3.2. Інтенсивність сонячної радіації, її розподіл по Земній кулі

Як ми відмічали, сонячна радіація розповсюджується по всіх напрямках з кожної точки поверхні Сонця. Радіацію, яка надходить до земної поверхні безпосередньо від сонячного диску, називають прямою сонячною радіацією. Оскільки віддаль від Землі до Сонця дуже велика (152...147 млн. км), то пряма радіація падає на земну поверхню у вигляді пучка паралельних променів, які виходять ніби з безмежності. Приток прямої сонячної радіації на земну поверхню називають інтенсивністю радіації (І_о). Вона характеризується кількістю променевої енергії, що надходить за одиницю часу (1 хв.) на одиницю площі (1 см²), перпендикулярної до сонячних променів.

Зрозуміло, що інтенсивність радіації, яка припадає на одиницю горизонтальної поверхні, буде менша, тому що та кількість променевої енергії, яка надходить на перпендикулярну до сонячних променів поверхню, розподілиться вже на значно більшу горизонтальну поверхню, утворену пучком променів, нахилених до горизонтальної поверхні (рис. 3.1)

Потік сонячної радіації на горизонтальну поверхню називають інсоляцією ( ). Розглянемо рис 3.1, з якого видно, що кількість радіації, яка припадає на перпендикулярну поверхню (S), дорівнює кількості радіації, яка припадає на горизонтальну поверхню (S¹).

(3.1)

(3.1)

Із рівняння (3.1) виходить, що , тоді ,

де h_с  висота Сонця над горизонтом.

Інтенсивність прямої сонячної радіації виражається в кал/см² за хвилину. Інтенсивність сонячної радіації на верхній межі атмосфери називається сонячною сталою. Встановлено, що вона становить близько 2,0 ± 0,04 кал/см² за хвилину. Проте по міжнародній угоді прийнята величина сонячної сталої 1,98 кал/см² за хвилину. Проходячи через атмосферу, сонячна радіація частково розсіюється і переходить в особливу форму – розсіяну радіацію. Інтенсивність радіації на рівні моря становить близько 1,5 кал/см² за хвилину, а в горах на висоті 4…5 км - 1,7 кал/см² за хвилину.

3.3. Поглинання і розсіювання сонячної радіації в атмосфері. Сумарна радіація

В атмосфері поглинається порівняно невелика кількість сонячної радіації. Найбільше ультрафіолетової радіації поглинає озон. Сильно поглинає радіацію в інфрачервоній області спектру СО₂, але його вміст в атмосфері малий і поглинання незначне. Основним поглиначем радіації в атмосфері є водяна пара. В цілому в атмосфері поглинається 15...20% радіації. Сонячна радіація на шляху крізь атмосферу послаблюється за рахунок розсіювання.

Розсіюванням називається часткове перетворення радіації, яка має певний напрям поширення, в радіацію яка поширюється по усім напрямкам. Розсіювання тим більше, чим більший вміст аерозольних домішок в повітрі. Близько 25% енергії загального потоку прямої сонячної радіації перетворюється в атмосфері в розсіяну.

П

(3.2)

ряму і розсіяну радіацію разом називають сумарною радіацією. Інтенсивність сумарної радіації дорівнює :

(3.2)

,

де І - інтенсивність прямої радіації;

і - інтенсивність розсіяної радіа­ції;

h - висота Сонця (кут нахилу променів).

Сумарна радіація має добовий хід з максимумом біля полудня і річний - з максимум літом. Влітку, в середніх широтах, максимальні добові значення сумарної радіації становлять в середньому 1,15 кал/см² за хвилину, а при суцільній хмарності - 0,37 кал/см² за хвилину.