Kas yra saulės spinduliuotė? Radiacijos rūšys ir jos poveikis organizmui. Bendra saulės spinduliuotė

Saulė yra šilumos ir šviesos šaltinis, suteikiantis jėgų ir sveikatos. Tačiau jo poveikis ne visada yra teigiamas. Energijos trūkumas ar jos perteklius gali sutrikdyti natūralius gyvenimo procesus, išprovokuoti įvairias problemas. Daugelis yra įsitikinę, kad įdegusi oda atrodo daug gražiau nei blyški, tačiau jei ilgai praleisite tiesioginiuose spinduliuose, galite smarkiai nudegti. Saulės spinduliuotė yra įeinančios energijos srautas, paskirstytas elektromagnetinių bangų pavidalu, einančių per atmosferą. Jis matuojamas pagal energijos, kurią jis perduoda paviršiaus ploto vienetui, galią (vatas/m2). Žinodami, kaip saulė veikia žmogų, galite užkirsti kelią neigiamam jos poveikiui.

Kas yra saulės spinduliuotė

Apie Saulę ir jos energiją parašyta daug knygų. Saulė yra pagrindinis energijos šaltinis visiems fiziniams ir geografiniams reiškiniams Žemėje. Viena dviejų milijardų dalis šviesos prasiskverbia į viršutinius planetos atmosferos sluoksnius, o didžioji jos dalis nusėda kosminėje erdvėje.

Šviesos spinduliai yra pagrindiniai kitų rūšių energijos šaltiniai. Kai jie patenka ant žemės paviršiaus ir patenka į vandenį, jie virsta šiluma ir daro įtaką klimato sąlygoms bei orui.

Tai, kiek žmogus yra veikiamas šviesos spindulių, priklauso nuo radiacijos lygio, taip pat nuo laiko, praleisto po saule. Žmonės naudojasi įvairiomis bangomis, naudodamos rentgeno spindulius, infraraudonuosius spindulius ir ultravioletinius spindulius. Tačiau dideliais kiekiais grynos saulės bangos gali neigiamai paveikti žmonių sveikatą.

Radiacijos kiekis priklauso nuo:

• Saulės padėtis. Didžiausias spinduliuotės kiekis būna lygumose ir dykumose, kur saulėgrįža gana aukštai, o oras be debesų. Poliariniai regionai gauna minimalų šviesos kiekį, nes debesys sugeria didelę šviesos srauto dalį;
• dienos ilgis. Kuo arčiau pusiaujo, tuo diena ilgesnė. Čia žmonės gauna daugiausiai šilumos;
• atmosferos savybės: drumstumas ir drėgmė. Ties pusiauju yra padidėjęs debesuotumas ir drėgmė, o tai trukdo šviesai praeiti. Štai kodėl šviesos srautas ten yra mažesnis nei atogrąžų zonose.

Paskirstymas

Saulės šviesos pasiskirstymas žemės paviršiuje yra netolygus ir priklauso nuo:

• atmosferos tankis ir drėgmė. Kuo jie didesni, tuo mažesnė spinduliuotė;
• vietovės geografinės platumos. Gaunamos šviesos kiekis didėja nuo ašigalių iki pusiaujo;
• Žemės judesiai. Spinduliuotės kiekis skiriasi priklausomai nuo metų laiko;
• Žemės paviršiaus ypatybės. Didelis šviesos kiekis atsispindi šviesiuose paviršiuose, pavyzdžiui, sniege. Černozemas prasčiausiai atspindi šviesos energiją.

Dėl savo teritorijos apimties Rusijos radiacijos lygis labai skiriasi. Saulės apšvitinimas šiauriniuose regionuose yra maždaug toks pat – 810 kWh/m2 365 dienas, pietiniuose – daugiau nei 4100 kWh/m2.

Svarbu ir valandų, kuriomis šviečia saulė, trukmė.. Šie rodikliai skirtinguose regionuose skiriasi, tam įtakos turi ne tik geografinė platuma, bet ir kalnų buvimas. Saulės spinduliuotės žemėlapis Rusijoje aiškiai rodo, kad kai kuriuose regionuose nepatartina tiesti elektros tiekimo linijų, nes natūrali šviesa pakankamai patenkina gyventojų elektros ir šilumos poreikius.

Rūšis

Šviesos srautai Žemę pasiekia įvairiais būdais. Saulės spinduliuotės tipai priklauso nuo to:

• Iš saulės sklindantys spinduliai vadinami tiesiogine spinduliuote. Jų stiprumas priklauso nuo saulės aukščio virš horizonto. Didžiausias lygis stebimas 12 val., minimalus - ryte ir vakare. Be to, poveikio intensyvumas susijęs su metų laiku: didžiausias būna vasarą, mažiausiai – žiemą. Būdinga tai, kad kalnuose radiacijos lygis yra didesnis nei ant plokščių paviršių. Nešvarus oras taip pat sumažina tiesioginius šviesos srautus. Kuo žemiau saulė virš horizonto, tuo mažiau ultravioletinių spindulių.
• Atspindėta spinduliuotė yra spinduliuotė, kurią atspindi vanduo arba žemės paviršius.
• Išsklaidus šviesos srautą susidaro išsklaidyta saulės spinduliuotė. Nuo to priklauso mėlyna dangaus spalva be debesų.

Sugerta saulės spinduliuotė priklauso nuo žemės paviršiaus – albedo – atspindžio.

Spinduliuotės spektrinė sudėtis yra įvairi:

• spalvoti arba matomi spinduliai suteikia apšvietimą ir turi didelę reikšmę augalų gyvenime;
• ultravioletinė spinduliuotė turėtų prasiskverbti į žmogaus kūną vidutiniškai, nes jos perteklius ar trūkumas gali pakenkti;
• Infraraudonųjų spindulių spinduliavimas suteikia šilumos pojūtį ir turi įtakos augalijos augimui.

Bendra saulės spinduliuotė yra tiesioginiai ir išsklaidyti spinduliai, prasiskverbiantys į žemę. Nesant debesų, apie 12 val., taip pat vasarą, jis pasiekia maksimumą.

Mūsų skaitytojų istorijos

Vladimiras
61 metų amžiaus

Kaip pasireiškia poveikis?

Elektromagnetinės bangos susideda iš skirtingų dalių. Yra nematomi, infraraudonieji ir matomi, ultravioletiniai spinduliai. Būdinga tai, kad radiacijos srautai turi skirtingą energetinę struktūrą ir skirtingai veikia žmones.

Šviesos srautas gali turėti teigiamą, gydomąjį poveikį žmogaus kūno būklei. Šviesa, praeinanti per regėjimo organus, reguliuoja medžiagų apykaitą, miego įpročius ir turi įtakos bendrai žmogaus savijautai. Be to, šviesos energija gali sukelti šilumos jausmą. Apšvitinus odą, organizme vyksta fotocheminės reakcijos, kurios skatina tinkamą medžiagų apykaitą.

Ultravioletiniai spinduliai pasižymi dideliu biologiniu gebėjimu, kurio bangos ilgis yra nuo 290 iki 315 nm. Šios bangos sintetina organizme vitaminą D ir taip pat gali sunaikinti tuberkuliozės virusą per kelias minutes, stafilokokus – per ketvirtį valandos, o vidurių šiltinės bacilas – per 1 valandą.

Būdinga tai, kad be debesų orai sutrumpina kylančių gripo ir kitų ligų, pavyzdžiui, difterijos, epidemijų, kuriomis gali užsikrėsti oro lašeliai, trukmę.

Natūralios organizmo jėgos saugo žmogų nuo staigių atmosferos svyravimų: oro temperatūros, drėgmės, slėgio. Tačiau kartais tokia apsauga susilpnėja, o tai, veikiant stipriai drėgmei, kartu su pakilusia temperatūra, sukelia šilumos smūgį.

Spinduliuotės poveikis priklauso nuo jo prasiskverbimo į kūną laipsnio. Kuo ilgesnės bangos, tuo stipresnė spinduliuotės jėga. Infraraudonosios bangos gali prasiskverbti iki 23 cm po oda, matomi srautai - iki 1 cm, ultravioletiniai - iki 0,5-1 mm.

Žmonės gauna visų rūšių spindulius saulės veiklos metu, būdami atvirose erdvėse. Šviesos bangos leidžia žmogui prisitaikyti prie pasaulio, todėl norint užtikrinti komfortišką savijautą patalpose būtina sudaryti sąlygas optimaliam apšvietimo lygiui.

Poveikis žmonėms

Saulės spinduliuotės įtaką žmogaus sveikatai lemia įvairūs veiksniai. Svarbi žmogaus gyvenamoji vieta, klimatas, taip pat laikas, praleistas tiesioginiuose spinduliuose.

Trūkstant saulės, Tolimosios Šiaurės gyventojai, taip pat žmonės, kurių veikla susijusi su darbu po žeme, pavyzdžiui, kalnakasiai, patiria įvairių funkcijų sutrikimų, mažėja kaulų stiprumas, nerviniai sutrikimai.

Vaikai, negaunantys pakankamai šviesos, rachitu serga dažniau nei kiti. Be to, jie yra jautresni dantų ligoms, taip pat ilgesnė tuberkuliozės eiga.

Tačiau per didelis šviesos bangų poveikis, periodiškai nekeičiant dienos ir nakties, gali turėti žalingą poveikį sveikatai. Pavyzdžiui, Arkties gyventojai dažnai kenčia nuo irzlumo, nuovargio, nemigos, depresijos, sumažėjusio darbingumo.

Radiacija Rusijos Federacijoje yra mažiau aktyvi nei, pavyzdžiui, Australijoje.

Taigi žmonės, kurie yra veikiami ilgalaikės spinduliuotės:

• yra didelė rizika susirgti odos vėžiu;
• turi padidėjusį polinkį į sausumą, o tai savo ruožtu pagreitina senėjimo procesą ir pigmentacijos bei ankstyvų raukšlių atsiradimą;
• gali varginti regėjimo gebėjimų pablogėjimas, katarakta, konjunktyvitas;
• susilpnėjęs imunitetas.

Žmogaus vitamino D trūkumas yra viena iš piktybinių navikų, medžiagų apykaitos sutrikimų priežasčių, lemiančių perteklinį kūno svorį, endokrininius sutrikimus, miego sutrikimus, fizinį išsekimą, blogą nuotaiką.

Asmuo, kuris sistemingai gauna saulės šviesą ir nepiktnaudžiauja saulės voniomis, paprastai nepatiria sveikatos problemų:

• turi stabilų širdies ir kraujagyslių funkcionavimą;
• neserga nervų ligomis;
• turi gerą nuotaiką;
• turi normalią medžiagų apykaitą;
• retai serga.

Taigi tik dozuotas spinduliuotės kiekis gali turėti teigiamą poveikį žmogaus sveikatai.

Kaip apsisaugoti

Per didelis spinduliuotės poveikis gali sukelti kūno perkaitimą, nudegimus ir kai kurių lėtinių ligų paūmėjimą.. Saulės vonių gerbėjai turi laikytis šių paprastų taisyklių:

• Atsargiai deginkites atvirose vietose;
• Karštu oru pasislėpkite pavėsyje po išsklaidytais spinduliais. Tai ypač pasakytina apie mažus vaikus ir vyresnio amžiaus žmones, sergančius tuberkulioze ir širdies ligomis.

Reikėtų atsiminti, kad degintis reikia saugiu paros metu, taip pat ilgai nebūti po kaitinančia saule. Be to, galvą nuo karščio reikėtų saugoti dėvint kepurę, akinius nuo saulės, uždarus drabužius, taip pat naudoti įvairius kremus nuo saulės.

Saulės spinduliuotė medicinoje

Šviesos srautai aktyviai naudojami medicinoje:

• Rentgeno spinduliai naudoja bangų gebėjimą prasiskverbti pro minkštuosius audinius ir skeleto sistemą;
• izotopų įvedimas leidžia fiksuoti jų koncentraciją vidaus organuose ir aptikti daugybę patologijų bei uždegimo židinių;
• Radiacinė terapija gali sunaikinti piktybinių navikų augimą ir vystymąsi.

Bangų savybės sėkmingai naudojamos daugelyje fizioterapinių prietaisų:

• Prietaisai su infraraudonaisiais spinduliais dėl bangų gebėjimo atkurti ląstelių struktūras naudojami terminiam vidaus uždegiminių procesų, kaulų ligų, osteochondrozės, reumato gydymui.
• Ultravioletiniai spinduliai gali neigiamai paveikti gyvas būtybes, slopinti augalų augimą, slopinti mikroorganizmus ir virusus.

Saulės spinduliuotės higieninė reikšmė yra didelė. Prietaisai su ultravioletine spinduliuote naudojami terapijoje:

• įvairūs odos pažeidimai: žaizdos, nudegimai;
• infekcijos;
• burnos ertmės ligos;
• onkologiniai navikai.

Be to, spinduliuotė teigiamai veikia visą žmogaus organizmą: gali suteikti jėgų, sustiprinti imuninę sistemą, papildyti vitaminų trūkumą.

Saulės šviesa yra svarbus visaverčio žmogaus gyvenimo šaltinis. Pakankamas jo tiekimas lemia palankų visų gyvų būtybių egzistavimą planetoje. Žmogus negali sumažinti radiacijos laipsnio, bet gali apsisaugoti nuo neigiamo jos poveikio.

Šilumos ir šviesos energijos šaltinis Žemei yra saulės spinduliuotė. Jo vertė priklauso nuo vietos platumos, nes saulės spindulių kritimo kampas mažėja nuo pusiaujo iki ašigalių. Kuo mažesnis saulės spindulių kritimo kampas, tuo daugiau didelis paviršius pasiskirsto vienodo skerspjūvio saulės spindulių spindulys, todėl į ploto vienetą patenka mažiau energijos.

Dėl to, kad per metus Žemė padaro 1 apsisukimą aplink Saulę, judėdama, išlaikydama pastovų savo ašies pasvirimo kampą į orbitos plokštumą (ekliptiką), atsiranda metų laikai, kuriems būdingos skirtingos paviršiaus šildymo sąlygos.

Kovo 21 ir rugsėjo 23 dienomis Saulė yra savo zenite žemiau pusiaujo (lygiadienio dienos). Birželio 22 dieną Saulė yra savo zenite virš Šiaurės atogrąžų, gruodžio 22 dieną – virš pietų. Žemės paviršiuje išskiriamos šviesos zonos ir šiluminės zonos (palei vidutinę metinę izotermą +20 o C yra šiltosios (karštosios) zonos riba; tarp vidutinės metinės izotermos +20 o C ir izotermos +10 o C yra vidutinio klimato zona išilgai izotermos +10 o C - ribos šalta zona.

Saulės spinduliai pereina per skaidrią atmosferą jos nekaitindami pasiekia žemės paviršių, ją įkaitina, o nuo jos įkaista oras dėl ilgųjų bangų spinduliavimo. Paviršiaus, taigi ir oro, įkaitimo laipsnis visų pirma priklauso nuo vietovės platumos, taip pat nuo 1) aukščio virš jūros lygio (kylant aukštyn oro temperatūra sumažėja vidutiniškai 0,6ºC 100 m 2) požeminio paviršiaus ypatybės, kurios gali būti skirtingos spalvos ir turėti skirtingą albedo – uolienų gebėjimą atspindėti. Taip pat skirtingi paviršiai turi skirtingą šilumos talpą ir šilumos perdavimą. Dėl didelės šiluminės talpos vanduo įšyla lėtai ir lėtai, o žemė veikia priešingai. 3) nuo pakrančių iki žemynų vidaus, vandens garų kiekis ore mažėja, o kuo skaidresnė atmosfera, tuo mažiau saulės spindulių joje išsklaido vandens lašeliai, o daugiau saulės spindulių pasiekia ore esantį paviršių. Žemė.

