realizovateľnosť prechodu na solárne panely ako alternatívny zdroj elektriny v celom meste je, že v konečnom dôsledku prevádzka fotovoltaických článkov povedie k výraznému zvýšeniu absorbovaného slnečného žiarenia v meste, v dôsledku toho k zvýšeniu teploty vzduchu v meste v lete. Súčasne s ochladzovaním fotopanelmi a nimi poháňanými klimatizačnými jednotkami teda dôjde k všeobecnému zvýšeniu teploty vzduchu v meste, čo v konečnom dôsledku zruší všetky ekonomické a environmentálne výhody plynúce z úspory elektrickej energie využívaním stále veľmi drahých fotovoltaické panely..

Z toho vyplýva, že inštalácia zariadení na premenu slnečného žiarenia na elektrickú energiu je opodstatnená vo veľmi obmedzenom zozname prípadov: iba v lete, iba v klimatických oblastiach so suchým, horúcim, zamračeným počasím, iba v malých mestách alebo jednotlivých chatových osadách a len ak sa táto elektrina používa na prevádzku zariadení na klimatizáciu a vetranie vnútorného prostredia budov. V ostatných prípadoch - iné územia, iné urbanistické podmienky a v inom ročnom období - využitie fotovoltických panelov a slnečných kolektorov pre potreby zásobovania elektrickou energiou a teplom bežných budov v stredných a Hlavné mestá v miernom podnebí je neefektívne.

Bioklimatický význam slnečného žiarenia. Rozhodujúca úloha vplyvu slnečného žiarenia na živé organizmy sa redukuje na účasť na tvorbe ich radiačnej a tepelnej bilancie vplyvom tepelnej energie vo viditeľnej a infračervenej časti slnečného spektra.

Viditeľné lúče majú osobitný význam pre organizmy. Väčšina zvierat, ako sú ľudia, dobre rozlišuje spektrálne zloženie svetla a niektoré druhy hmyzu dokonca vidia v ultrafialovom pásme. Prítomnosť svetelného videnia a svetelnej orientácie je dôležitým faktorom prežitia. Napríklad človek má farebné videnie- jeden z najviac psycho-emocionálnych a optimalizujúcich faktorov života. Pobyt v tme má opačný efekt.

Ako viete, zelené rastliny syntetizujú organickú hmotu a následne produkujú potravu pre všetky ostatné organizmy vrátane ľudí. Tento najdôležitejší proces pre život prebieha počas asimilácie slnečného žiarenia a využívania rastlín špecifický rozsah spektrum v rozsahu vlnových dĺžok 0,38-0,71 μm. Toto žiarenie sa nazýva fotosynteticky aktívneho žiarenia(PAR) a je veľmi dôležitý pre produktivitu rastlín.

Viditeľná časť svetla vytvára prirodzené svetlo. Vo vzťahu k tomu sú všetky rastliny rozdelené na svetlo milujúce a tolerantné voči odtieňom. Nedostatočné osvetlenie spôsobuje slabosť stebla, oslabuje tvorbu klasov a klasov na rastlinách, znižuje obsah cukru a množstvo olejov v pestované rastliny, sťažuje im používanie minerálnej výživy a hnojív.

Biologické pôsobenie infračervené lúče pozostáva z tepelný efekt keď sú absorbované tkanivami rastlín a živočíchov. V tomto prípade sa mení kinetická energia molekúl a urýchľujú sa elektrické a chemické procesy. V dôsledku infračerveného žiarenia sa kompenzuje nedostatok tepla (najmä vo vysokohorských oblastiach a vo vysokých zemepisných šírkach), ktorý rastliny a živočíchy prijímajú z okolitého priestoru.

Ultrafialové žiarenie podľa biologických vlastností a účinkov na človeka je zvykom rozdeliť do troch oblastí: oblasť A - s vlnovými dĺžkami od 0,32 do 0,39 mikrónov; oblasť B od 0,28 do 0,32 um a oblasť C od 0,01 do 0,28 um. Oblasť A sa vyznačuje relatívne slabo vyjadreným biologickým účinkom. Spôsobuje len fluorescenciu množstva organických látok, u človeka prispieva k tvorbe pigmentu v koži a miernemu erytému (začervenaniu kože).

Oveľa aktívnejšie sú lúče oblasti B. Rôznorodé reakcie organizmov na ultrafialové žiarenie, zmeny na koži, krvi atď. väčšinou vďaka nim. Známym vitamínotvorným účinkom ultrafialového žiarenia je ergosterón živiny prechádza do vitamínu O, ktorý má silný stimulačný účinok na rast a metabolizmus.

Najmocnejší biologické pôsobenie na živé bunky majú lúče C oblasti baktericídny účinok slnečné svetlo hlavne vďaka nim. AT malé dávky Ultrafialové lúče sú potrebné pre rastliny, zvieratá a ľudí, najmä deti. Avšak vo veľkom množstve sú lúče oblasti C škodlivé pre všetko živé a život na Zemi je možný len preto, že toto krátkovlnné žiarenie je takmer úplne blokované ozónovou vrstvou atmosféry. Predovšetkým aktuálne riešenie Otázka vplyvu nadmerných dávok ultrafialového žiarenia na biosféru a človeka sa stala v posledných desaťročiach v dôsledku poškodzovania ozónovej vrstvy zemskej atmosféry.

Vplyv ultrafialového žiarenia (UVR), ktoré dopadá na zemský povrch, na živý organizmus je veľmi rôznorodý. Ako bolo uvedené vyššie, v miernych dávkach pôsobí priaznivo: zvyšuje vitalitu, zvyšuje odolnosť organizmu voči infekčné choroby. Nedostatok UVR vedie k patologickým javom, ktoré sa nazývajú nedostatok UV žiarenia alebo UV hladovanie a prejavujú sa nedostatkom vitamínu E, čo vedie k narušeniu metabolizmu fosforu a vápnika v tele.

Nadmerné UVR môže viesť k veľmi vážnym následkom: vzniku rakoviny kože, rozvoju iných onkologických útvarov, objaveniu sa fotokeratitídy („snehová slepota“), fotokonjunktivitíde až katarakte; porušenie imunitného systému živých organizmov, ako aj mutagénne procesy v rastlinách; zmena vlastností a deštrukcia polymérnych materiálov široko používaných v stavebníctve a architektúre. UVR môže napríklad odfarbiť fasádne farby alebo viesť k mechanickému zničeniu polymérnych povrchových úprav a konštrukčných stavebných produktov.

Architektonický a stavebný význam slnečného žiarenia. Údaje o slnečnej energii sa využívajú pri výpočte tepelnej bilancie budov a vykurovacích a klimatizačných systémov, pri analýze procesov starnutia rôznych materiálov, pri zohľadnení vplyvu žiarenia na tepelný stav človeka, pri výbere optimálneho druhového zloženia zelene. priestory na výsadbu zelene v konkrétnom území a mnohé iné účely. Slnečné žiarenie určuje spôsob prirodzeného osvetlenia zemského povrchu, ktorého znalosť je potrebná pri plánovaní spotreby elektrickej energie, projektovaní rôznych stavieb a organizovaní prevádzky dopravy. Radiačný režim je teda jedným z popredných urbanistických a architektonických a stavebných faktorov.

Insolácia budov je jednou z najdôležitejších podmienok pre hygienu budov, preto je dané ožarovanie plôch priamym slnečným žiarením. Osobitná pozornosť ako dôležitý environmentálny faktor. Slnko zároveň pôsobí nielen hygienicky na vnútorné prostredie, zabíja choroboplodné zárodky, ale pôsobí na človeka aj psychicky. Účinok takéhoto ožiarenia závisí od trvania procesu vystavenia slnečnému žiareniu, takže slnečné žiarenie sa meria v hodinách a jeho trvanie je normalizované príslušnými dokumentmi Ministerstva zdravotníctva Ruska.

Požadované minimálne slnečné žiarenie, poskytovanie komfortné podmienky vnútorné prostredie budov, podmienky na prácu a odpočinok človeka, pozostáva z požadovaného osvetlenia obytných a pracovných priestorov, množstva ultrafialového žiarenia potrebného pre ľudský organizmus, množstva tepla absorbovaného vonkajšími plotmi a odovzdávaného do budov, zabezpečenie tepelnej pohody vnútorného prostredia. Na základe týchto požiadaviek sa robia architektonické a plánovacie rozhodnutia, určuje sa orientácia obytných miestností, kuchýň, úžitkových a pracovných miestností. Pri prebytku slnečného žiarenia je zabezpečená montáž lodžií, žalúzií, žalúzií a iných zariadení protislnečnej ochrany.

