Солнце - звезда Солнечной системы, которая является для источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите. Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно. Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе,пронизывая , проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается , так как уменьшается угол падения солнечного луча.
На степень нагрева земной поверхности влияет также и то, что земная ось наклонена к плоскости орбиты, по которой Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, под углом 66,5° и все время направлена северным концом в сторону Полярной звезды.
Представим себе, что Земля, двигаясь вокруг Солнца, имеет земную ось, перпендикулярную плоскости орбиты вращения. Тогда бы поверхность на разных широтах получала бы неизменное в течение года количество тепла, угол падения солнечного луча был все время постоянным, всегда день был бы равен ночи, не происходило бы смены времен года. На экваторе эти условия мало отличались бы от нынешних. Существенное влияние на нагрев земной поверхности, а значит, и на весь наклон земной оси имеет именно в умеренных широтах.
В течение года, то есть за время полного оборота Земли вокруг Солнца, особо примечательны четыре дня: 21 марта, 23 сентября, 22 июня, 22 декабря.
Тропики и полярные круги разделяют поверхность Земли на пояса, которые различаются между собой солнечной освещенностью и количеством тепла, получаемого от Солнца. Выделяют 5 поясов освещенности: северный и южный полярные, которые получают мало света и тепла, пояс с жарким климатом и северный и южный пояса, которые получают света и тепла больше, чем полярные, но меньше, чем тропические.
Итак, в заключение можно сделать общий вывод: неравномерный нагрев и освещение земной поверхности связаны с шарообразностью нашей Земли и с наклоном земной оси до 66,5° к орбите вращения вокруг Солнца.
Количество солнечной энергии, достигающей на поверхность Земли, изменяется из-за движения земли вокруг своей оси и Солнца. Эти изменения зависят от времени суток и времени года. Обычно в полдень на Землю попадает наибольшее количество солнечной радиации, чем рано утром или поздно вечером. В полдень Солнце находится в зените, и длина пути прохождения лучей Солнца через атмосферу Земли сокращается. Вследствие этого, меньшее количество солнечных лучей преломляется и отражается, следовательно, больший объем солнечной радиации достигает поверхности земли. Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависит от ряда факторов: широты, местного климата, сезона года, угла наклона поверхности по отношению к Солнцу.Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, отличается от среднегодового значения: в зимнее время - менее чем на 0,8 кВт*ч/м 2 в день на Севере Европы и более чем на 4 кВт*ч /м 2 в день в летнее время в этом же регионе. Различие уменьшается по мере приближения к экватору. Количество солнечной энергиизависит и от географического месторасположения объекта: чем ближе к экватору, тем оно больше. Например, среднегодовое суммарное солнечное излучение, падающее на горизонтальную поверхность, составляет: в Центральной Европе, Средней Азии и Центральном регионе России - приблизительно 1000 кВт*ч/м 2 ; в Средиземноморье приблизительно 1500 кВт*ч/м 2 ; в большинстве пустынных регионов Африки, Ближнего Востока и Австралии - приблизительно 2200 кВт*ч/м 2 . Таким образом, количество солнечной радиации существенно различается в зависимости от времени года и географического положения. Этот фактор играет важнейшую роль при расчете эффективности использования электростанций, в которых используются солнечные батареии коллекторы. Рис.1.2 Распределение солнечной радиации на поверхности Земли.
1.4 История развития солнечных коллекторов
Люди нагревали воду при помощи Солнца с давних времен, до того, как ископаемое топливо заняло лидирующее место в мировой энергетике. Принципы солнечного отопления известны на протяжении тысячелетий. Покрашенная в черный цвет поверхность сильно нагревается на солнце, тогда как светлые поверхности нагреваются меньше, белые же меньше всех остальных. Это свойство используется в солнечных коллекторах - наиболее известных приспособлениях, непосредственно использующих энергию Солнца. Коллекторы были разработаны около двухсот лет назад. Самый известный из них - Технология изготовления солнечных коллекторов достигла практически современного уровня в 1908 году, когда Вильям Бейли из американской "Carnegie Steel Company" изобрел коллектор с теплоизолированным корпусом и медными трубками. Этот коллектор весьма походил на современную термосифонную систему (см. ниже). К концу первой мировой войны Бейли продал 4 000 таких коллекторов, а бизнесмен из Флориды, купивший у него патент, к 1941 году продал почти 60 000 коллекторов. Введенное в США во время второй мировой войны нормирование меди привело к резкому падению рынка солнечных обогревателей. До всемирного нефтяного кризиса 1973 года эти устройства пребывали в забвении. Однако кризис пробудил новый интерес к альтернативным источникам энергии. В результате возрос спрос и на солнечную энергию. Многие страны живо интересуются развитием этой области. Эффективность систем солнечного отопления с 1970-х постоянно возрастает благодаря использованию для покрытия коллекторов закаленного стекла с пониженным содержанием железа (оно пропускает больше солнечной энергии, чем обычное стекло), улучшенной теплоизоляции и прочному селективному покрытию.
