Alto nivel de radiación solar. Radiación solar, terrestre y atmosférica

ATMÓSFERA

Atmósfera. Estructura, composición, origen, trascendencia para la defensa civil. Procesos térmicos en la atmósfera. Radiación solar, sus tipos, distribución latitudinal y transformación por la superficie terrestre.

Atmósfera- la capa de aire de la Tierra, sostenida por la fuerza de la gravedad y que participa en la rotación del planeta. La fuerza de la gravedad mantiene la atmósfera cerca de la superficie de la Tierra. La mayor presión y densidad de la atmósfera se observa en la superficie terrestre, a medida que se asciende, la presión y la densidad disminuyen. A una altitud de 18 km, la presión disminuye por un factor de 10, ya una altitud de 80 km, por un factor de 75 000. El límite inferior de la atmósfera es la superficie de la Tierra, el límite superior se acepta convencionalmente como una altura de 1000-1200 km. La masa de la atmósfera es de 5,13 x 10 15 toneladas, y el 99% de esta cantidad está contenida en la capa inferior hasta una altura de 36 km.

La evidencia de la existencia de capas altas de la atmósfera es la siguiente:

A una altitud de 22-25 km, las nubes de nácar se encuentran en la atmósfera;

A una altitud de 80 km, se ven nubes noctilucentes;

A una altitud de aproximadamente 100-120 km, se observa la quema de meteoritos, es decir. aquí la atmósfera todavía tiene suficiente densidad;

A una altitud de unos 220 km, comienza la dispersión de la luz por los gases de la atmósfera (fenómeno del crepúsculo);

Las auroras comienzan alrededor de los 1000-1200 km, este fenómeno se explica por la ionización del aire por corrientes corpusculares provenientes del sol. Una atmósfera altamente enrarecida se extiende hasta una altitud de 20 000 km, forma la corona terrestre y se convierte imperceptiblemente en gas interplanetario.

La atmósfera, como el planeta en su conjunto, gira en sentido contrario a las agujas del reloj de oeste a este. Debido a la rotación, adquiere la forma de un elipsoide, es decir El espesor de la atmósfera cerca del ecuador es mayor que cerca de los polos. Tiene un saliente en dirección opuesta al Sol, esta "cola de gas" de la Tierra, rala como un cometa, tiene una longitud de unos 120 mil km. La atmósfera está conectada con otras geosferas por intercambio de calor y humedad. La energía de los procesos atmosféricos es la radiación electromagnética del Sol.

El desarrollo de la atmósfera. Dado que el hidrógeno y el helio son los elementos más comunes en el espacio, sin duda también formaron parte de la nube protoplanetaria de gas y polvo de la que surgió la Tierra. Debido a la temperatura muy baja de esta nube, la primera atmósfera terrestre solo podía consistir en hidrógeno y helio, porque. todos los demás elementos de la materia de la que estaba compuesta la nube estaban en estado sólido. Tal atmósfera se observa en los planetas gigantes, obviamente, debido a la gran atracción de los planetas ya la distancia del Sol, conservaron sus atmósferas primarias.

Luego siguió el calentamiento de la Tierra: el calor fue generado por la contracción gravitatoria del planeta y la descomposición de los elementos radiactivos en su interior. La Tierra perdió su atmósfera de hidrógeno-helio y creó su propia atmósfera secundaria a partir de los gases liberados desde sus profundidades (dióxido de carbono, amoníaco, metano, sulfuro de hidrógeno). Según A. P. Vinogradov (1959), en esta atmósfera el H 2 O era el más, seguido por el CO 2 , CO, HCl, HF, H 2 S, N 2 , NH 4 Cl y CH 4 (la composición de los gases volcánicos modernos es aproximadamente la misma ). V. Sokolov (1959) creía que aquí también había H 2 y NH 3. No había oxígeno y las condiciones reductoras dominaban la atmósfera. Ahora se observan atmósferas similares en Marte y Venus, son 95% de dióxido de carbono.

La siguiente etapa en el desarrollo de la atmósfera fue de transición: de abiogénico a biogénico, de condiciones reductoras a oxidantes. Principal partes constituyentes capa de gas de la Tierra se convirtió en N 2 , CO 2 , CO. Como impurezas laterales - CH 4, O 2. El oxígeno se originó a partir de moléculas de agua en la atmósfera superior bajo la acción de rayos ultravioleta sol; también podría destacarse de aquellos óxidos que componían la corteza terrestre, pero la gran mayoría se remontaba a la oxidación de minerales la corteza terrestre o la oxidación del hidrógeno y sus compuestos en la atmósfera.

La última etapa en el desarrollo de la atmósfera de nitrógeno-oxígeno está asociada con el surgimiento de la vida en la Tierra y con el surgimiento del mecanismo de la fotosíntesis. El contenido de oxígeno, biogénico, comenzó a aumentar. Al mismo tiempo, la atmósfera perdió casi por completo el dióxido de carbono, parte del cual entró en los enormes depósitos de carbón y carbonatos.

Este es el camino desde la atmósfera de hidrógeno-helio hasta la moderna, en la que el nitrógeno y el oxígeno ahora juegan el papel principal, y el argón y el dióxido de carbono están presentes como impurezas. El nitrógeno moderno también es de origen biogénico.

La composición de los gases atmosféricos.

aire atmosférico- una mezcla mecánica de gases en la que están contenidos en suspensión polvo y agua. El aire limpio y seco a nivel del mar es una mezcla de varios gases, y la relación entre los principales gases constituyentes de la atmósfera -nitrógeno (concentración volumétrica 78,08%) y oxígeno (20,95%)- es constante. Además de ellos, el aire atmosférico contiene argón (0,93%) y dióxido de carbono (0,03%). La cantidad de otros gases - neón, helio, metano, criptón, xenón, hidrógeno, yodo, monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno son insignificantes (menos del 0,1%) (Tabla).

Tabla 2

Composición de gases de la atmósfera.

En las capas altas de la atmósfera, la composición del aire cambia bajo la influencia de la fuerte radiación solar, lo que conduce a la desintegración (disociación) de las moléculas de oxígeno en átomos. El oxígeno atómico es el principal componente de las capas altas de la atmósfera. Finalmente, en las capas de la atmósfera más alejadas de la superficie terrestre, los gases más ligeros, el hidrógeno y el helio, se convierten en los principales componentes. Se ha descubierto un nuevo compuesto, hidroxilo OH, en la atmósfera superior. La presencia de este compuesto explica la formación de vapor de agua a gran altura en la atmósfera. Dado que la mayor parte de la materia se concentra a una distancia de 20 km de la superficie terrestre, los cambios en la composición del aire con la altura no tienen un efecto notable en la composición general de la atmósfera.

Los componentes más importantes de la atmósfera son el ozono y el dióxido de carbono. El ozono es oxígeno triatómico ( O 3 ), presente en la atmósfera desde la superficie terrestre hasta una altitud de 70 km. En las capas superficiales del aire, se forma principalmente bajo la influencia de la electricidad atmosférica y en el proceso de oxidación de sustancias orgánicas, y en las capas superiores de la atmósfera (estratosfera), como resultado de la acción de la radiación ultravioleta de la Sol en una molécula de oxígeno. La mayor parte del ozono se encuentra en la estratosfera (por esta razón, la estratosfera a menudo se llama ozonosfera). La capa de máxima concentración de ozono a una altitud de 20-25 km se denomina pantalla de ozono. En general, la capa de ozono absorbe alrededor del 13% de la energía solar. La disminución de la concentración de ozono sobre ciertas áreas se denomina "agujeros de ozono".

El dióxido de carbono junto con el vapor de agua provoca el efecto invernadero de la atmósfera. el efecto invernadero- calentamiento de las capas internas de la atmósfera, debido a la capacidad de la atmósfera para transmitir radiación de onda corta del Sol y no para liberar radiación de onda larga de la Tierra. Si hubiera el doble de dióxido de carbono en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra alcanzaría los 18 0 C, ahora es de 14-15 0 C.

El peso total de los gases atmosféricos es de aproximadamente 4,5·10 15 t, por lo que el "peso" de la atmósfera por unidad de área, o presión atmosférica, es de aproximadamente 10,3 t/m 2 al nivel del mar.

Hay muchas partículas en el aire, cuyo diámetro es fracciones de una micra. Son los núcleos de condensación. Sin ellos, la formación de nieblas, nubes y precipitaciones sería imposible. El material particulado en la atmósfera está asociado con muchas ópticas y fenómenos atmosféricos. Las formas en que ingresan a la atmósfera son diferentes: ceniza volcánica, humo de la combustión de combustibles, polen de plantas, microorganismos. EN tiempos recientes los nucleos de condensacion son emisiones industriales, productos de desintegracion radiactiva.

Un componente importante de la atmósfera es el vapor de agua, su cantidad en los bosques ecuatoriales húmedos alcanza el 4%, en las regiones polares disminuye al 0,2%. El vapor de agua ingresa a la atmósfera debido a la evaporación de la superficie del suelo y los cuerpos de agua, así como a la transpiración de humedad por parte de las plantas. El vapor de agua es un gas de efecto invernadero y, junto con el dióxido de carbono, atrapa la mayor parte de la radiación de onda larga de la Tierra, evitando que el planeta se enfríe.