Odporúča sa analyzovať sumy slnečného žiarenia (priameho a difúzneho) dopadajúceho na rôzne orientované povrchy (vertikálne a horizontálne) podľa nasledujúcej mierky:

• menej ako 50 kW h / m 2 za mesiac - nevýznamné žiarenie;
• 50-100 kW h / m 2 za mesiac - priemerné žiarenie;
• 100-200 kW h / m 2 za mesiac - vysoká radiácia;
• viac ako 200 kW h / m 2 za mesiac - nadmerné žiarenie.

Pri nevýznamnom žiarení, ktoré je v miernych šírkach pozorované hlavne v zimných mesiacoch, je jeho podiel na tepelnej bilancii budov taký malý, že ho možno zanedbať. Pri priemernom žiarení v miernych zemepisných šírkach dochádza k prechodu do oblasti záporných hodnôt radiačnej bilancie zemského povrchu a budov, konštrukcií, umelých náterov atď. V tomto smere začnú denným chodom strácať viac tepelnej energie, ako cez deň prijímajú teplo zo slnka. Tieto straty v tepelnej bilancii budov nie sú pokryté interné zdroje teplo (elektrické spotrebiče, teplovodné potrubia, metabolický výdaj tepla ľudí a pod.) a musia byť kompenzované prevádzkou vykurovacích systémov – začína sa vykurovacie obdobie.

Pri vysokej radiácii a skutočnej oblačnosti je tepelné pozadie mestskej časti a vnútorného prostredia budov v komfortnej zóne bez použitia umelých systémov vykurovania a chladenia.

Pri nadmernom žiarení v mestách miernych zemepisných šírok, najmä v tých, ktoré sa nachádzajú v miernom kontinentálnom a výrazne kontinentálnom podnebí, možno v lete pozorovať prehrievanie budov, ich vnútorného a vonkajšieho prostredia. V tomto smere stoja architekti pred úlohou chrániť architektonické prostredie pred nadmerným slnečným žiarením. Aplikujú vhodné priestorové riešenia, volia optimálnu orientáciu budov po stranách horizontu, architektonické protislnečné prvky fasád a svetelných otvorov. Ak architektonické prostriedky na ochranu pred prehrievaním nestačia, potom je potrebná umelá úprava vnútorného prostredia budov.

Vyžarovací režim ovplyvňuje aj výber orientácie a rozmerov svetelných otvorov. Pri malom vyžarovaní je možné veľkosť svetelných otvorov zväčšiť na ľubovoľnú veľkosť za predpokladu, že tepelné straty vonkajšími plotmi budú udržiavané na úrovni neprekračujúcej normu. V prípade nadmerného vyžarovania sú svetelné otvory realizované minimálne, spĺňajúce požiadavky na slnečné žiarenie a prirodzené presvetlenie priestorov.

Svetlosť fasád, ktorá určuje ich odrazivosť (albedo), sa volí aj na základe požiadaviek protislnečnej ochrany alebo naopak s prihliadnutím na možnosť maximálnej absorpcie slnečného žiarenia v priestoroch s chladnou a chladnou vlhkou klímou a s priemerná alebo nízka úroveň slnečného žiarenia v letných mesiacoch. Pre výber obkladových materiálov na základe ich odrazivosti je potrebné vedieť, koľko slnečného žiarenia vstupuje do stien budov rôzneho zamerania a aká je schopnosť rôznych materiálov toto žiarenie absorbovať. Keďže príchod žiarenia k stene závisí od zemepisnej šírky miesta a orientácie steny vzhľadom na strany horizontu, bude od toho závisieť vyhrievanie steny a teplota vo vnútri susediacich miestností.

Nasiakavosť rôznych materiálov na konečnú úpravu fasád závisí od ich farby a stavu (tabuľka 1.10). Ak sú známe mesačné súčty slnečného žiarenia vstupujúceho do stien rôznych orientácií 1 a albedo týchto stien, potom je možné určiť množstvo nimi absorbovaného tepla.

Tabuľka 1.10

Absorpčná schopnosť stavebných materiálov

Údaje o množstve prichádzajúceho slnečného žiarenia (priameho a difúzneho) pri bezoblačnej oblohe na zvislých plochách rôznej orientácie uvádza Joint Venture „Stavebná klimatológia“.

Názov materiálu a spracovanie	Charakteristický povrchy	povrchy	Absorbované žiarenie, %
Betón	Drsný
		svetlo modrá
		Tmavošedý
		Modrastý
	Vytesaný
		Žltkasté hnedá
	leštené
	Čisto vytesané	svetlo sivá
	Vytesaný
Strecha
Ruberoid		hnedá
Galvanizovaná oceľ		svetlo sivá
Škridle

Výber vhodných materiálov a farieb obvodových plášťov budov, t.j. zmenou albeda stien je možné zmeniť množstvo žiarenia absorbovaného stenou a tým znížiť alebo zvýšiť ohrievanie stien slnečným teplom. Táto technika sa aktívne používa v tradičnej architektúre rôznych krajín. Každý vie, že južné mestá sa vyznačujú všeobecnou svetlou (bielou s farebným dekorom) farbou väčšiny obytných budov, zatiaľ čo napríklad škandinávske mestá sú najmä mestá postavené z tmavých tehál alebo s použitím tmavej tesy na obklady budov.

Je vypočítané, že 100 kWh/m 2 absorbovaného žiarenia zvýši teplotu vonkajšieho povrchu asi o 4°C. Steny budov vo väčšine regiónov Ruska dostávajú v priemere také množstvo žiarenia za hodinu, ak sú orientované na juh a východ, ako aj západné, juhozápadné a juhovýchodné, ak sú vyrobené z tmavých tehál a nie sú omietnuté alebo majú omietka tmavej farby.

Na prechod od priemernej mesačnej teploty steny bez zohľadnenia žiarenia k najbežnejšie používanej charakteristike v tepelnotechnických výpočtoch - teplote vonkajšieho vzduchu sa zavádza dodatočná teplotná prísada o, v závislosti od mesačného množstva slnečného žiarenia absorbovaného stenou VK(obr. 1.15). Pri znalosti intenzity celkového slnečného žiarenia prichádzajúceho na stenu a albeda povrchu tejto steny je teda možné vypočítať jej teplotu zavedením vhodnej korekcie na teplotu vzduchu.

VK, kWh/m2

Ryža. 1.15. Zvýšenie teploty vonkajšieho povrchu steny v dôsledku absorpcie slnečného žiarenia

Vo všeobecnosti sa prídavok teploty v dôsledku absorbovaného žiarenia určuje za inak rovnakých podmienok, t.j. pri rovnakej teplote vzduchu, vlhkosti a tepelnom odpore plášťa budovy bez ohľadu na rýchlosť vetra.

Za jasného počasia na poludnie môžu južné, predpoludním - juhovýchodné a poobede - juhozápadné steny absorbovať až 350-400 kWh/m 2 slnečného tepla a zohriať sa tak, že ich teplota môže presiahnuť 15-20°C vonkajšieho vzduchu teplota. To vytvára veľké teplotné rozdiely

trusty medzi stenami tej istej budovy. Tieto kontrasty sa v niektorých oblastiach ukazujú ako významné nielen v lete, ale aj v chladnom období so slnečným slabým vetrom, dokonca aj pri veľmi nízkych teplotách vzduchu. Kovové konštrukcie sú vystavené obzvlášť silnému prehriatiu. Podľa dostupných pozorovaní teda v Jakutsku, ktoré sa nachádza v miernom, ostro kontinentálnom podnebí, ktoré sa vyznačuje oblačným počasím v zime a v lete, v poludňajších hodinách s jasnou oblohou, hliníkové časti obvodových konštrukcií a strecha VE Yakutskaya teplo až o 40-50 °C nad teplotu vzduchu, a to aj pri nízkych hodnotách teploty vzduchu.