Солнечная энергия восстанавливается без участия человека естественным путем и является одним из экологически безопасных источников. Ученые всего мира работают над разработкой систем, которые расширят возможности использования солнечной энергии. Один квадратный метр Солнца излучает 62 900 кВт энергии. Это количество излучения равно работе 1 миллиона электрических ламп.(10)
Солнечная энергия может быть преобразована в полезную энергию и использоваться для активных и пассивных энергетических систем. Более масштабный способ использования солнечного света это строительство зданий, при проектировании которых, были учтены климатические условия, подобранны строительные материалы, максимально использующие солнечную энергию, для обогрева или охлаждения, освещения зданий. При таком проектировании сама конструкция здания является коллектором, аккумулирующем солнечную энергию. Такие здания экологически чистые, комфортные и энергетически независимые.
Принцип активных систем использование солнечной энергии, при этом применяется солнечный коллектор. Он поглощает солнечный свет, превращая ее в тепло, которое через теплоноситель обогревает здания, нагревает воду и может преобразовать ее в электрическую энергию. Солнечные коллекторы могут использоваться в бытовых нуждах, сельском хозяйстве и в промышленности.
Читайте также:
Сведение всего к абстракциям и количеству |
1 полярные пояса
2 умеренные пояса
3 географический пояс
136Литосфера — это верхняя оболочка Земли и верхняя часть мантии.
Земная кора под материками состоит из
Осадочных пород
2 магматических
3 вулканических
4 метаморфических
Гранита
Базальта
Земная кора толще под
Материками
2 океанами
3 озерами
4 равнинами
139К внутренним оболочкам Земли относятся:
Ядро
2 литосфера
3 платформа
Мантия
5земная кора
Установите последовательность расположения оболочек Земли в порядке их удаления от центра.
3: астеносфера
4: земная кора
141 К экзогенным процессам относятся:
Эрозия
2 вулканизм
Эоловые процессы
4 магматизм
5 землетрясение
142 К эндогенным процессам относятся:
Тектонические движения
Вулканизм
3 выветривание
Метаморфизм
5 аккумуляция
6 эоловые процессы
143Установите соответствие между источниками внешних и внутренних сил Земли .
1: внешние силы
2: внутренние силы
А) Солнце
Б) распад радиоактивных элементов горных пород
В) земная кора
Г) выветривание
144По происхождению горы бывают:
Тектонические
2 складчатые
Вулканические
Эрозионные
6 молодые
145 Равнинами являются:
Низменности
Возвышенности
4 впадины
Плоскогорья
146Равнины материка Евразия:
Западно-Сибирская
2 Ла-платская
Прикаспийская
4Амазонская
5 Центральная Североамериканская
Укажите способ определения абсолютной высоты места по карте
1шкала глубин
Шкала высот
3 масштаб
4градусная сетка
В состав гидросферы входят:
Воды Мирового океана
Воды суши
Подземные воды
4вода в живых организмах
5вода в недрах Земли
6атмосферная вода
Установите последовательность океанов в порядке уменьшения их максимальной глубины.
