Общая характеристика солнечной радиации

«Обзор физических и химических свойств жизни должен начинаться не с Земли, а с Солнца, точнее с самого его центра. Именно здесь находится источник энергии, которую Солнце непрерывно излучает в пространство в виде света и тепла». А.Л. Чижевский

«Куда не заглядывает Солнце, туда часто заглядывает врач». Народная мудрость.

Солнце - слабопеременная холодная желтая звезда, в строении которой выделяют ядро, промежуточную и конвективную области, которые находятся за пределами наблюдения, фотосферу, хромосферу и корону. Это вращающийся шар раскаленного газа. Большую часть (60%) массы Солнца составляют ядра водорода, протоны, которые вступают между собой в протон-протонную реакцию с образованием более крупных ядер гелия и выделением больших количеств энергии. Таким образом, Солнце представляет собой колоссальной мощности ядерный реактор, расположенный на сравнительно безопасном расстоянии от Земли.

Некоторые характеристики Солнца:

Диаметр - 1391 тыс. км, в 109 раз превышает диаметр Земли.

Температура в глубине - 15 000 000 - 25 000 000°К.

Давление - до 200 000 000 атм.

Масса - 1,99×1030 кг, что соответствует 333 343 массам Земли.

Расстояние от Земли - 149,6 млн км, т.е. 107 диаметров Солнца.

Скорость распространения электромагнитного излучения в космическом пространстве - 300 000 км/с.

Фотосфера - наиболее доступная для наблюдения нижняя светящаяся часть атмосферы Солнца. Толщина ее равна 100-300 км, температура — 6000°К. Ослепительно яркая оболочка Солнца, наблюдаемая в форме солнечного диска. Из нее выходит почти все солнечное излучение. Фотосфера - верхний слой бурлящей конвективной зоны. Крутые элементы конвекции поднимаются к поверхности в виде очагов грануляции и супергрануляции.

Хромосфера - видимая при солнечных затмениях в виде узкого розового кольца, окаймляющего диск. Она простирается до 14 тыс. км над видимым краем солнечного диска. Плотность хромосферы низкая, а температура нижних слоев равна 5000°К. В ней берут начало яркие струи светящегося газа высотой до 10 тыс. км. Это так называемые спикулы.

Солнечная корона - представляет собой наиболее разреженный слой, имеющий лучистое строение и простирающийся в космическом пространстве на десятки солнечных радиусов. Тепловая энергия частиц короны составляет 106°К. Разреженные внешние слои атмосферы Солнца распространяются на сотни миллионов километров в космическое пространство.

Солнечный ветер - разного рода излучения плазмы корпускулярной (электроны, протоны, ядра гелия и пр.) и электромагнитной волновой природы (инфракрасного, видимого, ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения).

Типичные свойства спокойного солнечного ветра:

Концентрация протонов, см³ – 8.

Скорость солнечного ветра, км/с – 320.

Поток протонов, на см²/с - 2,4×10⁸.

Поток кинетической энергии, Вт/м² - 2,2×10^-4.

Температура протонов, °К - 4×10⁴.

Температура электронов, °К - 10⁵.

Напряженность магнитного поля, А/м – 5.

Плотность энергии потока солнечного ветра, усл. ед. – 1.

Плотность тепловой энергии протонов, усл. ед. - 1/120.

Плотность тепловой энергии электронов, усл. ед. - 1/50.

Плотность магнитной энергии, усл. ед. - 1/70.

Электромагнитный спектр Солнца по длине волны в нм:

Диапазон радиочастот - > 100 000.

Далекая инфракрасная область - 100000–10000.

Ближняя инфракрасная область - 10000–760.

Видимая, или оптическая, область - 760–400.

Ультрафиолетовая область - 400-120.

Крайняя ультрафиолетовая область - 120–10.

Мягкое рентгеновское излучение - 10–0,1.

Жесткое рентгеновское излучение - < 0,1.

Тепловой баланс поверхности Земли (% от количества солнечного излучения, приходящегося на внешнюю границу земной атмосферы):

Поглощенное излучение – 46.

Эффективное излучение – 15.

Радиационный баланс – 31.

Затраты теплоты на испарение – 26.

Турбулентный поток тепла – 5.

Основные формы взаимодействия солнечного излучения с атмосферой Земли:

Условия	Составляющие солнечного излучения, l
	Ультрафиолетовое излучение (250-400 нм)	Видимое излучение (400-760 нм)	Ближнее инфракрасное излучение (760-4000 нм)
Безоблачные	Рассеяние, поглощение озоном	Рассеяние и поглощение аэрозолем	Поглощение водяным паром, ослабление аэрозолем
Облачные	Рассеяние в облаках, поглощение озоном	Рассеяние в облаках, поглощение аэрозолем	Рассеяние в облаках, поглощение водяным паром и частицами облаков

Зависимость интенсивности ультрафиолетового солнечного излучения в различных участках спектра от высоты стояния Солнца над горизонтом:

Высота стояния Солнца, град	Относительная интенсивность излучения (в % к интенсивности излучения при высоте стояния Солнца 60°)
	Интенсив-ность прямого излучения	Интенсивность ультрафиолетового излучения при длине волны, нм
		менее 435	менее 340	менее 320	309	304	300
60	100	100	100	100	100	100	100
50	93	91	85	80	73	63	39
40	85	81	71	57	45	27	14
30	78	71	55	34	17	-	-
20	70	61	39	11	-	-

Виды солнечной территории:

Солнечное лето и солнечная зима - число дней без Солнца составляет менее 60 за год, менее одного дня в течение июля, менее 10 дней за январь.

Солнечное лето и умеренно облачная зима - число дней без Солнца соответственно 60-100, менее одного, 10-20.

Умеренно облачное лето и облачная зима - соответственно число дней без Солнца более 100 за год, менее или равно 1 дню в июле, более 20 дней в январе.

Вопрос 2