Radiasi Matahari - radiasi matahari - adalah sumber utama energi panas yang diterima oleh permukaan dan atmosfer bumi. Bumi menerima dari Matahari 1,36-10 24 kotoranpanas per tahun. Jumlah ini akan cukup untuk melelehkan lapisan es yang tebal. lihat sepenuhnya menutupi Bumi pada 0 °.
Aliran energi radiasi termal Matahari, mencapai atmosfer bumi, lebih konstan. Intensitasnya adalah 1,98 cal / cm 2 mntdipanggil konstanta matahari.Seperti yang telah ditetapkan sebelumnya, jumlah radiasi matahari yang diterima oleh permukaan tergantung pada sudut datangnya sinar. Karena selama tahun dan hari ketinggian Matahari berubah, sudut datangnya sinar matahari di permukaan bumi dan, akibatnya, jumlah panas matahari yang dihasilkan juga berubah.
Disebut radiasi yang datang ke permukaan bumi langsung dari Matahari lurus.Melewati atmosfer, sebagian radiasi matahari diserap, berubah menjadi energi panas. Bertemu dengan molekul gas dan partikel yang tergantung di atmosfer, sinar matahari menyimpang dari arah lurus dan tersebar. Radiasi ini disebut tersebar.Ini menyebabkan cahaya siang hari menyebar.
Jumlah radiasi yang diserap dan tersebar tergantung pada ketebalan atmosfer yang dilalui oleh sinar matahari, dan pada transparansi. Transparansi atmosfer bervariasi dan tergantung pada kandungan uap air dan partikel tersuspensi di udara.
Semua radiasi matahari yang datang ke permukaan bumi, langsung dan difus, disebut totalradiasi. Intensitasnya diekspresikan oleh formula
dimana Saya - intensitas radiasi langsung, saya - intensitas radiasi difus, h - ketinggian matahari.
Rasio antara radiasi langsung dan difus bervariasi tergantung pada kekeruhan, debu atmosfer dan ketinggian matahari. Di langit yang cerah, fraksi radiasi yang tersebar tidak melebihi 10%, di berawan, radiasi yang tersebar mungkin lebih langsung. Dengan ketinggian rendah matahari, radiasi total hampir seluruhnya terdiri dari difusi.
Distribusi radiasi total di permukaan bumi tidak sepenuhnya bersifat zonal, karena bergantung pada kekeruhan dan transparansi atmosfer. Di gurun tropis tanpa awan, jumlah total radiasi tahunan mencapai 200-220 kkal / cm 2di negara-negara kutub, nilainya turun menjadi 60 kkal / cm 2.
Radiasi matahari, jatuh di permukaan bumi, sebagian diserap di lapisan atas tanah atau air dan sebagian dipantulkan kembali ke atmosfer. Rasio jumlah radiasi yang dipantulkan dari permukaan ke jumlah radiasi yang jatuh pada permukaan ini disebut albedo. Albedo tergantung pada warna, kelembaban, kekasaran dan sifat permukaan lainnya. Salju segar memiliki albedo lebih dari 80%, permukaan atas awan adalah 50-75%, padang pasir 30-35%, vegetasi padang rumput sekitar 20%, hutan sekitar 15%, lahan garapan yang baru dibajak kurang dari 10%. Albedo permukaan air bervariasi dari 2 hingga 80%, tergantung pada ketinggian matahari dan gelombang.
Semakin tinggi suhu tubuh yang terpancar, semakin pendek panjang gelombang radiasinya. Oleh karena itu, radiasi matahari adalah gelombang pendek (dari 0,1 ke 4 mikron)dan terestrial - gelombang panjang (dari 4 hingga 100) mk).Radiasi bumi sebagian besar dipertahankan oleh atmosfer (uap air, karbon dioksida, ozon). Menyerap bagian dari radiasi matahari dan terestrial, atmosfer memancarkan energi panas ke ruang dunia dan ke permukaan bumi. Yang terakhir disebut counter radiasi. Perbedaan antara radiasi permukaan bumi dan radiasi-counter menentukan kehilangan panas aktual permukaan bumi dan disebut radiasi yang efektif.Kemampuan atmosfer untuk mengirimkan radiasi gelombang pendek Matahari dan menunda radiasi gelombang panjang Bumi disebut efek rumah kaca.Karena efek rumah kaca, suhu rata-rata permukaan bumi adalah 38 ° lebih tinggi daripada seharusnya tanpa atmosfer.
Permukaan bumi secara simultan menerima dan mengeluarkan radiasi. Perbedaan antara kedatangan radiasi (diserap oleh radiasi total) dan konsumsinya (radiasi efektif) disebut keseimbangan radiasi permukaan tanah. Keseimbangan radiasi ditentukan dari persamaan
dimana A- Albedo 1 e- radiasi yang efektif.
Keseimbangan radiasi untuk seluruh Bumi adalah positif, kecuali untuk dataran tinggi es Antartika dan Greenland. Di laut, lebih dari di darat, karena Albedo tanah lebih tinggi dari laut. Nilai positif dari keseimbangan radiasi tidak berarti permukaan bumi terus dipanaskan. Kelebihan radiasi yang diserap diimbangi oleh perpindahan panas ke udara dan konsumsi panas untuk penguapan air.
Bagian dari radiasi matahari adalah cahaya tampak. Jadi, matahari adalah untuk Bumi, tetapi juga untuk cahaya yang penting bagi kehidupan di planet kita.
Energi radiasi Matahari berubah menjadi panas sebagian di atmosfer itu sendiri, tetapi terutama di permukaan bumi, di mana ia pergi untuk memanaskan lapisan atas tanah dan air, dan dari mereka ke udara. Permukaan bumi yang dipanaskan dan atmosfer yang dipanaskan pada gilirannya memancarkan radiasi inframerah yang tak terlihat. Memberikan radiasi ke ruang dunia, permukaan dan atmosfer bumi didinginkan.
Pengalaman menunjukkan bahwa suhu tahunan rata-rata permukaan dan atmosfer Bumi pada titik mana pun di Bumi sedikit berbeda dari tahun ke tahun. Jika kita mempertimbangkan kondisi suhu di Bumi untuk jangka waktu yang lama dan jangka panjang, maka kita dapat menerima hipotesis bahwa Bumi berada dalam kesetimbangan termal: kedatangan panas dari Matahari diimbangi dengan kehilangannya ke ruang angkasa. Tetapi karena Bumi (dengan atmosfer) menerima panas dengan menyerap radiasi matahari dan kehilangan panas oleh radiasi sendiri, hipotesis kesetimbangan termal berarti pada saat yang sama bahwa Bumi berada dalam kesetimbangan radiasi: masuknya radiasi gelombang pendek ke bumi diimbangi dengan kembalinya radiasi gelombang panjang ke ruang dunia .
Apa komposisi spektral dari radiasi matahari? Apa komposisi spektral dari radiasi Bumi?
Cahaya tampak menempati rentang panjang gelombang yang sempit. Namun, dalam interval ini setengah dari seluruh energi radiasi matahari. Radiasi inframerah menyumbang 44%, dan radiasi ultraviolet menyumbang 9% dari seluruh energi radiasi.
Distribusi energi dalam spektrum radiasi matahari sebelum memasuki atmosfer saat ini dikenal cukup baik karena pengukuran dari satelit.
Lapisan atas tanah dan air, lapisan salju dan vegetasi memancarkan radiasi gelombang panjang sendiri; radiasi terestrial ini lebih sering disebut radiasi-diri dari permukaan bumi.
Apa yang dimaksud dengan konstanta matahari? Bagaimana itu berubah selama bertahun-tahun di atmosfer atas?