2: Атлантический
3: Индийский
4: Ледовитый
150.Свойство воды, обеспечивающее ее круговорот в природе:
1 текучесть
2 растворитель
3 теплоемкость
Свободный переход из одного физического состояния в другое
151 Внутренним морем является:
1 Берингово
2 Карское
Черное
4 Баренцево
152Материковая отмель или шельф — это мелководная часть, окаймляющая материк с глубиной:
От 0 до 200 м
2 от 0 до 2500 м
3 от 0 до 1000 м
4 от 0 до 6000 м
153 Температура поверхностых вод в океане понижается от:
Экватора к полюсам
2полюсов к экватору
3нулевого меридиана на запад
4Гренландии к экватору
154 Запас пресной воды на Земле составляет:
Читайте в этой же книге:Географическая долгота измеряется от …
| Любая точка на материке Австралия имеет … | Спирали | Гейзеры | Главное свойство биосферы | Дубрава | Отбирает формы и методы развития и воспитания школьников средствами естествознания |mybiblioteka.su — 2015-2018 год.
Углы падения солнечных лучей
Высота стояния солнца существенно влияет на поступление солнечной радиации. Когда угол падения солнечных лучей мал, то лучи должны проходить путь сквозь толщу атмосферы.
Солнечное излучение частично поглощается, часть лучей отражается от частиц, взвешенных в воздухе, и достигает земной поверхности в виде рассеянного излучения.
Высота солнца непрерывно изменяется по мере перехода от зимы к лету, как и при смене суток.
Наибольшее значение угол падения солнечных лучей достигает в 12 ч 00 мин (солнечное время). Принято говорить, что в этот момент времени солнце находится в зените. В полдень интенсивность излучения также достигает максимального значения. Минимальные значения интенсивности излучения достигаются утром и вечером, когда солнце расположено низко над горизонтом, также зимой. Правда, зимой на землю падает несколько больше прямого солнечного света.
Это обусловлено тем, что абсолютная влажность зимнего воздуха ниже «и поэтому он меньше поглощает солнечное излучение.
На рис. 37 показано, каких больших значений интенсивность радиации достигает на перпендикулярной поверхности, ориентированной в сторону солнца, несмотря на то что острый угол падения солнечных лучей меняется.
Начальная часть этой кривой довольно точно отражает положение в ясный мартовский день. Солнце восходит в 6 ч 00 мин на востоке и незначительно освещает восточную фасадную стену (только в виде излучения, отраженного атмосферой).
Тема: Распределение солнечного света тепла на земле
С увеличением угла падения солнечных лучей быстро возрастает интенсивность солнечной радиации, падающей на поверхность фасадной стены.
Примерно в 8 ч интенсивность солнечной радиации составляет уже около 500 Вт/м2, а максимального значения, равного примерно 700 Вт/м2, она достигает на южной фасадной стене здания немногим ранее полудня.
Увеличить картинку
При вращении земного шара вокруг своей оси за одни сутки, т.
е. при видимом движении солнца вокруг земного шара, меняется угол падения солнечных лучей не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. Этот угол в горизонтальной плоскости называется азимутальным углом. Он показывает, на сколько градусов угол падения солнечных лучей отклоняется от северного направления, если полный круг составляет 360°.
Вертикальный и горизонтальный углы связаны между собой так, что при изменении времен года всегда два раза в год угол высоты расположения солнца на небосводе оказывается одинаковым при одних и тех же значениях азимутального угла.
На рис. 39 показаны траектории солнца при его видимом движении вокруг земного шара зимой и летом в дни весеннего и осеннего равноденствия.
Проектируя эти траектории на горизонтальную плоскость, получают плоскостное изображение, с помощью которого обеспечивается возможность точно описать положение солнца на земном шаре. Такая карта солнечной траектории называется солнечной диаграммой или просто солнечной картой. Поскольку траектория солнца изменяется при перемещении с юга (от экватора) на север, то для каждой широты существует своя характерная солнечная карта.
Страница 1 из 4
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛА И СВЕТА НА ЗЕМЛЕ
Солнце - звезда Солнечной системы, которая является для планеты Земля источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите.
Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно.
Распределение солнечного света и тепла на Земле, тепловые пояса, времена года
Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла.
На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает у экватора гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе, - пронизывая атмосферу, проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности.
Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается температура воздуха, так как уменьшается угол падения солнечного луча.
23 4 Следующая >В конец >>
Сколько разного освещения? 5 столбов Пояс для собак …
сколько разного освещения?
- 5 pol
- Ремни Ремни освещенности освещения — поверхности частей Земли, ограниченных тропиками, полярными кругами и различными условиями освещения.
