Факторы, которые влияют на приход прямой радиации

К ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

При прохождении солнечной энергии через атмосферу проходит ее ослабление, которое обусловлено поглощением и рассеянием. Рассеяние преобладает в видимой части спектра, а поглощение – в ультрафиолетовой части. Ослабление потока радиации зависит от длины пути, который проходит поток в атмосфере и от прозрачности атмосферы на этом пути. Длина пути луча в атмосфере зависит от высоты Солнца. При положении Солнце в зените лучи проходят самый короткий путь в атмосфере. При этом масса атмосферы, которую проходят лучи, принимается за условную единицу (m=1). По мере опускания Солнца к горизонту путь лучей увеличивается, а потому увеличивается и масса атмосферы. Как показали расчеты, при этом масса атмосферы в 34,4 раза больше, чем при положении Солнца в зените.

Ослабление потока прямой радиации в земной атмосфере характеризуется коэффициентом прозрачности и фактором мутности.

Коэффициент прозрачности – это отношения потока прямой солнечной радиации, который прошел через атмосферу при оптической массе атмосферы, равной единице, к потоку солнечной радиации на верхней границе атмосферы.

Фактор мутности – это количество массы сухой и чистой атмосферы (идеальной атмосферы), которое нужна для того, чтобы получить такое же ослабление солнечной радиации, которое дает запыленная, влажная, иначе говоря, реальная атмосфера.

Таким образом, поток прямой радиации и ее спектральный состав зависят от:

1. Высоты Солнца. С увеличением высоты места над уровнем моря поток прямой радиации увеличивается, так как уменьшается толщина атмосферы, которая пронизывается солнечными лучами и потому меньше рассеивается поток прямой радиации.

2. Прозрачности атмосферы. Прозрачность атмосферы зависит от содержания поглощающих газов и аэрозолей, в частности от наличия облаков и тумана. Большая часть аэрозолей и водяной пар, который рассеивают радиацию, находятся в нижних слояъ атмосферы. Густые облака нижнего яруса практически не пропускают прямую радиацию.

РАССЕЯННАЯ И СУММАРНАЯ СОЛНЕЧНЫЕ РАДИАЦИ

 

Рассеянная радиация зависит от следующих факторов:

1. Чем больше высота Солнца, тем более поток рассеянной радиации.

2. Поток рассеянной радиации увеличивается при увеличении замутненности атмосферы.

3. Потек рассеянной радиации значительно увеличивается при наличии светлых и относительно тонких облаков.

4. Приход рассеянной радиации зависит от характера деятельной поверхности, в первую очередь, от ее отражательной способности, так как радиация, отраженная от поверхности, снова рассеивается в атмосфере и часть ее снова попадает на поверхность, где добавляется к первично рассеянной радиации. В особенности заметно увеличивает рассеянную радиацию снежный покров, который отражает до 70-90 % падающих на него прямых и рассеянных лучей. Чем меньше высота Солнца, тем сильнее увеличивается рассеянная радиация за счет вторичного рассеяния.

5. С увеличением высоты над уровнем моря рассеянная радиация при ясном небе уменьшается, так как уменьшается толщина выше лежащих слоев атмосферы, которые рассеивают. Но при наличии облаков рассеянная радиация в подоблачном слое атмосферы увеличивается с высотой.

Суммарная радиация (Q) - это сумма прямой (S') и рассеянной радиации (D).

 

Q = S^` + D.

 

Состав суммарной радиации, то есть соотношение между прямой и рассеянной солнечной радиацией меняется в зависимости от высоты Солнца, прозрачности атмосферы и облачности.

Суммарная радиация, которая приходит на какую-нибудь поверхность, частично поглощается ею и частично отражается.

 

АЛЬБЕДО ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Отношение коротковолновой радиации, отраженной данной поверхностью, к приходящей суммарной радиации, выраженное в долях единицы или в %, называется отражающей способностью или альбедо (А).

 

A = R_k/Q,

 

где R_k - поток отраженной радиации.

Альбедо земной поверхности зависит от ее свойств и состояния: цвета, влажности, шероховатости, наличия и характера растительного покрова.

Темные и шероховатые почвы отражают меньше, чем светлые и гладкие. Влажные почвы отражают меньше, чем сухие, т.к. они темнее.

Альбедо водных поверхностей в среднем меньше, чем альбедо поверхности суши. Объясняется это тем, что солнечные лучи значительно глубже проникают в прозрачные для них верхние слои воды, чем в почву. В воде они рассеваются и поглощаются. В связи с этим, на альбедо воды влияет степень ее мутности: для загрязненной и мутной воды альбедо возрастает в сравнении с чистой водой.

 

 

ДЛИННОВОЛНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