La atmósfera no es un aislante perfecto; tiene la capacidad de conducir electricidad debido a la acción de ionizadores: radiación ultravioleta del sol, rayos cósmicos, radiación de radio sustancias activas. La conductividad eléctrica máxima se observa a una altitud de 100-150 km. Como resultado de la acción combinada de los iones atmosféricos y la carga superficie de la Tierra crea un campo eléctrico en la atmósfera. En relación con la superficie terrestre, la atmósfera está cargada positivamente. Asignar la neutrosfera– una capa de composición neutra (hasta 80 km) y ionosfera es la capa ionizada.

La estructura de la atmósfera.

Hay varias capas principales de la atmósfera. El inferior, adyacente a la superficie de la tierra, se llama troposfera(altura 8-10 km en los polos, 12 km en latitudes templadas y 16-18 km sobre el ecuador). La temperatura del aire disminuye gradualmente con la altura, en un promedio de 0,6°C por cada 100 m de ascenso, lo que se manifiesta notablemente no solo en las regiones montañosas, sino también en las tierras altas de Bielorrusia.

La troposfera contiene hasta el 80% de la masa total de aire, la mayor parte de las impurezas atmosféricas y casi todo el vapor de agua. Es en esta parte de la atmósfera a una altitud de 10 a 12 km donde se forman las nubes, se producen tormentas eléctricas, lluvias y otros procesos físicos que dan forma al clima y determinan las condiciones climáticas en diferentes áreas de nuestro planeta. La capa inferior de la troposfera que está directamente adyacente a la superficie terrestre se llama capa de tierra

La influencia de la superficie terrestre se extiende hasta aproximadamente 20 km, y luego el sol calienta directamente el aire. Por lo tanto, el límite GO, que se encuentra a una altura de 20-25 km, está determinado, entre otras cosas, por el efecto térmico de la superficie terrestre. A esta altitud, las diferencias latitudinales en la temperatura del aire desaparecen y la zonificación geográfica se vuelve borrosa.

arriba comienza estratosfera, que se extiende hasta una altura de 50-55 km desde la superficie del océano o de la tierra. Esta capa de la atmósfera se enrarece significativamente, la cantidad de oxígeno y nitrógeno disminuye y aumenta el hidrógeno, el helio y otros gases ligeros. La capa de ozono formada aquí absorbe la radiación ultravioleta y afecta fuertemente las condiciones térmicas de la superficie terrestre y los procesos físicos en la troposfera. En la parte inferior de la estratosfera, la temperatura del aire es constante, aquí está la capa isotérmica. A partir de una altura de 22 km, la temperatura del aire aumenta, en el límite superior de la estratosfera alcanza los 0 0 C (el aumento de temperatura se explica por la presencia aquí de ozono, que absorbe la radiación solar). En la estratosfera se produce un intenso movimiento horizontal del aire. La velocidad de los flujos de aire alcanza los 300-400 km/h. La estratosfera contiene menos del 20% del aire atmosférico.

A una altitud de 55-80 km se encuentra mesosfera(en esta capa, la temperatura del aire disminuye con la altura y cae a –80 0 C cerca del límite superior), entre 80-800 km se encuentra termosfera, que está dominado por el helio y el hidrógeno (la temperatura del aire aumenta rápidamente con la altitud y alcanza los 1000 0 C a una altitud de 800 km). La mesosfera y la termosfera juntas forman una poderosa capa llamada ionosfera(región de partículas cargadas - iones y electrones).

La parte más alta y altamente enrarecida de la atmósfera (de 800 a 1200 km) es exosfera. Está dominado por gases en estado atómico, la temperatura sube hasta los 2000ºC.

En la vida de GO, la atmósfera es de gran importancia. La atmósfera tiene un efecto beneficioso sobre el clima de la Tierra, protegiéndola del enfriamiento y calentamiento excesivos. Las fluctuaciones diarias de temperatura en nuestro planeta sin atmósfera alcanzarían los 200ºC: durante el día +100ºC y más, por la noche -100ºC. En la actualidad, la temperatura media del aire cerca de la superficie terrestre es de +14ºC. La atmósfera no permite que los meteoros y la radiación fuerte lleguen a la Tierra. Sin la atmósfera, no habría sonido, auroras, nubes y precipitaciones.

Los procesos formadores del clima son intercambio de calor, intercambio de humedad y circulación de la atmósfera.

Transferencia de calor en la atmósfera. La transferencia de calor asegura el régimen térmico de la atmósfera y depende del balance de radiación, es decir entradas de calor que llegan a la superficie terrestre (en forma de energía radiante) y salen de ella (la energía radiante absorbida por la Tierra se convierte en calor).

Radiación solar es el flujo de radiación electromagnética proveniente del Sol. En el límite superior de la atmósfera, la intensidad (densidad de flujo) radiación solar igual a 8,3 J / (cm 2 / min). La cantidad de calor que irradia 1 cm 2 de una superficie negra en 1 minuto con incidencia perpendicular de la luz solar se llama constante solar.

La cantidad de radiación solar que recibe la Tierra depende de:

1. de la distancia entre la Tierra y el Sol. La Tierra está más cerca del Sol a principios de enero, más lejos a principios de julio; la diferencia entre estas dos distancias es de 5 millones de km, por lo que la Tierra en el primer caso recibe un 3,4% más, y en el segundo un 3,5% menos de radiación que con la distancia media de la Tierra al Sol (a principios de abril y a principios de octubre);

2. desde el ángulo de incidencia rayos de sol en la superficie de la tierra, que a su vez depende de la latitud geográfica, la altura del sol sobre el horizonte (que cambia durante el día y las estaciones), la naturaleza del relieve de la superficie de la tierra;

3. de la transformación de la energía radiante en la atmósfera (dispersión, absorción, reflexión hacia el espacio del mundo) y en la superficie terrestre. El albedo medio de la Tierra es del 43%.

Se absorbe alrededor del 17% de toda la radiación; el ozono, el oxígeno y el nitrógeno absorben principalmente los rayos ultravioleta de onda corta, el vapor de agua y el dióxido de carbono, la radiación infrarroja de onda larga. La atmósfera disipa el 28% de la radiación; El 21% va a la superficie de la tierra, el 7% va al espacio. Esa parte de la radiación que llega a la superficie terrestre desde todo el firmamento se llama radiación dispersa . La esencia de la dispersión radica en el hecho de que la partícula, al absorber las ondas electromagnéticas, se convierte en una fuente de emisión de luz e irradia las mismas ondas que caen sobre ella. Las moléculas de aire son muy pequeñas, comparables en tamaño a la longitud de onda de la parte azul del espectro. En el aire puro predomina la dispersión molecular, por lo que el color del cielo es azul. Con aire polvoriento, el color del cielo se vuelve blanquecino. El color del cielo depende del contenido de impurezas en la atmósfera. Con un alto contenido de vapor de agua, que dispersa los rayos rojos, el cielo adquiere un tinte rojizo. Los fenómenos del crepúsculo y de las noches blancas están asociados a la radiación dispersa, porque Después de que el Sol se ha puesto por debajo del horizonte, las capas superiores de la atmósfera todavía están iluminadas.

La parte superior de las nubes refleja alrededor del 24% de la radiación. En consecuencia, alrededor del 31% de toda la radiación solar que ingresa al límite superior de la atmósfera llega a la superficie terrestre en forma de una corriente de rayos, se denomina radiación directa . La suma de la radiación directa y difusa (52%) se llama radiación total. La relación entre la radiación directa y la dispersada varía según la nubosidad, el polvo de la atmósfera y la altura del sol. La distribución de la radiación solar total sobre la superficie terrestre es zonal. La radiación solar total más alta de 840-920 kJ/cm 2 por año se observa en las latitudes tropicales del hemisferio norte, lo que se explica por la poca nubosidad y la alta transparencia del aire. En el ecuador, la radiación total disminuye a 580-670 kJ/cm 2 por año debido a la alta nubosidad y la reducción de la transparencia debido a la alta humedad. En latitudes templadas, la radiación total es de 330-500 kJ / cm 2 por año, en latitudes polares, 250 kJ / cm 2 por año, y en la Antártida debido a alta altitud tierra firme y un poco de humedad es un poco más.

La radiación solar total que entra en la superficie terrestre se refleja parcialmente. La relación entre la radiación reflejada y el total, expresada como porcentaje, se llama albedo. El albedo caracteriza la reflectividad de una superficie y depende de su color, humedad y otras propiedades.

La nieve recién caída tiene la mayor reflectividad, hasta un 90 %. Albedo de arenas 30-35%, hierba - 20%, bosque caducifolio - 16-27%, coníferas - 6-19%; el chernozem seco tiene un albedo del 14%, húmedo - 8%. El albedo de la Tierra como planeta se toma igual al 35%.