Prehrievanie zateplených stien v dôsledku pohlcovania slnečného žiarenia je potrebné zabezpečiť už v štádiu architektonického návrhu. Tento efekt si vyžaduje nielen ochranu stien pred nadmerným slnečným žiarením architektonickými metódami, ale aj vhodné plánovacie riešenia budov, použitie vykurovacích systémov rôznych výkonov pre rôzne orientované fasády, pokládku v projekte švíkov na zmiernenie napätia v konštrukciách a porušenie tesnosti spojov v dôsledku ich teplotných deformácií atď.

V tabuľke. 1.11 sú ako príklad uvedené mesačné sumy absorbovaného slnečného žiarenia v júni pre viaceré geografické objekty bývalého ZSSR pre dané hodnoty albeda. Táto tabuľka ukazuje, že ak je albedo severnej steny budovy 30% a južnej steny 50%, potom v Odese, Tbilisi a Taškente sa zahrejú v rovnaký stupeň. Ak v severných regiónoch znížiť albedo severnej steny na 10%, potom dostane takmer 1,5-krát viac tepla ako stena s 30% albedom.

Tabuľka 1.11

Mesačné sumy slnečného žiarenia absorbovaného stenami budov v júni o hod rozdielne hodnoty albedo (kW h / m 2)

Vyššie uvedené príklady, založené na údajoch o celkovom (priamom a difúznom) slnečnom žiarení obsiahnutých v Joint Venture „Construction Climatology“ a klimatických referenčných knihách, neberú do úvahy slnečné žiarenie odrazené od zemského povrchu a okolitých objektov (napr. existujúce budovy) prichádzajúce k rôznym stenám budov. Menej záleží na ich zameraní, preto to nie je uvedené v regulačných dokumentoch pre výstavbu. Toto odrazené žiarenie však môže byť dosť intenzívne a svojou silou porovnateľné s priamym alebo difúznym žiarením. Preto sa pri architektonickom návrhu musí brať do úvahy, kalkulovať pre každý konkrétny prípad.