Он расположен между тропиками в тропическом поясе, где два раза в год (и в тропиках — один раз в год) вы можете видеть, что полуденное солнце находится в зените. От полярного круга до полюса в каждом полушарии полярный пояс, здесь полярный день и полярная ночь.
Распределение солнечного света и тепла на Земле
В умеренных районах, расположенных на северном и южном земном полушарии во время тропических и полярных кругов, солнце не встречается в зените, полярного дня и полярной ночи не наблюдается.
Tj излучают зону 5 освещения: -северную и южную полярность, получая лишь немного света и тепла. Тропический пояс с жаркими климатическими -неверными и южными умеренными зонами, которые получают свет и больше тепла, чем полярные, но менее тропические.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Отправленный администратором 1 января 0001 года. Эта запись была опубликована в домашних заданиях. Закладка Постоянная ссылка.
§ 30. Распределение солнечного света и тепла на Земле (учебник)
§ 30. Распределениесолнечного света и тепла на Земле
1. Вспомните, почему на Земле происходит смена дняи ночи и времен года.
2. Что называется орбитой Земли?
Изменениевысоты Солнца над горизонтом в течение года. Чтобы понять, почему на протяжении года Солнце в полдень бывает на разной высотенад горизонтом, вспомните с уроков природоведения особенности движения Земливокруг Солнца.
На глобусе видно, что земная ось имеет наклон.
Во времядвижения Земли вокруг Солнца угол наклона не меняется. Благодаря этому Землявозвращается к Солнцу больше то Северной, то Южной полушарием. От этогоизменяется угол падения солнечных лучей на земную поверхность. И соответственно большеосвещается и нагревается то одна, то другая полушарие.
Если бы земная ось была бы не наклонена, аперпендикулярна плоскости орбиты Земли, то количество солнечного тепла на каждойпараллели течение года, не изменялась бы.
Тогда бы в своих наблюдениях завысотой полуденного Солнца, вы целый год записывали бы одну и ту же длинутени гномона. Это указывало бы на то, что в течение года продолжительность дня всегдаравен ночи.
Тогда земная поверхность нагревалась в течение года одинаково и поргода не существовало бы.
Освещениеи нагрев поверхность Земли в течение года. По поверхности шарообразной Земли солнечное тепло и свет распределяютсянеравномерно.
Это объясняется тем, что угол падения лучей на разных широтахразный.
Вы уже знаете, что земная ось наклонена к плоскостиорбиты под углом. Своим северным концом она направлена в сторону Полярной звезды.Солнце всегда освещает половину Земли.
При этом более освещается то Севернаяполушарие (и день там длится дольше, чем в другом полушарии), то, наоборот, Южная.Дважды в год оба полушария бывают освещены одинаково (тогда и продолжительность дня вобоих полушариях одинакова).
Когда Земля обращена к Солнцу Северным полюсом, тогдаоно больше освещает и нагревает Северное полушарие.
Дни становятся длиннее ночи.Наступает теплое время года — лето.
Распределение тепла и света на Земле
На полюсе и в приполярной части Солнце светиткруглосуточно и не заходит за горизонт(Ночь не наступает). Это явление называется полярный день. На полюсе он длится 180суток (полгода), но чем дальше на юг, тем его продолжительность уменьшается досуток на параллели 66,50пн. ш. Этупараллель называют Северным полярнымкругом .
Южнее этой линии Солнце опускается за горизонт и смена дняи ночи происходит в привычном для нас порядке — ежесуточно. 22 июня — Солнечнаялучи будут падать отвесно (под наибольшим углом — 900) Напараллель 23,5 пн. ш. Этот день будет самым длинным, а ночькороткой в году. Эту параллель называют Севернымитропиком , А день 22 июня — летним солнцестоянием .
В настоящее время Южный полюс отвлеченный от Солнца ионо меньше освещает и нагревает Южное полушарие.
Там зима. На полюс иприполярной часть течение суток солнечные лучи совсем не попадают. Солнцене появляется из-за горизонта и день не наступает. Это явление называется полярнаяночь. На самом полюсе она длится 180 дней, а чем дальше на север, тем становитсякороче до одних суток на параллели 66,50 ю. ш. Эту параллельназывают Южным полярным кругом. Севернее от нее Солнце появляется на горизонте и смена дня и ночипроисходит каждые сутки.
