4.Электромагнитное излучение Солнца.

Спектр электромагнитного излучения Солнца (спектр Солнца) – это распределение лучистой энергии Солнца по длинам волн. Длины волн (измеряются в микрометрах (1 мкм = 10^-6 м).

Спектр Солнца включает электромагнитные колебания с длинами волн от гамма излучения до радиоволн. Но основная часть солнечного спектра лежит в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. На верхней границе атмосферы на ультрафиолетовую радиацию приходится около 9% всей излучаемой энергии, на видимую - 47%, на инфракрасную – 44%.

Распределение энергии в спектре Солнца. Излучательная способность— энергетическая светимость (величина потока излучения, испускаемого единицей поверхности тела по всем направлениям) пропорциональна абсолютной температуре тела (закон Стефана‑Больцмана)

e=sТ⁴

где s— постоянная Стефана— Больцмана.

С увеличением температуры максимум излучательной способности данного тела смещается в более коротковолновую область спектра (закон Вина):

Распределение энергии в спектре Солнца напоминает распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела с температурой 6000°К

Электромагнитное излучение Солнца в геофизике называют солнечной радиацией, а величину потока солнечной радиации, падающего на перпендикулярную солнечным лучам площадку в 1 м², называют солнечной постоянной. Она выражается в Вт на м² и составляет (по измерениям с ракет за период 1976-1981 гг) 1367 Вт/м². Величина солнечной постоянной, вероятно, зависит от солнечной активности, но ее изменения не превосходят точности современных измерений (ошибка примерно 0,3%).

Видимое и ближнее ИК излучение, приходящее от фотосферы, характеризуется постоянством во времени и чрезвычайно большой интенсивностью.

Для процессов на Земле очень большое значение имеет тот факт, что большая часть наиболее интенсивного излучения Солнца приходится на область оптического окна. В этом интервале длин волн Солнце излучает свыше 95% всей энергии. Именно поэтому значительная часть солнечного излучения достигает поверхности Земли и обеспечивает энергией все процессы в географической оболочке.

Основные понятия: спектр электромагнитного излучения Солнца (спектр Солнца), энергетическая светимость, солнечная постоянная, диапазоны солнечной радиации: ультрафиолетовый, видимый, инфракрасный.

Лекция 3.Космические и планетарные факторы, влияющие на географическую оболочку (продолжение)

Содержание лекции:

1. Солнечная радиация на Земле.

2. Воздействие солнечной радиации на биосферу.

2.Солнечная радиация на Земле.

Земля в целом получает за единицу времени энергию, которая равна произведению солнечной постоянной на площадь поперечного сечения Земли (pR²), что составляет 4*10¹⁸ кал лучистой энергии в 1 мин.

Значительная часть поступающей на Землю солнечной радиации отражается обратно в мировое пространство. Доля солнечной радиации, отраженной той или иной поверхностью, называется альбедо. Альбедо Земли как планеты составляет по некоторым данным от 0.35 до 0.45.

Остальная часть солнечной радиации поглощается Землей и обеспечивает энергией все процессы, протекающие на Земле.

Можно определить, до какой температуры может нагреть земную поверхность поглощенный ею поток энергии. Полный поток теплового излучения равен произведению энергетической светимости Земли (T⁴)на площадь всей земной поверхности (4R²), т.е. составлять T⁴4R². При условии постоянства температуры Земля будет излучать в мировое пространство столько же энергии, сколько получает ее от Солнца. Эту равновесную температуру земной поверхности Т_з можно найти из равенства:

T _з⁴4R²=(1-А)S_о R²

S_о‑ солнечная постоянная; А - альбедо Земли

откуда:

Из этой формулу определяем, что при альбедо равном 0.35 получаем Т _з=202°К= ‑21 С.

Наблюдаемая средняя температура земной поверхности равна в настоящее время +15°С, т.е. на 36° больше. Это объясняется свойствами земной атмосферы задерживать тепловое длинноволновое. Это свойство получило название “оранжерейный эффект” (парниковый эффект). именно благодаря оранжерейному эффекту на Земле имеются столь благоприятные условия для развития органической жизни тепловые и световые режимы.

Основные понятия: альбедо, “оранжерейный эффект.