Visa į Žemę patenkančios saulės medžiagos ir energijos visuma vadinama saulės spinduliuote. Jis skirstomas į tiesioginį ir difuzinį. Tiesioginė spinduliuotė- tai tiesioginių saulės spindulių rinkinys, prasiskverbiantis į atmosferą po debesuotu dangumi. Išsklaidyta spinduliuotė- dalis spinduliuotės išsibarsčiusios atmosferoje, spinduliai eina į visas puses. P + P = Bendra radiacija. Nuo Žemės paviršiaus atsispindėjusi visos spinduliuotės dalis vadinama atspindėta spinduliuote. Žemės paviršiaus sugerta visos spinduliuotės dalis yra sugertoji spinduliuotė. Šiluminė energija, judanti iš įkaitusios atmosferos į Žemės paviršių, priešinga šilumos srautui iš Žemės, vadinama priešinga atmosferos spinduliuote.

Metinis bendros saulės spinduliuotės kiekis kcal/cm 2 metų (pagal T.V. Vlasovą).

Efektyvi spinduliuotė– dydis, išreiškiantis tikrąjį šilumos perdavimą iš Žemės paviršiaus į atmosferą. Skirtumas tarp Žemės spinduliuotės ir priešingos atmosferos spinduliuotės lemia paviršiaus įkaitimą. Radiacijos balansas tiesiogiai priklauso nuo efektyvios spinduliuotės - dviejų saulės spinduliuotės atvykimo ir suvartojimo procesų sąveikos rezultato. Balanso vertei daugiausia įtakos turi debesuotumas. Ten, kur ji reikšminga naktį, sulaiko ilgųjų bangų spinduliuotę iš Žemės, neleisdama jai ištrūkti į kosmosą.

Požeminio paviršiaus ir paviršiaus oro sluoksnių temperatūra bei šilumos balansas tiesiogiai priklauso nuo saulės spinduliuotės antplūdžio.

Šilumos balansas lemia temperatūrą, jos dydį ir pokytį paviršiuje, kurį tiesiogiai šildo saulės spinduliai. Kaitinamas, šis paviršius perduoda šilumą (ilgųjų bangų diapazone) ir į apatinius sluoksnius, ir į atmosferą. Pats paviršius vadinamas aktyviuoju paviršiumi.

Pagrindiniai atmosferos ir visos Žemės paviršiaus šilumos balanso komponentai

Kasdien svyruojant paviršiaus temperatūrai, sausai ir be augmenijos, giedrą dieną maksimumas būna po 14 val., o minimumas – apie saulėtekį. Debesuotumas, drėgmė ir paviršiaus augmenija gali sutrikdyti dienos temperatūros modelį.

Dieną maksimali žemės paviršiaus temperatūra gali būti +80 o C ir daugiau. Dienos svyravimai siekia 40 laipsnių. Ekstremalių verčių ir temperatūrų amplitudės dydis priklauso nuo vietos platumos, metų laiko, debesuotumo, paviršiaus šiluminių savybių, jo spalvos, šiurkštumo, augalijos dangos pobūdžio ir šlaito orientacijos (atodangos).

Kaitinamas paviršius perduoda šilumą dirvožemiui. Šilumos perdavimas iš sluoksnio į sluoksnį užtrunka, o didžiausių ir minimalių temperatūros verčių atsiradimo momentai per dieną vėluoja maždaug 3 valandomis kas 10 cm. Kuo gilesnis sluoksnis, tuo mažiau šilumos jis gauna ir tuo silpnesni temperatūros svyravimai jame. Vidutiniškai maždaug 1 m gylyje kasdieniniai dirvožemio temperatūros svyravimai „išnyksta“. Sluoksnis, kuriame jie sustoja, vadinamas pastovios paros temperatūros sluoksniu.

Atogrąžų platumose 5-10 m, o aukštosiose platumose 25 m gylyje susidaro pastovios metinės temperatūros sluoksnis, kuriame temperatūra artima vidutinei metinei oro temperatūrai virš paviršiaus.

Vanduo įšyla lėčiau ir lėčiau išskiria šilumą. Be to, saulės spinduliai gali prasiskverbti į didelį gylį, tiesiogiai įkaitindami gilesnius sluoksnius. Šilumos perdavimas į gylį vyksta ne tiek dėl molekulinio šilumos laidumo, kiek dėl vandens maišymosi turbulencija ar srovėmis. Kai paviršiniai vandens sluoksniai atvėsta, atsiranda šiluminė konvekcija, kurią taip pat lydi maišymasis.

Skirtingai nei sausumoje, paros temperatūros svyravimai vandenyno paviršiuje yra mažesni. Aukštose platumose vidutinis yra tik 0,1ºС, vidutinėse platumose - 0,4ºС, tropinėse platumose - 0,5ºС. Šių svyravimų įsiskverbimo gylis yra 15–20 m.

Metinės temperatūros amplitudės vandenyno paviršiuje svyruoja nuo 1ºС pusiaujo platumose iki 10,2ºС vidutinio klimato platumose. Kasmetiniai temperatūros svyravimai prasiskverbia į 200-300 m gylį.

Temperatūros maksimumų momentai vandens telkiniuose vėluoja, palyginti su sausuma. Maksimalus būna apie 15-16 valandų, minimumas – 2-3 valandas po saulėtekio. Aukščiausia metinė temperatūra vandenyno paviršiuje šiauriniame pusrutulyje būna rugpjūčio mėnesį, o minimali – vasario mėnesį.

Saulės spinduliuotė yra pagrindinis klimatą formuojantis veiksnys ir praktiškai vienintelis energijos šaltinis visiems fiziniams procesams, vykstantiems žemės paviršiuje ir jos atmosferoje. Ji lemia organizmų gyvybinę veiklą, sukurdama vienokį ar kitokį temperatūros režimą; veda prie debesų susidarymo ir kritulių; yra pagrindinė bendros atmosferos cirkuliacijos priežastis, todėl daro didžiulę įtaką žmogaus gyvenimui visomis jo apraiškomis. Statyboje ir architektūroje saulės spinduliuotė yra svarbiausias aplinkos veiksnys – nuo ​​to priklauso pastatų orientacija, konstrukciniai, erdvės planavimo, koloristiniai, plastikiniai sprendimai ir daugelis kitų ypatybių.

Pagal GOST R 55912-2013 „Statybinė klimatologija“ priimami šie su saulės spinduliuote susiję apibrėžimai ir sąvokos:

• tiesioginė spinduliuotė - dalis visos saulės spinduliuotės, patenkančios į paviršių lygiagrečių spindulių pluošto, sklindančio tiesiai iš matomo saulės disko, pavidalu;
• išsklaidyta saulės spinduliuotė- dalis visos saulės spinduliuotės, patenkančios į paviršių iš viso dangaus po išsibarstymo atmosferoje;
• atspindėta spinduliuotė- dalis visos saulės spinduliuotės, atsispindėjusios nuo apatinio paviršiaus (įskaitant nuo fasadų, pastatų stogų);
• saulės spinduliuotės intensyvumas- saulės spinduliuotės kiekis, praeinantis per laiko vienetą per vieną plotą, esantį statmenai spinduliams.

Visos saulės spinduliuotės vertės šiuolaikiniuose buitiniuose GOST, SP (SNiP) ir kituose su statyba ir architektūra susijusiuose norminiuose dokumentuose matuojamos kilovatais per valandą 1 m2 (kW h/m2). Laiko vienetas paprastai laikomas mėnesiu. Norint gauti momentinę (antrąją) saulės spinduliuotės srauto galios vertę (kW/m2), mėnesio vertę reikia padalyti iš mėnesio dienų skaičiaus, valandų skaičiaus paroje ir sekundžių skaičiaus valandomis.

Daugelyje ankstyvųjų statybos kodeksų leidimų ir daugelyje šiuolaikinių klimatologijos žinynų saulės spinduliuotės vertės pateikiamos megadžauliais arba kilokalorijomis vienam m 2 (MJ / m 2, Kcal / m 2). Šių dydžių perskaičiavimo iš vieno į kitą koeficientai pateikti 1 priede.

Fizinis subjektas. Saulės spinduliuotė į Žemę patenka iš Saulės. Saulė yra arčiausiai mūsų esanti žvaigždė, kuri vidutiniškai yra 149 450 000 km atstumu nuo Žemės. Liepos pradžioje, kai Žemė yra toliausiai nuo Saulės („afelis“), šis atstumas padidėja iki 152 mln. km, o sausio pradžioje sumažėja iki 147 mln. km („perihelionas“).

Saulės šerdies viduje temperatūra viršija 5 milijonus K, o slėgis kelis milijardus kartų didesnis nei Žemėje, dėl to vandenilis virsta heliu. Šios termobranduolinės reakcijos metu susidaro spinduliavimo energija, kuri elektromagnetinių bangų pavidalu sklinda iš Saulės visomis kryptimis. Tuo pačiu metu į Žemę ateina visas spektras bangų ilgių, kurie meteorologijoje paprastai skirstomi į trumpųjų ir ilgųjų bangų dalis. Trumposios bangos vadinami spinduliuote bangos ilgio diapazone nuo 0,1 iki 4 µm (1 µm = 10–6 m). Ilgo ilgio (nuo 4 iki 120 mikronų) spinduliuotė klasifikuojama kaip ilga banga. Saulės spinduliuotė vyrauja trumpųjų bangų – nurodytas bangų ilgių diapazonas sudaro 99% visos saulės spinduliuotės energijos, o žemės paviršius ir atmosfera skleidžia ilgųjų bangų spinduliuotę ir gali atspindėti tik trumpųjų bangų spinduliuotę.

Saulė yra ne tik energijos, bet ir šviesos šaltinis. Matoma šviesa užima siaurą bangų ilgių diapazoną, tik nuo 0,40 iki 0,76 mikrono, tačiau šiame diapazone yra 47% visos saulės spinduliuotės energijos. Šviesa, kurios bangos ilgis yra apie 0,40 mikrono, suvokiama kaip violetinė, o kurios bangos ilgis yra apie 0,76 mikrono - kaip raudona. Žmogaus akis nesuvokia visų kitų bangų ilgių, t.y. jie mums nematomi 1 . Infraraudonoji spinduliuotė (nuo 0,76 iki 4 mikronų) sudaro 44%, o ultravioletinė spinduliuotė (nuo 0,01 iki 0,39 mikronų) – 9% visos energijos. Didžiausia saulės spinduliuotės spektro energija viršutinėje atmosferos riboje yra mėlynai mėlynoje spektro srityje, o žemės paviršiuje - geltonai žalioje srityje.

Saulės spinduliuotės, patenkančios į tam tikrą paviršių, kiekybinis matas yra energetinis apšvietimas, arba saulės spinduliuotės srautas – spinduliavimo energijos kiekis, krentantis ploto vienetui per laiko vienetą. Didžiausias saulės spinduliuotės kiekis pasiekia viršutinę atmosferos ribą ir apibūdinamas saulės konstantos verte. Saulės konstanta - Tai saulės spinduliuotės srautas ties viršutine žemės atmosferos riba per plotą, statmeną saulės spinduliams, esant vidutiniam žemės atstumui nuo saulės. Paskutiniais 2007 metais Pasaulio meteorologijos organizacijos (PMO) patvirtintais duomenimis, ši vertė yra 1,366 kW/m2 (1366 W/m2).

Žemės paviršių pasiekia žymiai mažesnis saulės spinduliuotės kiekis, nes saulės spinduliams judant per atmosferą, radiacija patiria daug reikšmingų pokyčių. Dalis jos yra sugeriama atmosferos dujų bei aerozolių ir virsta šiluma, t.y. eina šildyti atmosferą, o dalis jos išsisklaido ir virsta ypatinga išsklaidytos spinduliuotės forma.

Procesas perėmimų Spinduliuotė atmosferoje yra selektyvi – skirtingos dujos ją sugeria skirtingose ​​spektro dalyse ir skirtingu laipsniu. Pagrindinės dujos, sugeriančios saulės spinduliuotę, yra vandens garai (H 2 0), ozonas (0 3) ir anglies dioksidas (C0 2). Pavyzdžiui, kaip minėta aukščiau, stratosferos ozonas visiškai sugeria gyviems organizmams kenksmingą spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra mažesnis nei 0,29 mikrono, todėl ozono sluoksnis yra natūralus skydas gyvybei Žemėje egzistuoti. Vidutiniškai ozonas sugeria apie 3% saulės spinduliuotės. Raudonojoje ir infraraudonojoje spektro srityse vandens garai labiausiai sugeria saulės spinduliuotę. Tačiau tame pačiame spektro regione yra anglies dioksido sugerties juostos

Šviesa ir spalva plačiau aptariamos kitose disciplinos „Architektūros fizika“ skyriuose.

apskritai jo tiesioginės spinduliuotės sugertis yra maža. Saulės spinduliuotę sugeria tiek natūralios, tiek antropogeninės kilmės aerozoliai, ypač stipriai suodžių dalelės. Iš viso apie 15 % saulės spinduliuotės sugeria vandens garai ir aerozoliai, o apie 5 % – debesys.

Išsibarstymas spinduliuotė – tai fizinis elektromagnetinės spinduliuotės ir materijos sąveikos procesas, kurio metu molekulės ir atomai sugeria dalį spinduliuotės, o vėliau ją iš naujo išspinduliuoja visomis kryptimis. Tai labai svarbus procesas, kuris priklauso nuo sklaidos dalelių dydžio ir krintančios spinduliuotės bangos ilgio santykio. Visiškai švariame ore, kur sklaidą vykdo tik dujų molekulės, jis paklūsta Rayleigh dėsnis, t.y. atvirkščiai proporcinga išsklaidytų spindulių bangos ilgio ketvirtajai laipsniai. Taigi mėlyna dangaus spalva yra paties oro spalva dėl saulės spindulių sklaidos jame, nes violetinius ir mėlynus spindulius oras išsklaido daug geriau nei oranžinius ir raudonus.

Jei ore yra dalelių, kurių dydžiai prilygsta spinduliuotės bangos ilgiui – aerozoliai, vandens lašeliai, ledo kristalai – tai sklaida nepaklus Reilio dėsniui, o išsklaidyta spinduliuotė nebus tokia turtinga trumpųjų bangų spindulių. Ant dalelių, kurių skersmuo didesnis nei 1-2 mikronai, atsiras ne sklaida, o difuzinis atspindys, kuris lemia balkšvą dangaus spalvą.

Sklaida vaidina didžiulį vaidmenį formuojant natūralią šviesą: dienos metu nesant saulės, ji sukuria išsklaidytą (išsklaidytą) šviesą. Jei nebūtų sklaidos, šviesa būtų tik ten, kur kristų tiesioginiai saulės spinduliai. Su šiuo reiškiniu taip pat siejama prieblanda ir aušra, debesų spalva saulėtekio ir saulėlydžio metu.

Taigi saulės spinduliuotė pasiekia žemės paviršių dviem srautais: tiesiogine ir difuzine spinduliuote.

Tiesioginė spinduliuotė(5) patenka į žemės paviršių tiesiai iš saulės disko. Tokiu atveju didžiausią įmanomą spinduliuotės kiekį gaus viena sritis, kuri yra statmena saulės spinduliams (5). Vienetui horizontaliai paviršius gaus mažesnį spinduliavimo energijos kiekį Y, dar vadinamą insoliacija:

У = ?-8шА 0, (1.1)

Kur Ir 0- Saulės aukštis virš horizonto, kuris lemia saulės spindulių kritimo į horizontalų paviršių kampą.

Išsklaidyta spinduliuotė(/)) patenka į žemės paviršių iš visų dangaus skliauto taškų, išskyrus saulės diską.

Visa saulės spinduliuotė, patenkanti į žemės paviršių, vadinama visos saulės spinduliuotės (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = Ir 0+ /).

Šių spinduliuotės rūšių patekimas labai priklauso ne tik nuo astronominių priežasčių, bet ir nuo debesuotumo. Todėl meteorologijoje įprasta atskirti galimus radiacijos kiekius stebimas be debesų ir faktiniai radiacijos kiekiai, vykstančios tikromis debesų sąlygomis.

