А. Б. Медешова қыркүйек 2010ж

Дәрістің мазмұны:

2. Күн радиациясының ендік бойынша таралуы.

Күн радиациясының түсу бұрышының мөлшері жер бетінде біркелкі тарала ма?

Сонымен, Күннің электромагниттік сәуле шашуы - күн радиациясы (Radiatio (лат.) – сәуле шашамын.) географиялық қабықта өтетін процестер энергиясының негізгі көзі. Бұл радиацияның 46%-ы көрінерлік (толқындарының ұзындығы 0,40-тан 0,75 мк дейін), ал 54%-ы көрінбейтін, яғни көз қабылдамайтын (оның 7%-ы толқындарының ұзындығы 0,002-ден 0,4 дейінгі ультракүлгін радиация және 47%-ы толқындарының ұзындығы 0,75 мк-дан артық (инфрақызыл радиация) радиациядан тұрады. Күн радиациясының 99%-ы қысқа толқынды (0,1-ден 4 мк дейін), ұзын толқынды радиацияға (4-тен 100-120 мк дейін) 1%-дан азы тиеді. Күн радиациясы қарқындылығын өлшеу бірлігі ретінде күн сәулелері бағытына перпендикуляр абсолют қара дене бетінің 1 см²-і 1 минутта жұтқан жылу калориясының мөлшері алынады (кал/см²×мин). Күннің жер атмосферасына келетін сәулелік энергия тасқыны өте тұрақты болып келеді. Оның қарқындылығын күн тұрақтылығы (J₀) деп атайды да, 1,98 кал/см²×мин (1,98 кал/см²×мин – 1956 ж. халықаралық келісім бойынша климатологияда есептеуде J₀ тең 2-ге деп алынады.) балап алады.

Жыл ішінде Жерден Күнге дейінгі қашықтықтың өзгеруіне сәйкес күн тұрақтылығы ауытқып тұрады: ол қаңтардың басына қарай көбейіп, шілденің басына қарай азаяды. Күн тұрақтылығының жылдық ауытқуы ±3,5% құрайды.

Егер күн сәулелері жер бетіне барлық жерге тік түссе, онда: атмосфера жоқ жағдайда оның әрбір см² жылына 1000 ккал артық күн сәулесін қабылдаған болар еді. Бірақ Жер шар тәріздес, сондықтан да күн сәулелері барлық жерде тік түспейді және сонымен қатар әрқашанда Жердің тек жартысын ғана жарық қып тұрады. Сондықтан жер бетінің әрбір 1 см²-не орта есеппен жылына шамамен 260 кал ғана келеді.

Неғұрлым сәулелердің құлау бұрышы аз болған сайын, соғұрлым күн радиациясының қарқындылығы да аз болады.

мұндағы J₀ - күн радиациясының сәулелер тік құлағандағы қарқындылығы; J₁ - күн радиациясының күн сәулелері h бұрыш жасап құлағандағы қарқындылығы; а қимасы b қимасынан қанша есе кіші болса J₁ J₀-ден сонша есе кіші.

a/b = sin h;

Олай болса: J₁ = J₀×sin h

Күн сәулелерінің құлау бұрышы (Күннің биіктігі) 23°27' с.е.-тен 23°27' о.е.-ке дейін ғана (яғни тропиктердің аралығында) 90°-қа тең бола алады. Қалған ендіктерде ол әрқашанда 90°-тан аз болады. Сәулелердің құлау бұрышының азаюына сәйкес жер бетіне түсетін күн радиациясының қарқындылығы да азаюға тиіс. Күннің биіктігі барлық ендіктерде жыл бойы және тәулік бойы тұрақты болып қалмайтындықтан, күн жылуының мөлшері үздіксіз өзгеріп тұрады.

2.Үстіңгі беттің қабылдайтын күн радиациясының мөлшері оған күн сәулелерінің жарық түсіру ұзақтығына тура байланысты болады.

Экваторлық белдеуде (атмосферадан тыс) Күн жылуының мөлшері жыл бойы онша көп ауытқымайды, ал биік ендіктерде бұл ауытқу өте үлкен мөлшерге жетеді.