Через три месяца, 23 сентября, Земля займет такоеположение относительно Солнца, когда солнечные лучи одинаково освещать какСеверную, так и Южное полушарие.
Отвесно солнечные лучи падают наэкваторе. На всей Земле, кроме полюсов, день равен ночи (по 12 ч). Этот день называют днем осеннего равноденствия .
Еще через три месяца, 22 декабря к Солнцу вернется Южнаяполушарие. Там наступит лето. Этот день будет самым длинным, а ночь — самой короткой.
Вприполярной области наступит полярный день. Лучи Солнца отвесно падатьна параллель 23,50 ю. ш. Зато, в Северном полушарии будет зима.Этот день будет самым коротким, а ночь длинной. Параллель 23,50 ю. ш.называют Южным тропиком, а день 22 декабря — зимнимсолнцестоянием .
Еще через три месяца, 21 марта, опять обеполушария будут освещены одинаково, день будет равен ночи.
Лучи солнцаотвесно падать на экваторе. Этот день называют весеннимравноденствием .
В Украине наибольшая высота Солнца в полдень – 61–690 (22 июня), наименьшая -14-220 (22 декабря).
Занимательная география
Слов ’ Славянский богСолнца
Древние славяне бога света и Солнца называли Дажбогом .
В известном литературном произведении "Слово о полку Игореве"наших предков — русичей назван внуками Даждьбога. Наряду с другими богами,поставленными князем Владимиром в Киеве, стоял и Дажьбог. По древним мифамего в небе сопровождают три солнечные собратья: Ярило — Бог весеннего равноденствия, Семиярило — Бог летнего солнцестояния и Коляда — Богзимнего солнцестояния.
Днем рождения молодого Солнца считался день зимнегосолнцестояния. Опекуном этой светоносной тройке считался бог Троян — Владыка неба, земли и потустороннего царства.
Рис.
Годовое движение Земли вокруг Солнца
Тепловыепояса Земли. Неравномерный нагрев земной поверхностиобусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определеннымитемпературами воздуха называются тепловымипоясами . Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца.Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо"- Одинаковый, "терма"- Тепло).
Это линии на карте,соединяют точки с одинаковой температурой.
Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным иЮжным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0С.Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше икораллов в океане.
Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом900). Воздуха от поверхности сильно нагревается.
Поэтому там жарков течение года.
Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Онипротянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучитам падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, темнаклон больше.
Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результатеменьше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем вжарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима,весна, лето, осень.
При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительнаяи холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные поясасо стороны полюсов ограничивает изотерматеплого месяца 10 0С. Она является пределом распространения лесов.
Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат междуизотермами 10 0С и 0 0С самого теплого месяца. Солнце там зимойпо несколько месяцев не появляется над горизонтом.
А летом, хотя и не заходитза горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучилишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не тольконагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимыхолодные и суровые, а лето короткое и прохладное.
Два поясавечного холода (северныйи южный) оконтурюються изотермой с температурамивсех месяцев ниже 0 0С. Это царство вечных снигив и льда.
Итак, нагрева и освещения каждой местностизависит от положения в тепловом поясе, то есть — от географической широты.
Чемближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнеенагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением отэкватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температуравоздуха снижается.
Важно помнить, что линии тропиков и полярных круговза пределы тепловых поясов принимаются условно. Поскольку в действительности температуравоздуха определяется еще и рядом других условий.
Рис.
Тепловые пояса Земли
Вопросы изадачи
1.Почему высота Солнца в течение года меняется?
2.Какой полушарием будет обращена к Солнцу Земля, когда в Украине: а) на севере 22июня; б) полдень 22 декабря?
3.Где средняя годовая температура воздуха будет выше: в Сингапуре или Париже?
4.Почему средние годовые температуры снижаются от экватора к полюсам?
5.В каких тепловых поясах находятся материки Африка, Австралия, Антарктида,Северная Америка, Евразия?
6.В каком тепловом поясе расположена территория Украины?
7.Найдите на карте полушарий город, если известно, что оно находится на 430зх.