Ne visa saulės spinduliuotė, patenkanti į žemės paviršių, sugeriama ir paverčiama šiluma. Dalis jo atsispindi ir todėl prarandama apatiniame paviršiuje. Ši dalis vadinama atspindėta spinduliuotė(/? k), o jo reikšmė priklauso nuo albedasŽemės paviršius (Lc):

A k = - 100%.

Albedo vertė matuojama vieneto dalimis arba procentais. Statyboje ir architektūroje dažniau naudojamos vieneto trupmenos. Taip pat matuojamas statybinių ir apdailos medžiagų atspindėjimas, fasadų spalvos šviesumas ir kt. Klimatologijoje albedas matuojamas procentais.

Albedas daro didelę įtaką Žemės klimato formavimosi procesams, nes yra neatsiejamas pagrindinio paviršiaus atspindžio rodiklis. Tai priklauso nuo šio paviršiaus būklės (šiurkštumo, spalvos, drėgmės kiekio) ir kinta labai plačiose ribose. Aukščiausios albedo reikšmės (iki 75%) būdingos ką tik iškritusiam sniegui, o mažiausios – vandens paviršiui, kuriame staigiai patenka saulės spinduliai ("3%). Dirvožemio ir augmenijos paviršiaus albedas svyruoja vidutiniškai nuo 10 iki 30%.

Jei laikytume visą Žemę kaip visumą, jos albedas yra 30%. Šis kiekis vadinamas Žemės planetinis albedas ir yra atspindėtos ir išsklaidytos saulės spinduliuotės, patenkančios į erdvę, ir bendro į atmosferą patenkančios spinduliuotės kiekio santykis.

Miestuose albedas paprastai yra žemesnis nei natūraliuose, netrikdomuose kraštovaizdžiuose. Būdinga albedo vertė didelių miestų, kurių klimatas yra vidutinio klimato, teritorijai yra 15–18%. Pietiniuose miestuose albedas, kaip taisyklė, yra didesnis dėl šviesesnių spalvų naudojimo spalvinant fasadus ir stogus šiauriniuose miestuose su tankiais pastatais ir tamsių spalvų sprendimais, albedas yra žemesnis. Tai leidžia karštose pietinėse šalyse sumažinti sugertos saulės spinduliuotės kiekį, taip sumažinant pastato šiluminį foną, o šiaurinėse šaltose vietose, atvirkščiai, padidinti sugertos saulės spinduliuotės dalį, padidinant bendrą šiluminį foną.

Absorbuota spinduliuotė(*U P0GL) taip pat vadinamas trumpųjų bangų spinduliuotės balansas (j) ir yra skirtumas tarp visos ir atspindėtos spinduliuotės (du trumpųjų bangų srautai):

^absorbuoti = 5 k = 0~ I K- (1.4)

Jis šildo viršutinius žemės paviršiaus sluoksnius ir viską, kas ant jo yra (augalinę dangą, kelius, pastatus, statinius ir kt.), dėl to jie skleidžia ilgųjų bangų spinduliuotę, nematomą žmogaus akiai. Ši spinduliuotė dažniau vadinama savos žemės paviršiaus spinduliuotės(? 3). Jo vertė pagal Stefano-Boltzmanno dėsnį yra proporcinga ketvirtajai absoliučios temperatūros laipsniai.

Atmosfera taip pat skleidžia ilgųjų bangų spinduliuotę, kurios didžioji dalis pasiekia žemės paviršių ir beveik visiškai sugeriama. Ši spinduliuotė vadinama atmosferos priešinga spinduliuotė (E a). Atmosferos priešinga spinduliuotė didėja didėjant debesuotumui ir oro drėgmei ir yra labai svarbus žemės paviršiaus šilumos šaltinis. Nepaisant to, atmosferos ilgųjų bangų spinduliuotė visada yra šiek tiek mažesnė nei žemės, dėl to žemės paviršius praranda šilumą, o skirtumas tarp šių verčių vadinamas efektyvioji Žemės spinduliuotė (E ef).

Vidutiniškai vidutinio klimato platumose žemės paviršius dėl efektyvios spinduliuotės praranda maždaug pusę šilumos kiekio, kurį jis gauna iš sugertos saulės spinduliuotės. Sugerdama žemės spinduliuotę ir siųsdama priešingą spinduliuotę į žemės paviršių, atmosfera sumažina šio paviršiaus atšalimą naktį. Dienos metu jis mažai trukdo įkaisti Žemės paviršiui. Tokia žemės atmosferos įtaka žemės paviršiaus šiluminiam režimui vadinama šiltnamio efektas. Taigi šiltnamio efekto reiškinys yra šilumos išlaikymas šalia Žemės paviršiaus. Šiame procese didelį vaidmenį atlieka technogeninės kilmės dujos, pirmiausia anglies dioksidas, kurio koncentracija ypač didelė miestuose. Tačiau pagrindinis vaidmuo vis tiek tenka natūralios kilmės dujoms.

Pagrindinė atmosferos medžiaga, kuri sugeria ilgųjų bangų spinduliuotę iš Žemės ir siunčia priešingą spinduliuotę vandens garai Jis sugeria beveik visą ilgųjų bangų spinduliuotę, išskyrus bangų ilgių diapazoną nuo 8,5 iki 12 mikronų, kuris vadinamas "skaidrumo langas" vandens garai. Tik per šį intervalą antžeminė spinduliuotė per atmosferą patenka į kosmosą. Be vandens garų, anglies dioksidas stipriai sugeria ilgųjų bangų spinduliuotę, o būtent vandens garų skaidrumo lange, taip pat metanas, azoto oksidas, chlorfluorangliavandeniliai (freonai) ir kai kurios kitos dujų priemaišos; silpniau.

Šilumos sulaikymas šalia žemės paviršiaus yra labai svarbus gyvybės palaikymo procesas. Be jos vidutinė Žemės temperatūra būtų 33°C žemesnė nei dabartinė, o gyvi organizmai vargu ar galėtų gyventi Žemėje. Todėl esmė ne pačiame šiltnamio efekte (juk jis atsirado nuo to momento, kai susidarė atmosfera), o tame, kad antropogeninės veiklos įtakoje įgytišis efektas. Priežastis – sparčiai didėjanti technogeninės kilmės šiltnamio efektą sukeliančių dujų, daugiausia C0 2, koncentracijos, išsiskiriančios deginant organinį kurą. Tai gali lemti tai, kad esant tokiai pačiai spinduliuotei, padidės planetoje likusios šilumos dalis, taigi, padidės žemės paviršiaus ir atmosferos temperatūra. Per pastaruosius 100 metų mūsų planetos oro temperatūra vidutiniškai pakilo 0,6°C.

Manoma, kad CO 2 koncentracijai padvigubėjus, palyginti su priešindustriniu laikotarpiu, visuotinis atšilimas bus apie 3°C (įvairiais vertinimais – nuo ​​1,5 iki 5,5°C). Šiuo atveju didžiausi pokyčiai turėtų įvykti troposferoje didelėse platumose rudens-žiemos laikotarpiu. Dėl to Ledas Arktyje ir Antarktidoje pradės tirpti, o Pasaulio vandenyno lygis pradės kilti. Šis padidėjimas gali svyruoti nuo 25 iki 165 cm, o tai reiškia, kad daugelis miestų, esančių jūrų ir vandenynų pakrantėse, bus užtvindyti.

Taigi tai labai svarbi problema, turinti įtakos milijonų žmonių gyvenimui. Atsižvelgiant į tai, 1988 m. Toronte buvo surengta pirmoji tarptautinė konferencija antropogeninės klimato kaitos problemai. Mokslininkai priėjo prie išvados, kad šiltnamio efekto sustiprėjimo dėl anglies dvideginio kiekio atmosferoje padidėjimo pasekmės nusileidžia tik pasaulinio branduolinio karo pasekmėms. Tuo pat metu Jungtinėse Tautose (JT) buvo suformuota Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija (IPCC). IPCC – Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija), kuriame tiriamas kylančios paviršiaus temperatūros poveikis klimatui, Pasaulio vandenyno ekosistemai, visai biosferai, įskaitant planetos gyventojų gyvenimą ir sveikatą.

1992 metais Niujorke buvo priimta Bendroji klimato kaitos konvencija (FCCC), kurios pagrindinis tikslas buvo užtikrinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos atmosferoje stabilizavimą tokiame lygyje, kad būtų išvengta pavojingų žmogaus įsikišimo į klimato sistemą pasekmių. . Praktiniam konvencijos įgyvendinimui Kioto protokolas buvo priimtas tarptautinėje konferencijoje 1997 m. gruodžio mėn. Kiote (Japonija). Jame apibrėžiamos konkrečios dalyvaujančių šalių, įskaitant Rusiją, ratifikavusios šį Protokolą 2005 m., išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kvotos.

Šios knygos rašymo metu viena iš naujausių konferencijų, skirtų klimato kaitai, yra klimato konferencija Paryžiuje, vykusi 2015 m. lapkričio 30 – gruodžio 12 d. Šios konferencijos tikslas – pasirašyti tarptautinį susitarimą, kuriuo siekiama apriboti vidutinė planetos temperatūra iki 2100 m. iki ne daugiau kaip 2°C.

Taigi dėl įvairių trumpųjų ir ilgųjų bangų spinduliuotės srautų sąveikos žemės paviršius nuolat gauna ir praranda šilumą. Gauta radiacijos įtekėjimo ir ištekėjimo vertė yra radiacijos balansas (IN), kuri nustato žemės paviršiaus ir gruntinio oro sluoksnio šiluminę būseną, būtent jų šildymą ar vėsinimą:

IN = K- «k - ?eff = 60 - A)-? ef =

= (5"sin/^ > + D)(l-A)-E^f = B k + B a. (

Duomenys apie radiacinį balansą reikalingi vertinant įvairių paviršių įkaitimo ir vėsinimo laipsnį tiek natūraliomis sąlygomis, tiek architektūrinėje aplinkoje, skaičiuojant pastatų ir statinių šiluminį režimą, nustatant garavimą, šilumos atsargas dirvožemyje, normuojant žemės ūkio paskirties drėkinimą. sritys ir kiti nacionaliniai ūkiniai tikslai .

Matavimo metodai. Pagrindinė Žemės radiacijos pusiausvyros tyrimų svarba siekiant suprasti klimato modelius ir formuotis mikroklimato sąlygoms lemia esminį stebėjimo duomenų apie jos komponentus vaidmenį. aktinometriniai stebėjimai.

Jis naudojamas Rusijos meteorologijos stotyse termoelektrinis metodas spinduliuotės srautų matavimai. Išmatuotą spinduliuotę sugeria juodas instrumentų priimamasis paviršius, virsta šiluma ir įkaitina aktyviąsias termopolio sandūras, o pasyviosios jungtys nėra šildomos spinduliuotės ir turi žemesnę temperatūrą. Dėl aktyviosios ir pasyviosios sandūros temperatūrų skirtumo termopilo gnybte atsiranda termoelektromotorinė jėga, proporcinga išmatuotos spinduliuotės intensyvumui. Taigi dauguma aktinometrinių instrumentų yra giminaitis- matuoja ne pačius spinduliuotės srautus, o jiems proporcingus kiekius - srovę ar įtampą. Tuo tikslu prietaisai jungiami, pavyzdžiui, prie skaitmeninių multimetrų, o anksčiau – su rodyklės galvanometrais. Tuo pačiu metu kiekvieno įrenginio pase yra vadinamasis "konversijos koeficientas" - elektros matavimo prietaiso padalijimo kaina (W/m2). Šis daugiklis apskaičiuojamas lyginant tam tikro santykinio prietaiso rodmenis su rodmenimis absoliutus prietaisai - pirheliometrai.

Absoliučių prietaisų veikimo principas skiriasi. Taigi Ångström kompensaciniame pirheliometre pajuodusi metalinė plokštelė patenka į saulę, o kita panaši plokštelė lieka šešėlyje. Tarp jų susidaro temperatūrų skirtumas, kuris perkeliamas į termoelementų sandūras, pritvirtintas prie plokščių, ir taip sužadinama termoelektrinė srovė. Šiuo atveju srovė iš akumuliatoriaus praleidžiama per tamsesnę plokštę, kol ji įkaista iki tokios pat temperatūros kaip ir plokštė saulėje, po to termoelektrinė srovė išnyksta. Pagal praleidžiamos „kompensacinės“ srovės stiprumą galima nustatyti pajuodusios plokštės gaunamą šilumos kiekį, kuris, savo ruožtu, bus lygus šilumos kiekiui, kurį iš Saulės gauna pirmoji plokštė. Tokiu būdu galima nustatyti saulės spinduliuotės kiekį.

Rusijos (ir anksčiau SSRS) meteorologijos stotyse, kuriose atliekami radiacijos balanso komponentų stebėjimai, aktinometrinių duomenų eilučių homogeniškumas užtikrinamas naudojant to paties tipo prietaisus ir kruopštų jų kalibravimą, taip pat tais pačiais matavimo ir duomenų apdorojimo būdais. Kaip integruotos saulės spinduliuotės imtuvai (

Savinov-Yanishevsky termoelektriniame aktinometre, kurio išvaizda parodyta fig. 1.6, priimančioji dalis yra plonas metalinis juodintas diskas iš sidabrinės folijos, prie kurio per izoliaciją priklijuotos nelyginės (aktyvios) termopolio sandūros. Matavimų metu šis diskas sugeria saulės spinduliuotę, dėl to pakyla disko ir aktyvių sandūrų temperatūra. Lygios (pasyviosios) jungtys per izoliaciją priklijuojamos prie vario žiedo įrenginio korpuse ir jų temperatūra artima lauko oro temperatūrai. Šis temperatūrų skirtumas uždarant išorinę termopilo grandinę sukuria termoelektrinę srovę, kurios stipris proporcingas saulės spinduliuotės intensyvumui.

Ryžiai. 1.6.

Piranometre (1.7 pav.) priimančioji dalis dažniausiai vaizduoja termoelementų, pavyzdžiui, manganino ir konstantano, bateriją su pajuodusiomis ir baltomis sandūromis, kurios nevienodai įkaista, veikiant gaunamai radiacijai. Prietaiso priėmimo dalis turi būti horizontalioje padėtyje, kad būtų galima suvokti išsklaidytą spinduliuotę iš viso dangaus skliauto. Piranometras yra užtemdytas nuo tiesioginės spinduliuotės ekranu, o nuo priešingos atmosferos spinduliuotės apsaugotas stikliniu dangteliu. Matuojant bendrą spinduliuotę, piranometras nėra užtemdytas nuo tiesioginių spindulių.

Ryžiai. 1.7.

Specialus įtaisas (sulankstoma plokštė) leidžia pastatyti piranometro galvutę į dvi pozicijas: imtuvą aukštyn ir imtuvą žemyn. Pastaruoju atveju piranometras matuoja trumpųjų bangų spinduliuotę, atsispindinčią nuo žemės paviršiaus. Maršruto stebėjimuose vadinamasis žygio albe dometer, kuri yra piranometro galvutė, sujungta su pakreipiamu gimbalu su rankena.

Termoelektrinis balanso matuoklis susideda iš korpuso su termopilu, dviejų priėmimo plokštelių ir rankenos (1.8 pav.). Disko formos korpusas (/) turi kvadratinę išpjovą, kurioje sumontuotas termopilas (2). Rankena ( 3 ), prilituotas prie korpuso, skirtas balanso matuokliui montuoti ant stovo.

Ryžiai. 1.8.