Tidak terserak dan tidak terserap dalam atmosfer radiasi matahari langsung mencapai permukaan bumi. Sebagian kecil darinya dipantulkan darinya, dan sebagian besar radiasi diserap oleh permukaan bumi, akibatnya permukaan bumi dipanaskan. Sebagian dari radiasi yang tersebar juga mencapai permukaan bumi, sebagian tercermin darinya dan sebagian diserap olehnya. Bagian lain dari radiasi yang tersebar naik ke ruang antarplanet.
Apa yang disebut radiasi matahari langsung?Radiasi yang datang ke permukaan bumi langsung dari piringan matahari disebut radiasi matahari langsung. Radiasi matahari menyebar dari Matahari ke segala arah. Tetapi jarak dari Bumi ke Matahari begitu besar sehingga radiasi langsung jatuh pada permukaan apa pun di Bumi dalam bentuk seberkas sinar paralel yang berasal dari tak terhingga. Sangat mudah untuk memahami bahwa jumlah maksimum radiasi dalam kondisi yang diberikan diterima oleh unit area yang terletak tegak lurus terhadap sinar matahari.
Perubahan apa yang terjadi dengan radiasi matahari ketika memasuki atmosfer?
Transformasi energi radiasi matahari setelah penyerapannya di permukaan bumi dan di A. membentuk Keseimbangan panas Dari bumi. Sumber utama panas untuk A. adalah permukaan bumi, menyerap sebagian besar radiasi matahari. Karena penyerapan radiasi matahari di A. kurang dari kehilangan panas dari A. ke ruang dunia oleh radiasi gelombang panjang, konsumsi panas radiasi diisi kembali oleh masuknya panas ke A. dari permukaan bumi dalam bentuk pertukaran panas turbulen dan masuknya panas sebagai hasil pengembunan uap air ke A. Karena nilai kondensasi di seluruh A. sama dengan jumlah curah hujan, serta jumlah penguapan dari permukaan bumi, kedatangan panas kondensasi di A. secara numerik sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk penguapan di permukaan Bumi.
Beberapa energi radiasi matahari dihabiskan untuk mempertahankan sirkulasi umum A. dan proses atmosfer lainnya, tetapi bagian ini tidak signifikan dibandingkan dengan komponen utama dari keseimbangan panas.
Zat apa yang merupakan penyerap radiasi matahari terkuat dan di bagian spektrum mana?
Radiasi matahari datang ke batas atas atmosfer dalam bentuk radiasi langsung. Sekitar 30% insiden radiasi matahari langsung di Bumi dipantulkan kembali ke luar angkasa. 70% sisanya memasuki atmosfer.
Sekitar 26% energi dari total fluks radiasi matahari diubah menjadi atmosfer menjadi radiasi yang tersebar. Tentang
2/3 dari radiasi yang tersebar datang ke permukaan bumi. Tetapi itu akan menjadi jenis radiasi khusus, berbeda secara signifikan dari radiasi langsung. Pertama, radiasi yang tersebar datang
ke permukaan bumi, bukan dari piringan matahari, tetapi dari seluruh cakrawala.
Kedua, radiasi yang tersebar berbeda dari komposisi spektral langsung, karena sinar dengan panjang gelombang yang berbeda tersebar ke derajat yang berbeda.
Hukum hamburan berbeda secara signifikan tergantung pada rasio panjang gelombang radiasi matahari dan ukuran partikel hamburan.ozon adalah penyerap radiasi matahari yang kuat. Ini menyerap ultraviolet dan radiasi matahari yang terlihat. Terlepas dari kenyataan bahwa kandungannya di udara sangat kecil, ia menyerap radiasi ultraviolet begitu kuat di atmosfer atas sehingga dalam spektrum matahari pada gelombang permukaan bumi yang lebih pendek dari 0,29 mikron tidak diamati sama sekali.
Karbon dioksida (karbon dioksida) sangat menyerap radiasi di wilayah inframerah spektrum, tetapi kandungannya di atmosfer masih kecil, oleh karena itu penyerapan radiasi matahari langsung umumnya kecil.
Bagaimana hamburan radiasi matahari? Fenomena apa yang dikaitkan dengan ini?
Hamburan adalah fenomena fisik mendasar dari interaksi cahaya dengan materi. Ini dapat terjadi pada semua panjang gelombang dari spektrum elektromagnetik, tergantung pada rasio ukuran partikel yang berserakan dengan panjang gelombang radiasi yang terjadi. Saat menghamburkan partikel yang berada di jalur rambat gelombang elektromagnetik, terus-menerus "mengekstrak" energi dari gelombang yang datang dan memancarkannya kembali ke segala arah. Dengan demikian, partikel dapat dianggap sebagai sumber titik energi yang tersebar. Sinar matahari yang berasal dari piringan Matahari, melewati atmosfer, berubah warnanya karena berhamburan. Penyebaran radiasi matahari di atmosfer sangat penting secara praktis, karena ia menciptakan cahaya yang tersebar di siang hari.
- Apa yang disebut suasananya? Apa yang Anda ketahui tentang sumber energi dari proses atmosfer?
Praktis satu-satunya sumber energi untuk semua proses fisik yang berkembang di A. adalah radiasi matahari. Fitur utama dari rezim radiasi A. - yang disebut. efek rumah kaca: A. lemah menyerap radiasi matahari gelombang pendek (sebagian besar mencapai permukaan bumi), tetapi menunda radiasi panas gelombang panjang (seluruhnya inframerah) dari permukaan bumi, yang secara signifikan mengurangi perpindahan panas Bumi ke ruang angkasa dan meningkatkan suhunya.
Bagaimana cuacanya? Berapa besar dan fenomena cuaca? Pogoda - seperangkat nilai elemen meteorologi dan fenomena atmosfer yang diamati pada titik waktu tertentu pada titik tertentu di ruang angkasa. Istilah "cuaca" mengacu pada keadaan atmosfer saat ini, berlawanan dengan konsep "iklim", yang mengacu pada keadaan rata-rata atmosfer selama periode waktu yang lama. Jika tidak ada spesifikasi, maka istilah "cuaca" berarti cuaca di Bumi. Fenomena cuaca terjadi di troposfer (bagian bawah atmosfer) dan di hidrosfer.
Ada perubahan cuaca periodik dan non-periodik. Perubahan cuaca berkala tergantung pada rotasi harian dan tahunan Bumi. Non-periodik karena transfer massa udara. Mereka mengganggu perjalanan normal variabel meteorologi (suhu, tekanan atmosfer, kelembaban udara, dll.). Ketidaksepakatan tentang fase perubahan periodik dengan sifat memimpin non-periodik yang paling banyak perubahan drastis cuaca
Dua jenis informasi meteorologi dapat dibedakan:
informasi utama tentang cuaca saat ini yang diperoleh dari pengamatan meteorologi.
informasi cuaca dalam bentuk berbagai laporan, peta sinoptik, grafik udara atas, bagian vertikal, peta cloud, dll.
Fenomena cuaca yang biasa terjadi di Bumi adalah angin, awan, hujan (hujan, salju, hujan es, dll.), Kabut, badai petir, badai debu, dan badai salju. Peristiwa yang lebih jarang terjadi termasuk bencana alam seperti tornado dan angin topan. Hampir semua fenomena cuaca terjadi di troposfer (bagian bawah atmosfer).
Perbedaan sifat fisik massa udara timbul karena perubahan sudut datangnya sinar matahari tergantung pada garis lintang dan keterpencilan wilayah dari lautan. Perbedaan suhu yang besar antara udara arktik dan tropis adalah alasan keberadaan aliran jet ketinggian tinggi. Formasi baric di lintang tengah, seperti siklon ekstratropis, terbentuk selama pengembangan gelombang di zona aliran jet ketinggian tinggi. Karena poros Bumi cenderung relatif terhadap bidang orbitnya, sudut timbulnya sinar matahari tergantung pada waktu tahun. Rata-rata, suhu tahunan di permukaan bumi bervariasi dalam ± 40 ° C. Selama ratusan ribu tahun, perubahan orbit Bumi memengaruhi jumlah dan distribusi energi matahari di planet ini, menentukan iklim jangka panjang.
