Сонячна радіація. Випромінення землі та атмосфери

Сонячна радіація -енергія випромінювання Сонця. Сонячна радіація, яка надходить на верхню межу атмосфери, проходячи через неї до земної поверхні, зазнає низку змін. 15-23 % сонячної радіації поглинається. Цей процес має вибірковий характер (різні гази поглинають радіацію по-різному). Коефіцієнт поглинання залежить від довжини хвилі. Властивість тіл до вибіркового поглинання радіації у різних ділянках спектру називають селективністю.

Також відбувається розсіювання радіації – це часткове перетворення радіації, яка має певний напрямок поширення (пряма сонячна радіація до розсіювання розповсюджується у вигляді рівнобіжних променів) у радіацію, що розповсюджується у різних напрямках. Воно відбувається в оптично неоднорідному атмосферному повітрі, що містить молекули атмосферних газів та дрібні частки рідких і твердих домішок аерозолів. Близько 26% енергії загального потоку сонячної радіації перетворюється в розсіяну. Вона відмінна від прямої радіації за спектральним складом. Розсіювання підпорядковується закону Релея – розсіювання обернено пропорційне четвертому степеню довжини хвилі променів, що розсіюються:

де, S_λ – спектральна щільність енергетичної освітленості прямої радіації з довжиною хвилі λ;

D_λ – спектральна щільність енергетичної освітленості розсіяної радіації з тією ж λ;

α – коефіцієнт пропорційності.

Сумарна радіація – уся радіація, яка надходить до земної поверхні – пряма і розсіяна. Визначається за формулою:

Q = S sin h_c + D

де, S – енергетична освітленість прямої радіації;

D – енергетична освітленість розсіяної радіації;

h_c - висота Сонця.

Падаючи на земну поверхню сумарна радіація в більшій своїй частині поглинається у верхньому тонкому шарі ґрунту або в більш товстому шарі води і переходить у тепло, а частково відбивається. Відношення кількості відбитої радіації (Q_B) до загальної кількості радіації, що падає на поверхню (Q) називають альбедо земної поверхні, яке виражається у відсотках:

А =

Відбита радіація визначаються за формулою:

Q_B = (S sin h_c + D)A

Поглинена радіація визначається за формулою:

Q_n = (S sin h_c + D) (1- A)

Поглинена радіація – частина сумарної радіація, яка поглинається землею і іде на нагрівання верхніх шарів ґрунту і води.

Ефективне випромінювання – це різниця між власним випромінюванням Землі і зустрічним випромінюванням атмосфери:

Е_е = Е_вз - Е_з

Радіаційний баланс земної поверхні – різниця між поглиненою радіацією і ефективним випромінюванням:

В = (S sin h_c + D) (1- A) - E_e

ВИЗНАЧИТИ величину сумарної та поглиненої радіації, альбедо земної поверхні та її радіаційний баланс, якщо відомі пряма, розсіяна, відбита радіація і ефективне випромінювання, кВт/м².

Дано: Розв’язання:

Пряма = 0,63(кВт/м²) 1. Визначаємо сумарну радіацію:

Розсіяна = 0,13(кВт/м²) Q = Q_пряма+ Q_розс.=0,63+0,13=0,76(кВт/м²)

Відбита = 0,14 (кВт/м²)

Еф. випром. = 0,1 (кВт/м²) 2. Визначаємо альбедо поверхні:

Q-?, Q_п-?, A-?, В-? А =

А = = 0,184 (кВт/м²)

3. Визначаємо поглинену радіацію:

Q_n = Q_с (1- A)

Q_n = 0,76(1 – 0,184) = 0,62(кВт/м²)

4. Визначаємо радіаційний баланс:

В = Q_погл. – Е_е = 0,62 – 0,1 =0,52 (кВт/м²)

Відповідь: Q_с=0,76(кВт/м²), А =0,184(кВт/м²), Q_n= 0,62(кВт/м²), В = 0,52(кВт/м²)

Дата добавления: 2015-07-18