Корпускулярная радиация Солнца.

Кроме электромагнитной радиации, Солнце посылает в окружающее пространство еще и корпускулярную радиацию, состоящую преимущественно из протонов и электронов. Эта корпускулярная радиация исходит из отдельных частей Солнца; скорость ее распространения от 400 до 2000 км/сек.

Энергия корпускулярной радиации в среднем в 10⁷ раз меньше, чем энергия температурной радиации Солнца. Однако она сильно меняется с течением времени в зависимости от физического состояния Солнца, от солнечной активности. Под действием корпускулярной радиации происходит ионизация воздуха в высотах слоях атмосферы. Она влияет и на магнитное поле Земли, в частности вызывая магнитные бури, ею обусловлены и полярные сияния. Ниже 90 км корпускулярная радиация почти не проникает.

Дальше мы будем говорить исключительно о температурной радиации Солнца.

Интенсивность прямой солнечной радиации

Радиацию, приходящую к земной поверхности непосредственно от Солнца (от солнечного диска), называют прямой солнечной радиацией, в отличие от радиации, рассеянной в атмосфере. Солнечная радиация распространяется от Солнца но всем направлениям. Но расстояние от Земли до Солнца так велико, что прямая радиация падает на любую поверхность на Земле в виде пучка параллельных лучей, исходящего как бы из бесконечности.

Даже земной шар в целом так мал в сравнении с расстоянием от Солнца, что всю солнечную радиацию, падающую на него без заметной погрешности можно считать пучком параллельных лучей.

Приток прямой солнечной радиации на земной поверхности или на любом вышележащем уровне в атмосфере характеризуется интенсивностью радиации т. е. количеством лучистой энергии, поступающим за единицу времени (одну минуту) на единицу площади (один квадратный сантиметр), перпендикулярной к лучам. Эту величину называют еще потоком радиации.

Легко понять, что единица площади, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам, получит максимально возможное в данных условиях количество радиации. На единицу горизонтальной площади придется меньшее количество лучистой энергии

S¹ = Ssinh

где h—высота солнца.

Приток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность чаще всего называют инсоляцией, хотя этот термин применяется и в более общем значении.

Все виды энергии взаимно эквивалентны. Поэтому лучистую энергию радиации можно выразить в единицах любого вида энергии, например в тепловых или механических. Обычно ее выражают в тепловых единицах, кВт/м².

Солнечная постоянная

Интенсивность солнечной радиации перед вступлением ее в атмосферу (обычно говорят: “на верхней границе атмосферы”, или “в отсутствии атмосферы”) называют солнечной постоянной. Смысл слова постоянная состоит здесь в том, что эта величина не зависит от поглощения и рассеяния радиации в атмосфере. Она относится к радиации, на которую атмосфера еще не повлияла. Солнечная постоянная зависит, таким образом, только от излучательной способности Солнца и от расстояния между Землей и Солнцем.

По международному соглашению 1958 г. принято значение Sо = 1,38 кВт/м² (1,98 кал/ (мин см²).

Приход солнечной радиации на горизонтальную площадку на верхней границе атмосферы S₀` определяется по формуле S<sub>0</sub>` = S₀sinh

Рассеянная радиация

Рассеянная радиация поступает на земную поверхность от всего небесного свода и измеряется количеством энергии, приходящим в единицу времени на единицу горизонтальной поверхности, т. е. потоком D в кВт/м²

Приход рассеянной радиации на земную поверхность может достигать нескольких десятых долей кВт/м². Наблюдаются следующие зависимости:

1. Чем больше высота солнца, тем больше поток рассеянной радиации.

2. Чем больше в атмосфере рассеивающих частичек, тем большая доля солнечной радиации рассеивается. Следовательно, поток рассеянной радиации увеличивается при увеличении замутненности атмосферы.

3. Поток рассеянной радиации значительно увеличивается при наличии светлых и относительно тонких облаков, представляющих собой хорошо рассеивающую среду. Особенно велико влияние облаков, освещаемых солнцем сбоку (высоко-кучевых, кучевых). Под влиянием такой облачности рассеянная радиация может увеличиваться в 8—10 раз по сравнению с ее приходом при ясном небе. При сплошной облачности среднего и особенно верхнего яруса рассеянная радиация в 1,5—2 раза больше, чем при ясном небе. Только при сплошной низкой облачности большой толщины и при выпадении осадков рассеянная радиация меньше, чем при ясном небе.

4. Приход рассеянной радиации зависит от характера деятельной поверхности, в первую очередь от ее отражательной способности, так как радиация, отраженная от поверхности, вторично рассеивается в атмосфере и часть ее вновь попадает на поверхность, где добавляется к первично рассеянной радиации. Особенно заметно увеличивает рассеянную радиацию снежный покров, отражающий до 70—90 % падающих на него прямых и рассеянных лучей.

5. С увеличением высоты над уровнем моря рассеянная радиация при ясном небе уменьшается, так как уменьшается толща выше лежащих рассеивающих слоев атмосферы.