Viena pajuodusi balansinio matuoklio priėmimo plokštė nukreipta į viršų, kita – žemyn, į žemės paviršių. Neatspalvio balanso matuoklio veikimo principas grindžiamas tuo, kad visų tipų spinduliuotė, patenkanti į aktyvųjį paviršių (U, /) ir E a), sugeria pajuodęs prietaiso priimamasis paviršius, nukreiptas į viršų, ir visų tipų spinduliuotė, sklindanti nuo aktyvaus paviršiaus (/? k, /? l ir E 3), juos sugeria plokštė, nukreipta žemyn. Kiekviena priimančioji plokštė taip pat skleidžia ilgųjų bangų spinduliuotę, be to, vyksta šilumos mainai su aplinkiniu oru ir prietaiso korpusu. Tačiau dėl didelio korpuso šilumos laidumo vyksta didesnis šilumos perdavimas, kuris neleidžia susidaryti reikšmingam temperatūrų skirtumui tarp priimančių plokščių. Dėl šios priežasties galima nepaisyti abiejų plokščių vidinės spinduliuotės, o iš jų šildymo skirtumo galima nustatyti bet kurio paviršiaus, kurio plokštumoje yra balanso matuoklis, spinduliuotės balanso vertę.

Kadangi balansinio matuoklio priėmimo paviršiai nėra uždengti stikliniu gaubtu (kitaip būtų neįmanoma išmatuoti ilgųjų bangų spinduliuotės), šio prietaiso rodmenys priklauso nuo vėjo greičio, o tai sumažina priimamųjų paviršių temperatūrų skirtumą. Dėl šios priežasties balanso matuoklio rodmenys lemia ramias sąlygas, prieš tai išmatavus vėjo greitį prietaiso lygyje.

Už automatinė registracija Matavimams termoelektrinė srovė, atsirandanti aukščiau aprašytuose įrenginiuose, tiekiama į registruojantį elektroninį potenciometrą. Srovės stiprumo pokyčiai fiksuojami judančioje popierinėje juostoje, o aktinometras turi automatiškai suktis taip, kad jo priimančioji dalis sektų Saulę, o piranometras nuo tiesioginės spinduliuotės visada turi būti užtemdytas specialia žiedine apsauga.

Aktinometriniai stebėjimai, priešingai nei pagrindiniai meteorologiniai stebėjimai, atliekami šešis kartus per dieną šiais laikais: 00:30, 06:30, 09:30, 12:30, 15:30 ir 18:30. Kadangi visų tipų trumpųjų bangų spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo Saulės aukščio virš horizonto, stebėjimo periodai nustatomi pagal reiškia saulės laiką stotyse.

Būdingos vertybės. Tiesioginių ir bendrųjų spinduliuotės srautų dydžiai atlieka vieną iš svarbiausių vaidmenų architektūrinėje ir klimato analizėje. Būtent su jais atsižvelgiama į pastatų orientaciją horizonto šonuose, erdvės planavimo ir koloristikos sprendimus, vidaus išplanavimą, šviesos angų dydį ir daugybę kitų architektūrinių ypatybių. Todėl kasdienis ir metinis būdingų verčių pokytis bus svarstomas būtent šioms saulės spinduliuotės vertėms.

Energijos apšvietimas tiesioginė saulės spinduliuotė po debesuotu dangumi priklauso nuo saulės aukščio, atmosferos savybių saulės spindulio kelyje, pasižymi skaidrumo koeficientas(vertė, rodanti, kokia saulės spinduliuotės dalis pasiekia žemės paviršių, kai saulės spinduliai krenta vertikaliai) ir šio kelio ilgį.

Tiesioginė saulės spinduliuotė po debesuotu dangumi turi gana paprastą paros ciklą, kurio maksimumas yra apie vidurdienį (1.9 pav.). Kaip matyti iš paveikslo, dienos metu saulės spinduliuotės srautas iš pradžių greitai, tada lėtai didėja nuo saulėtekio iki vidurdienio ir pirmiausia lėtai, o nuo vidurdienio iki saulėlydžio greitai mažėja. Vidurdienio apšvitos skirtumai po giedru dangumi sausio ir liepos mėnesiais pirmiausia atsiranda dėl vidurdienio Saulės aukščio skirtumų, kurie žiemą yra mažesni nei vasarą. Tuo pačiu metu žemyniniuose regionuose dažnai stebima paros ciklo asimetrija dėl atmosferos skaidrumo skirtumo ryto ir popietės valandomis. Atmosferos skaidrumas taip pat turi įtakos metinei tiesioginės saulės spinduliuotės vidutinių mėnesinių verčių eigai. Didžiausia spinduliuotė po debesuotu dangumi gali persikelti į pavasario mėnesius, nes pavasarį atmosferos dulkių ir drėgmės kiekis yra mažesnis nei rudenį.

5 1, kW/m 2

b", kW/m2

Ryžiai. 1.9.

ir esant vidutiniam debesuotumui (b):

7 - ant paviršiaus, statmeno spinduliams liepos mėnesį; 2 - ant horizontalaus paviršiaus liepos mėnesį; 3 - statmenu paviršiumi sausio mėnesį; 4 - ant horizontalaus paviršiaus sausio mėn

Debesuotumas sumažina saulės spindulių patekimą ir gali gerokai pakeisti jos paros ciklą, o tai pasireiškia prieš ir po pietų valandų sumų santykiu. Taigi daugumoje žemyninių Rusijos regionų pavasario-vasaros mėnesiais valandiniai tiesioginės spinduliuotės kiekiai priešpiet ​​yra didesni nei po pietų (1.9 pav. b). Tai daugiausia lemia paros debesuotumo kaita, kuri pradeda formuotis 9-10 val., o maksimumą pasiekia po pietų, taip sumažindama radiaciją. Bendras tiesioginės saulės spinduliuotės antplūdžio sumažėjimas tikromis debesuotomis sąlygomis gali būti labai reikšmingas. Pavyzdžiui, Vladivostoke su musoniniu klimatu vasarą šie nuostoliai siekia 75 proc., o Sankt Peterburge net ir vidutiniškai per metus debesys neleidžia pasiekti žemės paviršiaus 65 proc. tiesioginės spinduliuotės, Maskvoje – apie pusę. .

Paskirstymas metines sumas Tiesioginė saulės spinduliuotė esant vidutiniam debesuotumui Rusijos teritorijoje parodyta fig. 1.10. Šis saulės spinduliuotės kiekį mažinantis veiksnys didžiąja dalimi priklauso nuo atmosferos cirkuliacijos, o tai lemia platumos radiacijos pasiskirstymo sutrikimą.

Kaip matyti iš paveikslo, apskritai metiniai tiesioginės spinduliuotės kiekiai, patenkantys į horizontalų paviršių, didėja nuo aukštųjų iki žemesnių platumų nuo 800 iki beveik 3000 MJ/m2. Dėl didelio debesų skaičiaus europinėje Rusijos dalyje metiniai kiekiai mažėja, palyginti su Rytų Sibiro regionais, kur, daugiausia dėl Azijos anticiklono įtakos žiemą, metiniai kiekiai didėja. Tuo pačiu metu vasaros musonas sumažina metinį radiacijos antplūdį Tolimųjų Rytų pakrantės zonose. Tiesioginės saulės spinduliuotės intensyvumo vidurdienį kitimo diapazonas Rusijos teritorijoje svyruoja nuo 0,54-0,91 kW/m 2 vasarą iki 0,02-0,43 kW/m 2 žiemą.

Išsklaidyta spinduliuotė patekimas į horizontalų paviršių keičiasi ir dieną, didėja iki pietų, o po jo mažėja (1.11 pav.).

Kaip ir tiesioginės saulės spinduliuotės atveju, difuzinės spinduliuotės atėjimui įtakos turi ne tik saulės aukštis ir paros ilgumas, bet ir atmosferos skaidrumas. Tačiau pastarosios sumažėjimas lemia išsklaidytos spinduliuotės padidėjimą (priešingai nei tiesioginė spinduliuotė). Be to, išsklaidyta spinduliuotė labai priklauso nuo debesuotumo: esant vidutiniam debesuotumui, jos atskleidimas yra daugiau nei du kartus didesnis už reikšmes, stebimas esant giedram dangui. Kai kuriomis dienomis debesuotumas šį skaičių padidina 3–4 kartus. Taigi, išsklaidyta spinduliuotė gali žymiai papildyti tiesioginę spinduliuotę, ypač esant žemai Saulės padėčiai.

Ryžiai. 1.10. Tiesioginė saulės spinduliuotė, patenkanti ant horizontalaus paviršiaus esant vidutiniam debesuotumui, MJ/m2 per metus (1 MJ/m2 = 0,278 kW? h/m2)

/), kW/m 2 0,3 g

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 valandos

Ryžiai. 1.11.

ir esant vidutinėms debesuotoms sąlygoms (b)

Išsklaidytos saulės spinduliuotės kiekis tropikuose svyruoja nuo 50 iki 75% tiesioginės spinduliuotės; 50-60° platumos artima tiesioginei saulės spinduliuotei, o didelėse platumose viršija tiesioginę saulės spinduliuotę beveik visus metus.

Labai svarbus veiksnys, turintis įtakos išsklaidytos spinduliuotės srautui, yra albedas apatinis paviršius. Jei albedas yra pakankamai didelis, tada nuo apatinio paviršiaus atsispindėjusi spinduliuotė, išsklaidyta atgal atmosferos, gali žymiai padidinti išsklaidytos spinduliuotės kiekį. Poveikis ryškiausias esant sniego dangai, kuri turi didžiausią atspindį.

Bendra spinduliuotė po debesuotu dangumi (galimas spinduliavimas) priklauso nuo vietos platumos, saulės aukščio, atmosferos optinių savybių ir požeminio paviršiaus pobūdžio. Giedro dangaus sąlygomis jo paros ciklas yra paprastas, maksimalus vidurdienį. Tiesioginei spinduliuotei būdinga paros ciklo asimetrija bendroje spinduliuotėje mažai pasireiškia, nes tiesioginės spinduliuotės sumažėjimą dėl atmosferos drumstumo padidėjimo antroje paros pusėje kompensuoja padidėjus išsklaidytai spinduliuotei. tas pats veiksnys. Kasmet didžiausias bendros spinduliuotės intensyvumas po debesuotu dangumi didžiojoje teritorijos dalyje

Rusijos teritorija stebima birželio mėnesį dėl didžiausio vidurdienio saulės aukščio. Tačiau kai kuriose srityse ši įtaka sutampa su atmosferos skaidrumo įtaka, o didžiausias perkėlimas į gegužę (pavyzdžiui, Užbaikalijoje, Primorėje, Sachaline ir daugelyje Rytų Sibiro regionų). Mėnesio ir metų bendros saulės spinduliuotės pasiskirstymas po debesuotu dangumi pateiktas lentelėje. 1.9 ir pav. 1.12 platumos vidutinių verčių pavidalu.

Iš pateiktos lentelės ir paveikslo matyti, kad visais metų laikais tiek spinduliuotės intensyvumas, tiek kiekis didėja iš šiaurės į pietus, atsižvelgiant į saulės aukščio pokytį. Išimtis yra laikotarpis nuo gegužės iki liepos, kai ilgos dienos ilgio ir saulės aukščio derinys suteikia gana aukštas bendros radiacijos vertes šiaurėje ir visoje Rusijoje, radiacijos laukas yra neryškus, t. neturi ryškių gradientų.

1.9 lentelė

Bendra saulės spinduliuotė ant horizontalaus paviršiaus

su be debesuotu dangumi (kW h/m 2)

Ryžiai. 1.12. Bendra saulės spinduliuotė ant horizontalaus paviršiaus su be debesuotu dangumi įvairiose platumose (1 MJ/m2 = 0,278 kWh/m2)

Jei yra debesuotumas bendrą saulės spinduliuotę lemia ne tik debesų skaičius ir forma, bet ir saulės disko būklė. Kai saulės diskas šviečia pro debesis, bendra spinduliuotė, palyginti su be debesų, gali net padidėti dėl padidėjusį išsklaidytą spinduliuotę.

Esant vidutinėms debesuotoms sąlygoms, stebimas visiškai natūralus bendros spinduliuotės dienos kitimas: palaipsniui didėja nuo saulėtekio iki vidurdienio ir mažėja nuo vidurdienio iki saulėlydžio. Tuo pačiu metu debesuotumo paros kaita pažeidžia svyravimo simetriją vidurdienio atžvilgiu, būdingą be debesų dangui. Taigi daugumoje Rusijos regionų šiltuoju laikotarpiu prieš pietus bendros radiacijos vertės yra 3–8% didesnės nei popietės, išskyrus musoninius Tolimųjų Rytų regionus, kur šis santykis yra priešinga. Vidutinių ilgalaikių mėnesinių bendros spinduliuotės sumų metinėje eigoje kartu su lemiamu astronominiu veiksniu atsiranda ir cirkuliacijos faktorius (dėl debesuotumo), todėl maksimumas gali slinkti nuo birželio iki liepos ir net į gegužę (pav. 1.13).

• 600 -
• 500 -
• 400 -
• 300 -
• 200 -

m

Salehardas

Archangelskas

Sankt Peterburgas

Petropavlovskas

Kamčiatskis

Chabarovskas

Astrachanė

Ryžiai. 1.13. Bendra saulės spinduliuotė ant horizontalaus paviršiaus atskiruose Rusijos miestuose tikromis debesuotomis sąlygomis (1 MJ/m 2 = 0,278 kWh/m 2)

5", MJ/m 2 700

Taigi faktinis mėnesinis ir metinis bendros spinduliuotės kiekis yra tik dalis to, kas įmanoma. Didžiausi faktinių kiekių nukrypimai nuo galimų kiekių vasarą stebimi Tolimuosiuose Rytuose, kur debesuotumas sumažina bendrą radiaciją 40-60%. Apskritai bendras metinis bendros spinduliuotės antplūdis visoje Rusijos teritorijoje platumos kryptimi didėja nuo 2800 MJ/m2 šiaurinių jūrų pakrantėse iki 4800-5000 MJ/m2 pietiniuose Rusijos regionuose - šiaurėje. Kaukazas, Žemutinės Volgos sritis, Užbaikalija ir Primorskio teritorija (1.14 pav.).

Ryžiai. 1.14. Bendra spinduliuotė, patenkanti į horizontalų paviršių, MJ/m2 per metus

Vasarą bendros saulės spinduliuotės skirtumai realiomis debesų sąlygomis tarp skirtingose ​​platumose esančių miestų nėra tokie „dramatiški“, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Europinėje Rusijos dalyje nuo Astrachanės iki Čeliuškino kyšulio šios vertės yra 550–650 MJ/m2. Žiemą daugumoje miestų, išskyrus Arktį, kur užklumpa poliarinė naktis, bendra spinduliuotė siekia 50-150 MJ/m2 per mėnesį.

Palyginimui: vidutiniai sausio mėnesio šilumos rodikliai miestų plėtrai (apskaičiuoti remiantis faktiniais Maskvos duomenimis) svyruoja nuo 220 MJ/m2 per mėnesį miestų centruose iki 120-150 MJ/m2 tarpmiestiniuose rajonuose, kuriuose yra mažo tankio gyvenamųjų namų plėtra. Gamybos ir komunalinių sandėlių zonų teritorijose sausio mėnesio šilumos rodikliai yra 140 MJ/m 2 . Bendra saulės spinduliuotė Maskvoje sausio mėnesį yra 62 MJ/m 2. Taigi žiemą, naudojant saulės spinduliuotę, galima padengti ne daugiau kaip 10-15% (atsižvelgiant į saulės baterijų efektyvumą 40%) vidutinio tankio pastato skaičiuojamosios šilumos, net ir m. Irkutskas ir Jakutskas, garsėjantys saulėtais žiemos orais, net jei jų teritorijoje yra visiškai uždengtos fotovoltinės plokštės.

Vasarą bendra saulės spinduliuotė padidėja 6-9 kartus, o šilumos suvartojimas sumažėja 5-7 kartus, palyginti su žiemą. Šilumos rodikliai liepos mėnesį mažėja iki 35 MJ/m2 ar mažesnių reikšmių gyvenamuosiuose rajonuose ir 15 MJ/m2 ar mažiau pramoniniuose rajonuose, t.y. vertes, kurios sudaro ne daugiau kaip 3-5% visos saulės spinduliuotės. Todėl vasarą, kai šildymo ir apšvietimo poreikiai yra minimalūs, visoje Rusijoje yra šio atsinaujinančio gamtos išteklių perteklius, kurio negalima perdirbti, o tai dar kartą verčia suabejoti fotovoltinių plokščių panaudojimo galimybėmis, bent jau miestuose ir daugiabučiuose namuose. .