Perbedaan suhu permukaan pada gilirannya menyebabkan perbedaan dalam bidang tekanan atmosfer. Permukaan panas memanaskan udara di atasnya, memperluasnya, menurunkan tekanan dan kepadatan udara. Gradien tekanan horisontal yang dihasilkan mempercepat udara menuju tekanan rendah, menciptakan angin. Dan sebagai akibat dari efek Coriolis, ketika Bumi berputar, alirannya berputar. Contoh dari sistem cuaca sederhana adalah angin pantai, dan yang kompleks adalah sel Hadley.
Berikan definisi iklim. Apa yang dimaksud dengan iklim lokal dan global?
- Apa itu jaringan meteorologi? Apa program pengamatan di stasiun meteorologi? Ahli meteorologi dan jaringan ical
, satu set stasiun meteorologi yang melakukan pengamatan di bawah satu program dan dengan ketat menetapkan batas waktu untuk mempelajari cuaca, iklim, dan memecahkan masalah terapan dan ilmiah lainnya.
Ada stasiun meteorologi analog dan digital.
Di stasiun cuaca klasik (analog) memiliki:
termometer untuk mengukur suhu udara dan tanah
pengukur tekanan
hygrometer untuk mengukur kelembaban
anemorumbometer (atau baling-baling) untuk mengukur kecepatan dan arah angin
pengukur curah hujan
pluviograf untuk merekam curah hujan secara terus-menerus selama periode presipitasi cair
termograf untuk merekam suhu udara secara terus-menerusDi stasiun meteorologi jenis utama, nilai-nilai meteorologis berikut dicatat:
Temperatur udara pada ketinggian 2m di atas permukaan bumi;
Tekanan atmosfer;
Kelembaban - tekanan parsial uap air di udara dan kelembaban relatif;
Angin - gerakan horizontal udara pada ketinggian 10 -12 m di atas permukaan bumi (kecepatannya diukur dan arah dari mana angin bertiup ditentukan);
Jumlah presipitasi dari awan, tipenya (hujan, gerimis, salju, dll.);
Kekeruhan - tingkat cakupan awan di langit, jenis awan menurut klasifikasi internasional, ketinggian batas bawah awan yang terdekat dengan permukaan bumi;
- Kehadiran dan intensitas berbagai endapan yang terbentuk di permukaan bumi dan pada benda-benda (embun, embun beku, es, dll.), serta kabut;Visibilitas horizontal adalah jarak di mana garis-garis objek tidak lagi berbeda;
Durasi sinar matahari;
Suhu di permukaan tanah dan di beberapa kedalaman di tanah;
Kondisi permukaan tanah;
Ketinggian dan kepadatan lapisan salju.
Di beberapa stasiun, penguapan air dari permukaan air atau dari tanah diukur.
Fenomena meteorologis dan optik juga dicatat: badai salju, badai, tornado, kabut, badai debu, badai petir, muatan listrik yang tenang, aurora, pelangi, lingkaran dan mahkota di sekeliling cakram bintang, fatamorgana, dll.
Di stasiun meteorologi pantai, pengamatan juga dilakukan pada suhu air dan gangguan permukaan air. Program pengamatan di kapal berbeda dari pengamatan di stasiun darat hanya secara rinci. Program kerja stasiun dengan profil produksi tertentu, misalnya, agrometeorologis, penerbangan dan lain-lain, mencakup pengamatan tambahan terkait dengan spesifikasi layanan, sektor terkait ekonomi nasional (pertanian, penerbangan, dll.).
Tidak semua nilai meteorologi diamati pada setiap periode pengamatan. Misalnya, curah hujan diukur empat kali sehari, kedalaman salju sekali sehari, kepadatan salju setiap lima atau sepuluh hari, dll.
Selain stasiun meteorologi, ada jauh lebih banyak jaringan pos meteorologi di mana pengamatan dilakukan hanya pada curah hujan dan salju, karena jaringan pengamatan yang lebih padat diperlukan untuk memperkirakan distribusi jumlah ini.
Program pengamatan observatorium dan sejumlah stasiun khusus juga mencakup pengamatan radiasi matahari, radiasi terestrial, dan sifat reflektif dari permukaan dan air bumi; pengamatan suhu dan kelembaban pada ketinggian berbeda di lapisan udara permukaan (pengamatan gradien); pengukuran debu, kotoran kimia, produk radioaktif, dll di udara; pengamatan listrik atmosfer pada ionisasi udara, yaitu di atas kandungan partikel bermuatan listrik di dalamnya, dan di atas pengukuran medan listrik atmosfer.
Maksud dan tujuan pembuatan CPSU (menguraikan singkatan)?
WCP mengintegrasikan empat program yang saling terkait: Program Penelitian Iklim Dunia, Program Aplikasi Pengetahuan Iklim Dunia, Program Penelitian Efek Iklim Dunia pada Kegiatan Manusia, dan Program Data Iklim Dunia. Koordinasi semua pekerjaan pada program-program ini dipercayakan kepada Biro WCP yang dibuat secara khusus di bawah Sekretariat WMO. Aspek ilmiah dari WCP dibahas oleh Joint Scientific Committee, yang terdiri dari ilmuwan Soviet, akademisi A. M. Obukhov dan profesor M. A. Petrosyants. Arahan utama dari penelitian yang direncanakan ditentukan. Secara khusus, seharusnya mempelajari mekanisme umpan balik antara awan dan radiasi, proses interaksi antara laut dan atmosfer, pengembangan model iklim dan implementasi sejumlah percobaan. Direncanakan akan melibatkan Komite Ilmiah tentang Penelitian Kelautan (SCOR), Komite Penelitian Antariksa (COSPAR), Asosiasi Internasional Meteorologi dan Fisika Atmosfer (MAMFA) dalam pelaksanaan program penelitian.
Banyak perhatian diberikan dalam VKP untuk meningkatkan metodologi penelitian, memperluas kerja pada klimatologi terapan dan memenuhi kebutuhan ekonomi nasional dalam data iklim, menyiapkan bahan arsip tentang iklim dunia.
Program Penelitian Iklim Dunia (WCRP)
A.Y. Tolkachev (NOC Rusia)
Pada tahun 1980, pelaksanaan Program Iklim Dunia (WCP) di bawah naungan Organisasi Meteorologi Dunia (WMO), Komisi Oseanografi Antarpemerintah (IOC) dari UNESCO, Dewan Ilmiah Internasional (ICSU) dan Organisasi Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNEP) dimulai. Elemen yang paling penting WCP adalah program ilmiah internasional - Program Penelitian Iklim Dunia (WCRP). Hasil penelitian dari program WCRP digunakan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim WCRP dilakukan di bawah naungan tiga organisasi internasional: World Meteorological Organization (WMO), Komisi Oseanografi Antarpemerintah (IOC) dari UNESCO dan International Scientific Council (ICSU).Tujuan utama dari WCRP adalah:
Tentukan prediktabilitas iklim.
Tentukan dampak manusia terhadap iklim.
Ilmu apa yang disebut meteorologi? Merumuskan tahapan pembentukan meteorologi sebagai ilmu.
Proses atmosfer disertai dengan redistribusi energi dalam jumlah besar (pada akhirnya, semua bentuk energi adalah panas). Untuk planet kita ada tiga sumber potensial energi panas: energi radiasi Matahari (radiasi matahari), energi bintang-bintang dan energi matahari yang dipantulkan dari Bulan, dan akhirnya panas internal pendinginan Bumi, yang muncul ke permukaan sebagai hasil dari proses tektonik dengan air panas, geyser, dll. Energi bintang-bintang dan panas internal Bumi dapat diabaikan dibandingkan dengan radiasi matahari, oleh karena itu, energi radiasi Matahari dianggap sebagai satu-satunya sumber dari semua proses energi di Bumi.