Al absorber la radiación, la Tierra misma se convierte en una fuente de radiación. Radiación térmica de la Tierra - radiación terrestre- es de onda larga, porque La longitud de onda depende de la temperatura: cuanto mayor sea la temperatura del cuerpo radiante, menor será la longitud de onda de los rayos emitidos por él. La radiación de la superficie terrestre calienta la atmósfera y ella misma comienza a irradiar radiación hacia el espacio mundial ( contraradiación de la atmósfera) y a la superficie terrestre. La contraradiación de la atmósfera también es de longitud de onda larga. En la atmósfera se encuentran dos corrientes de radiación de onda larga: la radiación superficial (radiación terrestre) y la radiación atmosférica. La diferencia entre ellos, que determina pérdida real El calor de la superficie terrestre se llama radiación efectiva , se dirige al Cosmos, porque más radiación terrestre. La radiación efectiva es mayor durante el día y en verano, porque. depende del calentamiento de la superficie. La radiación efectiva depende de la humedad del aire: cuanto más vapor de agua o gotas de agua hay en el aire, menos radiación (por lo tanto, en invierno con tiempo nublado siempre hace más calor que con tiempo despejado). En general, para la Tierra, la radiación efectiva es de 190 kJ/cm 2 por año (la más alta en los desiertos tropicales es de 380, la más baja en las latitudes polares es de 85 kJ/cm 2 por año).

La tierra simultáneamente recibe radiación y la regala. La diferencia entre la radiación recibida y la gastada se llama balance de radiación, o radiación residual. La llegada del balance de radiación de la superficie es la radiación total (Q) y la contra radiación de la atmósfera. Consumo - radiación reflejada (R k) y radiación terrestre. La diferencia entre la radiación terrestre y la contraradiación de la atmósfera - radiación efectiva (E eff) tiene un signo menos y forma parte del caudal en el balance de radiación:

R b \u003d Q-E eff -R k

El balance de radiación se distribuye zonalmente: decrece desde el ecuador hacia los polos. más grande balance de radiación característico de latitudes ecuatoriales y es de 330-420 kJ/cm 2 por año, en latitudes tropicales disminuye a 250-290 kJ/cm 2 por año (debido a un aumento de la radiación efectiva), en latitudes templadas el balance de radiación disminuye a 210 -85 kJ/cm 2 por año, en latitudes polares su valor se aproxima a cero. La característica general del balance de radiación es que sobre los océanos en todas las latitudes el balance de radiación es mayor en 40-85 kJ/cm2, porque el albedo del agua y la radiación efectiva del océano son menores.

La parte entrante del balance de radiación de la atmósfera (R b) se compone de radiación efectiva (E eff) y radiación solar absorbida (R p), la parte de gasto está determinada por la radiación atmosférica que va al espacio (E a):

R b \u003d E eff - E a + R p

El balance de radiación de la atmósfera es negativo, mientras que el de la superficie es positivo. El balance de radiación total de la atmósfera y la superficie terrestre es igual a cero, es decir La tierra está en un estado de equilibrio radiante.

Equilibrio térmico es la suma algebraica de los flujos de calor que llegan a la superficie terrestre en forma de balance de radiación y que salen de ella. Consiste en el balance de calor de la superficie y la atmósfera. En la parte entrante del balance de calor de la superficie de la tierra está el balance radiativo, en la parte saliente: el costo del calor por evaporación, por calentar la atmósfera de la Tierra, por calentar el suelo. El calor también se utiliza para la fotosíntesis. Formación del suelo, pero estos costes no superan el 1%. Cabe señalar que sobre los océanos, se gasta más calor en la evaporación, en latitudes tropicales, en calentar la atmósfera.

En el balance de calor de la atmósfera, la parte entrante es el calor liberado durante la condensación del vapor de agua y transferido desde la superficie a la atmósfera; el caudal es la suma del balance de radiación negativo. El balance de calor de la superficie terrestre y la atmósfera es cero, es decir La tierra se encuentra en un estado de equilibrio térmico.

Régimen térmico de la superficie terrestre.

Directamente de los rayos del sol, la superficie de la tierra se calienta, y ya de ella, la atmósfera. La superficie que recibe y cede calor se llama superficie activa . En el régimen de temperatura de la superficie se distinguen las variaciones de temperatura diarias y anuales. La variación diurna de las temperaturas superficiales – cambio en la temperatura de la superficie durante el día. La evolución diaria de las temperaturas superficiales terrestres (secas y desprovistas de vegetación) se caracteriza por un máximo alrededor de las 13:00 horas y un mínimo antes de la salida del sol. Los máximos diurnos de la temperatura de la superficie terrestre pueden alcanzar los 80 0 C en las zonas subtropicales y alrededor de los 60 0 C en las latitudes templadas.

La diferencia entre la temperatura superficial diaria máxima y mínima se denomina rango de temperatura diario. La amplitud de la temperatura diaria puede alcanzar los 40 0 ​​С en verano, la amplitud más pequeña de las temperaturas diarias en invierno, hasta 10 0 С.

Variación anual de la temperatura superficial - cambio en la temperatura superficial mensual promedio durante el año, debido al curso de la radiación solar y depende de la latitud del lugar. En latitudes templadas, las temperaturas máximas de la superficie terrestre se observan en julio, las mínimas, en enero; en el océano, los altibajos tienen un mes de retraso.

Amplitud anual de las temperaturas superficiales igual a la diferencia entre las temperaturas máximas y mínimas medias mensuales; aumenta con el aumento de la latitud del lugar, lo que se explica por el aumento de las fluctuaciones en la magnitud de la radiación solar. La amplitud térmica anual alcanza sus mayores valores en los continentes; sobre los océanos y orillas del mar significativamente menos. La amplitud de temperatura anual más pequeña se observa en las latitudes ecuatoriales (2-3 0), la más grande, en las latitudes subárticas de los continentes (más de 60 0).

Régimen térmico de la atmósfera. El aire atmosférico se calienta ligeramente por la luz solar directa. Porque la capa de aire deja pasar libremente los rayos del sol. La atmósfera es calentada por la superficie subyacente. El calor se transfiere a la atmósfera por convección, advección y condensación del vapor de agua. Las capas de aire, calentadas por el suelo, se vuelven más ligeras y ascienden, mientras que el aire más frío, por tanto, más pesado desciende. como resultado de la temperatura convección calentamiento de capas altas de aire. El segundo proceso de transferencia de calor es advección– transferencia de aire horizontal. El papel de la advección es transferir calor de latitudes bajas a altas; en la temporada de invierno, el calor se transfiere de los océanos a los continentes. Condensación de vapor de agua- un proceso importante que transfiere calor a las capas altas de la atmósfera - durante la evaporación, el calor se toma de la superficie de evaporación, durante la condensación en la atmósfera, este calor se libera.

La temperatura disminuye con la altura. El cambio en la temperatura del aire por unidad de distancia se llama gradiente vertical de temperatura en promedio, es de 0,6 0 por 100 m Al mismo tiempo, el curso de esta disminución en diferentes capas de la troposfera es diferente: 0,3-0,4 0 hasta una altura de 1,5 km; 0,5-0,6 - entre alturas de 1,5-6 km; 0,65-0,75 - de 6 a 9 km y 0,5-0,2 - de 9 a 12 km. En la capa superficial (2 m de espesor), los gradientes, cuando se convierten a 100 m, son cientos de grados. En el aire ascendente, la temperatura cambia adiabáticamente. proceso adiabático - el proceso de cambiar la temperatura del aire durante su movimiento vertical sin intercambio de calor con el medio ambiente (en una masa, sin intercambio de calor con otros medios).

A menudo se observan excepciones en la distribución de temperatura vertical descrita. Sucede que las capas superiores de aire son más cálidas que las inferiores adyacentes al suelo. Este fenómeno se llama inversión de temperatura (aumento de la temperatura con la altura) . Muy a menudo, una inversión es consecuencia de un fuerte enfriamiento de la capa superficial de aire causado por un fuerte enfriamiento de la superficie terrestre en noches claras y tranquilas, principalmente en invierno. Con un relieve accidentado, las masas de aire frío bajan lentamente por las laderas y se estancan en depresiones, depresiones, etc. Las inversiones también pueden formarse cuando las masas de aire se mueven de regiones cálidas a regiones frías, ya que cuando el aire caliente fluye sobre una superficie subyacente fría, sus capas inferiores se enfrían notablemente (inversión por compresión).

Variaciones diarias y anuales de la temperatura del aire.

El curso diario de la temperatura del aire. se denomina cambio en la temperatura del aire durante el día; en general, refleja el curso de la temperatura de la superficie terrestre, pero los momentos del inicio de los máximos y mínimos son algo tardíos, el máximo ocurre a las 14 en punto, el mínimo después del amanecer.

Amplitud diaria de la temperatura del aire (la diferencia entre las temperaturas máximas y mínimas del aire durante el día) es mayor en tierra que sobre el océano; disminuye cuando se mueve a latitudes altas (el mayor en los desiertos tropicales - hasta 40 0 ​​C) y aumenta en lugares con suelo desnudo. La magnitud de la amplitud diaria de la temperatura del aire es uno de los indicadores de la continentalidad del clima. En los desiertos es mucho mayor que en las zonas de clima marítimo.

Variación anual de la temperatura del aire (cambio en la temperatura mensual promedio durante el año) está determinada principalmente por la latitud del lugar. Amplitud anual de la temperatura del aire - la diferencia entre las temperaturas máximas y mínimas medias mensuales.

La distribución geográfica de la temperatura del aire se muestra usando isotermas - líneas que conectan puntos en el mapa con la misma temperatura. La distribución de la temperatura del aire es zonal, las isotermas anuales generalmente tienen un rumbo sublatitudinal y corresponden a la distribución anual del balance de radiación.