Vyberte rubriku Knihy Matematika Fyzika Kontrola a kontrola prístupu Požiarna bezpečnosť Užitočné vybavenie Dodávatelia Meracie prístroje (KIP) Meranie vlhkosti – dodávatelia v Ruskej federácii. Meranie tlaku. Meranie nákladov. Prietokomery. Meranie teploty Meranie hladiny. Hladinomery. Bezvýkopové technológie Kanalizačné systémy. Dodávatelia čerpadiel v Ruskej federácii. Oprava čerpadla. Potrubné príslušenstvo. Klapkové ventily (kotúčové ventily). Spätné ventily. Ovládacia armatúra. Sieťové filtre, lapače bahna, magneto-mechanické filtre. Guľové ventily. Rúry a prvky potrubí. Tesnenia pre závity, príruby atď. Elektromotory, elektrické pohony… Manuál Abecedy, nominálne hodnoty, jednotky, kódy… Abecedy, vrát. gréčtina a latinčina. Symboly. Kódy. Alfa, beta, gama, delta, epsilon… Označenia elektrických sietí. Prevod jednotiek Decibel. Sen. Pozadie. Jednotky čoho? Jednotky merania tlaku a vákua. Konverzia tlakových a vákuových jednotiek. Jednotky dĺžky. Preklad jednotiek dĺžky (lineárna veľkosť, vzdialenosti). Jednotky objemu. Prevod jednotiek objemu. Jednotky hustoty. Prevod jednotiek hustoty. Plošné jednotky. Prepočet jednotiek plochy. Jednotky merania tvrdosti. Prevod jednotiek tvrdosti. Jednotky teploty. Prevod jednotiek teploty v Kelvinoch / Celziách / Fahrenheitoch / Rankine / Delisle / Newtonoch / Reamure jednotiek merania uhlov ("uhlové rozmery"). Prevod jednotiek uhlová rýchlosť a uhlové zrýchlenie. Štandardné chyby merania Plyny sú odlišné ako pracovné médiá. Dusík N2 (chladivo R728) Amoniak (chladivo R717). Nemrznúca zmes. Vodík H^2 (chladivo R702) Vodná para. Vzduch (Atmosféra) Zemný plyn – zemný plyn. Bioplyn je kanalizačný plyn. Skvapalnený plyn. NGL. LNG. Propán-bután. Kyslík O2 (chladivo R732) Oleje a mazivá Metán CH4 (chladivo R50) Vlastnosti vody. Oxid uhoľnatý CO. oxid uhoľnatý. Oxid uhličitý CO2. (Chladivo R744). Chlór Cl2 Chlorovodík HCl, známy ako kyselina chlorovodíková. Chladivá (chladivá). Chladivo (chladivo) R11 - Fluórtrichlórmetán (CFCI3) Chladivo (Chladivo) R12 - Difluórdichlórmetán (CF2CCl2) Chladivo (Chladivo) R125 - Pentafluóretán (CF2HCF3). Chladivo (Chladivo) R134a - 1,1,1,2-Tetrafluóretán (CF3CFH2). Chladivo (Chladivo) R22 - Difluórchlórmetán (CF2ClH) Chladivo (Chladivo) R32 - Difluórmetán (CH2F2). Chladivo (chladivo) R407C - R-32 (23 %) / R-125 (25 %) / R-134a (52 %) / hmotnostné percentá. ostatné Materiály - tepelné vlastnosti Brúsivá - zrnitosť, jemnosť, brúsne zariadenie. Pôda, zem, piesok a iné skaly. Ukazovatele kyprenia, zmršťovania a hustoty pôd a hornín. Zmršťovanie a uvoľňovanie, zaťaženie. Uhly sklonu. Výšky ríms, výsypky. Drevo. Drevo. Drevo. Denníky. Palivové drevo… Keramika. Lepidlá a lepené spoje Ľad a sneh (vodný ľad) Kovy Hliník a zliatiny hliníka Meď, bronz a mosadz Bronz Mosadz Meď (a klasifikácia zliatin medi) Nikel a zliatiny Súlad s triedami zliatin Ocele a zliatiny Referenčné tabuľky hmotností výrobkov z valcovaných kovov a potrubia. +/-5 % Hmotnosť potrubia. kovová váha. Mechanické vlastnosti ocelí. Liatinové minerály. Azbest. Potravinárske výrobky a potravinové suroviny. Vlastnosti atď. Odkaz na inú časť projektu. Gumy, plasty, elastoméry, polyméry. Podrobný popis Elastomérov 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 (modifikovaný PTFE), Pevnosť materiálov. Sopromat. Konštrukčné materiály. Fyzikálne, mechanické a tepelné vlastnosti. Betón. Betónové riešenie. Riešenie. Stavebné armatúry. Steel a iné. Tabuľky použiteľnosti materiálov. Chemická odolnosť. Teplotná použiteľnosť. Odolnosť proti korózii. Tesniace materiály - tmely na škáry. PTFE (fluoroplast-4) a odvodené materiály. páska FUM. Anaeróbne lepidlá Nevysychajúce (netvrdnúce) tmely. Silikónové tmely (organosilikón). Grafit, azbest, paronity a odvodené materiály Paronit. Tepelne expandovaný grafit (TRG, TMG), kompozície. Vlastnosti. Aplikácia. Výroba. Ľanové sanitárne Tesnenia z gumových elastomérov Izolátory a tepelnoizolačné materiály. (odkaz na sekciu projektu) Inžinierske techniky a koncepcie Ochrana proti výbuchu. Ochrana životného prostredia. Korózia. Klimatické úpravy (tabuľky materiálovej kompatibility) Triedy tlaku, teploty, tesnosti Pokles (strata) tlaku. — Inžiniersky koncept. Ochrana pred ohňom. Požiare. Teória automatického riadenia (regulácie). TAU Mathematical Handbook Aritmetika, geometrické postupnosti a súčty niektorých číselných radov. Geometrické postavy. Vlastnosti, vzorce: obvody, plochy, objemy, dĺžky. Trojuholníky, obdĺžniky atď. Stupne až radiány. ploché postavy. Vlastnosti, strany, uhly, znamienka, obvody, rovnosti, podobnosti, tetivy, sektory, plochy atď. Plochy nepravidelných útvarov, objemy nepravidelných telies. priemerná hodnota signál. Vzorce a metódy na výpočet plochy. Grafy. Konštrukcia grafov. Čítanie grafov. Integrálny a diferenciálny počet. Tabuľkové derivácie a integrály. Tabuľka derivátov. Tabuľka integrálov. Tabuľka primitívov. Nájdite derivát. Nájdite integrál. Diffury. Komplexné čísla. pomyselná jednotka. Lineárna algebra. (Vektory, matice) Matematika pre najmenších. Materská škola - 7. ročník. Matematická logika. Riešenie rovníc. Kvadratické a bikvadratické rovnice. Vzorce. Metódy. rozhodnutie diferenciálne rovnice Príklady riešení obyčajných diferenciálnych rovníc rádu vyššieho ako je prvý. Príklady riešení najjednoduchších = analyticky riešiteľných obyčajných diferenciálnych rovníc prvého rádu. Súradnicové systémy. Obdĺžnikové karteziánske, polárne, valcové a sférické. Dvojrozmerný a trojrozmerný. Číselné sústavy. Čísla a číslice (skutočné, komplexné, ....). Tabuľky číselných sústav. Mocninný rad Taylor, Maclaurin (=McLaren) a periodické Fourierove rady. Dekompozícia funkcií do radov. Tabuľky logaritmov a základné vzorce Tabuľky číselných hodnôt Tabuľky Bradys. Teória pravdepodobnosti a štatistika Goniometrické funkcie, vzorce a grafy. sin, cos, tg, ctg….Hodnoty goniometrických funkcií. Vzorce na redukciu goniometrických funkcií. Trigonometrické identity. Numerické metódy Vybavenie - normy, rozmery Domáce spotrebiče, vybavenie domácnosti. Drenážne a drenážne systémy. Kapacity, nádrže, nádrže, nádrže. Prístrojové vybavenie a riadenie Prístrojové vybavenie a automatizácia. Meranie teploty. Dopravníky, pásové dopravníky. Kontajnery (odkaz) Laboratórne vybavenie. Čerpadlá a čerpacie stanice Čerpadlá na kvapaliny a buničiny. Inžiniersky žargón. Slovník. Skríning. Filtrácia. Separácia častíc cez mriežky a sitá. Približná pevnosť lán, káblov, šnúr, lán z rôznych plastov. Gumové výrobky. Spoje a prílohy. Priemery podmienené, menovité, Du, DN, NPS a NB. Metrické a palcové priemery. SDR. Kľúče a drážky. Komunikačné štandardy. Signály v automatizačných systémoch (I&C) Analógové vstupné a výstupné signály prístrojov, snímačov, prietokomerov a automatizačných zariadení. pripojovacích rozhraní. Komunikačné protokoly (komunikácie) Telefonovanie. Potrubné príslušenstvo. Žeriavy, ventily, posúvače…. Stavebné dĺžky. Príruby a závity. Normy. Spojovacie rozmery. vlákna. Označenia, rozmery, použitie, typy ... (referenčný odkaz) Pripojenia ("hygienické", "aseptické") potrubia v potravinárskom, mliekarenskom a farmaceutickom priemysle. Rúry, potrubia. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Výber priemeru potrubia. Prietoky. Výdavky. Pevnosť. Výberové tabuľky, Pokles tlaku. Medené rúrky. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Polyvinylchloridové rúry (PVC). Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Rúry sú polyetylénové. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Rúry polyetylénové PND. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Oceľové rúry (vrátane nehrdzavejúcej ocele). Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Rúrka je oceľová. Potrubie je nerezové. Rúry z nehrdzavejúcej ocele. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Potrubie je nerezové. Rúry z uhlíkovej ocele. Priemery potrubí a ďalšie charakteristiky. Rúrka je oceľová. Kovanie. Príruby podľa GOST, DIN (EN 1092-1) a ANSI (ASME). Prírubové spojenie. Prírubové spoje. Prírubové spojenie. Prvky potrubí. elektrické lampy Elektrické konektory a vodiče (káble) Elektromotory. Elektromotory. Elektrické spínacie zariadenia. (Odkaz na sekciu) Normy pre osobný život inžinierov Geografia pre inžinierov. Vzdialenosti, trasy, mapy... Inžinieri v každodennom živote. Rodina, deti, rekreácia, oblečenie a bývanie. Deti inžinierov. Inžinieri v kanceláriách. Inžinieri a ďalší ľudia. Socializácia inžinierov. Zaujímavosti. Odpočívajúci inžinieri. Toto nás šokovalo. Inžinieri a jedlo. Recepty, užitočnosť. Triky pre reštaurácie. Medzinárodný obchod pre inžinierov. Učíme sa myslieť hucksterským spôsobom. Doprava a cestovanie. Osobné autá, bicykle... Fyzika a chémia človeka. Ekonomika pre inžinierov. Bormotologiya finančníci - ľudský jazyk. Technologické koncepty a kresby Papierové písanie, kreslenie, kancelárske a obálky. Štandardné veľkosti fotografií. Vetranie a klimatizácia. Dodávka vody a kanalizácia Dodávka teplej vody (TÚV). Zásobovanie pitnou vodou Odpadová voda. Zásobovanie studenou vodou Galvanický priemysel Chladenie Parné potrubia / systémy. Kondenzátové vedenia/systémy. Parné linky. Potrubie na kondenzát. Potravinársky priemysel Zásobovanie zemným plynom Zváranie kovov Symboly a označenia zariadení na výkresoch a schémach. Symbolické grafické znázornenia v projektoch vykurovania, vetrania, klimatizácie a zásobovania teplom a chladom podľa normy ANSI / ASHRAE 134-2005. Sterilizácia zariadení a materiálov Zásobovanie teplom Elektronický priemysel Zásobovanie energiou fyzický adresár abecedy. Akceptované označenia. Základné fyzikálne konštanty. Vlhkosť je absolútna, relatívna a špecifická. Vlhkosť vzduchu. Psychrometrické tabuľky. Ramzinove diagramy. Časová viskozita, Reynoldsovo číslo (Re). Jednotky viskozity. Plyny. Vlastnosti plynov. Jednotlivé plynové konštanty. Tlak a vákuum Vákuum Dĺžka, vzdialenosť, lineárny rozmer Zvuk. Ultrazvuk. Koeficienty absorpcie zvuku (odkaz na inú časť) Klíma. klimatické údaje. prirodzené údaje. SNiP 23-01-99. Stavebná klimatológia. (Štatistika klimatických údajov) SNIP 23-01-99 Tabuľka 3 - Priemerná mesačná a ročná teplota vzduchu, ° С. Bývalý ZSSR. SNIP 23-01-99 Tabuľka 1. Klimatické parametre chladného obdobia roka. RF. SNIP 23-01-99 Tabuľka 2. Klimatické parametre teplej sezóny. Bývalý ZSSR. SNIP 23-01-99 Tabuľka 2. Klimatické parametre teplej sezóny. RF. SNIP 23-01-99 Tabuľka 3. Priemerná mesačná a ročná teplota vzduchu, °C. RF. SNiP 23-01-99. Tabuľka 5a* - Priemerný mesačný a ročný parciálny tlak vodnej pary, hPa = 10^2 Pa. RF. SNiP 23-01-99. Tabuľka 1. Klimatické parametre chladného obdobia. Bývalý ZSSR. Hustota. Hmotnosť. Špecifická hmotnosť. Objemová hmotnosť. Povrchové napätie. Rozpustnosť. Rozpustnosť plynov a pevných látok. Svetlo a farba. Koeficienty odrazu, absorpcie a lomu Farebná abeceda:) - Označenia (kódovanie) farby (farby). Vlastnosti kryogénnych materiálov a médií. Tabuľky. Koeficienty trenia pre rôzne materiály. Tepelné množstvá vrátane varu, topenia, plameňa atď... Ďalšie informácie pozri: Koeficienty (ukazovatele) adiabat. Konvekcia a úplná výmena tepla. Koeficienty teplotnej lineárnej rozťažnosti, tepelnej objemovej rozťažnosti. Teploty, var, topenie, iné... Prepočet jednotiek teploty. Horľavosť. teplota mäknutia. Teploty varu Teploty topenia Tepelná vodivosť. Koeficienty tepelnej vodivosti. Termodynamika. Špecifické teplo odparovanie (kondenzácia). Entalpia odparovania. Špecifické spalné teplo ( kalorická hodnota). Potreba kyslíka. Elektrické a magnetické veličiny Dipólové momenty elektrické. Dielektrická konštanta. Elektrická konštanta. Elektromagnetické vlnové dĺžky (Adresár inej sekcie) Intenzity magnetické pole Pojmy a vzorce pre elektrinu a magnetizmus. Elektrostatika. Piezoelektrické moduly. Elektrická pevnosť materiálov Elektrina Elektrický odpor a vodivosť. Elektronické potenciály Chemická príručka "Chemická abeceda (slovník)" - názvy, skratky, predpony, označenia látok a zlúčenín. Vodné roztoky a zmesi na spracovanie kovov. Vodné roztoky na nanášanie a odstraňovanie kovových náterov vnútorné spaľovanie…) Vodné roztoky na pasiváciu. Vodné roztoky na leptanie - odstránenie oxidov z povrchu Vodné roztoky na fosfátovanie Vodné roztoky a zmesi na chemickú oxidáciu a farbenie kovov. Vodné roztoky a zmesi na chemické leštenie Odmasťovacie vodné roztoky a organické rozpúšťadlá pH. pH tabuľky. Horenie a výbuchy. Oxidácia a redukcia. Triedy, kategórie, označenia nebezpečnosti (toxicity) chemických látok Periodická sústava chemických prvkov DI Mendelejeva. Periodická tabuľka. Hustota organických rozpúšťadiel (g/cm3) v závislosti od teploty. 0-100 °С. Vlastnosti roztokov. Disociačné konštanty, kyslosť, zásaditosť. Rozpustnosť. Zmesi. Tepelné konštanty látok. Entalpia. entropia. Gibbs energy... (odkaz na chemickú príručku projektu) Elektrotechnické regulátory Systémy nepretržitého napájania. Dispečerské a riadiace systémy Systémy štruktúrovanej kabeláže Dátové centrá