Distribusi energi dalam spektrum matahari pada panjang gelombang tidak merata. Itu dapat diperkirakan oleh hukum Planck. Sekitar 99% energi matahari menyumbang panjang gelombang γ dari 0,1 hingga 4 mikron. Gelombang ini disebut pendek. Hanya satu persen dari energi matahari yang memiliki panjang gelombang panjang (γ\u003e 4 mikron). Pada bagian gelombang pendek dari spektrum matahari, seseorang dapat membedakan gelombang ultraviolet (0,1-0,4 μm), gelombang tampak (0,4-0,78 μm), dan gelombang inframerah dekat (0,78-4 μm). Bagian yang terlihat dari spektrum matahari menyumbang hampir setengah dari energi yang dipancarkan oleh matahari. Di bagian spektrum terlihat gelombang ungu terpendek, dan terpanjang - merah.
Sekitar 5% jatuh ke bagian ultraviolet, 52% ke bagian yang terlihat dan 43% ke bagian inframerah. Di bagian spektrum terlihat gelombang ungu terpendek. Radiasi matahari maksimum jatuh pada panjang gelombang 0,47 mikron, yang sesuai dengan bagian biru-biru dari spektrum surya. Gelombang terpanjang berwarna merah.
Di permukaan Bumi, bagian ultraviolet dari spektrum menyumbang sekitar 1%, yang terlihat - sekitar 40% dan inframerah - sekitar 60%. Radiasi maksimum di sini terjadi pada panjang gelombang sekitar 0,56 μm, yang sesuai dengan bagian kuning-hijau dari spektrum.
Radiasi matahari di atmosfer sebagian besar diserap oleh ozon (sinar ultraviolet), uap air dan karbon dioksida, serta awan dan partikel padat pengotor. Dalam spektrum matahari, Bumi tidak mengamati gelombang yang lebih pendek dari 0,29 mikron.
Udara atmosfer - media optik tidak homogen yang menyebarkan energi radiasi matahari. Akibatnya, misalnya, tempat-tempat yang diterangi di mana sinar matahari langsung tidak menembus. Penghamburan energi radiasi di atmosfer terjadi dalam dua cara: pada molekul dan aerosol. Intensitas hamburan molekul dan aerosol berbeda. Akibatnya, persentase sinar dengan panjang gelombang yang berbeda terus berubah, mengubah warna bola langit, cakram matahari, dll. Radiasi gelombang pendek elektromagnetik Matahari datang ke permukaan bumi sebagai radiasi langsung, tersebar dan total.
5. Pertukaran panas laut dan atmosfer.
Suhu rata-rata permukaan bumi 15 ° (288 K). Memiliki suhu seperti itu, Bumi memancarkan radiasi inframerah (termal) gelombang panjang ke atmosfer. Panjang gelombang, yang menyumbang energi maksimum, adalah 10 mikron.
Atmosfer menyerap sebagian besar radiasi gelombang panjang dari permukaan bumi. Tenggelam utama radiasi gelombang panjang adalah karbon dioksida (CO 2) dan terutama air (H 2 O), karena ada banyak air di atmosfer. Awan terdiri dari cairan (tetes), padat (kristal) dan air gas (uap air). Mereka secara intensif menyerap radiasi gelombang panjang Bumi, bertindak sebagai lapisan isolasi, seperti dinding kaca rumah kaca. Efek ini disebut efek rumah kaca.
Keadaan termal permukaan bumi dengan demikian dapat ditandai oleh perbedaan antara panas yang diserap dan radiasi yang efektif. Perbedaan ini disebut keseimbangan radiasi. Keseimbangan radiasi bisa positif dan negatif. Mulai dari siang hari positif hingga nilai malam negatif sebelum matahari terbenam di ketinggian 10-15 °. Kehadiran lapisan salju meningkatkan sudut ini menjadi 20–25 °. Keseimbangan radiasi laut adalah 10-20% lebih dari keseimbangan darat karena nilai albedo air yang lebih rendah, karena radiasi efektif dari permukaan ini hampir sama. Nilai rata-rata jangka panjang dari keseimbangan radiasi adalah nol.
Sebagian besar energi matahari diserap oleh permukaan bumi, yang, karena ketidakhomogenan fisiknya (lautan, daratan, perbedaan dalam bantuan, arus dingin dan hangat, dll.) Dipanaskan secara berbeda. Udara atmosfer yang berdekatan dengan permukaan ini juga akan dipanaskan secara berbeda. Volume udara yang lebih hangat (seperti yang lebih ringan) akan naik, dan volume yang lebih dingin akan turun. Pergerakan udara karena perbedaan kepadatan akan bergolak. dan semakin kuat semakin cepat suhu udara turun dengan ketinggian. Turbulensi ini disebut turbulensi termal, atau konveksi. Dengan demikian, panas dari PP ke atmosfer ditransfer bersama dengan konduksi panas molekuler dan konvektif.
Pengaruh faktor radiasi pada barang yang diangkut.
Di garis lintang tropis pada siang hari, lambung kapal akibat penyerapan radiasi matahari terlalu panas. Langsung di langit-langit dek, suhu bisa mencapai 60-70 ° C. Ini memiliki efek nyata pada kargo yang sensitif terhadap suhu tinggi. Kondisi suhu dan kelembaban berubah dalam ruang di bawah geladak. Pada malam hari, dengan keseimbangan radiasi negatif, lambung kapal bisa menjadi lebih dingin daripada udara luar. Kemudian suhu permukaan pendingin dapat turun di bawah titik embun udara bilge. Fluktuasi seperti itu sangat bagus di palka yang terletak di atas garis air.
6. Gradien suhu dan stratifikasi atmosfer.Semua elemen meteorologi bervariasi dalam ruang dan waktu, yaitu, mereka adalah fungsi dari koordinat titik dan waktu. Distribusi spasial unsur-unsur meteorologi disebut bidang-bidang unsur-unsur ini. Variabilitas elemen meteorologi di ruang angkasa mudah ditandai oleh gradien bidang ini. Gradien bidang meteorologi disebut jatuhnya nilai yang diberikan sepanjang normal ke permukaan dengan nilai yang sama dari kuantitas itu, dihitung per satuan jarak.
Untuk tujuan praktis, tidak tepat untuk beroperasi dengan gradien spasial elemen meteorologi, dan menemukan proyeksi mereka pada permukaan (level) horizontal - gradien horizontal dan sumbu vertikal - gradien vertikal. Gradien suhu vertikal -– dilambangkan dengan γ dan satuan ukurannya adalah derajat suhu per tinggi 100 m. Gradien suhu horizontal - 
diukur dalam derajat per derajat meridian (sekitar 100 km).
Penurunan suhu dengan ketinggian rata-rata adalah 0,65 ° per per 100 m tinggi. Penurunan suhu dengan ketinggian dijelaskan oleh adanya tutup salju di puncak gunung, bahkan di garis lintang khatulistiwa. Ini adalah alasan utama bahwa suhu minimum absolut pada permukaan bumi (-89 ° C) diamati secara tepat di belahan bumi selatan, di tengah Antartika, di mana ketinggian di atas permukaan laut lebih dari 4000 m. . Itu diamati di Yakutia, kira-kira di permukaan laut.
Stratifikasi suasana dan cuaca.
Asalkan permukaan di bawahnya hangat dan udaranya dingin, suhu dengan ketinggian turun dengan cepat (lebih dari 1 ° C per 100 m tinggi) gerakan vertikal berkembang di atmosfer. Stratifikasi seperti itu (distribusi temperatur dengan ketinggian) disebut tidak stabil (gambar.5).
Udara hangat naik, terjadi konveksi termal. Pembentukan dan pengembangan awan konvektif dengan semua fenomena yang hadir (hujan, hujan es, dll.) Adalah mungkin.
