1. Солнечный свет и его составляющие.
Излучение Солнца, приходящее в верхние слои Земли, составляет 8,3 Дж/см2 в 1 мин, что соответствует освещённости порядка 140 тыс. лк. Эта величина получила название солнечной постоянной (Sо). Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 0,1 нм до 20-30 мкм. В энергетическом отношении солнечная радиация почти полностью (99 %) заключена в диапазоне λ = 0,3-4,0 мкм. Ультрафиолетовые лучи короче 0,29 мкм, губительные для живых организмов, поглощаются озоновым слоем тропосферы и до поверхности Земли не доходят.
Излучение, достигающее почвы или растительного покрова, подразделяется на коротковолновую (λ = 0,3-4,0 мкм) и длинноволновую (λ > 4,0 мкм) радиацию. Для жизнедеятельности организмов значение имеет коротковолновая радиация, которая в свою очередь подразделяется на ультрафиолетовую (λ < 0,4 мкм), видимую (λ = 0,39-0,76 мкм) и близкую инфракрасную (λ = 0,76-4,0 мкм) радиацию. Диапазон электромагнитных колебаний, воспринимаемых человеческим глазом (видимая радиация), почти совпадает с областью, так называемой физиологической радиации (λ = 0,35-0,75 мкм), которая в экологическом аспекте представляет наибольший интерес, поскольку в ней заключено около половины всего излучения Солнца. Под действием лучистой энергии этого спектрального диапазона в живых организмах (особенно растительных) совершаются важнейшие фотобиологические процессы. В пределах этого участка спектра принято выделять область ФАР – фотосинтетически активной радиации (λ = 0,38-0,71 мкм), лучистая энергия которой, поглощаемая пигментами листа, имеет решающее регуляторно-энергетическое значение в жизни растений. При прохождении через земную атмосферу солнечное излучение заметно ослабляется (рис. 5.1.).
Совокупность прямой и рассеянной компонент атмосферы солнечной радиации называют суммарной радиацией, численное значение которой в средних широтах может достигать 4,6 кДж/см2 в сутки. В зависимости от географической широты, рельефа местности, состояния атмосферы и т.п. наблюдаются заметные региональные и локальные различия в величине годичной радиации.
+
100
%
-25
-9
52 33
15
9
10
9
24
17
6
47 %
Рис. 5.1. Ослабление солнечной радиации при прохождении через атмосферу (по Сытнику и др.).
2. Световой режим в различных географических зонах.
Приходящая на земную поверхность суммарная радиация создаёт для её обитателей световой режим, составляющими которого являются прямой и рассеянный свет. Соотношение между ними закономерно изменяется в зависимости от географической широты. В полярных районах преобладает рассеянная радиация, составляющая около 70% лучистого потока, а в экваториальных областях она не превышает и 30%, что обусловлено лучшим прохождением лучей прямой радиации через боле тонкий слой атмосферы.