Қыс кезінде күн жылуы кірісінің жоғарғы және төменгі ендіктер арасындағы айырмасы өте үлкен. Жаз кезінде үздіксіз жарық жағдайда полярлық аудандар тәуліктік күн жылуының Жердегі максимум мөлшерін қабылдайды. Бұл мөлшер солтүстік жарты шарда жазғы күн тоқырау күні экватордағы жылудың тәуліктік жиынтығынан 36% асып кетеді. Дегенмен экватордағы күннің ұзақтығы бұл кездегі полюстегідей 24 сағат емес 12 сағат болғандықтан, уақыт бірлігіне тиетін күн радиациясының мөлшері экваторда ең көп қалпында қалады. Күн жылуының тәуліктік жиынтығының 40-50° ендік маңында байқалатын жазғы максимумы бұл жерде күн едәуір биік жағдайда Күннің айтарлықтай ұзақ (10-20° ендіктегі бұл уақыттағыға қарағанда артық) болуымен байланысты. Экваторлық және полярлық аудандар қабылдайтын жылу мөлшерінің айырмасы қысқа қарағанда жазда азырақ болады.

Оңтүстік жарты шарға өзінің жазғы кезеңінде жылу сәйкес кезеңде (яғни жазда) солтүстік жарты шарға түсетін жылуға қарағанда артық түседі. Қысқы жағдай керісінше: оңтүстік жарты шар солтүстік жарты шарға қарағанда күн жылуын аз қабылдайды (Жердің Күннен ара-қашықтығының өзгеруінен). Егер екі жарты шардың екеуінің де беті дәл бірдей болса, температура ауытқуының жылдық жиілігі оңтүстік жарты шарда солтүстік жарты шарға қарағанда артық болар еді.

Күн радиациясы атмосфераға кіргеннен кейін сан жағынан да, сапа жағынан да айтарлықтай өзгеріске ұшырайды.

Тіпті идеалды (құрғақ және таза) атмосфераның өзі де сәулелерді жұтып және шашыратып, күн радиациясының қарқындылығын азайтады. Су булары мен қатты қоспалары бар реалды атмосфераның күн радиациясын әлсіретуші ықпалы идеалды атмосфераға қарағанда анағұрлым үлкен.

Атмосфера Жерге келген күн радиациясының не бары 15-20%-ын негізінен инфрақызыл радиацияны жұтады. Радиацияны бәрінен де су буы, аэрозолдар, озон көп жұтады. Күннің атмосфера жұтқан сәуле энергиясы оның басқа түрлеріне: жылу, механикалық т.б. энергияға айналады.

Күн радиациясының 25%-дайын атмосфера шашыратады. Атмосфера газдарының молекулалары қысқа толқынды күлгін және көк сәулелерді шашыратады. Аспанның түсі көгілдір болатыны да содан. Қоспалар (шаң-тозаңдар, тамшылар және майда кристалдар) ұзындығы әр түрлі толқындарды шашыратады, ал диаметрі 1,2 мк-дан артық болғанда радиацияны спектр құрамын өзгертпей шағылыстырады. Сондықтан қоспалар көп болғанда аспан бозғылт рең алады. Атмосфераның күн сәулелерін шашыратуы және шағылыстыруы арқасында бұлыңғыр күндері күндізгі жарық пайда болады, көлеңкедегі заттар көрінеді, ымырт құбылысы орнайды.

Күн кез-келген биіктікте тұрған кездегі күн радиациясының атмосферада жалпы әлсіреуін Бугенің формуласымен кескіндеуге болады: J₁ = J₀×Р^m. Мұндағы J₁ - күн радиациясының атмосферада өзгергеннен кейінгі жер беті маңындағы қарқындылығы, J₀ - күн тұрақтылығы, m₁ - сәуленің атмосферадағы жолы (Күннің биіктігі h = 90⁰ болғанда, m = 1; h = 60⁰-та m = 1,2; h = 30⁰-та m = 2; h = 10⁰-та m = 5,6; h = 5⁰-та m = 10,4; h = 0⁰-та m = 35.), р - мөлдірлік коэффициенті – m = 1 болғанда радиацияның қаншалықты үлесі жер бетіне жететіндігін көрсететін бөлшек сан. Күннің биіктігі 90°-қа тең болғанда m = 1 күн радиациясының жер беті маңындағы қарқындылығы J₀-мен салыстырғанда р есе аз, яғни J₁ = J₀×р.

Күн радиациясының атмосфера арқылы өтіп жер бетіне шашырамай жеткен бөлігі тура радиация құрайды. Радиацияның атмосфера шашыратқан бөлігі шашыранды радиацияға айналады. Жер бетіне келетін бүкіл күн радиациясы: тура мен шашыранды қосылып жиынтық радиация деп аталады.

Желтоқсандағы радиацияның максимальды мөлшері қандай жарты шарға келеді?

Маусымдағы радиацияның минимальды мөлшері қандай жарты шарға келеді?

Ұсынылған әдебиеттер:1,3,4,5,6,7,11.
№18 дәріс

Тақырып:. Атмосферадағы су ылғалдығы.