Najdôležitejším zdrojom, z ktorého povrch Zeme a atmosféra získavajú tepelnú energiu, je Slnko. Vysiela do svetového priestoru obrovské množstvo žiarivej energie: tepelnú, svetelnú, ultrafialovú. vyžarované slnkom elektromagnetické vlny sa šíri rýchlosťou 300 000 km/s.

Ohrievanie zemského povrchu závisí od uhla dopadu slnečných lúčov. Všetky slnečné lúče dopadajú na zemský povrch navzájom rovnobežne, no keďže má Zem guľový tvar, slnečné lúče dopadajú na rôzne časti jej povrchu pod rôznymi uhlami. Keď je Slnko na svojom zenite, jeho lúče dopadajú vertikálne a Zem sa viac zahrieva.

Celková energia žiarenia vyslaná Slnkom sa nazýva slnečné žiarenie, zvyčajne sa vyjadruje v kalóriách na plochu povrchu za rok.

Slnečné žiarenie určuje teplotný režim vzdušnej troposféry Zeme.

Treba si uvedomiť, že celkové množstvo slnečného žiarenia je viac ako dvojmiliardkrát väčšie ako množstvo energie prijatej Zemou.

Žiarenie dopadajúce na zemský povrch pozostáva z priameho a difúzneho.

Žiarenie, ktoré prichádza na Zem priamo zo Slnka vo forme priameho slnečného žiarenia na bezoblačnej oblohe, sa nazýva rovno. Ona nesie najväčší počet teplo a svetlo. Ak by naša planéta nemala atmosféru, zemský povrch by dostával len priame žiarenie.

Pri prechode atmosférou je však asi štvrtina slnečného žiarenia rozptýlená molekulami plynu a nečistotami, odchyľuje sa od priamej cesty. Niektoré z nich sa dostávajú na povrch Zeme a tvoria sa rozptýlené slnečné žiarenie. Svetlo vďaka rozptýlenému žiareniu preniká aj do miest, kam nepreniká priame slnečné žiarenie (priame žiarenie). Toto žiarenie vytvára denné svetlo a dáva farbu oblohe.

Celkové slnečné žiarenie

Všetky lúče slnka, ktoré dopadnú na zem, sú celkové slnečné žiarenie tj súhrn priameho a difúzneho žiarenia (obr. 1).

Ryža. 1. Celkové slnečné žiarenie za rok

Rozloženie slnečného žiarenia po zemskom povrchu

Slnečné žiarenie je na Zemi rozložené nerovnomerne. Záleží:

1. na hustote a vlhkosti vzduchu - čím sú vyššie, tým menej žiarenia dostáva zemský povrch;

2. od zemepisnej šírky terén - množstvo žiarenia stúpa od pólov k rovníku. Množstvo priameho slnečného žiarenia závisí od dĺžky dráhy, ktorú slnečné lúče prechádzajú atmosférou. Keď je Slnko v zenite (uhol dopadu lúčov je 90°), jeho lúče dopadajú na Zem najkratšou cestou a intenzívne venujú svoju energiu malej ploche. Na Zemi k tomu dochádza v pásme medzi 23° severnej šírky. sh. a 23° j sh., teda medzi trópomi. Pri vzďaľovaní sa od tejto zóny na juh alebo sever sa dĺžka dráhy slnečných lúčov zväčšuje, teda zmenšuje sa uhol ich dopadu na zemský povrch. Lúče začínajú dopadať na Zem pod menším uhlom, akoby kĺzali a blížia sa k dotyčnici v oblasti pólov. V dôsledku toho sa rovnaký tok energie rozloží na väčšiu plochu, takže množstvo odrazenej energie sa zvyšuje. V oblasti rovníka, kde slnečné lúče dopadajú na zemský povrch pod uhlom 90°, je teda množstvo priameho slnečného žiarenia prijímané zemským povrchom vyššie, a keď sa pohybujete smerom k pólom, toto množstvo je vyššie. prudko znížená. Okrem toho dĺžka dňa v rôznych ročných obdobiach závisí aj od zemepisnej šírky oblasti, ktorá určuje aj množstvo slnečného žiarenia vstupujúceho na zemský povrch;

3. z ročného a denného pohybu Zeme - v stredných a vysokých zemepisných šírkach sa prílev slnečného žiarenia veľmi mení podľa ročných období, čo súvisí so zmenou poludňajšej výšky Slnka a dĺžky dňa. ;

4. na charakter zemského povrchu – čím je povrch svetlejší, tým viac slnečného svetla odráža. Schopnosť povrchu odrážať žiarenie je tzv albedo(z lat. belosť). Sneh odráža žiarenie obzvlášť silno (90 %), piesok je slabší (35 %), černozeme ešte slabšie (4 %).

Zemský povrch, absorbuje slnečné žiarenie (absorbované žiarenie), zahrieva a vyžaruje teplo do atmosféry (odrazené žiarenie). Spodné vrstvy atmosféry do značnej miery oneskorujú pozemské žiarenie. Žiarenie absorbované zemským povrchom sa spotrebuje na ohrev pôdy, vzduchu a vody.

Tá časť celkového žiarenia, ktorá zostane po odraze a tepelné žiarenie nazýva sa zemský povrch radiačnej bilancie. Radiačná bilancia zemského povrchu sa mení počas dňa a ročných období, no v priemere za rok má všade kladnú hodnotu, s výnimkou ľadových púští Grónska a Antarktídy. Radiačná bilancia dosahuje maximálne hodnoty v nízkych zemepisných šírkach (medzi 20°N a 20°J) - nad 42*102 J/m2, v zemepisnej šírke okolo 60° na oboch pologuliach klesá na 8*102 - 13 * 102 J / m2.

Slnečné lúče odovzdávajú až 20 % svojej energie atmosfére, ktorá je rozložená po celej hrúbke vzduchu, a preto je nimi spôsobené ohrievanie vzduchu relatívne malé. Slnko ohrieva zemský povrch, ktorý odovzdáva teplo atmosférickému vzduchu v dôsledku konvekcia(z lat. konvekcia- dodanie), t.j. vertikálny pohyb vzduchu ohriateho na zemskom povrchu, na miesto ktorého klesá chladnejší vzduch. Atmosféra tak prijíma väčšinu tepla – v priemere trikrát viac ako priamo zo Slnka.

Prítomnosť oxidu uhličitého a vodnej pary nedovoľuje teplu odrážanému od zemského povrchu voľne unikať dovnútra priestor. Tvoria skleníkový efekt, vďaka čomu pokles teploty na Zemi počas dňa nepresiahne 15 °C. Pri absencii oxidu uhličitého v atmosfére by sa zemský povrch cez noc ochladil o 40-50 °C.

