Космическое солнечное излучение

Вследствие реакций ядерного синтеза в активном ядре Солнца достигаются температуры до 10⁷ К; спектральное распределение потока излучения из ядра неравномерно. Это излучение поглощается внешними неактивными слоями, нагретыми до Т = 5800 К, в результате чего спектральное распределение солнечного излучения становится относительно непрерывным.

Наибольшая плотность потока солнечного излучения, приходящегося на Землю, составляет примерно 1 кВт/м² в диапазоне длин волн 0.3-2.5 мкм. Это излучение называется коротковолновым и включает видимый спектр. Для населенных районов в зависимости от места, времени суток и погоды потоки солнечной энергии, достигающие Земли, меняются от 3 до 30 МДж/ м² в день.

Солнечное излучение характеризуется энергией фотонов в максимуме распределения порядка 2 эВ, определенной по температуре поверхности Солнца около 6000 К. Это энергетический поток от доступного источника гораздо более высокой температуры, чем у традиционных технических источников. Излучение распространяется со скоростью 3х10⁸ м/с и достигает земной атмосферы примерно за 8 минут. Тепловая энергия его может быть использована с помощью стандартных технических устройств (например: паровых турбин) и методами, разработанными на основе фотохимических и фотофизических взаимодействий.

Потоки энергии излучения, связывающие атмосферу с поверхностью Земли, также порядка 1 кВт/м², но они перекрывают другой спектральный диапазон – от 5 до 25 мкм, называемый длинноволновым с максимумом около 10 мкм. По спектру коротко- и длинноволновое излучения расположены друг от друга достаточно далеко и могут быть легко различимы.

На рис. 1.4 показано спектральное распределение лучистой энергии на среднем расстоянии от Солнца до Земли, не искаженное влиянием атмосферы. Видно, что это распределение по форме, длине волны в максимуме и полной энергии излучения подобно распределению интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К⁰. Площадь под этой кривой равна солнечной постоянной G = 1353 Вт/м², которая представляет собой плотность потока излучения, падающего на площадку, перпендикулярную этому потоку и расположенную над атмосферой на расстоянии 1.496 10 км от Солнца (среднее расстояние от Земли до Солнца).

На самом деле плотность потока излучения, достигающего верхней границы атмосферы, отличается от солнечной постоянной вследствие флуктуаций потока солнечной энергии менее чем на 1.5% и вследствие предсказуемых изменений расстояния между Землей и Солнцем, вызванных слабой эллиптичностью земной орбиты, - на 4% в течение года.

Солнечная радиация - это электромагнитное излучение, сосредоточенное в основном в диапазоне волн длиной 0,28…3,0 мкм. Солнечный спектр можно разделить на 3 основные области, что приведено на рисунке 1.5:

- ультрафиолетовых волн длиной 0,28…0,38 мкм, невидимых для наших глаз и составляющих приблизительно 2 % солнечного спектра;
- световых волн в диапазоне 0,38 … 0,78 мкм, составляющих приблизительно 49 % спектра;
- инфракрасных волн длиной 0,78…3,0 мкм, на долю которых приходится большая часть оставшихся 49 % солнечного спектра.
Остальные части спектра играют незначительную роль в тепловом балансе Земли.
Вклад в поток солнечной радиации излучения с длиной волны больше 2.5 мкм пренебрежительно мал, поэтому все три области относятся к коротковолновому излучению.

Рисунок 1.4 - Интенсивность прямого солнечного излучения в

зависимости от длины волны

.

Рисунок 1.5 - Спектральный состав суммарной радиации при

безоблачном небе

Спектральный состав суммарной радиации при безоблачном небе, рассчитанные для горизонталь­ной поверхности (кривые относятся к высоте Солнца над горизонтом 30°) представлен на рис.1.5.

Дата добавления: 2015-08-18