Elektros suvartojimas (be šildymo ir karšto vandens tiekimo), taip pat susijęs su netolygiu bendro užstatymo ploto pasiskirstymu, gyventojų tankumu ir įvairių teritorijų funkcine paskirtimi, yra

Šilumos tankis yra vidutinis visų rūšių energijos (elektros, šildymo, karšto vandens tiekimo) suvartojimo rodiklis 1 m 2 pastato ploto.

atvejų nuo 37 MJ/m 2 per mėnesį (skaičiuojant 1/12 metinio kiekio) tankiai užstatytose teritorijose ir iki 10-15 MJ/m 2 per mėnesį mažo užstatymo tankumo teritorijose. Dienos metu ir vasarą elektros suvartojimas natūraliai mažėja. Liepos mėnesį suvartojamos elektros energijos tankis daugumoje gyvenamųjų ir mišrios paskirties rajonų yra 8-12 MJ/m2, o bendra saulės spinduliuotė realiomis debesuotomis sąlygomis Maskvoje siekia apie 600 MJ/m2. Taigi miesto zonų elektros energijos tiekimo poreikiams patenkinti (Maskvos pavyzdžiu) reikia panaudoti tik apie 1,5-2% saulės spinduliuotės. Likusi radiacija, jei ji bus pašalinta, bus perteklinė. Tuo pačiu metu dar neišspręstas dienos saulės spinduliuotės kaupimo ir išsaugojimo apšvietimui vakare ir naktį, kai elektros energijos tiekimo sistemų apkrova yra maksimali, o saulė beveik šviečia arba visai nešviečia, klausimas. . Tam reikės perduoti elektrą dideliais atstumais tarp vietovių, kuriose Saulė dar gana aukštai, ir tų, kur Saulė jau nusileidusi žemiau horizonto. Tuo pačiu metu elektros energijos nuostoliai tinkluose bus panašūs į sutaupymus naudojant fotovoltines plokštes. Arba teks naudoti didelės talpos baterijas, kurių gamybai, montavimui ir vėlesniam utilizavimui pareikalaus energijos sąnaudų, kurių greičiausiai nepadengs per visą jų eksploatavimo laikotarpį sukauptas energijos taupymas.

Kitas, ne mažiau svarbus veiksnys, keliantis abejonių dėl perėjimo prie saulės kolektorių kaip alternatyvaus maitinimo šaltinio miesto mastu, yra tai, kad galiausiai dėl fotoelementų veikimo labai padidės mieste sugeriama saulės spinduliuotė, taigi. į oro temperatūros padidėjimą mieste vasarą. Taigi, kartu su vėsinimu dėl fotovoltinių plokščių ir iš jų maitinamų patalpų oro kondicionierių, mieste apskritai padidės oro temperatūra, o tai galiausiai sumažins iki nulio visą ekonominę ir aplinkosauginę naudą taupant elektros energiją naudojant labai brangios fotovoltinės plokštės .

Iš to išplaukia, kad įrangos, skirtos saulės spinduliuotei paversti elektra, įrengimas pateisinamas labai ribotu atvejų sąrašu: tik vasarą, tik klimatiniuose regionuose, kuriuose yra sausas, karštas, iš dalies debesuotas oras, tik mažuose miesteliuose ar atskiruose kotedžų kaimuose ir tik jei ši elektros energija naudojama pastatų vidaus aplinkos oro kondicionavimo ir vėdinimo įrenginiams eksploatuoti. Kitais atvejais – kitose vietovėse, kitomis miesto sąlygomis ir kitu metų laiku – fotovoltinių plokščių ir saulės kolektorių naudojimas vidutinių ir didelių miestų, esančių vidutinio klimato sąlygomis, elektros ir šilumos tiekimo įprastų pastatų poreikiams yra neefektyvus.

Saulės spinduliuotės bioklimatinė reikšmė. Saulės spinduliuotės poveikio gyviems organizmams lemiamas vaidmuo tenka dalyvavimui formuojant jų spinduliuotės ir šilumos balansą dėl šiluminės energijos matomoje ir infraraudonojoje saulės spektro dalyse.

Matomi spinduliai yra ypač svarbūs organizmams. Dauguma gyvūnų, kaip ir žmonės, gerai skiria šviesos spektrinę sudėtį, o kai kurie vabzdžiai mato net ultravioletinių spindulių diapazone. Lengvas matymas ir orientacija į šviesą yra svarbus išgyvenimo veiksnys. Pavyzdžiui, žmogui spalvų matymas yra vienas iš labiausiai psichoemocinių ir optimizuojančių veiksnių gyvenime. Buvimas tamsoje turi priešingą efektą.

Kaip žinote, žalieji augalai sintetina organines medžiagas ir todėl gamina maistą visiems kitiems organizmams, įskaitant žmones. Šis gyvybei būtinas procesas vyksta įsisavinant saulės spinduliuotę, o augalai naudoja tam tikrą spektro diapazoną 0,38–0,71 mikrono bangos ilgio diapazone. Ši spinduliuotė vadinama fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė(PAR) ir yra labai svarbus augalų produktyvumui.

Matoma šviesos dalis sukuria natūralų apšvietimą. Kalbant apie tai, visi augalai skirstomi į šviesamėgius ir atsparius šešėliams. Nepakankamas apšvietimas sukelia stiebo silpnumą, silpnina augalų ausų ir ausų formavimąsi, mažina cukraus ir aliejų kiekį kultūriniuose augaluose, apsunkina mineralinės mitybos ir trąšų naudojimą.

Biologinis veiksmas infraraudonieji spinduliai susideda iš terminio efekto, kai juos sugeria augalų ir gyvūnų audiniai. Tokiu atveju kinta molekulių kinetinė energija, pagreitėja elektriniai ir cheminiai procesai. Dėl infraraudonosios spinduliuotės kompensuojamas šilumos trūkumas (ypač aukštų kalnų vietovėse ir didelėse platumose), kurį augalai ir gyvūnai gauna iš aplinkinės erdvės.

Ultravioletinė spinduliuotė pagal biologines savybes ir poveikį žmogui dažniausiai skirstomi į tris sritis: regionas A – kurių bangos ilgiai nuo 0,32 iki 0,39 mikrono; B sritis - nuo 0,28 iki 0,32 μm ir C sritis - nuo 0,01 iki 0,28 μm. A regionui būdingas santykinai silpnai išreikštas biologinis poveikis. Jis sukelia tik daugelio organinių medžiagų fluorescenciją žmonėms, skatina pigmento susidarymą odoje ir lengvą eritemą (odos paraudimą).

B srities spinduliai yra daug aktyvesni Įvairios organizmų reakcijos į ultravioletinį apšvitą, odos, kraujo ir kt. daugiausia dėl jų. Žinomas vitaminus formuojantis ultravioletinės spinduliuotės poveikis yra tas, kad ergosterono maistinės medžiagos paverčiamos vitaminu O, kuris stipriai stimuliuoja augimą ir medžiagų apykaitą.

Galingiausią biologinį poveikį gyvoms ląstelėms daro C srities spinduliai. Baktericidinį saulės spindulių poveikį daugiausia lemia būtent jie. Mažomis dozėmis ultravioletiniai spinduliai būtini augalams, gyvūnams ir žmonėms, ypač vaikams. Tačiau dideliais kiekiais C regiono spinduliai yra destruktyvūs visoms gyvoms būtybėms, o gyvybė Žemėje įmanoma tik todėl, kad šią trumpųjų bangų spinduliuotę beveik visiškai blokuoja atmosferos ozono sluoksnis. Perteklinių ultravioletinės spinduliuotės dozių poveikio biosferai ir žmogui problemos sprendimas pastaraisiais dešimtmečiais tapo ypač aktualus dėl ardančio Žemės atmosferos ozono sluoksnio.

Žemės paviršių pasiekiančios ultravioletinės spinduliuotės (UVR) poveikis gyvam organizmui yra labai įvairus. Kaip minėta, vidutinėmis dozėmis jis turi teigiamą poveikį: padidina gyvybingumą ir padidina organizmo atsparumą infekcinėms ligoms. UVR trūkumas sukelia patologinius reiškinius, vadinamus UV trūkumu arba UV badu, ir pasireiškia vitamino E trūkumu, dėl kurio sutrinka fosforo ir kalcio apykaita organizme.

UVR perteklius gali sukelti labai rimtų pasekmių: odos vėžio formavimąsi, kitų onkologinių darinių atsiradimą, fotokeratito („sniego aklumo“), fotokonjunktyvito ir net kataraktos atsiradimą; gyvų organizmų imuninės sistemos sutrikimas, taip pat mutageniniai procesai augaluose; statyboje ir architektūroje plačiai naudojamų polimerinių medžiagų savybių pokyčiai ir sunaikinimas. Pavyzdžiui, UVR gali pakeisti fasado dažų spalvą arba sukelti mechaninį polimerinės apdailos ir konstrukcinių statybinių gaminių sunaikinimą.

Saulės spinduliuotės architektūrinė ir statybinė reikšmė. Saulės energijos duomenys naudojami skaičiuojant pastatų ir šildymo bei oro kondicionavimo sistemų šiluminį balansą, analizuojant įvairių medžiagų senėjimo procesus, atsižvelgiant į radiacijos poveikį žmogaus šiluminei būklei, pasirenkant optimalią rūšinę sudėtį. žalios erdvės, skirtos tam tikros teritorijos apželdinimui ir daugeliui kitų tikslų. Saulės spinduliuotė lemia natūralaus žemės paviršiaus apšvietimo režimą, kurio žinios būtinos planuojant energijos suvartojimą, projektuojant įvairias konstrukcijas ir organizuojant transportą. Taigi radiacijos režimas yra vienas iš pagrindinių miestų planavimo ir architektūros bei statybos veiksnių.

Pastatų apšiltinimas yra viena iš svarbiausių higienos plėtros sąlygų, todėl ypatingas dėmesys skiriamas paviršių apšvitinimui tiesioginiais saulės spinduliais, kaip svarbiam aplinkos veiksniui. Tuo pačiu Saulė ne tik higieniškai veikia vidinę aplinką, naikindama patogeninius organizmus, bet ir psichologiškai veikia žmogų. Tokio švitinimo poveikis priklauso nuo saulės spindulių poveikio proceso trukmės, todėl insoliacija matuojama valandomis, o jos trukmė yra standartizuota atitinkamais Rusijos sveikatos apsaugos ministerijos dokumentais.

Reikalinga minimali saulės spinduliuotė, užtikrinanti komfortiškas sąlygas pastatų vidaus aplinkai, žmogaus darbo ir poilsio sąlygas, susideda iš būtino gyvenamųjų ir darbo patalpų apšvietimo, žmogaus organizmui reikalingo ultravioletinių spindulių kiekio, sugertos šilumos kiekio. išorinėmis tvoromis ir perkeliama į pastatų vidų, užtikrinant vidinės aplinkos šiluminį komfortą. Remiantis šiais reikalavimais, priimami architektūriniai ir planavimo sprendimai, nustatoma gyvenamųjų kambarių, virtuvių, pagalbinių ir darbo erdvių orientacija. Jei yra saulės spinduliuotės perteklius, būtina įrengti lodžijas, žaliuzes, langines ir kitus apsaugos nuo saulės įrenginius.

Saulės spinduliuotės (tiesioginės ir difuzinės) kiekius, patenkančius į skirtingai orientuotus paviršius (vertikaliai ir horizontaliai), rekomenduojama analizuoti tokia skale:

• mažiau nei 50 kW h/m 2 per mėnesį – nereikšminga spinduliuotė;
• 50-100 kW h/m 2 per mėnesį - vidutinė spinduliuotė;
• 100-200 kW h/m 2 per mėnesį - didelė radiacija;
• daugiau nei 200 kW h/m 2 per mėnesį – perteklinė spinduliuotė.

Kadangi vidutinėse platumose daugiausia žiemos mėnesiais stebima nereikšminga radiacija, jos indėlis į pastatų šilumos balansą yra toks mažas, kad jo galima nepaisyti. Esant vidutinei spinduliuotei vidutinio klimato platumose, pereinama į žemės paviršiaus ir jame esančių pastatų, konstrukcijų, dirbtinių paviršių ir kt. radiacijos balanso neigiamų verčių sritį. Šiuo atžvilgiu per paros ciklą jie pradeda prarasti daugiau šiluminės energijos, nei dienos metu gauna šilumos iš saulės. Šių pastatų šilumos balanso nuostolių nepadengia vidiniai šilumos šaltiniai (elektros prietaisai, karšto vandens vamzdžiai, žmonių metabolinė šilumos gamyba ir kt.), o juos turi kompensuoti šildymo sistemų eksploatavimas – prasideda šildymo laikotarpis.

Esant didelei radiacijai ir realioms debesuotoms sąlygoms, miesto zonos ir pastatų vidaus aplinkos terminis fonas yra komforto zonoje, nenaudojant dirbtinių šildymo ir vėsinimo sistemų.

Esant perteklinei radiacijai vidutinių platumų miestuose, ypač esančiuose vidutinio klimato kontinentiniame ir smarkiai žemyniniame klimate, vasarą galima stebėti pastatų ir jų vidinės bei išorinės aplinkos perkaitimą. Šiuo atžvilgiu architektai susiduria su užduotimi apsaugoti architektūrinę aplinką nuo per didelės insoliacijos. Naudojami tinkami erdvės planavimo sprendimai, parenkama optimali pastatų orientacija išilgai horizonto, architektūriniai fasadų apsaugos nuo saulės elementai ir šviesios angos. Jei architektūrinių apsaugos nuo perkaitimo priemonių neužtenka, tuomet atsiranda poreikis dirbtinai kondicionuoti pastatų vidinę aplinką.

Spinduliuotės režimas taip pat turi įtakos šviesos angų orientacijos ir dydžio pasirinkimui. Esant mažai spinduliuotei, šviesos angų dydis gali būti padidintas iki bet kokio dydžio, jei šilumos nuostoliai per išorines tvoras išlaikomi ne aukštesniame nei standartiniame lygyje. Esant perteklinei spinduliuotei, šviesos angos daromos minimalaus dydžio, užtikrinant insoliacijos ir natūralaus patalpų apšvietimo reikalavimus.

Fasadų šviesumas, lemiantis jų atspindį (albedas), taip pat parenkamas atsižvelgiant į apsaugos nuo saulės reikalavimus arba, atvirkščiai, atsižvelgiant į galimybę maksimaliai sugerti saulės spinduliuotę vietovėse, kuriose yra vėsus ir šaltas drėgnas klimatas bei vidutinis arba žemas lygis. saulės spinduliuotės vasaros mėnesiais. Norint pasirinkti apdailos medžiagas pagal jų gebėjimą atspindėti, reikia žinoti, kiek saulės spinduliuotės pasiekia įvairios orientacijos pastatų sienas ir kokia yra įvairių medžiagų savybė šią spinduliuotę sugerti. Kadangi spinduliuotės patekimas į sieną priklauso nuo vietos platumos ir nuo to, kaip siena yra orientuota horizonto kraštų atžvilgiu, nuo to priklausys sienos šildymas ir temperatūra šalia jos esančių patalpų viduje.

Įvairių fasadų apdailos medžiagų sugeriamumas priklauso nuo jų spalvos ir būklės (1.10 lentelė). Jei yra žinomi saulės spinduliuotės kiekiai, patenkantys į įvairios orientacijos sienas per mėnesį, ir šių sienų albedas, galima nustatyti jų sugeriamą šilumos kiekį.