En promedio para el año, el paralelo más cálido es 10 0 N.L. con una temperatura de 27 0 C es ecuador térmico. En verano, el ecuador térmico se desplaza a 20 0 N, en invierno se acerca al ecuador en 5 0 N. El desplazamiento del ecuador térmico en el SP se explica porque en el SP la superficie terrestre ubicada en latitudes bajas es mayor en comparación con el SP y tiene temperaturas más altas durante el año.

La luminaria brillante nos quema con rayos calientes y nos hace pensar en la importancia de la radiación en nuestra vida, sus beneficios y daños. ¿Qué es la radiación solar? La lección de física escolar nos invita a familiarizarnos con el concepto de radiación electromagnética en general. Este término se refiere a otra forma de materia, diferente de la materia. Esto incluye tanto la luz visible como el espectro que no es percibido por el ojo. Es decir, rayos X, rayos gamma, ultravioleta e infrarrojo.

Ondas electromagnéticas

En presencia de una fuente-emisora ​​de radiación, sus ondas electromagnéticas se propagan en todas direcciones a la velocidad de la luz. Estas ondas, como cualquier otra, tienen ciertas características. Estos incluyen la frecuencia de oscilación y la longitud de onda. Cualquier cuerpo cuya temperatura difiera del cero absoluto tiene la propiedad de emitir radiación.

El sol es la principal y más poderosa fuente de radiación cerca de nuestro planeta. A su vez, la propia Tierra (su atmósfera y superficie) emite radiación, pero en un rango diferente. La observación de las condiciones de temperatura en el planeta durante largos períodos de tiempo dio lugar a una hipótesis sobre el equilibrio de la cantidad de calor recibido del Sol y emitido al espacio exterior.

Radiación solar: composición espectral

La gran mayoría (alrededor del 99%) de la energía solar en el espectro se encuentra en el rango de longitud de onda de 0,1 a 4 micrones. El 1% restante son rayos más largos y más cortos, incluidas las ondas de radio y los rayos X. Aproximadamente la mitad de la energía radiante del sol cae en el espectro que percibimos con nuestros ojos, aproximadamente el 44% - en radiación infrarroja, el 9% - en ultravioleta. ¿Cómo sabemos cómo se divide la radiación solar? El cálculo de su distribución es posible gracias a la investigación de los satélites espaciales.

Hay sustancias que pueden entrar en un estado especial y emitir radiación adicional de un rango de onda diferente. Por ejemplo, existe un resplandor a bajas temperaturas que no son característicos de la emisión de luz por parte de una determinada sustancia. Este tipo de radiación, denominada luminiscente, no se presta a los principios habituales de la radiación térmica.

El fenómeno de la luminiscencia ocurre después de la absorción de una cierta cantidad de energía por parte de la sustancia y la transición a otro estado (el llamado estado excitado), que tiene una energía más alta que a la propia temperatura de la sustancia. La luminiscencia aparece durante la transición inversa: de un estado excitado a uno familiar. En la naturaleza, podemos observarlo en forma de resplandores del cielo nocturno y auroras.

nuestra luminaria

La energía de los rayos del sol es casi la única fuente de calor para nuestro planeta. Su propia radiación, proveniente de sus profundidades hacia la superficie, tiene una intensidad unas 5 mil veces menor. Al mismo tiempo, la luz visible, uno de los factores más importantes de la vida en el planeta, es solo una parte de la radiación solar.

La energía de los rayos del sol se convierte en calor en una parte más pequeña, en la atmósfera, una más grande, en la superficie de la Tierra. Allí se gasta en calentar agua y suelo (capas superiores), que luego emiten calor al aire. Al calentarse, la atmósfera y la superficie terrestre, a su vez, emiten rayos infrarrojos al espacio, mientras se enfría.

Radiación solar: definición

La radiación que llega a la superficie de nuestro planeta directamente desde el disco solar se conoce comúnmente como radiación solar directa. El sol la esparce en todas direcciones. Teniendo en cuenta la enorme distancia que hay entre la Tierra y el Sol, la radiación solar directa en cualquier punto de la superficie terrestre se puede representar como un haz de rayos paralelos, cuya fuente se encuentra prácticamente en el infinito. La zona situada perpendicularmente a los rayos de sol recibe así la mayor cantidad de los mismos.

La densidad de flujo de radiación (o irradiancia) es una medida de la cantidad de radiación que incide sobre una superficie particular. Esta es la cantidad de energía radiante que cae por unidad de tiempo por unidad de área. Este valor se mide - iluminación de energía - en W / m 2. Nuestra Tierra, como todo el mundo sabe, gira alrededor del Sol en una órbita elipsoidal. El sol está en uno de los focos de esta elipse. Por eso, cada año tiempo específico(principios de enero) la Tierra ocupa una posición más cercana al Sol y en otra (principios de julio), la más alejada. En este caso, la magnitud de la iluminación de energía varía en Proporción inversa con respecto al cuadrado de la distancia al sol.

¿A dónde va la radiación solar que llega a la Tierra? Sus tipos están determinados por muchos factores. Dependiendo de la latitud geográfica, la humedad, la nubosidad, parte se disipa en la atmósfera, parte se absorbe, pero la mayor parte llega a la superficie del planeta. En este caso, se refleja una pequeña cantidad y la principal es absorbida por la superficie de la tierra, bajo cuya influencia se calienta. La radiación solar dispersa también cae parcialmente sobre la superficie terrestre, es parcialmente absorbida por ella y parcialmente reflejada. El resto va al espacio exterior.

como es la distribucion

¿La radiación solar es homogénea? Sus tipos después de todas las "pérdidas" en la atmósfera pueden diferir en su composición espectral. Después de todo, los rayos varias longitudes y disipado y absorbido de manera diferente. En promedio, alrededor del 23% de su cantidad inicial es absorbida por la atmósfera. Aproximadamente el 26% del flujo total se convierte en radiación difusa, 2/3 de la cual luego cae sobre la Tierra. En esencia, este es un tipo diferente de radiación, diferente del original. La radiación dispersa es enviada a la Tierra no por el disco del Sol, sino por la bóveda del cielo. Tiene una composición espectral diferente.

Absorbe la radiación principalmente ozono - el espectro visible y los rayos ultravioleta. La radiación infrarroja es absorbida por el dióxido de carbono (dióxido de carbono), que, por cierto, es muy pequeño en la atmósfera.

La dispersión de la radiación, debilitándola, ocurre para cualquier longitud de onda del espectro. En el proceso, sus partículas, al caer bajo la influencia electromagnética, redistribuyen la energía de la onda incidente en todas las direcciones. Es decir, las partículas sirven como fuentes puntuales de energía.

Luz

Debido a la dispersión, la luz proveniente del sol cambia de color al atravesar las capas de la atmósfera. El valor práctico de la dispersión está en la creación de la luz del día. Si la Tierra careciera de atmósfera, la iluminación existiría solo en los lugares donde los rayos del sol directos o reflejados golpean la superficie. Es decir, la atmósfera es la fuente de iluminación durante el día. Gracias a ella, es luz tanto en lugares inaccesibles a los rayos directos como cuando el sol se esconde detrás de las nubes. Es la dispersión lo que da color al aire: vemos el cielo azul.

¿Qué más influye en la radiación solar? Tampoco debe descartarse el factor de turbidez. Después de todo, el debilitamiento de la radiación ocurre de dos maneras: la atmósfera misma y el vapor de agua, así como varias impurezas. El nivel de polvo aumenta en verano (al igual que el contenido de vapor de agua en la atmósfera).

Radiación total

Se refiere a la cantidad total de radiación que cae sobre la superficie terrestre, tanto directa como difusa. La radiación solar total disminuye en tiempo nublado.

Por este motivo, en verano, la radiación total es de media mayor antes del mediodía que después. Y en la primera mitad del año, más que en la segunda.

¿Qué sucede con la radiación total sobre la superficie terrestre? Al llegar allí, es absorbido principalmente por la capa superior de suelo o agua y se convierte en calor, parte de él se refleja. El grado de reflexión depende de la naturaleza de la superficie terrestre. El indicador que expresa el porcentaje de radiación solar reflejada en su cantidad total que cae sobre la superficie se denomina albedo superficial.

El concepto de auto-radiación de la superficie terrestre se entiende como la radiación de onda larga emitida por la vegetación, la capa de nieve, las capas superiores del agua y el suelo. El balance de radiación de una superficie es la diferencia entre su cantidad absorbida y emitida.

Radiación efectiva

Está comprobado que la contraradiación es casi siempre menor que la terrestre. Debido a esto, la superficie de la tierra lleva pérdida de calor. La diferencia entre la radiación intrínseca de la superficie y la radiación atmosférica se denomina radiación efectiva. Esto es en realidad una pérdida neta de energía y, como resultado, calor durante la noche.

También existe durante el día. Pero durante el día es parcialmente compensado o incluso bloqueado por la radiación absorbida. Por lo tanto, la superficie de la tierra es más cálida durante el día que durante la noche.

Sobre la distribución geográfica de la radiación

La radiación solar en la Tierra se distribuye de manera desigual a lo largo del año. Su distribución tiene un carácter zonal, y las isolíneas (puntos de conexión de valores iguales) del flujo de radiación no son en absoluto idénticas a los círculos latitudinales. Esta discrepancia es causada por diferentes niveles de nubosidad y transparencia de la atmósfera en diferentes regiones del globo.