Udara bertingkat tidak stabil di garis khatulistiwa. Di lintang sedang, stratifikasi tidak stabil diamati di bagian belakang siklon dan antiklon yang bersebelahan dengan mereka. Visibilitas baik dengan pengecualian zona presipitasi.
Ketika inversi distribusi temperatur dengan ketinggian stratifikasi udara stabil. Inversi dapat dibentuk langsung di permukaan bumi sebagai hasil dari pendinginan radiasi lapisan udara terendah, atau di beberapa lapisan yang jauh dari permukaan bumi (Gbr. 4). Penyebab stratifikasi yang stabil mungkin adalah perpindahan (perpindahan horizontal) massa udara hangat di atas lapisan udara dingin, atau hasil dari penurunan dan pemanasan udara. Lapisan yang stabil di atmosfer membentuk langit-langit untuk konveksi, yang tidak dapat ditembusnya. Di bawah inversi, akumulasi kotoran, inti kondensasi, uap air, dibawa ke sini oleh arus konvektif dari lapisan bawah atmosfer. Inversi adalah batas atas, di bawahnya terbentuk awan stratocumulus.
Stratifikasi atmosfer akan menjadi stabil dan isotermal, yaitu, dengan suhu konstan dengan tinggi, dan bahkan dengan penurunan suhu dengan tinggi, jika penurunan ini kurang dari 1 ° C per 100 m tinggi. Stratifikasi yang stabil menghambat perkembangan gerakan vertikal. Dalam kondisi seperti itu pembentukan dan pengembangan awan konvektif tidak mungkin. Di musim dingin dengan kabut stratifikasi stabil terbentuk. Setiap saat sepanjang tahun, stratifikasi ini dikaitkan dengan penurunan visibilitas, peningkatan konsentrasi pengotor di atmosfer.
RENCANA Radiasi elektromagnetik, komposisi spektral radiasi matahari, hukum radiasi, kesetimbangan termal dan radiasi Bumi. Konstanta matahari, radiasi matahari langsung, perubahan radiasi matahari di atmosfer dan di permukaan bumi, penyerapan dan hamburan radiasi matahari di atmosfer, fenomena yang terkait dengan hamburan radiasi: cahaya menyebar, warna langit, senja dan fajar, visibilitas atmosfer, hukum pelemahan radiasi di atmosfer , koefisien transparansi, faktor kekeruhan. Kursus harian radiasi langsung dan tersebar. Radiasi total Refleksi radiasi dan albedo, Albedo planet dari radiasi yang diserap Bumi. Radiasi permukaan bumi, radiasi balik, radiasi efektif,. Efek "Rumah Kaca". Radiasi keluar, keseimbangan radiasi permukaan bumi
Pemindahan radiasi dari gelombang elektromagnetik dalam garis lurus dengan kecepatan cahaya (300 km / dt) Matahari adalah sumber utama radiasi yang datang ke bumi. Gelombang elektromagnetik adalah osilasi yang merambat di ruang, t, e adalah perubahan periodik pada gaya listrik dan magnetik pada setiap titik dalam ruang dengan panjang gelombang-jarak antara maxima tetangga (minima)]] frekuensi osilasi v - jumlah osilasi per detik C = λv kecepatan propagasi osilasi
Keseimbangan termal dan radiasi Bumi, energi radiasi Matahari - praktis satu-satunya sumber panas untuk permukaan bumi dan atmosfernya - bagian dari radiasi matahari - cahaya tampak, matahari - sumber energi radiasi Matahari - berubah menjadi panas sebagian di atmosfer itu sendiri, tetapi terutama pada permukaan bumi. untuk memanaskan lapisan atas tanah dan air, dan dari mereka dan udara - permukaan bumi yang dipanaskan dan atmosfer yang dipanaskan - radiasi radiasi infra merah yang tidak terlihat, mentransfer radiasi ini ke ruang dunia, permukaan bumi dan atmosfer Fehr didinginkan. kesetimbangan termal - kedatangan panas diimbangi oleh kehilangannya, keseimbangan radiasi - masuknya radiasi ke dalamnya diimbangi oleh dampak radiasi ke ruang global
0,76 - hingga batas atas yang tidak ditentukan, "title =" (! LANG: Spektrum Elektromagnetik - Distribusi Radiasi Elektromagnetik pada Panjang Gelombang - Ultraviolet - 0,01-0,39 μm, Cahaya Terlihat Tidak Terlihat -0,40 (Violet) -0, 76 mikron (merah), dirasakan oleh mata Infra merah-\u003e 0,76-hingga batas atas yang tidak terbatas," class="link_thumb"> 6 !} Spektrum elektromagnetik - distribusi radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang ultraviolet-0,01-0,39 mikron, cahaya tampak tak terlihat -0,40 (violet) -0,76 mikron (merah), dirasakan oleh mata Inframerah-\u003e 0,76-hingga tidak terdefinisi batas atas, secara kondisional hingga 500 atau 1000 mikron, tidak terlihat 0,76-hingga batas atas yang tidak ditentukan, "\u003e 0,76-hingga batas atas yang tidak ditentukan, bersyarat hingga 500 atau 1000 mikron, tidak terlihat"\u003e 0,76-hingga batas atas yang tidak ditentukan, "title =" (! LANG: Spektrum elektromagnetik- distribusi radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang ultraviolet-0,01-0,39 mikron, cahaya tampak -0,40 (violet) -0,76 mikron (merah), dirasakan oleh mata inframerah-\u003e 0,76 hingga batas atas tidak terbatas,"> title="Spektrum elektromagnetik - distribusi radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang ultraviolet-0,01-0,39 mikron, cahaya tampak tak terlihat -0,40 (violet) -0,76 mikron (merah), dirasakan oleh mata Inframerah-\u003e 0,76-hingga tidak terdefinisi batas atas"> !}
Dalam meteorologi, radiasi gelombang pendek, dalam kisaran panjang gelombang dari 0,1 hingga 4 mikron, meliputi: cahaya tampak + radiasi ultraviolet yang paling dekat dengannya dalam panjang gelombang, radiasi panjang gelombang panjang dari permukaan bumi dan atmosfer dengan panjang gelombang dari 4 hingga mikron radiasi matahari sebesar 99% - radiasi gelombang pendek
Hukum radiasi Hukum Planck - distribusi energi dalam spektrum radiasi benda yang benar-benar hitam berdasarkan panjang gelombang - energi dalam setiap interval panjang gelombang hanya bergantung pada suhu radiator Hukum radiasi Kirchhoff: - rasio emisivitas tubuh apa pun terhadap absorptivitasnya sama untuk semua benda pada suhu tertentu untuk frekuensi yang diberikan dan tidak tergantung pada bentuk dan sifat kimianya. Hukum anggur (law of displacement): -kekspresi koneksi panjang gelombang radiasi maksimum λmax dari tubuh yang benar-benar hitam dengan suhu absolut T: λ maks = в / T, di mana adalah konstanta Wien Stefan Boltzmann's law: -ekspresi untuk fluks radiasi total dari benda hitam tergantung pada T temperatur absolutnya, di mana
Konstanta surya Pengukuran kuantitatif radiasi matahari - penerangan energi atau kerapatan fluks radiasi matahari: - jumlah energi radiasi yang jatuh per satuan luas per unit waktu W / m² Penerangan konstan surya radiasi matahari pada batas atas atmosfer, melewati per satuan waktu per satuan luas, tegak lurus ke sinar matahari, dengan jarak rata-rata Bumi dari Matahari tergantung pada emisivitas matahari dan jarak dari Bumi ke Matahari menurut data pengukuran surya ekstra-atmosfer Naya konstan 1367 W / m² atau 1.959 kal / cm ² · min.