1.10 lentelė

Statybinių medžiagų sugeriamumas

Duomenys apie gaunamos saulės spinduliuotės (tiesioginės ir difuzinės) kiekį po be debesų dangumi ant įvairios orientacijos vertikalių paviršių pateikiami bendroje įmonėje „Pastatų klimatologija“.

Parenkant tinkamas statybinių atitvarų medžiagas ir spalvas, t.y. Keičiant sienų albedo, galite pakeisti sienos sugeriamos spinduliuotės kiekį ir taip sumažinti arba padidinti sienų šildymą saulės šiluma. Ši technika aktyviai naudojama tradicinėje įvairių šalių architektūroje. Visiems žinoma, kad pietiniai miestai išsiskiria bendru šviesiu (balta su spalvotu dekoru) daugumos gyvenamųjų pastatų koloritu, tuo tarpu, pavyzdžiui, Skandinavijos miestai dažniausiai yra miestai, pastatyti iš tamsių plytų arba naudojant tamsių spalvų lentas pastatų apkalimui.

Apskaičiuota, kad 100 kWh/m2 sugertos spinduliuotės išorinio paviršiaus temperatūrą padidina maždaug 4°C. Pastatų sienos daugumoje Rusijos regionų vidutiniškai per valandą gauna tokį radiacijos kiekį, jei jos yra orientuotos į pietus ir rytus, taip pat į vakarus, pietvakarius ir pietryčius, jei yra iš tamsių plytų ir netinkuotos arba netinkuotos. turėti tamsios spalvos tinką.

Norint pereiti nuo vidutinės mėnesinės sienų temperatūros neatsižvelgiant į radiaciją prie dažniausiai šiluminės inžinerijos skaičiavimuose naudojamos charakteristikos – lauko oro temperatūros – įvedamas papildomas temperatūros priedas. tuo, priklausomai nuo sienos sugertos saulės spinduliuotės kiekio per mėnesį Į(1.15 pav.). Taigi žinant bendros saulės spinduliuotės, ateinančios į sieną, intensyvumą ir šios sienos paviršiaus albedą, galima apskaičiuoti jos temperatūrą įvedus atitinkamą oro temperatūros korekciją.

į, kWh/m2

Ryžiai. 1.15. Išorinio sienos paviršiaus temperatūros padidėjimas dėl saulės spindulių sugerties

Bendru atveju temperatūros priedas dėl sugertos spinduliuotės nustatomas ceteris paribus, t.y. esant tokiai pačiai oro temperatūrai, drėgmei ir atitvarinės konstrukcijos šiluminei varžai, nepriklausomai nuo vėjo greičio.

Esant giedram orui, vidurdienį pietinės, prieš pietus - pietrytinės ir po pietų - pietvakarinės sienos gali sugerti iki 350-400 kWh/m 2 saulės šilumos ir įkaisti taip, kad jų temperatūra lauke gali būti 15-20 °C aukštesnė. oro temperatūra. Dėl to susidaro didelis temperatūros režimas

tremis tarp to paties pastato sienų. Šie kontrastai kai kuriose vietovėse pasirodo reikšmingi ne tik vasarą, bet ir šaltuoju metų laiku esant saulėtam, silpnam vėjui, net esant labai žemai oro temperatūrai. Metalinės konstrukcijos yra ypač jautrios perkaitimui. Taigi, remiantis turimais stebėjimais, Jakutijoje, esančioje vidutinio klimato ir smarkiai žemyniniame klimate, kuriam būdingas iš dalies debesuotas oras žiemą ir vasarą, vidurdienį su giedru dangumi, aliumininės atitvarų konstrukcijų dalys ir Jakutų hidroelektrinės stogas. stotis įkaista 40-50 °C virš oro temperatūros, net esant žemoms pastarosios vertėms.

Apšiltintų sienų perkaitimas dėl saulės spindulių sugerties turi būti numatytas jau architektūrinio projektavimo etape. Šis efektas reikalauja ne tik architektūriniais metodais apsaugoti sienas nuo per didelės insoliacijos, bet ir tinkamų pastatų planavimo sprendimų, skirtingos galios šildymo sistemas naudoti skirtingai orientuotiems fasadams, į projektą įtraukti siūles, mažinančias įtampą konstrukcijose ir jungčių sandarumo pažeidimas dėl jų temperatūros deformacijų ir kt.

Lentelėje 1.11 kaip pavyzdį pateikiami sugertos saulės spinduliuotės kiekiai per mėnesį keletui buvusios SSRS geografinių objektų, esant tam tikroms albedo reikšmėms. Iš šios lentelės matyti, kad jei šiaurinės pastato sienos albedas yra 30%, o pietinės - 50%, tai Odesoje, Tbilisyje ir Taškente jie įkais tiek pat. Jei šiauriniuose regionuose šiaurinės sienos albedas sumažėja iki 10%, tai ji gaus beveik 1,5 karto daugiau šilumos nei siena, kurios albedas yra 30%.

1.11 lentelė

Mėnesiniai saulės spinduliuotės kiekiai, sugerti pastatų sienose birželio mėn., esant įvairioms albedo vertėms (kW h/m2)

Aukščiau pateiktuose pavyzdžiuose, remiantis duomenimis apie bendrą (tiesioginę ir išsklaidytą) saulės spinduliuotę, esančią bendroje įmonėje „Pastatų klimatologija“ ir klimato žinynuose, saulės spinduliuotė, atsispindėjusi nuo žemės paviršiaus ir aplinkinių objektų (pavyzdžiui, esamų pastatų), pasiekia įvairios pastatų sienos. Tai mažiau priklauso nuo jų orientacijos, todėl statybos norminiuose dokumentuose tai nenurodyta. Tačiau ši atspindėta spinduliuotė gali būti gana intensyvi ir savo galia panaši į tiesioginę arba išsklaidytą spinduliuotę. Todėl architektūrinio projektavimo metu į tai reikia atsižvelgti, skaičiuojant kiekvienu konkrečiu atveju.

Dazhbog tarp slavų, Apolonas tarp senovės graikų, Mithra tarp indoiraniečių, Amon Ra tarp senovės egiptiečių, Tonatiuh tarp actekų - senovės panteizme žmonės šiais vardais vadino saulės dievą.

Nuo seniausių laikų žmonės suprato, kokia svarbi Saulė gyvybei Žemėje, ir ją dievino.

Saulės šviesumas yra didžiulis ir siekia 3,85x10 23 kW. Vos 1 m 2 plotą veikianti saulės energija gali įkrauti 1,4 kW variklį.

Energijos šaltinis yra termobranduolinė reakcija, vykstanti žvaigždės šerdyje.

Šiuo atveju sudarytas 4 Jis sudaro beveik (0,01%) visą žemės helią.

Mūsų sistemos žvaigždė skleidžia elektromagnetinę ir korpuskulinę spinduliuotę. Iš Saulės vainiko išorės saulės vėjas, susidedantis iš protonų, elektronų ir α dalelių, „pučia“ į kosmosą. Su saulės vėju kasmet prarandama 2-3x10 -14 žvaigždės masių. Magnetinės audros ir aurora yra susijusios su korpuskuline spinduliuote.

Elektromagnetinė spinduliuotė (saulės spinduliuotė) mūsų planetos paviršių pasiekia tiesioginių ir išsklaidytų spindulių pavidalu. Jo spektrinis diapazonas yra:

• ultravioletinė spinduliuotė;
• rentgeno spinduliai;
• γ spinduliai.

Trumpųjų bangų dalis sudaro tik 7% energijos. Matoma šviesa sudaro 48% saulės spinduliuotės energijos. Jį daugiausia sudaro mėlynai žalios spalvos spinduliuotės spektras, 45% sudaro infraraudonoji spinduliuotė ir tik nedidelę dalį sudaro radijo spinduliuotė.

Ultravioletinė spinduliuotė, priklausomai nuo bangos ilgio, skirstoma į:

Didžioji dalis ilgos bangos ultravioletinės spinduliuotės pasiekia žemės paviršių. UV-B energijos kiekis, pasiekiantis planetos paviršių, priklauso nuo ozono sluoksnio būklės. UV-C beveik visiškai sugeria ozono sluoksnis ir atmosferos dujos. Dar 1994 metais PSO ir WMO pasiūlė įvesti ultravioletinių spindulių indeksą (UV, W/m2).

Matomos šviesos dalies atmosfera nesugeria, tačiau tam tikro spektro bangos yra išsklaidytos. Infraraudonųjų spindulių spalvos arba vidutinės bangos šiluminę energiją daugiausia sugeria vandens garai ir anglies dioksidas. Ilgųjų bangų spektro šaltinis yra žemės paviršius.

Visi aukščiau išvardyti diapazonai yra labai svarbūs gyvybei Žemėje. Nemaža dalis saulės spinduliuotės nepasiekia Žemės paviršiaus. Planetos paviršiuje registruojamos šios spinduliuotės rūšys:

• 1% ultravioletinių spindulių;
• 40% optinis;
• 59% infraraudonųjų spindulių.

Saulės spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo:

• platuma;
• sezonas;
• paros laikas;
• atmosferos sąlygos;
• žemės paviršiaus ypatybės ir reljefas.

Įvairiose Žemės vietose saulės spinduliuotė skirtingai veikia gyvus organizmus.

Fotobiologiniai procesai, vykstantys veikiant šviesos energijai, atsižvelgiant į jų vaidmenį, gali būti suskirstyti į šias grupes:

• biologiškai aktyvių medžiagų sintezė (fotosintezė);
• fotobiologiniai procesai, padedantys orientuotis erdvėje ir padedantys gauti informaciją (fototaksė, regėjimas, fotoperiodizmas);
• žalingas poveikis (mutacijos, kancerogeniniai procesai, destruktyvus poveikis bioaktyvioms medžiagoms).

Šviesos spinduliuotė skatina fotobiologinius procesus organizme – vitaminų, pigmentų sintezę, ląstelių fotostimuliaciją. Šiuo metu tiriamas jautrinantis saulės šviesos poveikis.

Ultravioletinė spinduliuotė, veikianti žmogaus kūno odą, skatina vitaminų D, B4 ir baltymų, kurie yra daugelio fiziologinių procesų reguliatoriai, sintezę. Ultravioletinė spinduliuotė veikia:

• medžiagų apykaitos procesai;
• imuninė sistema;
• nervų sistema;
• endokrininė sistema.

Jautrinantis ultravioletinės spinduliuotės poveikis priklauso nuo bangos ilgio:

Stimuliuojantis saulės šviesos poveikis išreiškiamas stiprinant specifinį ir nespecifinį imunitetą. Pavyzdžiui, vaikams, kuriuos veikia vidutinė natūrali UV spinduliuotė, peršalimo ligų skaičius sumažėja 1/3. Kartu didėja gydymo efektyvumas, nekyla komplikacijų, sutrumpėja ligos laikotarpis.

UV spinduliuotės trumpųjų bangų spektro baktericidinės savybės naudojamos medicinoje, maisto pramonėje, farmacijos gamyboje aplinkos, oro ir gaminių dezinfekcijai. Ultravioletinė spinduliuotė tuberkuliozės bacilą sunaikina per kelias minutes, stafilokoką – per 25 minutes, o vidurių šiltinės sukėlėją – per 60 minučių.

Nespecifinis imunitetas, reaguodamas į ultravioletinę spinduliuotę, reaguoja su komplimentų titrų ir agliutinacijos padidėjimu bei fagocitų aktyvumo padidėjimu. Tačiau padidėjęs UV spinduliavimas sukelia patologinius pokyčius organizme:

• odos vėžys;
• saulės eritema;
• imuninės sistemos pažeidimas, kuris išreiškiamas strazdanų, nevių, saulės lentiginių atsiradimu.

Matoma saulės šviesa:

• leidžia gauti 80% informacijos naudojant vizualinį analizatorių;
• pagreitina medžiagų apykaitos procesus;
• gerina nuotaiką ir bendrą savijautą;
• šildo;
• veikia centrinės nervų sistemos būklę;
• nustato cirkadinius ritmus.

Infraraudonosios spinduliuotės poveikio laipsnis priklauso nuo bangos ilgio:

• ilgos bangos - turi silpną prasiskverbimo gebėjimą ir didžiąja dalimi absorbuojamas odos paviršiuje, sukeldamas eritemą;
• trumpabangis – įsiskverbia giliai į kūną, suteikdamas kraujagysles plečiantį, analgetinį ir priešuždegiminį poveikį.

Be poveikio gyviems organizmams, saulės spinduliuotė turi didelę reikšmę formuojant Žemės klimatą.

Saulės spinduliuotės svarba klimatui

Saulė yra pagrindinis šilumos šaltinis, formuojantis žemės klimatą. Ankstyvosiose Žemės vystymosi stadijose Saulė išskirdavo 30 % mažiau šilumos nei dabar. Tačiau dėl atmosferos prisotinimo dujomis ir vulkaninėmis dulkėmis klimatas Žemėje buvo drėgnas ir šiltas.

Yra insoliacijos intensyvumo cikliškumas, dėl kurio klimatas šyla ir atvėsina. Cikliškumas paaiškina mažąjį ledynmetį, prasidėjusį XIV–XIX a. ir klimato atšilimas, pastebėtas 1900–1950 m.

Planetos istorijoje yra būdingas ašies posvyrio ir orbitos ekscentriškumo pokyčių periodiškumas, kuris keičia saulės spinduliuotės persiskirstymą paviršiuje ir daro įtaką klimatui. Pavyzdžiui, šiuos pokyčius atspindi Sacharos dykumos ploto padidėjimas ir sumažėjimas.

Tarpledyniniai laikotarpiai trunka apie 10 000 metų. Šiuo metu Žemėje yra tarpledyninis laikotarpis, vadinamas heliocenu. Dėl ankstyvos žmogaus žemės ūkio veiklos šis laikotarpis truko ilgiau nei tikėtasi.

Mokslininkai aprašė 35–45 metų klimato kaitos ciklus, kurių metu sausas ir šiltas klimatas keičiasi į vėsų ir drėgną. Jie turi įtakos vidaus vandens telkinių užpildymui, Pasaulio vandenyno lygiui, Arkties apledėjimo pokyčiams.

Saulės spinduliuotė pasiskirsto skirtingai. Pavyzdžiui, vidutinėse platumose laikotarpiu nuo 1984 iki 2008 metų padaugėjo bendrosios ir tiesioginės saulės spinduliuotės bei sumažėjo išsklaidytos spinduliuotės. Intensyvumo pokyčiai taip pat stebimi ištisus metus. Taigi pikas būna gegužės-rugpjūčio mėnesiais, o minimumas – žiemą.

Kadangi saulės aukštis ir šviesos paros valandų trukmė vasarą yra didesnė, šis laikotarpis sudaro iki 50% visos metinės spinduliuotės. O laikotarpiu nuo lapkričio iki vasario – tik 5 proc.

Saulės spinduliuotės kiekis, krentantis į tam tikrą Žemės paviršių, turi įtakos svarbiems klimato rodikliams:

• temperatūra;
• drėgmė;
• atmosferos slėgis;
• debesuotumas;
• krituliai;
• vėjo greitis.

Saulės spinduliuotės padidėjimas padidina temperatūrą ir atmosferos slėgį. Mokslininkai nustatė, kad didžiausią įtaką klimatui turi bendros ir tiesioginės saulės spinduliuotės lygis.

Apsaugos nuo saulės priemonės

Saulės spinduliuotė turi jautrinantį ir žalingą poveikį žmonėms – karščio ir saulės smūgio forma bei neigiamas spinduliuotės poveikis odai. Šiais laikais daugybė įžymybių prisijungė prie judėjimo prieš įdegį.

Pavyzdžiui, Angelina Jolie sako nenorinti paaukoti kelių savo gyvenimo metų dėl dviejų savaičių deginimosi.

Norėdami apsisaugoti nuo saulės spindulių, turite:

1. saulės vonios ryte ir vakare yra saugiausias laikas;
2. naudoti akinius nuo saulės;
3. aktyvios saulės laikotarpiu:

• uždengti galvą ir atviras kūno vietas;
• naudoti apsaugos nuo saulės priemones su UV filtru;
• įsigyti specialių drabužių;
• apsisaugokite plačiabryle kepure ar skėčiu nuo saulės;
• laikytis gėrimo režimo;
• vengti intensyvios fizinės veiklos.