V dôsledku nárastu rozsahu ľudskej ekonomickej aktivity - spaľovanie uhlia a ropy v tepelných elektrárňach, emisie priemyselné podniky, nárast emisií automobilov - zvyšuje sa obsah oxidu uhličitého v atmosfére, čo vedie k zvyšovaniu skleníkového efektu a ohrozuje globálne klimatické zmeny.

Slnečné lúče, ktoré prešli atmosférou, dopadajú na povrch Zeme a zahrievajú ho, čo zase odovzdáva teplo atmosfére. To vysvetľuje charakteristický rys troposféry: pokles teploty vzduchu s výškou. Ale sú chvíle, keď sú horné vrstvy atmosféry teplejšie ako spodné. Takýto jav sa nazýva teplotná inverzia(z lat. inversio - prevrátenie).

Zem dostane od Slnka 1,36 * 10v24 cal tepla za rok. V porovnaní s týmto množstvom energie je zvyšné množstvo energie žiarenia dopadajúceho na zemský povrch zanedbateľné. Žiarivá energia hviezd je teda stomilióntina slnečnej energie, kozmického žiarenia- dve miliardtiny, vnútorné teplo Zeme na jej povrchu sa rovná jednej päťtisícine slnečného tepla.
Slnečné žiarenie - slnečné žiarenie- je hlavným zdrojom energie pre takmer všetky procesy prebiehajúce v atmosfére, hydrosfére a vo vyšších vrstvách litosféry.
Jednotkou merania intenzity slnečného žiarenia je počet kalórií tepla absorbovaných 1 cm2 absolútne čiernej plochy kolmej na smer slnečných lúčov za 1 minútu (cal/cm2*min).

Tok žiarivej energie zo Slnka, ktorý sa dostáva do zemskej atmosféry, je veľmi stály. Jeho intenzita sa nazýva slnečná konštanta (Io) a v priemere sa považuje za 1,88 kcal/cm2 min.
Hodnota slnečnej konštanty kolíše v závislosti od vzdialenosti Zeme od Slnka a od slnečnej aktivity. Jeho výkyvy v priebehu roka sú 3,4-3,5 %.
Ak slnečné lúče všade dopadali vertikálne na zemský povrch, potom v neprítomnosti atmosféry a pri slnečnej konštante 1,88 cal/cm2*min, každý štvorcový centimeter ročne by prijalo 1000 kcal. Vzhľadom na to, že Zem je sférická, toto množstvo je znížené 4-krát a 1 m2. cm prijme v priemere 250 kcal ročne.
Množstvo slnečného žiarenia, ktoré povrch dostane, závisí od uhla dopadu lúčov.
Maximálne množstvo žiarenia prijme povrch kolmý na smer slnečných lúčov, pretože v tomto prípade je všetka energia rozložená na plochu s prierezom rovným prierezu zväzku lúčov - a. Pri šikmom dopade toho istého zväzku lúčov sa energia rozloží na veľkú plochu (rez c) a jednotková plocha jej prijme menšie množstvo. Čím menší je uhol dopadu lúčov, tým nižšia je intenzita slnečného žiarenia.
Závislosť intenzity slnečného žiarenia od uhla dopadu lúčov vyjadruje vzorec:

I1 = I0 * sinh,

kde I0 je intenzita slnečného žiarenia pri samom dopade lúčov. Mimo atmosféry slnečná konštanta;
I1 - intenzita slnečného žiarenia pri dopade slnečných lúčov pod uhlom h.
I1 je toľkokrát menší ako I0, koľkokrát je úsek a menší ako úsek b.
Obrázok 27 ukazuje, že a / b \u003d sin A.
Uhol dopadu slnečných lúčov (výška Slnka) sa rovná 90 ° iba v zemepisných šírkach od 23 ° 27 "N do 23 ° 27" S. (t.j. medzi trópomi). V ostatných zemepisných šírkach je to vždy menej ako 90° (tabuľka 8). Podľa zmenšovania uhla dopadu lúčov by sa mala znižovať aj intenzita slnečného žiarenia prichádzajúceho na povrch v rôznych zemepisných šírkach. Keďže výška Slnka nezostáva konštantná počas celého roka a počas dňa, množstvo slnečného tepla prijatého povrchom sa neustále mení.

Množstvo slnečného žiarenia prijatého povrchom priamo súvisí s od doby jeho vystavenia slnečnému žiareniu.

V rovníkovej zóne mimo atmosféry množstvo slnečného tepla počas roka nezažije veľké výkyvy, zatiaľ čo vo vysokých zemepisných šírkach sú tieto výkyvy veľmi veľké (pozri tabuľku 9). V zime sú rozdiely v príchode slnečného tepla medzi vysokými a nízkymi zemepisnými šírkami obzvlášť výrazné. V lete, v podmienkach nepretržitého osvetlenia, dostávajú polárne oblasti maximálne množstvo slnečného tepla za deň na Zemi. V deň letného slnovratu na severnej pologuli je o 36 % vyšší ako denné množstvo tepla na rovníku. Ale keďže dĺžka dňa na rovníku nie je 24 hodín (ako v tomto čase na póle), ale 12 hodín, množstvo slnečného žiarenia za jednotku času na rovníku zostáva najväčšie. Letné maximum denného súčtu slnečného tepla, pozorované asi na 40-50° zemepisnej šírky, je spojené s relatívne dlhým dňom (väčším ako v tomto čase o 10-20° zemepisnej šírky) vo významnej výške Slnka. Rozdiely v množstve tepla prijímaného rovníkovými a polárnymi oblasťami sú v lete menšie ako v zime.
Južná pologuľa dostáva v lete viac tepla ako severná a v zime naopak (ovplyvňuje ju zmena vzdialenosti Zeme od Slnka). A ak by bol povrch oboch hemisfér úplne homogénny, ročné amplitúdy teplotných výkyvov na južnej pologuli by boli väčšie ako na severnej.
Slnečné žiarenie v atmosfére prechádza kvantitatívnych a kvalitatívnych zmien.
Aj ideálna, suchá a čistá atmosféra pohlcuje a rozptyľuje lúče, čím znižuje intenzitu slnečného žiarenia. Oslabujúci vplyv reálnej atmosféry, obsahujúcej vodnú paru a pevné nečistoty, na slnečné žiarenie je oveľa väčší ako ten ideálny. Atmosféra (kyslík, ozón, oxid uhličitý, prach a vodná para) pohlcuje najmä ultrafialové a infračervené lúče. Žiarivá energia Slnka absorbovaná atmosférou sa premieňa na iné druhy energie: tepelnú, chemickú atď. Vo všeobecnosti absorpcia oslabuje slnečné žiarenie o 17-25%.
Molekuly atmosférických plynov rozptyľujú lúče s relatívne krátkymi vlnami - fialové, modré. To vysvetľuje modrú farbu oblohy. Nečistoty rovnomerne rozptyľujú lúče vlnami rôzne dĺžky. Preto s ich výrazným obsahom obloha získava belavý odtieň.
Vďaka rozptylu a odrazu slnečných lúčov atmosférou sa v zamračených dňoch pozoruje denné svetlo, sú viditeľné predmety v tieni, dochádza k fenoménu súmraku.
Čím dlhšia je dráha lúča v atmosfére, tým väčšia musí prejsť jeho hrúbka a tým výraznejšie je slnečné žiarenie utlmené. Preto s nadmorskou výškou vplyv atmosféry na radiáciu klesá. Dĺžka dráhy slnečného svetla v atmosfére závisí od výšky Slnka. Ak vezmeme za jednotku dĺžku dráhy slnečného lúča v atmosfére vo výške Slnka 90° (m), vzťah medzi výškou Slnka a dĺžkou dráhy lúča v atmosfére bude ako je uvedené v tabuľke. desať.

Celkový útlm žiarenia v atmosfére v akejkoľvek výške Slnka možno vyjadriť Bouguerovým vzorcom: Im= I0*pm, kde Im je intenzita slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu zmenená v atmosfére; I0 - slnečná konštanta; m je dráha lúča v atmosfére; pri slnečnej výške 90° sa rovná 1 (hmotnosť atmosféry), p je koeficient priehľadnosti (zlomkové číslo, ktoré ukazuje, aký podiel žiarenia dosiahne povrch pri m = 1).
Vo výške Slnka 90°, pri m=1, je intenzita slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu I1 p krát menšia ako Io, teda I1=Io*p.
Ak je výška Slnka menšia ako 90°, potom m je vždy väčšia ako 1. Dráha slnečného lúča sa môže skladať z niekoľkých segmentov, z ktorých každý sa rovná 1. Intenzita slnečného žiarenia na hranici medzi prvý (aa1) a druhý (ala2) segment 11 je zjavne rovný Io*p, intenzita žiarenia po prechode druhého segmentu I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 atď.