La radiación solar total durante el año tiene el mayor valor en los desiertos subtropicales con una atmósfera de nubes bajas. Es mucho menor en las regiones boscosas del cinturón ecuatorial. La razón de esto es el aumento de la nubosidad. Este indicador decrece hacia ambos polos. Pero en la región de los polos vuelve a aumentar, en el hemisferio norte es menor, en la región de la Antártida nevada y ligeramente nublada, más. Sobre la superficie de los océanos, en promedio, la radiación solar es menor que sobre los continentes.

Casi en todas partes de la Tierra, la superficie tiene un balance de radiación positivo, es decir, al mismo tiempo, la entrada de radiación es mayor que la radiación efectiva. Las excepciones son las regiones de la Antártida y Groenlandia con sus mesetas de hielo.

¿Estamos ante el calentamiento global?

Pero lo anterior no significa el calentamiento anual de la superficie terrestre. El exceso de radiación absorbida se compensa con la fuga de calor de la superficie a la atmósfera, que se produce cuando cambia la fase del agua (evaporación, condensación en forma de nubes).

Por lo tanto, no existe un equilibrio de radiación como tal en la superficie de la Tierra. Pero hay un equilibrio térmico: la entrada y la pérdida de calor se equilibran de diferentes maneras, incluida la radiación.

Distribución del saldo de la tarjeta

En las mismas latitudes del globo, el balance de radiación es mayor en la superficie del océano que en la tierra. Esto puede explicarse por el hecho de que la capa que absorbe la radiación en los océanos tiene un gran espesor, mientras que, al mismo tiempo, la radiación efectiva allí es menor debido al frío de la superficie del mar en comparación con la tierra.

En los desiertos se observan fluctuaciones significativas en la amplitud de su distribución. El balance es menor allí debido a la alta radiación efectiva en el aire seco y la nubosidad baja. En menor medida, se reduce en áreas de clima monzónico. En la estación cálida allí aumenta la nubosidad y la radiación solar absorbida es menor que en otras regiones de la misma latitud.

Por supuesto, factor principal, de la que depende la radiación solar media anual, es la latitud de una determinada zona. Grabar "porciones" de ultravioleta van a países ubicados cerca del ecuador. Este es el noreste de África, su costa este, la Península Arábiga, el norte y el oeste de Australia, parte de las islas de Indonesia, la costa occidental de América del Sur.

En Europa, Turquía, el sur de España, Sicilia, Cerdeña, las islas de Grecia, la costa de Francia (parte sur), así como parte de las regiones de Italia, Chipre y Creta, reciben la mayor dosis tanto de luz como de radiación.

¿Qué hay de nosotros?

La radiación solar total en Rusia se distribuye, a primera vista, de forma inesperada. En el territorio de nuestro país, por extraño que parezca, no son los centros turísticos del Mar Negro los que sostienen la palma. Las mayores dosis de radiación solar caen en los territorios fronterizos con China y Severnaya Zemlya. En general, la radiación solar en Rusia no es particularmente intensa, lo que se explica completamente por nuestro norte ubicación geográfica. La cantidad mínima de luz solar va a la región noroeste, San Petersburgo, junto con las áreas circundantes.

La radiación solar en Rusia es inferior a la de Ucrania. Allí, la mayor parte de la radiación ultravioleta va a Crimea y los territorios más allá del Danubio, en segundo lugar están los Cárpatos con las regiones del sur de Ucrania.

La radiación solar total (tanto directa como dispersa) que cae sobre una superficie horizontal se da por meses en tablas especialmente diseñadas para diferentes territorios y se mide en MJ/m 2. Por ejemplo, la radiación solar en Moscú varía de 31 a 58 en los meses de invierno a 568 a 615 en el verano.

Sobre la insolación

La insolación, o la cantidad de radiación útil que cae sobre una superficie iluminada por el sol, varía mucho en diferentes puntos geográficos. La insolación anual se calcula por metro cuadrado en megavatios. Por ejemplo, en Moscú este valor es 1,01, en Arkhangelsk - 0,85, en Astrakhan - 1,38 MW.

Al determinarlo, es necesario tener en cuenta factores como la época del año (la iluminación y la duración del día son más bajas en invierno), la naturaleza del terreno (las montañas pueden bloquear el sol), las condiciones climáticas características de la zona - niebla , frecuentes lluvias y nubosidad. El plano receptor de luz se puede orientar vertical, horizontal u oblicuamente. La cantidad de insolación, así como la distribución de la radiación solar en Rusia, es un dato agrupado en una tabla por ciudad y región, indicando la latitud geográfica.

1. ¿A qué se denomina radiación solar? ¿En qué unidades se mide? ¿De qué depende su valor?

La totalidad de la energía radiante enviada por el Sol se denomina radiación solar, normalmente se expresa en calorías o julios por centímetro cuadrado por minuto. La radiación solar se distribuye de manera desigual sobre la tierra. Depende:

De la densidad y la humedad del aire: cuanto más altas, menos radiación recibe la superficie terrestre;

A partir de la latitud geográfica del área, la cantidad de radiación aumenta desde los polos hasta el ecuador. La cantidad de radiación solar directa depende de la longitud del camino que los rayos del sol recorren a través de la atmósfera. Cuando el Sol está en su cenit (el ángulo de incidencia de los rayos es de 90°), sus rayos inciden en la Tierra de la manera más corta y ceden intensamente su energía a una pequeña área;

Del movimiento anual y diario de la Tierra - en latitudes medias y altas, la afluencia de radiación solar varía mucho según la estación, lo que se asocia con un cambio en la altura del sol al mediodía y la duración del día;

Por la naturaleza de la superficie terrestre: cuanto más clara es la superficie, más luz solar refleja.

2. ¿Cuáles son los tipos de radiación solar?

Existir los siguientes tipos Radiación solar: La radiación que llega a la superficie terrestre se compone de directa y difusa. La radiación que llega a la Tierra directamente desde el Sol en forma de luz solar directa en un cielo sin nubes se llama directa. Transporta la mayor cantidad de calor y luz. Si nuestro planeta no tuviera atmósfera, la superficie terrestre recibiría solo radiación directa. Sin embargo, al atravesar la atmósfera, alrededor de una cuarta parte de la radiación solar es dispersada por moléculas de gas e impurezas, se desvía de manera directa. Algunos de ellos llegan a la superficie de la Tierra, formando radiación solar dispersa. Gracias a la radiación dispersa, la luz también penetra en lugares donde la luz solar directa (radiación directa) no penetra. Esta radiación crea la luz del día y da color al cielo.

3. ¿Por qué cambia la entrada de radiación solar según las estaciones del año?

Rusia, en su mayor parte, se encuentra en latitudes templadas, situadas entre el trópico y el círculo polar, en estas latitudes el sol sale y se pone todos los días, pero nunca en su cenit. Debido al hecho de que el ángulo de inclinación de la Tierra no cambia durante toda su revolución alrededor del Sol, en diferentes estaciones la cantidad de calor entrante, en latitudes templadas, es diferente y depende del ángulo del Sol sobre el horizonte. Entonces, a una latitud de 450 max, el ángulo de incidencia de los rayos del sol (22 de junio) es de aproximadamente 680, y min (22 de diciembre) es de aproximadamente 220. Cuanto menor es el ángulo de incidencia de los rayos del sol, menos calor. traen, por tanto, importantes diferencias estacionales en la radiación solar recibida en las distintas estaciones del año: invierno, primavera, verano, otoño.

4. ¿Por qué es necesario conocer la altura del Sol sobre el horizonte?

La altura del Sol sobre el horizonte determina la cantidad de calor que llega a la Tierra, por lo que existe una relación directa entre el ángulo de incidencia de los rayos solares y la cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre. Desde el ecuador hacia los polos, en general, hay una disminución en el ángulo de incidencia de los rayos del sol, y como consecuencia, desde el ecuador hacia los polos, la cantidad de radiación solar disminuye. Por lo tanto, conociendo la altura del Sol sobre el horizonte, puede averiguar la cantidad de calor que llega a la superficie de la tierra.

5. Elija la respuesta correcta. La cantidad total de radiación que llega a la superficie terrestre se denomina: a) radiación absorbida; b) radiación solar total; c) radiación dispersa.

6. Elija la respuesta correcta. Al moverse hacia el ecuador, la cantidad de radiación solar total: a) aumenta; b) disminuye; c) no cambia.

7. Elija la respuesta correcta. El mayor indicador de radiación reflejada tiene: a) nieve; b) suelo negro; c) arena; d) agua.

8. ¿Crees que es posible broncearse en un día nublado de verano?

La radiación solar total consta de dos componentes: difusa y directa. Al mismo tiempo, los rayos del sol, independientemente de su naturaleza, llevan ultravioleta, lo que afecta el bronceado.

9. Usando el mapa de la Figura 36, ​​determine la radiación solar total para diez ciudades en Rusia. ¿Qué conclusión sacaste?

Radiación total en distintas ciudades Rusia:

Murmansk: 10 kcal/cm2 por año;

Arkhangelsk: 30 kcal/cm2 por año;

Moscú: 40 kcal/cm2 al año;

Permanente: 40 kcal/cm2 por año;

Kazán: 40 kcal/cm2 por año;

Chelyabinsk: 40 kcal/cm2 por año;

Saratov: 50 kcal/cm2 por año;

Volgogrado: 50 kcal/cm2 por año;

Astracán: 50 kcal/cm2 al año;

Rostov-on-Don: más de 50 kcal/cm2 por año;

El patrón general en la distribución de la radiación solar es el siguiente: cuanto más cerca está un objeto (ciudad) del polo, menos radiación solar cae sobre él (ciudad).