Kai naudojama protingai, saulės spinduliuotė turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui.

ATMOSFERA

Atmosfera. Struktūra, kompozicija, kilmė, reikšmė GO. Šiluminiai procesai atmosferoje. Saulės spinduliuotė, jos rūšys, platumos pasiskirstymas ir transformacija pagal žemės paviršių.

Atmosfera- Žemės oro apvalkalas, laikomas gravitacijos jėgos ir dalyvaujantis planetos sukimosi procese. Gravitacijos jėga išlaiko atmosferą arti Žemės paviršiaus. Didžiausias atmosferos slėgis ir tankis stebimi žemės paviršiuje, kylant aukštyn, slėgis ir tankis mažėja. 18 km aukštyje slėgis sumažėja 10 kartų, 80 km aukštyje - 75 000 kartų. Apatinė atmosferos riba yra Žemės paviršius, viršutinė riba sutartinai laikoma 1000–1200 km aukštyje. Atmosferos masė yra 5,13 x 10 15 tonų, o 99% šio kiekio yra apatiniame sluoksnyje iki 36 km aukščio.

Aukštų atmosferos sluoksnių egzistavimo įrodymai yra šie:

22-25 km aukštyje atmosferoje yra perlamutriniai debesys;

80 km aukštyje matomi nešvarūs debesys;

Maždaug 100-120 km aukštyje stebimas meteoritų degimas, t.y. čia atmosfera vis dar gana tanki;

Apie 220 km aukštyje prasideda šviesos sklaida atmosferos dujomis (prieblandos reiškinys);

Auroros prasideda maždaug 1000–1200 km aukštyje, šis reiškinys paaiškinamas oro jonizacija iš saulės sklindančiais korpuskuliniais srautais. Labai reta atmosfera tęsiasi iki 20 000 km aukščio, ji sudaro žemės vainiką, nepastebimai virsdama tarpplanetinėmis dujomis.

Atmosfera, kaip ir visa planeta, sukasi prieš laikrodžio rodyklę iš vakarų į rytus. Dėl sukimosi jis įgauna elipsoido formą, t.y. Prie pusiaujo atmosfera tirštesnė nei prie ašigalių. Ji turi išsikišimą priešinga Saulei kryptimi, ši Žemės „dujų uodega“, retesnė kaip kometos, yra apie 120 tūkstančių km ilgio. Atmosferą su kitomis geosferomis jungia šilumos ir drėgmės mainai. Atmosferos procesų energija yra elektromagnetinė Saulės spinduliuotė.

Atmosferos vystymasis. Kadangi vandenilis ir helis yra labiausiai paplitę elementai erdvėje, jie neabejotinai buvo protoplanetinio dujų ir dulkių debesies, iš kurio kilo Žemė, dalis. Dėl labai žemos šio debesies temperatūros pati pirmoji žemės atmosfera galėjo būti sudaryta tik iš vandenilio ir helio, nes visi kiti medžiagos, iš kurios buvo sudarytas debesis, elementai buvo kietos būsenos. Tokia atmosfera stebima milžiniškose planetose, matyt, dėl didelio planetų traukos ir atstumo nuo Saulės jos išlaikė pirminę atmosferą.

Po to sekė Žemės įkaitimas: šiluma susidarė dėl planetos gravitacinio suspaudimo ir joje esančių radioaktyvių elementų irimo. Žemė prarado vandenilio-helio atmosferą ir sukūrė savo antrinę atmosferą iš dujų, išsiskiriančių iš jos vidaus (anglies dioksido, amoniako, metano, vandenilio sulfido). Pasak A.P. Vinogradovas (1959), šioje atmosferoje buvo daugiausia H 2 O, vėliau CO 2, CO, HCl, HF, H 2 S, N 2, NH 4 Cl ir CH 4 (šiuolaikinių vulkaninių dujų sudėtis yra maždaug tokia pati ). V. Sokolovas (1959) manė, kad čia taip pat yra H 2 ir NH 3. Deguonies nebuvo, o atmosferoje vyravo redukuojančios sąlygos. Dabar panašios atmosferos stebimos Marse ir Veneroje, jos sudaro 95% anglies dioksido.

Kitas atmosferos vystymosi etapas buvo pereinamasis – nuo ​​abiogeninių iki biogeninių, nuo redukuojančių sąlygų iki oksiduojančių. Pagrindiniai dujinio Žemės apvalkalo komponentai yra N 2, CO 2, CO. Kaip šalutiniai produktai - CH 4, O 2. Deguonis atsirado iš vandens molekulių viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiamas ultravioletinių saulės spindulių; Jis taip pat galėjo išsiskirti iš oksidų, sudarančių žemės plutą, tačiau didžioji jo dalis vėl buvo prarasta dėl mineralų oksidacijos žemės plutoje arba dėl vandenilio ir jo junginių oksidacijos atmosferoje.

Paskutinis azoto-deguonies atmosferos vystymosi etapas yra susijęs su gyvybės atsiradimu Žemėje ir su fotosintezės mechanizmo atsiradimu. Biogeninio deguonies kiekis pradėjo didėti. Tuo pačiu metu atmosfera beveik visiškai prarado anglies dioksidą, kurio dalis pateko į didžiulius anglies ir karbonatų telkinius.

Tai kelias nuo vandenilio-helio atmosferos iki šiuolaikinės, kurioje dabar pagrindinį vaidmenį atlieka azotas ir deguonis, o argonas ir anglies dioksidas yra kaip priemaišos. Šiuolaikinis azotas taip pat yra biogeninės kilmės.

Atmosferos dujų sudėtis.

Atmosferos oras– mechaninis dujų mišinys, kurio suspensijoje yra dulkių ir vandens. Švarus ir sausas oras jūros lygyje yra kelių dujų mišinys, o santykis tarp pagrindinių atmosferos dujų – azoto (tūrio koncentracija 78,08%) ir deguonies (20,95%) yra pastovus. Be jų, atmosferos ore yra argono (0,93%) ir anglies dioksido (0,03%). Kitų dujų – neono, helio, metano, kriptono, ksenono, vandenilio, jodo, anglies monoksido ir azoto oksidų – kiekis yra nereikšmingas (mažiau nei 0,1 %) (lentelė).

2 lentelė

Atmosferos dujų sudėtis

Aukštuosiuose atmosferos sluoksniuose oro sudėtis keičiasi veikiant kietai saulės spinduliuotei, o tai lemia deguonies molekulių suskaidymą (disociaciją) į atomus. Atominis deguonis yra pagrindinis aukštųjų atmosferos sluoksnių komponentas. Galiausiai labiausiai nuo Žemės paviršiaus nutolusiuose atmosferos sluoksniuose pagrindiniai komponentai yra lengviausios dujos – vandenilis ir helis. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose buvo aptiktas naujas junginys – hidroksilo OH. Šio junginio buvimas paaiškina vandens garų susidarymą dideliame aukštyje atmosferoje. Kadangi didžioji medžiagos dalis yra sutelkta 20 km atstumu nuo Žemės paviršiaus, oro sudėties pokyčiai su aukščiu neturi pastebimos įtakos bendrai atmosferos sudėčiai.

Svarbiausi atmosferos komponentai yra ozonas ir anglies dioksidas. Ozonas yra triatominis deguonis ( APIE 3 ), esantis atmosferoje nuo Žemės paviršiaus iki 70 km aukščio. Požeminiuose oro sluoksniuose jis susidaro daugiausia veikiant atmosferos elektrai ir organinių medžiagų oksidacijos procese, o aukštesniuose atmosferos sluoksniuose (stratosferoje) - dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės įtakos. ant deguonies molekulės. Didžioji ozono dalis randama stratosferoje (dėl šios priežasties stratosfera dažnai vadinama ozonosfera). Didžiausios ozono koncentracijos sluoksnis 20-25 km aukštyje vadinamas ozono ekranu. Apskritai ozono sluoksnis sugeria apie 13% saulės energijos. Ozono koncentracijos sumažėjimas tam tikrose srityse vadinamas „ozono skylėmis“.

Anglies dioksidas kartu su vandens garais sukelia atmosferos šiltnamio efektą. Šiltnamio efektas– vidinių atmosferos sluoksnių įkaitimas, paaiškinamas atmosferos gebėjimu perduoti trumpųjų bangų spinduliuotę iš Saulės ir neišleisti ilgųjų bangų iš Žemės. Jei atmosferoje būtų dvigubai daugiau anglies dvideginio, vidutinė Žemės temperatūra siektų 18 0 C, dabar – 14-15 0 C.

Bendras atmosferos dujų svoris yra maždaug 4,5 x 10 15 tonų. Taigi atmosferos „svoris“ ploto vienetui, arba atmosferos slėgis, yra maždaug 10,3 tonos/m 2 jūros lygyje.

Ore yra daug kietųjų dalelių, kurių skersmuo yra mikrono dalis. Jie yra kondensacijos branduoliai. Be jų rūkų, debesų susidarymas, kritulių susidarymas būtų neįmanomas. Daugelis optinių ir atmosferos reiškinių yra susiję su kietosiomis dalelėmis atmosferoje. Jų patekimo į atmosferą būdai yra įvairūs: vulkaniniai pelenai, kuro degimo dūmai, augalų žiedadulkės, mikroorganizmai. Pastaruoju metu pramoninės emisijos ir radioaktyvaus skilimo produktai buvo kondensacijos branduoliai.

Svarbus atmosferos komponentas yra vandens garai, jo kiekis drėgnuose pusiaujo miškuose siekia 4%, poliariniuose regionuose sumažėja iki 0,2%. Vandens garai į atmosferą patenka dėl išgaravimo nuo dirvožemio ir vandens telkinių paviršiaus, taip pat dėl ​​drėgmės pernešimo augalams. Vandens garai yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios kartu su anglies dioksidu sulaiko didžiąją dalį Žemės ilgųjų bangų spinduliuotės, neleidžiančios planetai atvėsti.

Atmosfera nėra tobulas izoliatorius; Jis turi savybę praleisti elektrą dėl jonizatorių - ultravioletinių saulės spindulių, kosminių spindulių ir radioaktyviųjų medžiagų spinduliavimo. Didžiausias elektros laidumas stebimas 100-150 km aukštyje. Dėl bendro atmosferos jonų ir žemės paviršiaus krūvio veikimo susidaro atmosferos elektrinis laukas. Žemės paviršiaus atžvilgiu atmosfera yra teigiamai įkrauta. Paryškinti neutrosfera– neutralios sudėties sluoksnis (iki 80 km) ir jonosfera– jonizuotas sluoksnis.

Atmosferos struktūra.

Yra keli pagrindiniai atmosferos sluoksniai. Apatinis, esantis greta žemės paviršiaus, vadinamas troposfera(aukštis 8-10 km ties ašigaliais, 12 km vidutinio klimato platumose ir 16-18 km virš pusiaujo). Oro temperatūra palaipsniui mažėja didėjant aukščiui – vidutiniškai 0,6°C kas 100 m pakilimo, kas pastebimai pasireiškia ne tik kalnuotuose regionuose, bet ir Baltarusijos aukštumose.

Troposferoje yra iki 80% visos oro masės, didžioji dalis atmosferos priemaišų ir beveik visi vandens garai. Būtent šioje atmosferos dalyje 10-12 km aukštyje susidaro debesys, vyksta perkūnija, lietus ir kiti fiziniai procesai, kurie formuoja orus ir lemia klimato sąlygas įvairiose mūsų planetos vietose. Apatinis troposferos sluoksnis, esantis tiesiai prie žemės paviršiaus, vadinamas gruntinis sluoksnis.

Žemės paviršiaus įtaka tęsiasi maždaug iki 20 km aukščio, o tada orą šildo tiesiogiai Saulė. Taigi GO, esančio 20–25 km aukštyje, ribą, be kita ko, lemia žemės paviršiaus šiluminis poveikis. Tokiame aukštyje išnyksta platumos oro temperatūros skirtumai, o geografinis zoniškumas neryškus.

Kuo aukščiau jis prasideda stratosfera, kuris tęsiasi iki 50-55 km aukščio nuo vandenyno ar sausumos paviršiaus. Šis atmosferos sluoksnis gerokai retėja, sumažėja deguonies ir azoto kiekis, didėja vandenilio, helio ir kitų lengvųjų dujų kiekis. Čia susidaręs ozono sluoksnis sugeria ultravioletinę spinduliuotę ir labai veikia Žemės paviršiaus šilumines sąlygas bei fizikinius procesus troposferoje. Žemutinėje stratosferos dalyje oro temperatūra yra pastovi, čia išsidėstęs izoterminis sluoksnis. Pradedant nuo 22 km aukščio, oro temperatūra pakyla, ties viršutine stratosferos riba siekia 0 0 C (temperatūrų padidėjimas paaiškinamas čia esančiu ozonu, kuris sugeria saulės spinduliuotę). Stratosferoje vyksta intensyvūs horizontalūs oro judėjimai. Oro srautų greitis siekia 300-400 km/val. Stratosferoje yra mažiau nei 20% atmosferos oro.

55-80 km aukštyje yra mezosfera(šiame sluoksnyje oro temperatūra didėja didėjant aukščiui mažėja ir prie viršutinės ribos nukrenta iki –80 0 C), tarp 80-800 km yra termosfera, kuriame vyrauja helis ir vandenilis (oro temperatūra sparčiai kyla didėjant aukščiui ir pasiekia 1000 0 C 800 km aukštyje). Mezosfera ir termosfera kartu sudaro storą sluoksnį, vadinamą jonosfera(įkrautų dalelių – jonų ir elektronų – sritis).

Aukščiausia, labai reta atmosferos dalis (nuo 800 iki 1200 km) yra egzosfera. Jame vyrauja atominės būsenos dujos, temperatūra pakyla iki 2000°C.

Pilietinės visuomenės gyvenime atmosfera turi didelę reikšmę. Atmosfera teigiamai veikia Žemės klimatą, saugo ją nuo per didelio vėsinimo ir šildymo. Dienos temperatūros svyravimai mūsų planetoje be atmosferos siektų 200°C: dieną +100°C ir daugiau, naktį -100°C. Šiuo metu vidutinė oro temperatūra prie Žemės paviršiaus yra +14°C. Atmosfera neleidžia meteorams ir stipriai radiacijai pasiekti Žemę. Be atmosferos nebūtų nei garso, nei pašvaistės, nei debesų, nei kritulių.

Klimato formavimo procesai apima šilumos cirkuliacija, drėgmės cirkuliacija ir atmosferos cirkuliacija.

Šilumos apykaita atmosferoje.Šilumos apykaita užtikrina atmosferos šiluminį režimą ir priklauso nuo radiacijos balanso, t.y. šilumos antplūdžiai, ateinantys į žemės paviršių (spinduliavimo energijos pavidalu) ir iš jo išeinantys (Žemės sugerta spinduliavimo energija paverčiama šiluma).

Saulės spinduliuotė– iš Saulės sklindančios elektromagnetinės spinduliuotės srautas. Viršutinėje atmosferos riboje saulės spinduliuotės intensyvumas (srauto tankis) yra 8,3 J/(cm 2 /min). Šilumos kiekis, kurį išskiria 1 cm 2 juodo paviršiaus per 1 minutę, statmenai patekus saulės šviesai, vadinamas saulės konstanta.