Интенсивность солнечного света, которая достигает земли меняется в зависимости от времени суток, года, местоположения и погодных условий. Общее количество энергии, подсчитанное за день или за год, называется иррадиацией (или еще по-другому «приход солнечной радиации») и показывает, насколько мощным было солнечное излучение. Иррадиация измеряется в Вт*ч/м² в день, или другой период.
Интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на удалении, равном среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называется солнечной постоянной. Ее величина — 1353 Вт/м². При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами воды, ультрафиолетового излучения — озоном и рассеяния излучения частицами атмосферной пыли и аэрозолями. Показатель атмосферного влияния на интенсивность солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, называется «воздушной массой» (АМ). АМ определяется как секанс угла между Солнцем и зенитом.
На рис.1 показано спектральное распределение интенсивности солнечного излучения в различных условиях. Верхняя кривая (АМ0) соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы (например, на борту космического корабля), т.е. при нулевой воздушной массе. Она аппроксимируется распределением интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К. Кривые АМ1 и АМ2 иллюстрируют спектральное распределение солнечного излучения на поверхности Земли, когда Солнце в зените и при угле между Солнцем и зенитом 60°, соответственно. При этом полная мощность излучения — соответственно порядка 925 и 691 Вт/м². Средняя интенсивность излучения на Земле примерно совпадает с интенсивностью излучения при АМ=1,5 (Солнце — под углом 45° к горизонту) .
Около поверхности Земли можно принять среднюю величину интенсивности солнечной радиации 635 Вт/м². В очень ясный солнечный день эта величина колеблется от 950 Вт/м² до 1220 Вт/м². Среднее значение - примерно 1000 Вт/м² . Пример: Интенсивность полного излучения в Цюрихе (47°30′ с. ш., 400 м над уровнем моря) на поверхности, перпендикулярной излучению:1 мая 12 ч 00 мин 1080 Вт/м²;21 декабря 12 ч 00 мин 930 Вт/м².
Для упрощения вычисления по приходу солнечной энергии, его обычно выражают в часах солнечного сияния с интенсивностью 1000 Вт/м². Т.е. 1 час соответствует приходу солнечной радиации в 1000 Вт*ч/м². Это примерно соответствует периоду, когда солнце светит летом в середине солнечного безоблачного дня на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам.
Пример
Яркое солнце светит с интенсивностью 1000 Вт/м² на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам. За 1 час на 1 м² падает 1 кВт*ч энергии (энергия равна произведению мощности на время). Аналогично, средний приход солнечной радиации в 5 кВт*ч/м² в течение дня соответствует 5 пиковым часам солнечного сияния в день. Не путайте пиковые часы с реальной длительностью светового дня. За световой день солнце светит с разной интенсивностью, но в сумме она дает такое же количество энергии, как если бы оно светило 5 часов с максимальной интенсивностью. Именно пиковые часы солнечного сияния используются в расчетах солнечных энергетических установок.
Приход солнечной радиации меняется в течение дня и от места к месту, особенно в горных районах. Иррадиация меняется в среднем от 1000 кВт*ч/м² в год для северо-европейских стран, до 2000-2500 кВт*ч/м² в год для пустынь. Погодные условия и склонение солнца (которое зависит от широты местности), также приводит к различиям в приходе солнечной радиации.
В России, вопреки распространённому мнению, очень много мест, где выгодно преобразовывать солнечную энергию в электроэнергию при помощи . Ниже приведена карта ресурсов солнечной энергии в России. Как видим, на большей части России можно успешно использовать в сезонном режиме, а в районах с числом часов солнечного сияния более 2000 часов/год — круглый год. Естественно, в зимний период выработка энергии солнечными панелями существенно снижается, но все равно стоимость электроэнергии от солнечной электростанции остается существенно ниже, чем от дизельного или бензинового генератора.
Особенно выгодно применение там, где нет централизованных электрических сетей и энергообеспечение обеспечивается за счет дизель-генераторов. А таких районов в России очень много.
Более того, даже там, где сети есть, использование работающих параллельно с сетью солнечных батарей позволяет значительно снизить расходы на электроэнергию. При существующей тенденции на повышении тарифов естественных энергетических монополий России, установки солнечных батарей становится умным вложением денег.
По поверхности шарообразной Земли солнечное тепло и свет распределяются неравномерно. Это объясняется тем, что угол падения лучей на разных широтах разный.