10. Describe cómo difieren las estaciones en tu área ( condiciones naturales, la vida de las personas, sus ocupaciones). ¿En qué estación del año la vida es más activa?

El difícil relieve, en gran parte de norte a sur, permite distinguir en la comarca 3 zonas, diferenciadas tanto por el relieve como por las características climáticas: montaña-bosque, bosque-estepa y estepa. El clima de la zona montaña-bosque es fresco y húmedo. Régimen de temperatura varía según el terreno. Esta zona se caracteriza por veranos cortos y frescos y largos inviernos nevados. La capa de nieve permanente se forma en el período del 25 de octubre al 5 de noviembre y permanece hasta finales de abril, y en algunos años la capa de nieve permanece hasta el 10 y 15 de mayo. El mes más frío es enero. La temperatura promedio en invierno es de menos 15-16 ° C, el mínimo absoluto es de 44-48 ° C. El mes más cálido es julio con una temperatura promedio del aire de más 15-17 ° C, la temperatura máxima absoluta del aire en el verano en este área alcanzada más 37-38°C El clima de la zona bosque-estepa es cálido, con inviernos bastante fríos y nevados. La temperatura promedio de enero es de menos 15,5-17,5 ° C, la temperatura mínima absoluta del aire alcanzó menos 42-49 ° C. La temperatura promedio del aire en julio es de más 18-19 ° C. La temperatura máxima absoluta es de más 42,0 ° C. El clima de la zona esteparia es muy cálido y árido. El invierno aquí es frío, con fuertes heladas, ventiscas, que se observan durante 40-50 días, lo que provoca una fuerte transferencia de nieve. La temperatura promedio de enero es de menos 17-18 ° C. En inviernos severos, la temperatura mínima del aire cae a menos 44-46 ° C.

El sol es una fuente de calor y luz, que da fuerza y ​​salud. Sin embargo, su impacto no siempre es positivo. La falta de energía o su exceso puede trastornar los procesos naturales de la vida y provocar diversos problemas. Muchas personas creen que la piel bronceada se ve mucho más hermosa que pálida, pero si pasa mucho tiempo bajo los rayos directos, puede sufrir una quemadura grave. La radiación solar es una corriente de energía entrante que se propaga en forma de ondas electromagnéticas que atraviesan la atmósfera. Se mide por la potencia de la energía que transfiere por unidad de superficie (vatio/m 2 ). Sabiendo cómo afecta el sol a una persona, puede prevenir su impacto negativo.

que es la radiacion solar

Se han escrito muchos libros sobre el Sol y su energía. El sol es la principal fuente de energía para todos los fenómenos físicos y geográficos de la Tierra. Una dos mil millonésima parte de la luz penetra en las capas superiores de la atmósfera del planeta, mientras que la mayor parte se asienta en el espacio mundial.

Los rayos de luz son las fuentes primarias de otras formas de energía. Al llegar a la superficie de la tierra y al agua, se convierten en calor, afectan las características climáticas y el clima.

El grado de exposición a los rayos de luz de una persona depende del nivel de radiación, así como del período que pasa bajo el sol. Las personas usan muchos tipos de ondas para su beneficio, usando rayos X, rayos infrarrojos y luz ultravioleta. Sin embargo, las ondas solares en su forma pura en grandes cantidades pueden afectar negativamente a la salud humana.

La cantidad de radiación depende de:

• posición del sol. el numero mas grande la exposición ocurre en las llanuras y desiertos, donde el solsticio es bastante alto y el clima está despejado. Las regiones polares reciben la cantidad mínima de luz, ya que la cobertura de nubes absorbe una parte significativa del flujo de luz;
• Dia largo. Cuanto más cerca del ecuador, más largo es el día. Es allí donde la gente se calienta más;
• propiedades atmosféricas: nubosidad y humedad. En el ecuador, aumenta la nubosidad y la humedad, lo que dificulta el paso de la luz. Es por eso que la cantidad de flujo de luz allí es menor que en las zonas tropicales.

Distribución

La distribución de la luz solar sobre la superficie terrestre es desigual y depende de:

• densidad y humedad de la atmósfera. Cuanto más grandes son, menos exposición;
• latitud geográfica de la zona. La cantidad de luz recibida asciende desde los polos hasta el ecuador;
• los movimientos de la tierra. La cantidad de radiación varía según la época del año;
• características de la superficie terrestre. Un gran número de del flujo de luz se refleja en superficies claras, como la nieve. Chernozem refleja la energía de la luz más débilmente.

Debido a la extensión de su territorio, el nivel de radiación en Rusia varía considerablemente. La exposición solar en las regiones del norte es aproximadamente la misma: 810 kWh / m 2 durante 365 días, en el sur, más de 4100 kWh / m 2.

Bastante importancia es la duración de las horas durante las cuales brilla el sol. Estos indicadores son diversos en las diferentes regiones, lo cual está influenciado no solo por la latitud geográfica, sino también por la presencia de montañas. En el mapa de la radiación solar en Rusia, se ve claramente que en algunas regiones no es recomendable instalar líneas eléctricas, ya que la luz natural es bastante capaz de proporcionar electricidad y calor a los residentes.

Tipos

Las corrientes de luz llegan a la Tierra de varias maneras. De esto dependen los tipos de radiación solar:

• Los rayos del sol se llaman radiación directa.. Su fuerza depende de la altura del sol sobre el horizonte. El nivel máximo se observa a las 12 del mediodía, el mínimo, por la mañana y por la noche. Además, la intensidad del impacto está relacionada con la época del año: la más alta ocurre en verano, la más baja en invierno. Es característico que en las montañas el nivel de radiación sea mayor que en superficies planas. También aire contaminado reduce la salida de luz directa. Cuanto más bajo está el sol sobre el horizonte, menos ultravioleta.
• La radiación reflejada es la radiación reflejada por el agua o la superficie de la tierra.
• La radiación solar dispersa se forma cuando el flujo de luz se dispersa. El color azul del cielo en tiempo despejado depende de ello.

La radiación solar absorbida depende de la reflectividad de la superficie terrestre - albedo.

La composición espectral de la radiación es diversa:

• Los rayos coloreados o visibles dan iluminación y tienen gran importancia en la vida vegetal;
• el ultravioleta debe penetrar moderadamente en el cuerpo humano, ya que su exceso o falta pueden ser dañinos;
• la irradiación infrarroja da una sensación de calor y afecta el crecimiento de la vegetación.

La radiación solar total son los rayos directos y dispersos que penetran en la tierra.. En ausencia de nubes, a eso de las 12 horas, y también en Hora de verano año alcanza su máximo.

Historias de nuestros lectores

vladimir
61 años

¿Cómo es el impacto

Las ondas electromagnéticas se componen de diferentes partes. Hay rayos invisibles, infrarrojos y visibles, ultravioleta. Característicamente, los flujos de radiación tienen una estructura energética diferente y afectan a las personas de diferentes maneras.

El flujo de luz puede tener un efecto beneficioso y curativo en la condición del cuerpo humano.. Al pasar a través de los órganos visuales, la luz regula el metabolismo, los patrones de sueño y afecta el bienestar general de una persona. Además, la energía de la luz puede causar una sensación de calor. Cuando la piel es irradiada, ocurren reacciones fotoquímicas en el cuerpo que contribuyen al correcto metabolismo.

El ultravioleta tiene una alta capacidad biológica, con una longitud de onda de 290 a 315 nm. Estas ondas sintetizan la vitamina D en el cuerpo y también son capaces de destruir el virus de la tuberculosis en unos minutos, el estafilococo, en un cuarto de hora, los bacilos de la fiebre tifoidea, en 1 hora.

Característicamente, el clima despejado reduce la duración de las epidemias emergentes de influenza y otras enfermedades, como la difteria, que tienen la capacidad de transmitirse a través de gotitas en el aire.

Las fuerzas naturales del cuerpo protegen a una persona de las fluctuaciones atmosféricas repentinas: temperatura del aire, humedad, presión. Sin embargo, a veces dicha protección se debilita, lo que, bajo la influencia de una alta humedad, junto con temperaturas elevadas, conduce a un choque térmico.

La exposición a la radiación está relacionada con el grado de su penetración en el cuerpo. Cuanto más larga es la longitud de onda, más fuerte es la radiación.. Las ondas infrarrojas pueden penetrar hasta 23 cm debajo de la piel, corrientes visibles, hasta 1 cm, ultravioleta, hasta 0,5-1 mm.

Las personas reciben todo tipo de rayos durante la actividad del sol, cuando permanecen en espacios abiertos. Las ondas de luz permiten que una persona se adapte al mundo, por lo que para garantizar un bienestar confortable en las habitaciones, es necesario crear las condiciones para un nivel óptimo de iluminación.

Impacto humano

Se determina el impacto de la radiación solar en la salud humana varios factores. El lugar de residencia de una persona, el clima, así como la cantidad de tiempo que pasa bajo los rayos directos son importantes.

