9. Свет как экологический фактор. Солнечная ра­диация, её физическая природа и состав. Распреде­ление солнечной радиации в биосфере.

Свет не только жизненно важный, но и лимитирующий фактор, как при минимальном уровне, так и при максимальном. Под термином свет подразумевается весь диапазон солнечного излучения, представляющий поток энергии с длинами волн от 0,05 до 3000 нм (1 нанометр = 10-6мм). Количество ее колоссально: ежеминутно Земля получает 2 кал/см2 (1,39×103дж/м2×сек). Эта величина называется солнечной постоянной. Но не вся лучистая энергия достигает земной поверхности.

Спектр света делится на несколько областей: 1) <150 нм – ионизирующая радиация – <0,1%; 2) 150-400 нм – ультрафиолетовая радиация (УФ) – 1-10%; 3) 400-800 нм – видимый свет – £50%; 4) 800-1000 нм – инфракрасная радиация (ИК) – £50%.

До 19% рассеивается в атмосфере (парами и пылью, молекулами газов), около 34% отражается от атмосферы (от облаков) в космическое пространство и только 47% солнечной энергии достигает биосферы.

Инфракрасное излучение (ИК) воспринимается всеми организмами как тепло. Воздействуя на тепловые центры нервной системы животных, эти лучи регулируют окислительные процессы и двигательные реакции в отношении источников тепла.

Все лучи, оказывающие влияние на растительные организмы, особенно на фотосинтез, называются физиологически активной радиацией (ФАР). Самое большое значение для живых организмов и функционирования всей биосферы имеет видимая часть спектра, состоящая из прямой (27%) и рассеянной (16%). Вместе они называются суммарной радиацией. Только на свету идет процесс фотосинтеза растений, обеспечивающий планету главным биологическим ресурсом – органическим веществом. Фотосинтез – главное условие возникновения и развития жизни на Земле.

Прямая радиация - солнечная радиация, которая доходит до земной поверхности в виде пучка параллельных лучей, которые выходят непосредственно от солнечного диска. Рассеяна радиация - солнечная радиация, которая перетерпела рассеивание в атмосфере, поступает на земную поверхность из всего небесного свода. Суммарная солнечная радиация - совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации. Она зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, прозрачности атмосферы и облачности.

Соответственно изменению высоты Солнца над горизонтом в течение суток, суточный ход Солнечная радиация радиации будет следующим. От момента восхода Солнца радиация быстро возрастает с поднятием светила над горизонтом; затем, достигнув довольно значительной величины, она начинает меняться более медленно, пока около полудня не достигнет максимума. После полудня кривая радиации совершенно симметрично опускается сначала медленно, затем ближе к закату Солнца весьма быстро. Так как с изменением широты места для одного и того же дня будут изменяться полуденные высоты Солнца и продолжительность дня, то получаемое в течение суток количество энергии зависит от широты места. На экваторе продолжительность дня и ночи в течение всего года одна и та же; количество энергии, получаемое единицей земной поверхности за сутки, будет здесь наибольшее в равноденствия, когда полуденное Солнце стоит в зените места, наименьшее в солнцестояния, когда высоты Солнца в полдень уменьшаются до 66°33'.

Так как, сверх того, расстояние Земли от Солнца в перигелии и афелии не одинаковы, то в годовом ходе радиации здесь будут два минимума неодинаковой величины в солнцестояния и два максимума в равноденствия. Июньский минимум, соответствующий наибольшему расстоянию Земли от Солнца, будет значительнее, нежели декабрьский, падающий на ближайшее расстояние между Солнцем и Землей.

Очень важно иметь в виду, что количество энергии, получаемое единицей земной поверхности, зависит от угла наклона поверхности, воспринимающей энергетический поток. Расчеты показывают, что на широте Ленинграда (60° с.ш.) южный склон крутизной 20° получает несколько большее количество солнечной радиации, чем горизонтальная поверхность на широте Харькова (50° с.ш.). В то же время на широте Харькова северный склон, имеющий крутизну 10°, получает меньшее количество солнечной радиации, чем горизонтальная поверхность на широте Ленинграда.