Вы уже знаете, что земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом. Своим северным концом она направлена в сторону Полярной звезды. Солнце всегда освещает половину Земли. При этом более освещается то Северная полушарие (и день там длится дольше, чем в другом полушарии), то, наоборот, Южная. Дважды в год оба полушария бывают освещены одинаково (тогда и продолжительность дня в обоих полушариях одинакова).
Когда Земля обращена к Солнцу Северным полюсом, тогда оно больше освещает и нагревает Северное полушарие. Дни становятся длиннее ночи. Наступает теплое время года - лето. На полюсе и в приполярной части Солнце светит круглосуточно и не заходит за горизонт (Ночь не наступает). Это явление называется полярный день. На полюсе он длится 180 суток (полгода), но чем дальше на юг, тем его продолжительность уменьшается до суток на параллели 66,5 0 пн. ш. Эту параллель называют Северным полярным кругом. Южнее этой линии Солнце опускается за горизонт и смена дня и ночи происходит в привычном для нас порядке - ежесуточно. 22 июня - Солнечная лучи будут падать отвесно (под наибольшим углом - 90 0) На параллель 23,5 пн. ш. Этот день будет самым длинным, а ночь короткой в году. Эту параллель называют Северными тропиком, А день 22 июня - летним солнцестоянием.
В настоящее время Южный полюс отвлеченный от Солнца и оно меньше освещает и нагревает Южное полушарие. Там зима. На полюс и приполярной часть течение суток солнечные лучи совсем не попадают. Солнце не появляется из-за горизонта и день не наступает. Это явление называется полярная ночь. На самом полюсе она длится 180 дней, а чем дальше на север, тем становится короче до одних суток на параллели 66,5 0 ю. ш. Эту параллель называют Южным полярным кругом. Севернее от нее Солнце появляется на горизонте и смена дня и ночи происходит каждые сутки. 22 июня День будет кратчайшим в году. Для Южной полушарии он будет зимним солнцестоянием.
Через три месяца, 23 сентября, Земля займет такое положение относительно Солнца, когда солнечные лучи одинаково освещать как Северную, так и Южное полушарие. Отвесно солнечные лучи падают на экваторе. На всей Земле, кроме полюсов, день равен ночи (по 12 ч). Этот день называют днем осеннего равноденствия.
Еще через три месяца, 22 декабря к Солнцу вернется Южная полушарие. Там наступит лето. Этот день будет самым длинным, а ночь - самой короткой. В приполярной области наступит полярный день. Лучи Солнца отвесно падать на параллель 23,5 0 ю. ш. Зато, в Северном полушарии будет зима. Этот день будет самым коротким, а ночь длинной. Параллель 23,5 0 ю. ш. называют Южным тропиком, а день 22 декабря - зимним солнцестоянием.
Еще через три месяца, 21 марта, опять обе полушария будут освещены одинаково, день будет равен ночи. Лучи солнца отвесно падать на экваторе. Этот день называют весенним равноденствием.
В Украине наибольшая высота Солнца в полдень – 61–69 0 (22 июня), наименьшая - 14-22 0 (22 декабря).
Солнце является основным источником тепла и света на Земле. Этот огромный газовый шар с температурой на поверхности около 6000° С излучает большое количество энергии, которую называют солнечной радиацией. Она нагревает нашу Землю, приводит в движение воздух, образует круговорот воды, создает условия для жизни растений и животных.
Проходя через атмосферу, часть солнечной радиации поглощается, часть рассеивается и отражается. Поэтому поток солнечной радиации, приходя к поверхности Земли, постепенно ослабевает.
Солнечная радиация поступает на поверхность Земли прямой и рассеянной. Прямая радиация представляет поток параллельных лучей, идущих непосредственно от диска Солнца. Рассеянная радиация поступает со всего небосвода. Считается, что поступление тепла от Солнца на 1 га Земли равнозначно сжиганию почти 143 тыс. т угля.
Солнечные лучи, проходя через атмосферу, мало ее нагревают. Нагревание атмосферы происходит от поверхности Земли, которая, поглощая солнечную энергию, превращает ее в тепловую. Частицы воздуха, соприкасаясь с нагретой поверхностью, получают тепло и уносят его в атмосферу. Так нагреваются нижние слои атмосферы. Очевидно, чем больше получает поверхность Земли солнечной радиации, тем сильнее она нагревается, тем сильнее нагревается от нее воздух.
