Da bismo razumjeli procese koji utječu na klimu našeg planeta, prisjetimo se nekih pojmova.
Efekt staklenika- ovo je povećanje temperature nižih slojeva atmosfere u usporedbi s temperaturom toplinskog zračenja planeta. Bit fenomena leži u činjenici da površina planeta apsorbira sunčevo zračenje, uglavnom u vidljivom rasponu i, zagrijavajući se, zrači ga natrag u svemir, ali već u infracrvenom području. Značajan dio Zemljinog infracrvenog zračenja apsorbira atmosfera i dijelom se ponovno zrači na Zemlju. Taj učinak međusobnog prijenosa topline zračenjem u nižim slojevima atmosfere naziva se efekt staklenika. Efekt staklenika je prirodni element toplinska ravnoteža Zemlja. Bez efekta staklenika prosječna površinska temperatura planeta bila bi -19°C umjesto stvarnih +14°C. Posljednjih nekoliko desetljeća razne domaće i međunarodne organizacije brane hipotezu da ljudska aktivnost dovodi do povećanja efekta staklenika, a time i dodatnog zagrijavanja atmosfere. Istodobno, postoje i alternativna gledišta, primjerice povezivanje temperaturnih promjena u Zemljinoj atmosferi s prirodnim ciklusima Sunčeve aktivnosti.(1)
Peto izvješće o procjeni Međuvladinog panela o klimatskim promjenama (2013.-2014.) navodi da je, s vjerojatnošću većom od 95%, ljudski utjecaj dominantan uzrok zatopljenja promatran od sredine 20. stoljeća. Konzistentnost promatranih i izračunatih promjena u cijelom klimatskom sustavu ukazuje da su promatrane klimatske promjene prvenstveno uzrokovane povećanjem atmosferskih koncentracija stakleničkih plinova zbog ekonomska aktivnost osoba.
Trenutnu klimatsku promjenu u Rusiji u cjelini treba okarakterizirati kao kontinuirano zagrijavanje brzinom većom od dva i pol puta Prosječna brzina globalno zatopljenje.(2)
difuzna refleksija- ovo je odraz svjetlosnog toka koji pada na površinu, u kojem se odraz događa pod kutom koji se razlikuje od upada. difuzna refleksija postaje u slučaju da su površinske nepravilnosti reda veličine valne duljine (ili je prelaze) i raspoređene su slučajno. (3)
Albedo Zemlje(A.Z.) - Postotak sunčevog zračenja globus(zajedno s atmosferom) natrag u svjetski prostor, na sunčevo zračenje koje je stiglo na granicu atmosfere. Povrat sunčevog zračenja od Zemlje sastoji se od refleksije od Zemljina površina, raspršenje izravnog zračenja atmosferom u svjetski prostor (backscattering) i refleksije od gornje površine oblaka. A. 3. u vidljivom dijelu spektra (vizualno) – oko 40%. Za integralni tok Sunčeva zračenja integral (energija) A. 3. iznosi oko 35%. U nedostatku oblaka, vizualni A. 3. bio bi oko 15%. (četiri)
Spektralni raspon elektromagnetskog zračenja Sunca- proteže se od radio valova do x-zrake. No, maksimum njegovog intenziteta pada na vidljivi (žuto-zeleni) dio spektra. Na granici zemljina atmosfera ultraljubičasti dio sunčevog spektra je 5%, vidljivi dio 52% i infracrveni dio 43%, na Zemljinoj površini ultraljubičasti dio je 1%, vidljivi dio 40% i infracrveni dio sunčevog spektra. je 59%. (5)
solarna konstanta- ukupna snaga sunčevog zračenja koja prolazi kroz jedno područje, okomito na tok, na udaljenosti od jedne astronomske jedinice od Sunca izvan zemljine atmosfere. Prema izvanatmosferskim mjerenjima, solarna konstanta iznosi 1367 W/m².(3)
Zemljina površina– 510 072 000 km2.
- Glavni dio.
Promjene trenutne klime (u smjeru zatopljenja) nazivaju se globalnim zagrijavanjem.
Najjednostavniji mehanizam globalnog zatopljenja je sljedeći.
Sunčevo zračenje, koje ulazi u atmosferu našeg planeta, u prosjeku se reflektira za 35%, što je integralni albedo Zemlje. Veći dio ostatka apsorbira površina koja se zagrijava. Ostatak preuzimaju biljke putem fotosinteze.
Zagrijana površina Zemlje počinje zračiti u infracrvenom području, ali to zračenje ne izlazi u svemir, već ga zadržavaju staklenički plinovi. Nećemo razmatrati vrste stakleničkih plinova. Što je više stakleničkih plinova, to više topline oni zrače natrag na Zemlju, a time i viša postaje prosječna temperatura Zemljine površine.
Pariški sporazum, sporazum u okviru Okvirne konvencije Ujedinjenih naroda o promjeni klime, bavi se potrebom da se "održe porasti globalne srednje temperature 'znatno ispod' 2°C i 'poduzmu napori' da se porast temperature ograniči na 1,5°C". No u njemu, osim smanjenja emisije stakleničkih plinova, nema algoritma za rješavanje tog problema.
S obzirom da su se Sjedinjene Države povukle iz ovog sporazuma 01. lipnja 2017., potreban je novi međunarodni projekt. A Rusija to može ponuditi.