Radiasi matahari langsung - radiasi yang datang ke permukaan bumi langsung dari cakram matahari; insolasi - fluks radiasi matahari langsung pada permukaan horizontal - penerangan energi untuk panjang gelombang tertentu λ - kepadatan spektral penerangan energi
Penyerapan radiasi matahari di atmosfer 23% dari radiasi matahari langsung. Penyerap utama: uap air - di daerah spektrum inframerah yang terlihat dan dekat + aerosol - di seluruh spektrum 15% dari radiasi yang diserap Awan - 5% Ozon - di daerah ultraviolet dan spektral yang terlihat (hingga 3% dari semua) radiasi matahari) radiasi karbon dioksida di wilayah inframerah dari spektrum oksigen - di wilayah ultraviolet dan terlihat dari spektrum wilayah nitrogen-ultraviolet dari spektrum
Penyebaran radiasi matahari di atmosfer Hamburan adalah konversi parsial radiasi matahari langsung, memiliki arah tertentu dalam radiasi, terjadi di semua arah yang terjadi dalam media yang tidak homogen secara optikal: udara atmosferik yang mengandung partikel terkecil dari pengotor cair dan padat - tetesan, kristal, inti kondensasi, partikel debu) - udara bersih, bebas pengotor karena pergerakan termal molekul; 26% dari energi fluks total radiasi matahari datang ke permukaan bumi bukan dari cakram matahari, tetapi dari segala sesuatu yang tidak lengkungan inflow pada permukaan horisontal diukur dalam W / m 2 sinar panjang gelombang yang berbeda yang tersebar tersebar ke berbagai derajat: semakin kecil ukuran partikel hamburan, sinar pendek unggulan yang kuat dibandingkan dengan gelombang panjang
Fenomena yang terkait dengan hamburan radiasi hukum-Hamburan molekul Rayleigh berbanding terbalik dengan kekuatan keempat dari panjang gelombang. Sinar violet ekstrim tersebar 14 kali lebih banyak daripada merah ekstrim. Warna langit biru: biru, kerentanan mata manusia lebih dominan (terhadap sinar violet) hitam-violet warna langit adalah langit keruh - karena tetesan di awan lebih besar daripada panjang gelombang, sehingga seluruh spektrum yang terlihat (dari merah ke ungu) menghilang kira-kira sama dengan partikel 1-2 μm - pantulan cahaya, warna keputihan langit
Senja dan fajar adalah alasan matahari menyinari cakrawala, lapisan atmosfer yang tinggi oleh matahari, senja - penerangan dari kubah langit dan penerangan permukaan bumi dengan cahaya yang menyebar setelah matahari telah melampaui cakrawala (senja malam), atau sebelum terbit (pagi) Twilight) cahaya bergerak secara tangensial ke permukaan bumi, jalur cahaya di atmosfer menjadi jauh lebih besar daripada siang hari, sebagian besar cahaya biru dan hijau tersebar dari sinar matahari langsung, oleh karena itu sinar matahari langsung, serta wilayah yang diterangi olehnya ka dan langit di dekat cakrawala dilukis dengan nada merah. Cahaya fajar langit sebelum matahari terbit dan sesudah matahari terbenam (hamburan dan difraksi cahaya) senja astronomi - terus di malam hari, sampai pusat matahari terbenam di bawah cakrawala pada senja sipil 18 ° - interval waktu jalannya matahari tetap di bawah 8 °
Visibilitas Kisaran visibilitas adalah jarak di mana garis-garis besar objek di atmosfer tidak lagi berbeda Fenomena atmosfer yang mengganggu visibilitas: kabut, kabut, kabut, presipitasi, badai salju, badai debu, jarak pandang normal (tanpa adanya fenomena cuaca) secara konvensional dianggap 10 km. 1000 m
Hukum atenuasi radiasi dilemahkan di atmosfer dengan penyerapan dan hamburan sebanding dengan 1. fluks radiasi itu sendiri (semakin besar fluks, semakin banyak radiasi akan hilang, semua kondisi lainnya sama), 2. jumlah partikel penyerap dan hamburan di jalur sinar (tergantung pada panjang sinar yang dilalui) atmosfer dan kepadatan udara) koefisien transparansi - proporsi radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi dengan setetes cahaya matahari untuk atmosfer ideal yang tidak mengandung uap air dan kotoran aerosol - ok 0,9 kondisi atmosfer nyata di dataran dari 0,60 hingga 0,85 (lebih banyak di musim dingin daripada di musim panas) faktor kekeruhan adalah karakteristik dari redaman radiasi matahari di atmosfer, yang merupakan rasio dari koefisien atenuasi dari atmosfer nyata dan ideal atau jumlah atmosfer ideal yang melemahkan arus masuk. radiasi dengan cara yang sama seperti faktor kekeruhan nilai atmosfer nyata yang diberikan tergantung pada sifat-sifat massa udara
Refleksi radiasi matahari. Radiasi yang diserap. Albedo dari Bumi. Radiasi pantul Radiasi albedo terserap (lat. Albus white) pada permukaan A - rasio jumlah radiasi pantulan dengan jumlah total radiasi yang jatuh pada permukaan tertentu dinyatakan dalam persentase.
Nilai-nilai Albedo tanah adalah 10-30% chernozem basah - berkurang menjadi 5%, kering, pasir ringan - meningkat menjadi 40% dari hutan, padang rumput, ladang,% salju segar, salju tahan lama - sekitar 50% dan kurang. permukaan air yang halus untuk radiasi langsung - dari beberapa persen saat matahari tinggi hingga 70% saat matahari rendah - juga tergantung pada kegairahan untuk radiasi difusi permukaan air albedo 5-10%. permukaan lautan dunia 5-20%. permukaan atas awan - dari beberapa persen menjadi 70-80%, rata-rata 50-60%.
Albedo bumi atau Albedo planet - rasio radiasi matahari yang dipantulkan dan terpencar ini terhadap radiasi matahari total yang memasuki atmosfer diperkirakan 31%. Bagian utama Albedo planet Bumi adalah refleksi radiasi matahari oleh awan.
Emisi permukaan bumi E s adalah radiasi bumi sendiri dari spektrum panjang gelombang (inframerah) (hukum Stefan-Boltzmann) yang dipancarkan oleh lapisan atas tanah dan air, lapisan salju dan vegetasi pada 15 ° atau 288 K adalah 3,73 * 10 2 W / m. 2. Permukaan Bumi yang dipanaskan itu sendiri memancarkan radiasi ke atmosfer dalam spektrum panjang gelombang panjang (inframerah) (hukum Stefan-Boltzmann) (Е s) - ini adalah komponen pengeluaran dari "jendela transparansi" keseimbangan radiasi bumi untuk radiasi bumi 8,2-12 mikron
Counter-radiasi Ea-atmosfer atmosfer (inframerah) yang datang ke permukaan bumi diserap oleh permukaan bumi hampir seluruhnya (oleh 90-99%) sumber panas penting untuk permukaan bumi di samping radiasi matahari yang diserap meningkat dengan meningkatnya kekeruhan pada dataran (0.21- 0,28 kW / m 2)\u003e daripada di pegunungan (0,07-0,14 kW / m 2), maksimum di khatulistiwa (0,35-42 kW / m 2) tergantung pada konten di atmosfer uap air, karbon dioksida dan ozon dengan emisivitas tinggi di wilayah inframerah spektrum substansi dalam atmosfer, radiasi terestrial penyerap dan mengirim counter radiasi (max. penyerapan 5,5 7,0 mikron) rumah kaca daripada di pegunungan (0,07-0,14 kW / m2), maksimum di khatulistiwa (0,35-42 kW / m2) tergantung pada konten di atmosfer uap air, karbon dioksida dan ozon, yang memiliki emisivitas tinggi di wilayah inframerah dari uap air spektrum adalah zat utama di atmosfer, menyerap radiasi terestrial dan mengirim kembali radiasi (maks. penyerapan 5,5-7,0 μm) efek rumah kaca 
Radiasi efektif Perbedaan antara radiasi intrinsik permukaan bumi dan radiasi atmosfer atmosfer radiasi sekitar setengah jumlah panas yang diterimanya dari radiasi yang diserap.