Температуру воздуха измеряют термометрами (ртутными и спиртовыми). Спиртовые термометры применяют, когда температура воздуха бывает ниже - 38° С. На метеорологических станциях термометры помещают в особой будке, построенной из отдельных, расположенных под определенным углом пластинок (жалюзи), между которыми свободно циркулирует воздух. Прямые солнечные лучи не попадают на термометры, таким образом, температуру воздуха измеряют в тени. Сама будка находится на высоте 2 м от земной поверхности.
Многочисленные наблюдения за температурой воздуха показали, что самая высокая температура наблюдалась в г. Триполи (Африка) (+ 58°С), самая низкая - на станции Восток в Антарктиде (-87,4° С).
Поступление солнечного тепла и распределение температуры воздуха зависит от широты места. Тропическая область получает больше тепла от Солнца, чем умеренные и полярные широты. Больше всего тепла получают экваториальные области Солнце - звезда Солнечной системы, которая является для планеты Земля источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите. Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно. Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает у экватора гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе, - пронизывая атмосферу, проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается температура воздуха, так как уменьшается угол падения солнечного луча.
Распределение осадков на земном шаре зависит от того, сколько облаков, содержащих влагу, образуется над данной территорией или сколько их может принести ветер. Очень важна температура воздуха, потому что интенсивное испарение влаги происходит именно при высокой температуре. Влага испаряется, поднимается вверх и на определённой высоте образуются облака.
Температура воздуха убывает от экватора к полюсам, следовательно, и количество выпадающих осадков максимально в экваториальных широтах и уменьшается к полюсам. Однако на суше распределение осадков зависит от целого ряда дополнительных факторов.
Над прибрежными территориями выпадает много осадков, а по мере удаления от океанов их количество уменьшается. Больше осадков на наветренных склонах горных хребтов и значительно меньше на подветренных. Например, на атлантическом побережье Норвегии в Бергене выпадает 1730 мм осадков в год, а в Осло (за хребтом - прим. от сайт), здесь выпадает в среднем более 11 000 мм осадков в год. Такое обилие влаги приносит в эти места влажный летний юго-западный муссон, который поднимается по крутым склонам гор, охлаждается и проливается мощным дождём.
Океаны, температура воды которых меняется гораздо медленнее, чем температура земной поверхности или воздуха, оказывают на климат сильное смягчающее воздействие. Ночью и зимой воздух над океанами остывает значительно медленнее, чем над сушей, а если океанические воздушные массы перемещаются над материками, это приводит к потеплению. И наоборот, днем и летом морской бриз охлаждает сушу.
Распределение влаги на земной поверхности определяется круговоротом воды в природе. Каждую секунду в атмосферу, главным образом с поверхности океанов, испаряется огромное количество воды. Влажный океанический воздух, проносясь над материками, охлаждается. Затем влага конденсируется и возвращается на земную поверхность в форме дождя или снега. Частично она сохраняется в снежном покрове, реках и озерах, а частично возвращается в океан, где снова происходит испарение. Таким образом завершается гидрологический цикл.
На распределение осадков влияют и течения Мирового океана. Над районами, вблизи которых проходят тёплые течения, количество осадков увеличивается, так как от тёплых водных масс воздух нагревается, он поднимается вверх и образуются облака с достаточной водностью. Над территориями, рядом с которыми проходят холодные течения, воздух охлаждается, опускается вниз, облака не образуются, и осадков выпадает значительно меньше.
Поскольку вода играет существенную роль в эрозионных процессах, она тем самым влияет на движения земной коры. А любое перераспределение масс, обусловленное такими движениями в условиях вращающейся вокруг своей оси Земли, способно, в свою очередь, внести вклад в изменение положения земной оси. Во время ледниковых эпох уровень моря понижается, так как вода аккумулируется в ледниках. Это, в свою очередь, приводит к разрастанию материков и увеличению климатических контрастов. Сокращение речного стока и понижение уровня Мирового океана препятствуют достижению теплыми океаническими течениями холодных регионов, что ведет к дальнейшим климатическим изменениям.
Загрузка...