Saulės spinduliuotės kiekis, kurį gauna Žemė, priklauso nuo:

1. apie atstumą tarp Žemės ir Saulės. Žemė arčiausiai Saulės yra sausio pradžioje, toliausiai – liepos pradžioje; skirtumas tarp šių dviejų atstumų yra 5 mln. km, dėl to Žemė pirmuoju atveju gauna 3,4% daugiau, o antruoju 3,5% mažiau spinduliuotės nei esant vidutiniam atstumui nuo Žemės iki Saulės (balandžio pradžioje). ir spalio pradžioje);

2. apie saulės spindulių kritimo į žemės paviršių kampą, kuris savo ruožtu priklauso nuo geografinės platumos, saulės aukščio virš horizonto (kinta per dieną ir priklausomai nuo metų laikų) ir reljefo pobūdžio žemės paviršiaus;

3. nuo spinduliavimo energijos virsmo atmosferoje (sklaidymas, sugertis, atspindys atgal į erdvę) ir žemės paviršiuje. Vidutinis Žemės albedas yra 43%.

Sugeriama apie 17 % visos spinduliuotės; Ozonas, deguonis ir azotas sugeria daugiausia trumpųjų bangų ultravioletinius spindulius, vandens garai ir anglies dioksidas sugeria ilgųjų bangų infraraudonąją spinduliuotę. Atmosfera išsklaido 28% radiacijos; 21% pasiekia žemės paviršių, 7% patenka į kosmosą. Ta spinduliuotės dalis, kuri pasiekia žemės paviršių iš viso dangaus skliauto, vadinama išsklaidyta spinduliuotė . Sklaidos esmė ta, kad dalelė, sugerdama elektromagnetines bangas, pati tampa šviesos spinduliuotės šaltiniu ir skleidžia tokias pačias bangas, kurios krenta ant jos. Oro molekulės yra labai mažos, dydžiu panašios į mėlynosios spektro dalies bangos ilgį. Giedrame ore vyrauja molekulinė sklaida, todėl dangaus spalva yra mėlyna. Kai oras dulkėtas, dangaus spalva tampa balkšva. Dangaus spalva priklauso nuo priemaišų kiekio atmosferoje. Su dideliu vandens garų kiekiu, kuris išsklaido raudonus spindulius, dangus įgauna rausvą atspalvį. Prieblandos ir baltųjų naktų reiškiniai siejami su išsklaidyta spinduliuote, nes Saulei nusileidus žemiau horizonto, viršutiniai atmosferos sluoksniai ir toliau yra apšviesti.

Debesų viršūnės atspindi apie 24% radiacijos. Vadinasi, apie 31% visos saulės spinduliuotės, patenkančios į viršutinę atmosferos ribą, priartėja prie žemės paviršiaus spindulių srauto pavidalu tiesioginė spinduliuotė . Tiesioginės ir išsklaidytos spinduliuotės suma (52%) vadinama bendros spinduliuotės. Tiesioginės ir išsklaidytos spinduliuotės santykis skiriasi priklausomai nuo debesuotumo, atmosferos dulkėtumo ir Saulės aukščio. Bendros saulės spinduliuotės pasiskirstymas žemės paviršiuje yra zoninis. Didžiausia bendra saulės spinduliuotė 840-920 kJ/cm 2 per metus stebima Šiaurės pusrutulio atogrąžų platumose, o tai paaiškinama mažu debesuotumu ir dideliu oro skaidrumu. Prie pusiaujo bendra spinduliuotė sumažėja iki 580-670 kJ/cm2 per metus dėl didelio debesuotumo ir sumažėjusio skaidrumo dėl didelės drėgmės. Vidutinio klimato platumose suminis spinduliuotės kiekis siekia 330-500 kJ/cm2 per metus, poliarinėse platumose - 250 kJ/cm2 per metus, o Antarktidoje dėl didelio žemyno aukščio ir mažos oro drėgmės nežymiai. aukštesnė.

Visa saulės spinduliuotė, pasiekianti žemės paviršių, iš dalies atsispindi atgal. Atspindimosios spinduliuotės ir visos spinduliuotės santykis, išreikštas procentais, vadinamas albedas. Albedas apibūdina paviršiaus atspindėjimą ir priklauso nuo jo spalvos, drėgmės ir kitų savybių.

Naujai iškritęs sniegas turi didžiausią atspindį – iki 90%. Smėlio albedas yra 30-35%, žolė - 20%, lapuočių miškas - 16-27%, spygliuočių - 6-19%; sauso chernozemo albedo yra 14%, šlapio chernozemo - 8%. Manoma, kad Žemės, kaip planetos, albedas yra 35%.

Sugerdama spinduliuotę, pati Žemė tampa radiacijos šaltiniu. Žemės šiluminė spinduliuotė - antžeminė spinduliuotė– yra ilgabangis, nes Bangos ilgis priklauso nuo temperatūros: kuo aukštesnė skleidžiančio kūno temperatūra, tuo trumpesnis jo skleidžiamų spindulių bangos ilgis. Žemės paviršiaus spinduliuotė įkaitina atmosferą ir ji pati pradeda skleisti spinduliuotę į erdvę ( kovos su atmosferos spinduliuote) ir į žemės paviršių. Atmosferos priešsrovinė spinduliuotė taip pat yra ilgųjų bangų. Atmosferoje yra du ilgųjų bangų spinduliuotės srautai – paviršiaus spinduliuotė (žemės spinduliuotė) ir atmosferos spinduliuotė. Skirtumas tarp jų, lemiantis faktinius žemės paviršiaus šilumos nuostolius, vadinamas efektyvi spinduliuotė , jis nukreiptas į Kosmosą, nes Žemės spinduliuotė yra didesnė. Efektyvi spinduliuotė yra didesnė dieną ir vasarą, nes priklauso nuo paviršiaus šildymo. Efektyvi spinduliuotė priklauso nuo oro drėgmės: kuo daugiau ore vandens garų ar vandens lašelių, tuo mažiau radiacijos (todėl žiemą debesuotas oras visada šiltesnis nei giedras oras). Apskritai Žemei efektyvioji spinduliuotė lygi 190 kJ/cm 2 per metus (didžiausia atogrąžų dykumose – 380, mažiausia poliarinėse platumose – 85 kJ/cm 2 per metus).

Žemė vienu metu gauna spinduliuotę ir ją išleidžia. Skirtumas tarp gaunamos ir suvartotos spinduliuotės vadinamas radiacijos balansas, arba liekamoji spinduliuotė. Paviršiaus spinduliuotės balanso atėjimas yra visa spinduliuotė (Q) ir atmosferos priešinga spinduliuotė. Vartojimas – atspindėta spinduliuotė (R k) ir žemės spinduliuotė. Skirtumas tarp žemės spinduliuotės ir priešingos atmosferos spinduliuotės - efektyvioji spinduliuotė (E eff) turi minuso ženklą ir yra spinduliuotės balanso srauto dalis:

R b =Q-E eff -R k

Radiacijos balansas pasiskirsto zoniškai: mažėja nuo pusiaujo iki ašigalių. Didžiausias radiacijos balansas būdingas pusiaujo platumose ir siekia 330-420 kJ/cm 2 per metus, tropinėse platumose sumažėja iki 250-290 kJ/cm 2 per metus (paaiškinta efektyvios spinduliuotės padidėjimu), vidutinio klimato platumose. radiacijos balansas sumažėja iki 210-85 kJ/cm 2 per metus, poliarinėse platumose jo reikšmė artėja prie nulio. Bendras radiacijos balanso bruožas yra tas, kad virš vandenynų visose platumose radiacijos balansas yra 40-85 kJ/cm 2 didesnis, nes Vandens albedas ir efektyvioji vandenyno spinduliuotė yra mažesnė.

Įeinanti atmosferos spinduliuotės balanso dalis (R b) susideda iš efektyviosios spinduliuotės (E eff) ir sugertosios saulės spinduliuotės (R p), išeinančią dalį lemia į kosmosą sklindanti atmosferos spinduliuotė (E a):

R b = E ef - E a + R p

Atmosferos radiacijos balansas yra neigiamas, o paviršiaus radiacijos balansas yra teigiamas. Bendras atmosferos ir žemės paviršiaus radiacijos balansas lygus nuliui, t.y. Žemė yra spinduliavimo pusiausvyros būsenoje.

Šilumos balansas – šilumos srautų, ateinančių į žemės paviršių spinduliuotės balanso pavidalu ir iš jo išeinančių, algebrinė suma. Jį sudaro paviršiaus ir atmosferos šiluminis balansas. Įeinančioje žemės paviršiaus šilumos balanso dalyje yra radiacijos balansas, išeinančioje – šilumos suvartojimas garavimui, atmosferos šildymui iš Žemės, gruntui šildyti. Šiluma taip pat naudojama fotosintezei. Dirvožemio formavimas, tačiau šios išlaidos neviršija 1 proc. Reikėtų pažymėti, kad virš vandenynų yra didesni šilumos nuostoliai garavimui, o tropinėse platumose - atmosferos šildymui.

Atmosferos šilumos balanse įeinanti dalis yra šiluma, išsiskirianti kondensuojantis vandens garams ir perduodama iš paviršiaus į atmosferą; srauto greitis susideda iš neigiamo radiacijos balanso. Žemės paviršiaus ir atmosferos šilumos balansas lygus nuliui, t.y. Žemė yra šiluminės pusiausvyros būsenoje.

Žemės paviršiaus terminis režimas.

Žemės paviršius šildomas tiesiogiai saulės spindulių, o nuo jo įkaista atmosfera. Paviršius, kuris priima ir išskiria šilumą, vadinamas aktyvus paviršius . Paviršiaus temperatūros režime išskiriami paros ir metiniai temperatūrų kitimai. Kasdienis paviršiaus temperatūrų svyravimas – paviršiaus temperatūros pokytis per dieną. Kasdieniniam žemės paviršiaus temperatūrų svyravimui (sausai ir be augmenijos) būdingas vienas maksimumas apie 13:00 ir vienas minimumas prieš saulėtekį. Dienos maksimali sausumos paviršiaus temperatūra subtropikuose gali siekti 80 0 C, o vidutinio klimato platumose – apie 60 0 C.

Skirtumas tarp didžiausios ir minimalios paros paviršiaus temperatūros vadinamas paros temperatūros diapazonas. Dienos temperatūros amplitudė vasarą gali siekti 40 0 ​​C, dienos temperatūros amplitudė yra mažiausia - iki 10 0 C.

Metinis paviršiaus temperatūros pokytis – vidutinės mėnesio paviršiaus temperatūros kitimą per metus lemia saulės spinduliuotės eiga ir priklauso nuo vietos platumos. Vidutinio klimato platumose aukščiausia žemės paviršiaus temperatūra stebima liepą, minimali – sausį; vandenyne maksimumai ir minimumai vėluoja mėnesiu.

Metinis paviršiaus temperatūrų diapazonas lygus maksimalios ir minimalios vidutinės mėnesio temperatūros skirtumui; didėja didėjant platumai, o tai paaiškinama didėjančiais saulės spinduliuotės svyravimais. Metinė temperatūros amplitudė pasiekia didžiausias reikšmes žemynuose; daug mažiau vandenynuose ir jūros pakrantėse. Mažiausia metinė temperatūros amplitudė stebima pusiaujo platumose (2-3 0), didžiausia subarktinėse žemynų platumose (daugiau nei 60 0).

Atmosferos terminis režimas. Atmosferos orą šiek tiek šildo tiesiogiai saulės spinduliai. Nes oro apvalkalas laisvai praleidžia saulės spindulius. Atmosferą šildo apatinis paviršius.Šiluma į atmosferą perduodama konvekcijos, advekcijos ir vandens garų kondensacijos būdu. Oro sluoksniai, įkaitinti dirvos, tampa lengvesni ir kyla aukštyn, o šaltesnis, todėl sunkesnis oras nusileidžia žemyn. Dėl terminio konvekcija Aukšti oro sluoksniai šyla. Antrasis šilumos perdavimo procesas yra advekcija– horizontalus oro perdavimas. Advekcijos vaidmuo yra perduoti šilumą iš žemų platumų į aukštąsias, šiluma perduodama iš vandenynų į žemynus. Vandens garų kondensacija- svarbus procesas, pernešantis šilumą į aukštus atmosferos sluoksnius – garuojant atmosferoje kondensuojantis paimama šiluma iš garuojančio paviršiaus, ši šiluma išsiskiria.

Temperatūra mažėja didėjant aukščiui. Oro temperatūros pokytis atstumo vienetui vadinamas vertikalus temperatūros gradientas, vidutiniškai yra 0,6 0 per 100 m Tuo pačiu metu šio mažėjimo eiga skirtinguose troposferos sluoksniuose yra skirtinga: 0,3-0,4 0 iki 1,5 km aukščio. 0,5-0,6 – tarp 1,5-6 km aukščių; 0,65-0,75 – nuo ​​6 iki 9 km ir 0,5-0,2 – nuo ​​9 iki 12 km. Grunto sluoksnyje (2 m storio) nuolydžiai, perskaičiuojant 100 m, skaičiuojami šimtais laipsnių. Kylančiame ore temperatūra kinta adiabatiškai. Adiabatinis procesas – oro temperatūros kitimo procesas jam vertikaliai judant be šilumos mainų su aplinka (vienoje masėje, be šilumos mainų su kitomis terpėmis).

Aprašytame vertikaliame temperatūros pasiskirstyme dažnai pastebimos išimtys. Taip atsitinka, kad viršutiniai oro sluoksniai yra šiltesni nei apatiniai sluoksniai, esantys šalia žemės. Šis reiškinys vadinamas temperatūros inversija (temperatūra didėja didėjant aukščiui) . Dažniausiai inversija yra stipraus paviršinio oro sluoksnio atšalimo pasekmė, kurią sukelia stiprus žemės paviršiaus atšalimas giedromis, ramiomis naktimis, daugiausia žiemą. Esant nelygiam reljefui, šalto oro masės lėtai teka šlaitais ir sustingsta baseinuose, įdubose ir kt. Inversijos taip pat gali susidaryti oro masėms judant iš šiltų į šaltą plotą, nes kai įkaitintas oras teka ant šalto apatinio paviršiaus, jo apatiniai sluoksniai pastebimai atvėsta (suspaudimo inversija).

Dienos ir metinės oro temperatūros svyravimai.

Dienos oro temperatūros svyravimai vadinamas oro temperatūros pokyčiu paros metu – apskritai tai atspindi žemės paviršiaus temperatūros eigą, tačiau maksimumų ir minimumų atsiradimo momentai kiek vėluoja, maksimumas būna 14 val., minimumas po. saulėtekis.

Dienos oro temperatūros diapazonas (skirtumas tarp didžiausios ir minimalios oro temperatūrų dienos metu) yra didesnis sausumoje nei virš vandenyno; mažėja pereinant į aukštas platumas (didžiausia atogrąžų dykumose - iki 40 0 ​​C) ir padidėja vietose, kuriose yra plikas dirvožemis. Oro temperatūros paros amplitudė yra vienas iš klimato kontinentiškumo rodiklių. Dykumose jis yra daug didesnis nei vietovėse, kuriose vyrauja jūrinis klimatas.

Metinis oro temperatūros pokytis (vidutinės mėnesio temperatūros pokytis ištisus metus) pirmiausia lemia vietos platuma. Metinis oro temperatūros diapazonas - skirtumas tarp didžiausios ir minimalios vidutinės mėnesio temperatūros.

Geografinis oro temperatūros pasiskirstymas parodytas naudojant izoterma – linijos, jungiančios taškus žemėlapyje, kurių temperatūra vienoda. Oro temperatūros pasiskirstymas yra zoninis, metinės izotermos paprastai yra subplatumos ir atitinka metinį radiacijos balanso pasiskirstymą.

Vidutiniškai per metus šilčiausia lygiagretė yra 10 0 šiaurės platumos. kurių temperatūra 27 0 C – tai yra šiluminis ekvatorius. Vasarą terminis ekvatorius pasislenka į 20 0 N platumos, žiemą artėja prie pusiaujo ties 5 0 N platumos. Šilumos pusiaujo poslinkis Šiaurinėje teritorijoje paaiškinamas tuo, kad šiaurinėje teritorijoje žemose platumose esantis sausumos plotas yra didesnis, palyginti su UP, o temperatūra ištisus metus yra aukštesnė.