Priehľadnosť atmosféry nie je konštantná a nie je rovnaká rôzne podmienky. Pomer priehľadnosti skutočnej atmosféry k priehľadnosti ideálnej atmosféry – faktor zákalu – je vždy väčší ako jedna. Závisí to od obsahu vodnej pary a prachu vo vzduchu. S nárastom zemepisnej šírky sa faktor zákalu znižuje: v zemepisných šírkach od 0 do 20 ° N. sh. v priemere sa rovná 4,6 v zemepisných šírkach od 40 do 50 ° N. sh. - 3,5, v zemepisných šírkach od 50 do 60 ° N. sh. - 2,8 a v zemepisných šírkach od 60 do 80 ° N. sh. - 2,0. V miernych zemepisných šírkach je faktor zákalu menší v zime ako v lete a menej ráno ako popoludní. S výškou klesá. Čím väčší je faktor zákalu, tým väčší je útlm slnečného žiarenia.
Rozlišovať priame, difúzne a celkové slnečné žiarenie.
Časť slnečného žiarenia, ktoré preniká cez atmosféru na zemský povrch, je priame žiarenie. Časť žiarenia rozptýleného atmosférou sa premieňa na difúzne žiarenie. Všetko slnečné žiarenie vstupujúce na zemský povrch, priame aj difúzne, sa nazýva celkové žiarenie.
Pomer medzi priamym a rozptýleným žiarením sa značne mení v závislosti od oblačnosti, prašnosti atmosféry a tiež od výšky Slnka. Pri jasnej oblohe podiel rozptýleného žiarenia nepresahuje 0,1 %, pri zamračenej oblohe môže byť difúzne žiarenie väčšie ako priame žiarenie.
V nízkej nadmorskej výške Slnka pozostáva celkové žiarenie takmer výlučne z rozptýleného žiarenia. Pri slnečnej výške 50° a jasnej oblohe podiel rozptýleného žiarenia nepresahuje 10-20%.
Mapy priemerných ročných a mesačných hodnôt celkového žiarenia umožňujú všimnúť si hlavné vzorce v jeho geografickom rozložení. Ročné hodnoty celkovej radiácie sú rozdelené prevažne zonálne. Najväčšie ročné množstvo celkového žiarenia na Zemi zachytí povrch v tropických vnútrozemských púšťach (Východná Sahara a centrálna časť Arábie). Citeľný pokles celkovej radiácie na rovníku je spôsobený vysokou vlhkosťou vzduchu a veľkou oblačnosťou. V Arktíde je celková radiácia 60-70 kcal/cm2 za rok; v Antarktíde je kvôli častému opakovaniu jasných dní a väčšej priehľadnosti atmosféry o niečo väčšia.

V júni dostáva najväčšie množstvo žiarenia severná pologuľa a najmä vnútrozemské tropické a subtropické oblasti. Množstvo slnečného žiarenia prijímaného povrchom v miernych a polárnych zemepisných šírkach severnej pologule sa len málo líši, najmä kvôli dlhému trvaniu dňa v polárnych oblastiach. Zónovanie v rozložení celkového žiarenia vyššie. kontinentoch na severnej pologuli a v tropických šírkach južnej pologule sa takmer nevyjadruje. Lepšie sa prejavuje na severnej pologuli nad oceánom a jasne sa prejavuje v extratropických zemepisných šírkach južnej pologule. Juh polárny kruh hodnota celkového slnečného žiarenia sa blíži k 0.
V decembri sa najväčšie množstvo žiarenia dostáva na južnú pologuľu. Vysoko položený ľadový povrch Antarktídy s vysokou priehľadnosťou vzduchu dostáva v júni podstatne viac celkového žiarenia ako povrch Arktídy. Na púštiach (Kalahari, Veľká austrálska) je veľa tepla, ale kvôli väčšej oceánizácii južnej pologule (vplyv vysokej vlhkosti vzduchu a oblačnosti) sú tu jeho množstvá o niečo menšie ako v júni v rovnakých zemepisných šírkach. severnej pologule. V rovníkových a tropických zemepisných šírkach severnej pologule sa celkové žiarenie mení relatívne málo a zónovanie v jeho rozložení je jasne vyjadrené len na sever od severného obratníka. So zväčšujúcou sa zemepisnou šírkou celkové žiarenie pomerne rýchlo klesá, jeho nulová línia prechádza trochu na sever od polárneho kruhu.
Celkové slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch sa čiastočne odráža späť do atmosféry. Pomer množstva žiarenia odrazeného od povrchu k množstvu žiarenia dopadajúceho na tento povrch sa nazýva albedo. Albedo charakterizuje odrazivosť povrchu.
Albedo zemského povrchu závisí od jeho stavu a vlastností: farba, vlhkosť, drsnosť atď. Čerstvo napadnutý sneh má najvyššiu odrazivosť (85-95%). Pokojne vodná plocha keď naň dopadajú slnečné lúče kolmo, odráža len 2-5% a keď je slnko nízko, dopadajú naň takmer všetky lúče (90%). Albedo suchej černozeme - 14%, vlhké - 8, les - 10-20, lúčna vegetácia - 18-30, piesčité púštne povrchy - 29-35, povrchy morský ľad - 30-40%.
Dôvodom je veľké albedo ľadovej plochy, najmä pokrytej čerstvým snehom (až 95 %) nízke teploty v polárnych oblastiach v lete, kedy je tam výrazný príchod slnečného žiarenia.
Žiarenie zemského povrchu a atmosféry. Každé teleso s teplotou nad absolútnou nulou (vyššou ako mínus 273°) vyžaruje žiarivú energiu. Celková emisivita čierneho telesa je úmerná štvrtej mocnine jeho absolútnej teploty (T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 za minútu (Stefan-Boltzmannov zákon), kde σ je konštantný koeficient.
Čím vyššia je teplota vyžarujúceho telesa, tým kratšia je vlnová dĺžka emitovaných nm lúčov. Rozžiarené Slnko posiela do vesmíru krátkovlnné žiarenie. Zemský povrch, pohlcujúci krátkovlnné slnečné žiarenie, sa ohrieva a stáva sa aj zdrojom žiarenia (pozemského žiarenia). Ho, keďže teplota zemského povrchu nepresahuje niekoľko desiatok stupňov, jeho dlhovlnné žiarenie, neviditeľné.
Zemské žiarenie je z veľkej časti zadržiavané atmosférou (vodná para, oxid uhličitý, ozón), ale lúče s vlnovou dĺžkou 9-12 mikrónov voľne prechádzajú mimo atmosféru, a preto Zem stráca časť svojho tepla.
Atmosféra, pohlcujúca časť slnečného žiarenia, ktoré ňou prechádza a viac ako polovicu zemského, sama vyžaruje energiu do svetového priestoru aj na zemský povrch. Atmosférické žiarenie smerujúce k zemskému povrchu smerom k zemskému povrchu sa nazýva opačné žiarenie. Toto žiarenie, rovnako ako pozemské, dlhovlnné, neviditeľné.
V atmosfére sa stretávajú dva prúdy dlhovlnného žiarenia – žiarenie zemského povrchu a žiarenie atmosféry. Rozdiel medzi nimi, ktorý určuje skutočnú stratu tepla zemským povrchom, je tzv efektívne žiarenie. Efektívne žiarenie je tým väčšie, čím vyššia je teplota vyžarujúceho povrchu. Vlhkosť vzduchu znižuje efektívne žiarenie, jeho oblačnosť ho výrazne znižuje.
Najvyššia hodnota ročných súm efektívnej radiácie je pozorovaná v tropických púštiach - 80 kcal / cm2 za rok - kvôli vysokej povrchovej teplote, suchému vzduchu a jasnej oblohe. Na rovníku s vysokou vlhkosťou vzduchu je efektívne žiarenie len asi 30 kcal/cm2 za rok a jeho hodnota pre pevninu a pre oceán sa líši len veľmi málo. Najnižšie efektívne žiarenie v polárnych oblastiach. V miernych zemepisných šírkach stráca zemský povrch asi polovicu množstva tepla, ktoré prijíma absorpciou celkového žiarenia.
Schopnosť atmosféry prepúšťať krátkovlnné žiarenie zo Slnka (priame a difúzne žiarenie) a oneskorovať dlhovlnné žiarenie Zeme sa nazýva skleníkový (skleníkový) efekt. Vplyvom skleníkového efektu je priemerná teplota zemského povrchu +16°, bez atmosféry by bola -22° (o 38° nižšia).
Radiačná bilancia (zvyškové žiarenie). Zemský povrch súčasne prijíma žiarenie a vydáva ho preč. Príchod žiarenia je celkové slnečné žiarenie a protižiarenie atmosféry. Spotreba – odraz slnečného žiarenia od povrchu (albedo) a vlastné žiarenie zemského povrchu. Rozdiel medzi prichádzajúcim a odchádzajúcim žiarením je radiačná rovnováha, alebo zvyškové žiarenie. Hodnota radiačnej bilancie je určená rovnicou