Con la falta de sol, los residentes del extremo norte, así como las personas cuyas actividades están relacionadas con el trabajo subterráneo, como los mineros, experimentan diversos trastornos de la vida, la disminución de la fuerza ósea y se producen trastornos nerviosos.

Los niños que reciben menos luz sufren de raquitismo con más frecuencia que otros. Además, son más susceptibles a las enfermedades dentales y también tienen un curso más prolongado de tuberculosis.

Sin embargo, una exposición demasiado prolongada a las ondas de luz sin un cambio periódico de día y noche puede ser perjudicial para la salud. Por ejemplo, los residentes del Ártico a menudo sufren de irritabilidad, fatiga, insomnio, depresión y disminución de la capacidad para trabajar.

Radiación en Federación Rusa tiene menos actividad que, por ejemplo, en Australia.

Por lo tanto, las personas que están bajo radiación a largo plazo:

• tienen un alto riesgo de desarrollar cáncer de piel;
• tienen una mayor tendencia a la piel seca, lo que a su vez acelera el proceso de envejecimiento y la aparición de pigmentación y arrugas tempranas;
• puede sufrir de discapacidad visual, cataratas, conjuntivitis;
• tener un sistema inmunológico debilitado.

La falta de vitamina D en el ser humano es una de las causas de neoplasias malignas, trastornos metabólicos, que conducen al sobrepeso, trastornos endocrinos, trastornos del sueño, agotamiento físico, mal humor.

Una persona que recibe sistemáticamente la luz del sol y no abusa de tomar el sol, por regla general, no experimenta problemas de salud:

• tiene un trabajo estable del corazón y los vasos sanguíneos;
• no sufre de enfermedades nerviosas;
• tiene buen humor;
• tiene un metabolismo normal;
• rara vez se enferma.

Por lo tanto, solo una ingesta dosificada de radiación puede afectar positivamente la salud humana.

Cómo protegerse

Un exceso de radiación puede provocar sobrecalentamiento del cuerpo, quemaduras, así como la exacerbación de algunas enfermedades crónicas.. Los fanáticos de tomar el sol deben cuidar la implementación de reglas simples:

• tomar el sol en espacios abiertos con precaución;
• durante el clima cálido, escóndase a la sombra bajo los rayos dispersos. Esto es especialmente cierto para los niños pequeños y las personas mayores con tuberculosis y enfermedades del corazón.

Cabe recordar que es necesario tomar el sol en tiempo seguro días, y también para no estar bajo el sol abrasador por mucho tiempo. Además, debe proteger su cabeza de un golpe de calor usando un sombrero, anteojos de sol, ropa cerrada y usando varios protectores solares.

Radiación solar en medicina.

Los flujos de luz se utilizan activamente en medicina:

• Los rayos X utilizan la capacidad de las ondas para atravesar tejidos blandos y el sistema esquelético
• la introducción de isótopos le permite fijar su concentración en los órganos internos, detectar muchas patologías y focos de inflamación;
• la radioterapia puede destruir el crecimiento y desarrollo de neoplasias malignas.

Las propiedades de las ondas se utilizan con éxito en muchos dispositivos de fisioterapia:

• Los dispositivos con radiación infrarroja se utilizan para el tratamiento térmico de procesos inflamatorios internos, enfermedades óseas, osteocondrosis, reumatismo, debido a la capacidad de las ondas para restaurar estructuras celulares.
• Los rayos ultravioleta pueden afectar negativamente a los seres vivos, inhibir el crecimiento de las plantas, suprimir microorganismos y virus.

El valor higiénico de la radiación solar es grande. Los dispositivos con radiación ultravioleta se utilizan en terapia:

• varias lesiones de la piel: heridas, quemaduras;
• infecciones;
• enfermedades de la cavidad oral;
• neoplasias oncológicas.

Además, la radiación tiene un efecto positivo en el cuerpo humano en su conjunto: puede fortalecer, fortalecer el sistema inmunológico y compensar la falta de vitaminas.

La luz del sol es una fuente importante de vida humana plena. Su ingesta suficiente conduce a una existencia favorable de todos los seres vivos del planeta. Una persona no puede reducir el grado de radiación, pero puede protegerse de sus efectos negativos.

radiación solar llamado el flujo de energía radiante del sol que va a la superficie el mundo. La energía radiante del sol es la fuente principal de otros tipos de energía. Absorbido por la superficie de la tierra y el agua, se convierte en energía térmica, y en las plantas verdes - en la energía química de los compuestos orgánicos. La radiación solar es el factor climático más importante y la principal causa de los cambios de clima, ya que diversos fenómenos que ocurren en la atmósfera están asociados a la energía térmica recibida del sol.

La radiación solar, o energía radiante, por su naturaleza es una corriente de oscilaciones electromagnéticas que se propaga en línea recta a una velocidad de 300.000 km/s con una longitud de onda de 280 nm a 30.000 nm. La energía radiante se emite en forma de partículas individuales llamadas cuantos o fotones. Para medir la longitud de las ondas de luz, se utilizan nanómetros (nm) o micras, milimicras (0,001 micras) y anstroms (0,1 milimicras). Distingue los rayos térmicos infrarrojos invisibles con una longitud de onda de 760 a 2300 nm; rayos de luz visible (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, azul y violeta) con una longitud de onda de 400 (violeta) a 759 nm (rojo); rayos ultravioleta, o químicamente invisibles, con una longitud de onda de 280 a 390 nm. Los rayos con una longitud de onda inferior a 280 milimicras no llegan a la superficie terrestre, debido a su absorción por el ozono en las capas altas de la atmósfera.

En el borde de la atmósfera, la composición espectral de los rayos del sol en porcentaje es la siguiente: rayos infrarrojos 43%, luz 52 y ultravioleta 5%. En la superficie terrestre, a una altura del sol de 40°, la radiación solar tiene (según N. P. Kalitin) la siguiente composición: rayos infrarrojos 59%, luz 40 y ultravioleta 1% de toda la energía. La intensidad de la radiación solar aumenta con la altura sobre el nivel del mar, y también cuando los rayos del sol inciden verticalmente, ya que los rayos tienen que atravesar un menor espesor de la atmósfera. En otros casos, la superficie recibirá menos luz solar, cuanto más bajo esté el sol, o dependiendo del ángulo de incidencia de los rayos. El voltaje de la radiación solar disminuye debido a la nubosidad, la contaminación del aire con polvo, humo, etc.

Y, en primer lugar, hay una pérdida (absorción) de rayos de onda corta, y luego térmicos y luminosos. La energía radiante del sol es la fuente de vida en la tierra de los organismos vegetales y animales y el factor ambiental más importante. ambiente de aire. Tiene una variedad de efectos en el cuerpo, que en dosis óptimas pueden ser muy positivos, y cuando es excesivo (sobredosis) puede ser negativo. Todos los rayos tienen efectos térmicos y químicos. Además, para rayos con una gran longitud de onda, el efecto térmico pasa a primer plano, y con una longitud de onda más corta, el efecto químico.

El efecto biológico de los rayos sobre el organismo animal depende de la longitud de onda y de su amplitud: cuanto más cortas son las ondas, más frecuentes son sus oscilaciones, mayor es la energía del cuanto y más fuerte es la reacción del organismo a tal radiación. Los rayos ultravioleta de onda corta, cuando se exponen a los tejidos, provocan fenómenos de efecto fotoeléctrico en ellos con la aparición de electrones separados e iones positivos en los átomos. La profundidad de penetración de los diferentes rayos en el cuerpo no es la misma: los rayos infrarrojos y rojos penetran unos pocos centímetros, visible (luz) - unos pocos milímetros y ultravioleta - solo 0,7-0,9 mm; los rayos de menos de 300 milimicras penetran en los tejidos animales a una profundidad de 2 milimicras. Con una profundidad de penetración tan insignificante de los rayos, estos últimos tienen un efecto diverso y significativo en todo el organismo.

Radiación solar- un factor muy biológicamente activo y de acción constante, que es de gran importancia en la formación de una serie de funciones corporales. Así, por ejemplo, a través del ojo, los rayos de luz visible afectan a todo el organismo de los animales, provocando reacciones reflejas incondicionadas y condicionadas. Los rayos de calor infrarrojos ejercen su influencia sobre el cuerpo tanto directamente como a través de los objetos que rodean a los animales. El cuerpo de los animales absorbe y emite continuamente rayos infrarrojos (intercambio de radiación), y este proceso puede variar significativamente según la temperatura de la piel de los animales y los objetos circundantes. Los rayos químicos ultravioleta, cuyos cuantos tienen una energía muy superior a los cuantos de los rayos visibles e infrarrojos, se distinguen por la mayor actividad biológica, actúan sobre el cuerpo de los animales por vías humorales y neurorreflejas. Los rayos UV actúan principalmente sobre los exterorreceptores de la piel y luego afectan de manera refleja los órganos internos, en particular las glándulas endocrinas.

La exposición prolongada a dosis óptimas de energía radiante conduce a la adaptación de la piel, a su menor reactividad. Bajo la influencia de la luz solar, aumenta el crecimiento del cabello, la función de las glándulas sudoríparas y sebáceas, la capa córnea se espesa y la epidermis se espesa, lo que conduce a un aumento de la resistencia de la piel del cuerpo. En la piel, se produce la formación de sustancias biológicamente activas (histamina y sustancias similares a la histamina), que ingresan al torrente sanguíneo. Los mismos rayos aceleran la regeneración celular durante la cicatrización de heridas y úlceras en la piel. Bajo la acción de la energía radiante, especialmente los rayos ultravioleta, se forma el pigmento melanina en la capa basal de la piel, lo que reduce la sensibilidad de la piel a los rayos ultravioleta. El pigmento (bronceado) es como una pantalla biológica que contribuye a la reflexión y dispersión de los rayos.

