Солнечная радиация

Солнечная радиация – это ничто иное, как энергия, которую излучает Солнце. Расстояние, на котором находится Солнце от Земли, равняется 150 млн км. Именно благодаря Солнцу происходит формирование климата и погоды на нашей планете. На светящейся поверхности Солнца температура достигает почти 6000 0С. Когда солнечная радиация поступает на Землю, она практически в полном своем объеме трансформируется в тепло.

Солнце на Землю посылает просто колоссальное количество энергии. Например, количество солнечной радиации, которая поступает на площадь равную 10 м2 в безоблачный летний день, составляет порядка 7-9 кВт. Однако, стоит отметить, что количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от множества разнообразных факторов. Среди них можно выделить следующие:

• угол падения солнечных лучей;
• продолжительность светлого времени суток;
• облачность.

Так, чем выше в тот или иной момент времени находится Солнце над земной поверхностью, тем, соответственно, больше угол падения солнечных лучей на Землю, а следовательно, земная поверхность поглощает большее количество радиации, излучаемой небесным светилом. Если же солнечные лучи падают на Землю под меньшим углом, то большая их часть отражается от Земли. Максимальное количество солнечной радиации получают пустыни, которые находятся вдоль линии тропиков. Это связано с тем, что Солнце над пустыней поднимается на максимальную высоту и практически круглый год погода над пустынями сохраняется ясной. Над экватором радиации значительно меньше, чем над пустынями, не смотря на то, что Солнце там находится существенно выше. Данное явление обусловлено тем, что атмосфера над экватором содержит много водяного пара, который формирует плотную облачность. В свою очередь, пар и облачность поглощают очень большое количество солнечной радиации. На территории полярных районов земной поверхностью поглощается наименьшее количество солнечной радиации, так как солнечные лучи там падают под очень маленьким углом, можно сказать, они практически скользят по поверхности Земли.

Способность земной поверхности отражать солнечную радиацию называется альбедо, что в переводе с латинского означает белый. То есть, стоит отметить, что в зависимости от земного рельефа будет разное отражение и поглощение радиации Землей. Так, темные и неровные поверхности обладают меньшей способностью к отражению радиации, в отличие от гладких и ровных поверхностей. То же самое касается и воды: в шторм море отражает меньшее количество радиации, чем в штиль.

Виды солнечной радиации

Как уже стало ясно из выше написанного, солнечная радиация не в полном объеме попадает на земную поверхность. Следуя от Солнца к Земле, происходит частичное ее поглощение, а также частичное рассеивание и отражение от облаков и земной поверхности. В связи с этим принято выделять три основных вида солнечной радиации:

• прямую;
• рассеянную;
• суммарную.

Прямой солнечной радиацией принято назвать ту радиацию, которая приходит на Землю от самого солнечного диска. Следует отметить, что радиация Солнца распространяется от небесного светила абсолютно во всех направлениях. Однако, расстояние между Солнцем и Землей настолько большое, что солнечная радиация падает на любую земную поверхность в виде пучка параллельных лучей.

Верхняя граница атмосферы встречается только с прямой солнечной радиацией. Порядка 30% от общего количества солнечной радиации, которая падает на Землю, отражается в космическом пространстве. Около 23% всей солнечной радиации поглощается в атмосфере кислородом, азотом, озоном, диоксидом углерода, водяными парами (т.е. облаками), а также аэрозольными частицами. Озоном поглощается ультрафиолетовая и видимая радиация. Не смотря на то, что воздух содержит крайне малое количество озона, им поглощается вся ультрафиолетовая часть радиации, которая составляет приблизительно 3%. В связи с этим, ультрафиолетовая часть солнечной радиации у самой земной поверхности отсутствует, что имеет очень важное значение для жизни и растительности на планете.

Таким образом, прямая солнечная радиация на пути к земной поверхности рассеивается. Рассеянной солнечной радиацией называется та солнечная радиация, которая претерпела рассеивание в атмосфере. Источником рассеянной радиации, в отличие от прямой радиации, является не сам солнечный диск, а весь небосвод. Она отличается от прямой радиации по своему спектровому составу. Это связано с тем, что рассеивание лучей разных длин волн имеют разную степень.

Рассеянная радиация происходит от прямой радиации. В связи с этим, на поток рассеянной радиации влияют те же факторы, что и на прямую. Например, чем выше Солнце, тем больший поток рассеянной радиации.

Суммарная радиация – это общее количество потоков как прямой, так и рассеянной радиации, которые поступают на горизонтальную поверхность. В суммарной радиации может преобладать как прямая, так и рассеянная радиация. Это зависит от того, насколько высоко Солнце над землей, какая облачность, какое время суток. Так, например, до восхода и после захода небесного светила, а также в светлое время суток во время сплошной облачности суммарная радиация полностью состоит из рассеянной радиации. А когда Солнце находится не очень высоко над землей, то в суммарной радиации преобладает рассеянная. В ясную погоду в дневное время суток в суммарной радиации доля прямой радиации значительно увеличивается. Когда суммарная радиация попадает на земную поверхность, то, главным образом, поглощается верхним слоем почвы или же более толстым водяным слоем и переходит в тепло, а частично отражается (отраженная радиация).

Влияние солнечной радиации

В составе электромагнитного спектра солнечной радиации присутствует инфракрасная, видимая, а также ультрафиолетовая части. Их кванты имеют разную энергию, в связи с чем они по-разному влияют как на организм человека, так и на окружающую среду.

Так, под влиянием инфракрасного излучения человек получает тепловой эффект, в результате которого расширяются кровеносные сосуды, усиливается кровоток и кожное дыхание. Также расслабляются сосуды и мышцы. Под влиянием мягкого тепла образуются, а также лучше усваиваются биологически активные вещества.

Под влиянием видимого излучения в тканях происходят очень важные для человеческого организма процессы. Благодаря квантам видимого света происходит активация зрительного анализатора, в результате чего человек видит разнообразие красок. Также существенно улучшается эмоциональное состояние организма, синхронизируются суточные и сезонные человеческие ритмы, определяется время сна и бодрствования.

Ультрафиолетовая часть солнечной радиации также является достаточно важной составляющей, поскольку дефицит ультрафиолета приводит к значительному понижению иммунитета, обострению хронических заболеваний, способствует функциональным расстройствам нервной системы, препятствует выработке жизненно важных веществ.

В целом, стоит отметить, что значение солнечной радиации является достаточно важным, поскольку в последнее время очень часто энергия солнечной радиации используется в полезных целях. Например, все чаще люди стали использовать альтернативные источники энергии, которые способны обеспечить человечество всеми необходимыми удобствами, такими как свет и тепло. Существуют специальные солнечные панели, которые способны накопить энергию солнечной радиации и затем использовать ее в своих полезных целях.