Pertanyaan untuk ditinjau 1. Apa konstanta matahari dan apa yang bergantung padanya? 2. Apa itu kesetimbangan termal dan radiasi dari Bumi? 3. Apa yang disebut radiasi matahari langsung? 4. Bagaimana radiasi matahari diserap di atmosfer? 5. Bagaimana umum dalam meteorologi untuk membagi radiasi elektromagnetik? 6. Zat apa yang merupakan peredam paling kuat? 7. Bagaimana proses dispersi di atmosfer ditentukan? 8. Di mana hamburan tergantung? 9. Fenomena apa yang berhubungan dengan hamburan radiasi? 10. Apa yang menjadi ciri dan apa yang menentukan tingkat radiasi langsung harian dan tahunan? 11. Apa itu radiasi total? 12. Apa permukaan Albedo? 13. Gas apa yang menciptakan efek rumah kaca? 14. Faktor-faktor apa yang bergantung pada konter-radiasi? 15. Bagaimana keseimbangan radiasi berubah pada siang hari?
Kirim pekerjaan baik Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini.
Siswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.
Diposting pada http://www.allbest.ru/
Pendahuluan
Kebutuhan untuk menemukan keseimbangan radiasi atmosfer muncul dalam banyak masalah pemodelan iklim, perkiraan cuaca, penilaian dampak aktivitas manusia. Salah satu masalah utama yang muncul dalam simulasi numerik radiasi atmosfer terkait dengan keberadaan sejumlah besar garis serapan molekul, yang sangat menyulitkan perhitungan karakteristik radiasi terintegrasi dari spektrum. Atmosfer tidak secara optik tipis atau secara optik tebal untuk semua bagian spektrum pada saat yang bersamaan.
Probabilitas yang berubah secara tajam dari penyerapan kuanta dalam energi terdekat menyebabkan hukum kompleks pelemahan spasial dari intensitas radiasi terintegrasi, yang sangat berbeda dari yang eksponensial. Spektrum emisi berkorelasi dengan masing-masing resonansi serapan. Transmisi utama radiasi terjadi di sayap garis. Selain itu, ada variasi yang cukup besar dan ketidakseragaman dalam ketinggian konsentrasi komponen penyerap dan hamburan atmosfer.
Saat ini, upaya para peneliti, ahli teori, dan kalkulator telah mengumpulkan sejumlah besar data spektroskopi pada penampang resapan dalam garis gas atmosfer dan kotoran kecil, serta data tentang hamburan dan penyerapan radiasi oleh partikel awan dan aerosol atmosfer. Informasi tentang penampang penyerapan dikompilasi ke dalam perpustakaan data komputer, yang memfasilitasi penyempurnaan dan, yang paling penting, secara signifikan meningkatkan ketersediaan informasi untuk digunakan. Sebagai contoh, bank data HITRAN-92 dalam kisaran dari 40 cm-1 hingga 22650 cm-1 berisi parameter sekitar 700 ribu garis serapan molekul dari 32 gas atmosfer, dengan mempertimbangkan komposisi molekul isotop yang berbeda (semuanya dengan isotop. Spektrum atmosfer radiasi matahari)
Radiasi atmosfer
Radiasi di atmosfer adalah radiasi elektromagnetik Matahari, yang merambat pada kecepatan 300.000 km / s. Komponen-komponennya adalah sinar tampak dan sinar gamma yang tidak terlihat oleh mata, sinar-X, sinar ultraviolet, sinar inframerah, dan gelombang radio. Matahari adalah sumber utama panas dan cahaya bagi bumi.
Energi radiasi Matahari berubah menjadi panas sebagian di atmosfer itu sendiri, tetapi terutama di permukaan bumi. Ini memanaskan lapisan atas tanah dan air, dan dari mereka udara. Permukaan bumi yang dipanaskan dan atmosfer yang dipanaskan sendiri memancarkan radiasi infra merah yang tidak terlihat ke luar angkasa dan didinginkan.
Radiasi Matahari, yang menerima permukaan Bumi, dapat dibagi menjadi langsung, difus dan diserap. Ini karena perubahannya ketika melewati atmosfer.
Radiasi matahari langsung datang ke permukaan bumi langsung dari cakram matahari dalam bentuk berkas sinar paralel. Masuknya radiasi langsung ditandai oleh intensitas - jumlah energi radiasi yang memasuki permukaan tegak lurus terhadap sinar matahari. Intensitas fluks radiasi matahari di atmosfer bagian atas dengan jarak rata-rata Bumi dari Matahari disebut konstanta matahari. Menurut data terbaru, itu sama dengan 1,353 kW / m 2.
Rata-rata, untuk setiap kilometer persegi permukaan bumi ada 4,27 × 10 16 J radiasi matahari per tahun.
Untuk mendapatkan jumlah panas seperti itu secara artifisial, perlu membakar lebih dari 400 ribu ton batubara. Selama tahun ini, permukaan bumi menerima hampir 250 kali lebih banyak energi dari Matahari daripada yang dihasilkan oleh semua pembangkit listrik di dunia. Pada saat yang sama, radiasi matahari yang mencapai Bumi kurang dari dua milyar dari total radiasi matahari. Kami memahami betapa pentingnya jumlah energi ini ketika kita menyaksikan pencairan salju yang cepat pada hari yang hangat, penguapan air yang cepat setelah hujan, tenaga angin saat badai atau kegilaan badai laut. Semua proses ini terjadi di bawah pengaruh matahari.
Dalam perjalanan ke Bumi, sebagian kecil dari radiasi matahari diserap oleh atmosfer. Penyerapan selektif, karena gas yang berbeda menyerap radiasi secara berbeda. Nitrogen dan oksigen hanya menyerap gelombang ultraviolet. Penyerap yang lebih kuat adalah ozon. Menyerap radiasi di daerah inframerah karbon dioksida secara intensif. Penyerap utama di atmosfer adalah uap air, terkonsentrasi terutama di bagian bawah troposfer. Awan dan kotoran atmosfer juga menyerap radiasi matahari. Karena fenomena penyerapan, suhu udara rata-rata adalah +14 ° C, sedangkan dengan tidak adanya atmosfer itu 6-22 ° C. Dan ini berarti bahwa Bumi akan berubah menjadi gurun batu es yang mati.
Secara umum, 15-20% radiasi matahari diserap di atmosfer. Penyerapan bervariasi dengan waktu tergantung pada konten zat yang diserap di udara (terutama uap air dan debu), serta ketinggian matahari di atas cakrawala, karena ini mengubah ketebalan udara yang dilalui oleh sinar.
Suhu permukaan bumi rata-rata 15 ° C (288 K). Dengan suhu seperti itu, Bumi memancarkan radiasi inframerah (termal) gelombang panjang ke atmosfer.Panjang gelombang di mana energi maksimum jatuh adalah 10 μm (Gbr. 1.4).
Atmosfer menyerap sebagian besar radiasi gelombang panjang dari permukaan bumi. Peredam radiasi gelombang panjang utama adalah karbon dioksida (C0 2) dan terutama air (H 2 0), karena ada banyak air di atmosfer. Awan terdiri dari cairan (tetes), padat (kristal) dan air gas (uap air). Mereka secara intensif menyerap radiasi gelombang panjang Bumi, bertindak sebagai lapisan isolasi, seperti dinding kaca rumah kaca. Efek ini disebut efek rumah kaca.
Jika malam berawan, maka relatif hangat. Jika langit tidak berawan, maka sebagian energi yang dipancarkan oleh permukaan Bumi masuk ke luar angkasa dan malam itu dingin.