El efecto positivo de los rayos del sol afecta la sangre. Su impacto moderado sistemático mejora significativamente la hematopoyesis con un aumento simultáneo en el número de eritrocitos y el contenido de hemoglobina en la sangre periférica. En animales tras pérdidas de sangre o convalecientes de enfermedades graves, especialmente infecciosas, la exposición moderada a la luz solar estimula la regeneración de la sangre y aumenta su coagulabilidad. A partir de la exposición moderada a la luz solar en los animales, aumenta el intercambio de gases. La profundidad aumenta y la frecuencia de la respiración disminuye, aumenta la cantidad de oxígeno introducido, se libera más dióxido de carbono y vapor de agua, en relación con lo cual mejora el suministro de oxígeno a los tejidos y aumentan los procesos oxidativos.

Un aumento en el metabolismo de las proteínas se expresa por una mayor deposición de nitrógeno en los tejidos, como resultado de lo cual el crecimiento en animales jóvenes es más rápido. La exposición solar excesiva puede causar un balance proteico negativo, especialmente en animales que sufren de enfermedades infecciosas, así como otras enfermedades acompañadas de temperatura corporal elevada. La irradiación conduce a un aumento de la deposición de azúcar en el hígado y los músculos en forma de glucógeno. En la sangre, la cantidad de productos suboxidados (cuerpos de acetona, ácido láctico, etc.) disminuye bruscamente, aumenta la formación de acetilcolina y se normaliza el metabolismo, lo que es de particular importancia para animales altamente productivos.

En animales desnutridos, la intensidad del metabolismo de las grasas se ralentiza y aumenta la deposición de grasa. La iluminación intensiva en animales obesos, por el contrario, aumenta el metabolismo de las grasas y provoca una mayor quema de grasas. Por lo tanto, el engorde de animales semigrasos y grasosos debe realizarse en condiciones de menor radiación solar.

Bajo la influencia de los rayos ultravioleta de la radiación solar, ubicados en plantas forrajeras el ergosterol y el dehidrocolesterol en la piel de los animales se convierten en vitaminas activas D 2 y D 3, que mejoran el metabolismo del fósforo y el calcio; el balance negativo de calcio y fósforo se convierte en positivo, lo que contribuye a la deposición de estas sales en los huesos. La luz solar y la irradiación artificial con rayos ultravioleta es uno de los métodos modernos efectivos para la prevención y el tratamiento del raquitismo y otras enfermedades animales asociadas con los trastornos del metabolismo del calcio y el fósforo.

La radiación solar, especialmente la luz y los rayos ultravioleta, es el principal factor causante de la periodicidad sexual estacional en los animales, ya que la luz estimula la función gonadotrópica de la hipófisis y otros órganos. En primavera, durante el período de mayor intensidad de radiación solar y exposición a la luz, la secreción de las gónadas, por regla general, aumenta en la mayoría de las especies animales. Se observa un aumento de la actividad sexual en camellos, ovejas y cabras con un acortamiento de las horas de luz. Si las ovejas se mantienen en habitaciones oscuras en abril-junio, entonces su celo no llegará en otoño (como de costumbre), sino en mayo. La falta de luz en los animales en crecimiento (durante el crecimiento y la pubertad), según K.V. Svechin, conduce a cambios cualitativos profundos, a menudo irreversibles, en las glándulas sexuales, y en los animales adultos reduce la actividad sexual y la fertilidad o provoca infertilidad temporal.

La luz visible o el grado de iluminación tiene un impacto significativo en el desarrollo de los huevos, el celo, la duración de la temporada reproductiva y el embarazo. En el hemisferio norte, la temporada de reproducción suele ser corta, y en el hemisferio sur la más larga. Bajo influencia iluminación artificial animales, la duración del embarazo se reduce de varios días a dos semanas. El efecto de los rayos de luz visible sobre las gónadas se puede utilizar ampliamente en la práctica. Los experimentos realizados en el laboratorio de zoohigiene VIEV demostraron que la iluminación de los locales por un coeficiente geométrico de 1: 10 (según KEO, 1.2-2%) en comparación con la iluminación de 1: 15-1: 20 e inferior (según KEO, 0,2 -0,5%) afecta positivamente el estado clínico y fisiológico de cerdas gestantes y lechones hasta los 4 meses de edad, proporciona crías fuertes y viables. La ganancia de peso de los lechones se incrementa en un 6% y su seguridad en un 10-23,9%.

Los rayos del sol, especialmente los ultravioleta, violeta y azul, matan o debilitan la viabilidad de muchos microorganismos patógenos, retrasan su reproducción. Así, la radiación solar es un potente desinfectante natural del medio exterior. Bajo la influencia de la luz solar, aumenta el tono general del cuerpo y su resistencia a las enfermedades infecciosas, así como también aumentan las reacciones inmunes específicas (P. D. Komarov, A. P. Onegov, etc.). Se ha demostrado que la irradiación moderada de animales durante la vacunación contribuye a un aumento en el título y otros cuerpos inmunes, un aumento en el índice fagocítico y, por el contrario, una irradiación intensa reduce las propiedades inmunes de la sangre.

De todo lo dicho se deduce que la falta de radiación solar debe ser considerada como un factor muy desfavorable condición externa para los animales, en los que se ven privados del activador más importante de los procesos fisiológicos. Con esto en mente, los animales deben colocarse en habitaciones bastante luminosas, proporcionarles ejercicio regularmente y mantenerlos en pastos en verano.

El racionamiento de la iluminación natural en los locales se realiza según métodos geométricos o lumínicos. En la práctica de la construcción de edificios para ganado y aves de corral, se utiliza principalmente el método geométrico, según el cual las normas de luz natural están determinadas por la relación entre el área de las ventanas (vidrio sin marcos) y el área del piso. Sin embargo, a pesar de la simplicidad del método geométrico, las normas de iluminación no se establecen con precisión con su ayuda, ya que en este caso no tienen en cuenta las características lumínicas y climáticas de diferentes Areas geográficas. Para más definición exacta la iluminación en las habitaciones utiliza el método de iluminación, o la definición factor de luz diurna(KEO). El coeficiente de iluminación natural es la relación entre la iluminación de la habitación (punto medido) y la iluminación exterior en plano horizontal. KEO se obtiene mediante la fórmula:

K = mi:mi norte ⋅100%

Donde K es el coeficiente de luz natural; E - iluminación en la habitación (en lux); E s - iluminación exterior (en lux).

Hay que tener en cuenta que el uso excesivo de la radiación solar, especialmente en días de alta insolación, puede causar daños importantes a los animales, en particular, causar quemaduras, enfermedades oculares, insolaciones, etc. La sensibilidad a la luz solar aumenta significativamente a partir de la introducción en el cuerpo de los llamados sensibilizadores (hematoporfirina, pigmentos biliares, clorofila, eosina, azul de metileno, etc.). Se cree que estas sustancias acumulan rayos de onda corta y los transforman en rayos de onda larga con la absorción de parte de la energía liberada por los tejidos, por lo que aumenta la reactividad tisular.

Las quemaduras solares en animales se observan con mayor frecuencia en zonas del cuerpo con piel delicada, poco peluda y despigmentada como consecuencia de la exposición al calor (eritema solar) y a los rayos ultravioleta (inflamación fotoquímica de la piel). Caballos bronceado observado en áreas no pigmentadas del cuero cabelludo, labios, fosas nasales, cuello, ingles y extremidades, y en bovinos en la piel de las ubres y el perineo. En las regiones del sur, las quemaduras solares son posibles en los cerdos de color blanco.

La luz solar intensa puede causar irritación de la retina, la córnea y las membranas vasculares del ojo y dañar el cristalino. Con la radiación prolongada e intensa, se producen queratitis, opacidad del cristalino y alteración de la acomodación de la visión. La alteración del alojamiento se observa con mayor frecuencia en los caballos si se mantienen en establos con ventanas bajas orientadas al sur, contra las cuales se atan los caballos.

La insolación se produce como consecuencia de un fuerte y prolongado sobrecalentamiento del cerebro, principalmente por los rayos infrarrojos térmicos. Estos últimos penetran en el cuero cabelludo y el cráneo, llegan al cerebro y provocan hiperemia y aumento de su temperatura. Como resultado, el animal aparece primero oprimido y luego excitado, se alteran los centros respiratorio y vasomotor. Se notan debilidad, movimientos descoordinados, dificultad para respirar, pulso acelerado, hiperemia y cianosis de las membranas mucosas, temblores y convulsiones. El animal no se mantiene de pie, cae al suelo; los casos severos a menudo terminan en la muerte del animal con síntomas de parálisis del corazón o del centro respiratorio. La insolación es especialmente grave si se combina con un golpe de calor.

Para proteger a los animales de la luz solar directa, es necesario mantenerlos a la sombra durante las horas más calurosas del día. Para prevenir la insolación, particularmente en los caballos de trabajo, se usan frontaleras de lona blanca.