R \u003d Q * (1-α) - I,

kde Q je celkové slnečné žiarenie na jednotku povrchu; α - albedo (frakcia); I - efektívne žiarenie.
Ak je vstup väčší ako výstup, bilancia žiarenia je kladná, ak je vstup menší ako výstup, bilancia je záporná. V noci je vo všetkých zemepisných šírkach radiačná bilancia negatívna, cez deň až do poludnia je všade pozitívna, okrem vysokých zemepisných šírok v zime; poobede - opäť negatívne. V priemere za deň môže byť radiačná bilancia pozitívna aj negatívna (tabuľka 11).


Na mape ročných súm radiačnej bilancie zemského povrchu možno vidieť prudká zmena polohy izolínií pri ich prechode z pevniny do oceánu. Radiačná bilancia povrchu oceánu spravidla prevyšuje radiačnú bilanciu pevniny (vplyv albeda a efektívneho žiarenia). Distribúcia radiačnej bilancie je vo všeobecnosti zonálna. V oceáne v tropických zemepisných šírkach dosahujú ročné hodnoty radiačnej bilancie 140 kcal/cm2 (Arabské more) a nepresahujú 30 kcal/cm2 na hranici plávajúceho ľadu. Odchýlky od zonálneho rozloženia radiačnej bilancie v oceáne sú nevýznamné a sú spôsobené rozložením oblačnosti.
Na súši v rovníkových a tropických zemepisných šírkach sa ročné hodnoty radiačnej bilancie pohybujú od 60 do 90 kcal/cm2 v závislosti od vlahových podmienok. Najväčšie ročné sumy radiačnej bilancie sú zaznamenané v tých regiónoch, kde je albedo a efektívne žiarenie relatívne malé (vlhké dažďových pralesov, savany). Ich najnižšia hodnota je vo veľmi vlhkých (veľká oblačnosť) a vo veľmi suchých (veľká účinná radiácia) oblastiach. V miernych a vysokých zemepisných šírkach sa ročná hodnota radiačnej bilancie s rastúcou zemepisnou šírkou znižuje (efekt poklesu celkovej radiácie).
Ročné sumy radiačnej bilancie nad centrálnymi oblasťami Antarktídy sú negatívne (niekoľko kalórií na 1 cm2). V Arktíde sú tieto hodnoty blízke nule.
V júli je radiačná bilancia zemského povrchu na významnej časti južnej pologule negatívna. Čiara nulového vyváženia prebieha medzi 40 a 50 ° S. sh. Najvyššia hodnota radiačnej bilancie sa dosahuje na povrchu Oceánu v tropických šírkach severnej pologule a na povrchu niektorých vnútrozemské moria, napríklad Čierna (14-16 kcal / cm2 za mesiac).
V januári sa nulová rovnováha nachádza medzi 40 a 50° severnej šírky. sh. (nad oceánmi stúpa trochu na sever, nad kontinentmi klesá na juh). Významná časť severnej pologule má negatívnu radiačnú bilanciu. Najväčšie hodnoty radiačnej bilancie sú obmedzené na tropické zemepisné šírky južnej pologule.
V priemere za rok je radiačná bilancia zemského povrchu pozitívna. V tomto prípade povrchová teplota nestúpa, ale zostáva približne konštantná, čo možno vysvetliť iba nepretržitou spotrebou prebytočného tepla.
Radiačná bilancia atmosféry pozostáva z ňou absorbovaného slnečného a zemského žiarenia na jednej strane a atmosférického žiarenia na strane druhej. Je vždy negatívny, pretože atmosféra absorbuje len malú časť slnečného žiarenia a vyžaruje takmer toľko ako povrch.
Radiačná bilancia povrchu a atmosféry spolu, ako celku, pre celú Zem za rok sa v priemere rovná nule, ale v zemepisných šírkach môže byť pozitívna aj negatívna.
Dôsledkom takéhoto rozloženia radiačnej bilancie by mal byť prenos tepla v smere od rovníka k pólom.
Tepelná rovnováha. Radiačná bilancia je najdôležitejšou zložkou tepelnej bilancie. Rovnica povrchovej tepelnej bilancie ukazuje, ako sa energia prichádzajúca slnečného žiarenia premieňa na zemský povrch:

kde R je radiačná bilancia; LE - spotreba tepla na vyparovanie (L - latentné teplo vyparovania, E - vyparovanie);
P - turbulentná výmena tepla medzi povrchom a atmosférou;
A - výmena tepla medzi povrchom a spodnými vrstvami pôdy alebo vody.
Radiačná bilancia povrchu sa považuje za pozitívnu, ak žiarenie absorbované povrchom prevyšuje tepelné straty, a za negatívne, ak ich nedopĺňa. Všetky ostatné podmienky tepelnej bilancie sa považujú za pozitívne, ak spôsobujú tepelné straty povrchom (ak zodpovedajú spotrebe tepla). Ako. všetky členy rovnice sa môžu zmeniť, tepelná bilancia sa neustále narúša a znova sa obnovuje.
Vyššie uvedená rovnica povrchovej tepelnej bilancie je približná, pretože nezohľadňuje niektoré sekundárne, ale za špecifických podmienok získavanie dôležitosti faktory, ako je uvoľňovanie tepla pri mrazení, jeho spotreba na rozmrazovanie atď.
Tepelnú bilanciu atmosféry tvorí radiačná bilancia atmosféry Ra, teplo prichádzajúce z povrchu Pa, teplo uvoľnené v atmosfére pri kondenzácii LE a horizontálny prenos tepla (advekcia) Aa. Radiačná bilancia atmosféry je vždy negatívna. Kladný je prílev tepla v dôsledku kondenzácie vlhkosti a veľkosť turbulentného prenosu tepla. Advekcia tepla vedie v priemere za rok k jeho presunu z nízkych do vysokých zemepisných šírok: teda znamená spotrebu tepla v nízkych zemepisných šírkach a príchod do vysokých zemepisných šírok. Pri viacročnom odvodení možno tepelnú bilanciu atmosféry vyjadriť rovnicou Ra=Pa+LE.
Tepelná bilancia povrchu a atmosféry spolu ako celku sa v dlhodobom priemere rovná 0 (obr. 35).

Množstvo slnečného žiarenia vstupujúceho do atmosféry za rok (250 kcal/cm2) sa považuje za 100 %. Slnečné žiarenie prenikajúce do atmosféry sa čiastočne odráža od oblakov a vracia sa späť za atmosféru - 38%, čiastočne absorbované atmosférou - 14% a čiastočne vo forme priameho slnečného žiarenia dosahuje zemský povrch - 48%. Zo 48%, ktoré sa dostanú na povrch, je 44% absorbovaných a 4% sú odrazené. Albedo Zeme je teda 42 % (38+4).
Žiarenie absorbované zemským povrchom sa spotrebuje nasledovne: 20 % sa stratí efektívnym žiarením, 18 % sa spotrebuje na odparovanie z povrchu, 6 % sa spotrebuje na ohrev vzduchu pri turbulentnom prenose tepla (spolu 24 %). Strata tepla povrchom vyrovnáva jeho príchod. Teplo prijímané atmosférou (14 % priamo zo Slnka, 24 % zo zemského povrchu) spolu s efektívnym žiarením Zeme smeruje do svetového priestoru. Albedo Zeme (42 %) a radiácia (58 %) vyrovnávajú prílev slnečného žiarenia do atmosféry.