1.2 3. Якісне перетворення сонячної радіації в атмосфері. Закон Буге

Сонячна радіація при проходженні через атмосферу змінюється якісно й кількісно. Навіть ідеальна (суха й чиста) атмосфера поглинає та розсіює сонячні промені, зменшуючи таким чином сонячну радіацію. Але реальна атмосфера вміщує водяну пару та домішки, які ще сильніше ослабляють сонячну радіацію. 15-20% сонячної радіації атмосфера поглинає (в основному інфрачервону). за рахунок чого атмосфера нагрівається.

Приблизно 25% сонячної радіації атмосфера розсіює. При чому молекули газів атмосфери розсіюють промені з короткими хвилями, тобто фіолетові та сині. Тому то наше небо - блакитне. А домішки (пилинки, крапельки, кристалики) розсіюють хвилі різної довжини. Тому при забрудненій атмосфері небо - білувате або червонясте. Якби атмосфера не відбивала та не розсіювала сонячних променів, то в похмурі дні не було б денного освітлення, а також не було б видно в тіні, не було б сутінків. У горах майже немає сутінків.

Загальне ослаблення сонячної радіації в атмосфері при будь-якій висоті Сонця можна виразити законом Буге:

де І₀ - сонячна стала,

І₁ - змінена в атмосфері сонячна радіація,

m - шлях променя в атмосфері (при h = 90° m – 1; при h = 60° m = 1,2 ; при h = 30° m = 2; при h = 10° m = 5,6; при h = 5° , m = 10,7 ; при h = 0° m = 35)

р - коефіцієнт прозорості. Це - дробне число, котре показує, яка частка сонячної радіації досягає земної поверхні при m = 1. Коефіцієнт прозорості залежить від запиленості атмосфери та вмісту в ній водяної пари. Коефіцієнт прозорості змінюється від 0 до 1.

1.2.4. Пряма й розсіяна сонячна радіація

Та частина сонячної радіації, яка пройшла через атмосферу до земної поверхні й не розсіялася, називається прямою сонячною радіацією. Частина радіації, яка розсіюється атмосферою, називається розсіяною сонячною радіацією. Вся сонячна радіація, яка надходить до земної земній поверхні (пряма + розсіяна), називається сумарною радіацією.

Співвідношення між прямою і розсіяною радіацією змінюється в значних межах і залежить від:

• хмарності;

• вмісту водяної пари;

• запиленості атмосфери;

• висоти сонця;

• абсолютної висоти місця над рівнем моря.

При захмареному небі розсіяна радіація може бути більшою за пряму. При малій висоті Сонця сумарна радіація майже повністю складається із розсіяної. При висоті Сонця 50° і при ясному небі розсіяна радіація не більше 10-20 %.

Пряма радіація має добовий хід. Орієнтуючись на збільшення висоти Сонця, максимальною пряма радіація має бути о 12-14 годині, але в цей час унаслідок конвекції багато водяної пари і пилу, тому максимум прямої радіації настає о 10 годині. На екваторі добові амплітуди більші , тому що висота Сонця сильно змінюється, а до полюсів амплітуда зменшується. Річний хід прямої сонячної радіації має такий вигляд: на полюсах амплітуда найбільша, а на екваторі - найменша, теж із-за висоти Сонця.

Розсіяна радіація, крім всього раніше сказаного, ще залежить від характеру діяльної поверхні, тобто відбиваючої здатності, тому що відбита радіація знову розсіюється в атмосфері. Так, сніговий покрив збільшується розсіяну радіацію на 65 %. Особливо велика її частка в Арктиці та Антарктиді.