Di siang hari, kehilangan energi karena radiasi gelombang panjang tidak terlihat, karena terhalang oleh energi matahari yang masuk. Awan dapat menyerap, memantulkan dan memancarkan radiasi gelombang panjang. Atmosfer itu sendiri juga memancarkan radiasi gelombang panjang. Bagian dari radiasi gelombang panjang atmosfer, yang diarahkan ke permukaan bumi, disebut radiasi atmosfer.
Panjang gelombang, mikron Gambar. 1.4. Pita radiasi dan penyerapan bumi
Penunjukan untuk radiasi matahari langsung dan difus, terutama terdiri dalam kisaran panjang gelombang dari 0,17 hingga 4 mikron,
Pengaruh radiasi matahari pada iklim
Spektrum emisi Matahari, diamati di atas atmosfer Bumi dan di permukaan laut
Radiasi matahari sangat mempengaruhi Bumi hanya di siang hari, pasti kapan Matahari di atas cakrawala. Juga, radiasi matahari sangat dekat kutub, pada periode hari-hari kutub, ketika matahari bahkan di tengah malam berada di atas cakrawala. Namun, di musim dingin di tempat yang sama, Matahari tidak naik di atas cakrawala sama sekali, dan karenanya tidak mempengaruhi wilayah tersebut. Radiasi matahari tidak diblokir awan, dan karena itu masih tiba di Bumi (dengan lokasi langsung Matahari di atas cakrawala). Radiasi matahari adalah kombinasi warna kuning cerah matahari dan panas, panas melewati awan. Radiasi matahari ditransmisikan ke Bumi oleh radiasidaripada metode konduktivitas termal.
Jumlah radiasi yang diterima tubuh surgawitergantung pada jarak antara planet dan bintang - ketika jaraknya dua kali lipat, jumlah radiasi yang datang dari bintang ke planet berkurang empat kali lipat (sebanding dengan kuadrat jarak antara planet dan bintang). Jadi, bahkan perubahan kecil dalam jarak antara planet dan bintang (tergantung pada keanehan mengorbit) menyebabkan perubahan signifikan dalam jumlah radiasi yang memasuki planet ini. Eksentrisitas orbit Bumi juga tidak konstan - selama ribuan tahun ia berubah, secara berkala membentuk hampir sempurna sebuah lingkaran, terkadang eksentrisitas mencapai 5% (saat ini sama dengan 1,67%), yaitu di perihelion Bumi saat ini menerima radiasi matahari 1.033 lebih banyak daripada di aphelia, dan dengan eksentrisitas terbesar - lebih dari 1,1 kali. Namun, jauh lebih kuat jumlah radiasi matahari yang masuk tergantung pada perubahan musim - saat ini, jumlah total radiasi matahari yang tiba di Bumi hampir tidak berubah, tetapi di lintang 65 S. Sh. (Garis lintang kota utara Dari Rusia, Dari Kanada) di musim panas, jumlah radiasi matahari yang masuk lebih dari 25% lebih banyak daripada di musim dingin. Ini disebabkan oleh fakta bahwa Bumi condong pada sudut 23,3 derajat relatif terhadap Matahari. Perubahan musim dingin dan musim panas saling dikompensasi, namun demikian, ketika garis lintang dari situs pengamatan bertambah, jarak antara musim dingin dan musim panas menjadi semakin banyak khatulistiwa tidak ada perbedaan antara musim dingin dan musim panas. Untuk Lingkaran Arktik di musim panas, kedatangan radiasi matahari sangat tinggi, dan di musim dingin sangat kecil. Itu terbentuk iklim di bumi. Selain itu, perubahan eksentrisitas secara berkala mengorbit Bumi dapat menyebabkan munculnya berbagai zaman geologis: misalnya, zaman Es.
|
Jumlah rata-rata harian radiasi matahari, kWh / mІ |
|||||||||||||||||
|
Longyear |
Murmansk |
Arkhangelsk |
Yakutsk |
St. Petersburg |
Moskow |
Novosibirsk |
Berlin |
Ulan-Ude |
London |
Khabarovsk |
Rostov-on-Don |
Sochi |
Temukan |
New york |
Madrid |
Aswan |
|
Sastra
1. S. Romanov, A. Trotsenko, B. Fomin Penggunaan
2. Banyak metode untuk menggambarkan transfer radiasi matahari
dalam suasana hamburan dengan selektivitas yang ketat
penyerapan gas. // Preprint IAE mereka. Kurchatov I.V. 5304/1,
Moskow 1991.
3. Dasar-dasar proses radiasi di atmosfer. - L.:
Hydrometeoizdat, 1984.
4. Sevastyanenko V.G. Perpindahan panas oleh radiasi secara nyata
spektrum. // Diss.Doctor Fisika dan Matematika - ITAM. Novosibirsk
Diposting di Allbest.ru
...Dokumen serupa
Ozonosfer sebagai komponen paling penting dari atmosfer yang mempengaruhi iklim dan melindungi semua kehidupan di Bumi dari radiasi ultraviolet matahari. Pembentukan lubang ozon di lapisan ozon Bumi. Sumber kimia dan geologi dari polusi udara.
abstrak, ditambahkan pada 05.06.2012
Analisis kemungkinan penggunaan energi matahari dan angin dalam hubungannya dengan sumber energi tradisional, serta pembagian energi bersama antara energi matahari dan angin Perbandingan untuk penggunaan energi angin dan matahari yang lebih ekonomis.
pemeriksaan, ditambahkan pada 03.11.2013
Berkurangnya konsentrasi ozon stratosfer. Apa lubang ozon dan penyebab pembentukannya. Proses penghancuran ozonosfer. Penyerapan radiasi ultraviolet dari matahari. Polusi atmosfer antropogenik. Sumber polusi geologis.
presentasi ditambahkan pada 11/28/2012
Komposisi dan struktur atmosfer. Sumber utama panas, memanaskan permukaan bumi dan atmosfer serta suhu udara. Air di atmosfer, pembentukan awan dan curah hujan. Tekanan atmosfer, angin, tipenya. Cuaca dan perkiraannya. Konsep iklim.
abstrak, ditambahkan pada 15.08.2010
Penyebab fluktuasi dalam iklim Bumi, yang dinyatakan dalam penyimpangan signifikan parameter cuaca. Proses dinamis di Bumi, fluktuasi intensitas radiasi matahari dan aktivitas manusia. Variabilitas Tingkat Samudra Dunia.
presentasi ditambahkan pada 11/01/2017
Efek radiasi ultraviolet pada proses trofik, pengaturan dan metabolisme pada tumbuhan dan organisme hidup. Penyebab lubang ozon dan pengaruhnya terhadap kesehatan manusia. Distribusi global intensitas radiasi ultraviolet.
pemeriksaan, ditambahkan 28/1/2011
Sumber kontaminasi radioaktif. Masalah lingkungan energi termal dan tenaga air. Pembangkit listrik pasang surut dan penilaian lingkungannya. Sejarah penggunaan energi angin. Penilaian lingkungan tentang penggunaan energi radiasi matahari.
abstrak, ditambahkan pada 12/02/2014
Gas yang merupakan bagian dari atmosfer; persentase mereka di atmosfer dan masa hidup mereka. Peran dan pentingnya kehidupan berbagai ekosistem oksigen, nitrogen dan karbon dioksida. Perlindungan ozon organisme hidup dari radiasi ultraviolet yang berbahaya.
abstrak, ditambahkan 27/03/2014
Tingkat dan sifat efek negatif radiasi pada kesehatan organisme hidup. Jenis dosis radiasi: paparan, diserap, setara dan efektif. Paparan alami eksternal dan internal. Tingkat radiasi di area NPP Chernobyl.
presentasi ditambahkan pada 04/09/2014
Penggunaan sumber daya air. Polusi air Hydrosphere - cangkang air Bumi, termasuk lautan, laut, sungai, danau, air tanah dan gletser, lapisan salju, serta uap air di atmosfer. Distribusi massa air di hidrosfer Bumi