Glavna prednost novog sporazuma trebao bi biti jasan i učinkovit mehanizam za ublažavanje utjecaja stakleničkih plinova na klimu na Zemlji.
Najzanimljiviji način smanjenja utjecaja stakleničkih plinova na klimu može biti povećanje prosječnog albeda Zemlje.
Pogledajmo ga pobliže.
U Rusiji postoji oko 625.000 km cesta prekrivenih asfaltom, u Kini i SAD-u - ukupno red veličine više.
Čak i ako pretpostavimo da su sve ceste u Rusiji jednotračne i kategorije 4 (što je samo po sebi apsurdno), tada će minimalna širina biti 3 m (prema SNiP 2.07.01-89). Površina ceste bit će 1875 km2. Ili 1.875.000.000 m2.
Solarna konstanta izvan atmosfere, kao što se sjećamo, iznosi 1,37 kW/m2.
Da pojednostavimo, uzmimo srednji pojas, gdje će sunčeva energija na zemljinoj površini (prosječna vrijednost za godinu) biti približno jednaka 0,5 kW/m2.
Dobivamo da snaga sunčevog zračenja pada na ceste Ruske Federacije 937 500 000 vata.
Sada ovaj broj dijelimo s 2. Zemlja se vrti. Ispada 468 750 000 vata.
Prosječni integralni albedo asfalta je 20%.
Dodavanjem pigmenta ili lomljenog stakla, vidljivi albedo asfalta može se povećati do 40%. Pigment mora spektralno odgovarati rasponu zračenja naše zvijezde. Oni. imaju žuto-zelenu boju. Ali u isto vrijeme - nemojte se pogoršati fizičke karakteristike asfalt beton i biti što jeftiniji i lakši za sintetizirati.
Postupnom zamjenom starog asfaltnog betona novim, u procesu prirodnog trošenja prvog, ukupni porast snage reflektiranog zračenja bit će 469 MW x 0,4 (vidljivi dio sunčevog spektra) x0,2 ( razlika između starog i novog albeda) 37,5 MW.
Ne uzimamo u obzir infracrvenu komponentu spektra, jer apsorbirat će ga staklenički plinovi.
U cijelom svijetu ta će vrijednost biti veća od 500 MW. To je 0,00039% ukupne dolazne snage zračenja na Zemlju. A da bi se uklonio efekt staklenika, potrebno je reflektirati snagu za 3 reda veličine više.
Situacija na planeti će se pogoršati i topljenje ledenjaka, jer. albedo im je vrlo visok.
| Površinski | Karakteristično | Albedo, % |
| tla | ||
| crno tlo | suho, ravno tlo svježe poorano, vlažno | |
| ilovasta | suho mokro | |
| pjeskovita | žućkasto bjelkasti riječni pijesak | 34 – 40 |
| Vegetacijski pokrov | ||
| raž, pšenica u razdoblju pune zrelosti | 22 – 25 | |
| poplavna livada s bujnom zelenom travom | 21 – 25 | |
| suha trava | ||
| šuma | dotjerati | 9 – 12 |
| bor | 13 – 15 | |
| breza | 14 – 17 | |
| Snježni pokrivač | ||
| snijeg | suho svježe palo vlažno čisto sitnozrnato vlažno natopljeno vodom, sivo | 85 – 95 55 – 63 40 – 60 29 – 48 |
| led | rijeka plavkasto zelena | 35 – 40 |
| morsko mliječno plava | ||
| vodena površina | ||
| na solarnoj visini 0,1° 0,5° 10° 20° 30° 40° 50° 60-90° | 89,6 58,6 35,0 13,6 6,2 3,5 2,5 2,2 – 2,1 |
Pretežni dio izravnog zračenja reflektiranog od Zemljine površine i gornje površine oblaka ide izvan atmosfere u svjetski prostor. Oko jedne trećine raspršenog zračenja odlazi i u svjetski prostor. Omjer svih reflektiranih i raštrkani sunčevo zračenje do ukupno Sunčevo zračenje koje ulazi u atmosferu naziva se Zemljin planetarni albedo. Planetarni albedo Zemlje procjenjuje se na 35 - 40%. Njegov glavni dio je refleksija sunčevog zračenja od oblaka.
Tablica 2.6
Ovisnost o veličini Do n od zemljopisne širine mjesta i doba godine
| Zemljopisna širina | mjeseci | |||||||
| III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | x | |
| 0.77 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.76 | 0.78 | |
| 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.76 | 0.78 | |
| 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
| 0.78 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
| 0.78 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
| 0.78 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | |
| 0.79 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | |
| 0.79 | 0.77 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.81 | |
| 0.80 | 0.77 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | 0.82 | |
| 0.80 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.79 | 0.83 | |
| 0.81 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | 0.83 | |
| 0.82 | 0.78 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | 0.84 | |
| 0.82 | 0.79 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.81 | 0.85 | |
| 0.83 | 0.79 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.79 | 0.82 | 0.86 |
Tablica 2.7
Ovisnost o veličini Do u + od zemljopisne širine mjesta i doba godine
(prema A.P. Braslavsky i Z.A. Vikulina)
| Zemljopisna širina | mjeseci | |||||||
| III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | x | |
| 0.46 | 0.42 | 0.38 | 0.37 | 0.38 | 0.40 | 0.44 | 0.49 | |
| 0.47 | 0.42 | 0.39 | 0.38 | 0.39 | 0.41 | 0.45 | 0.50 | |
| 0.48 | 0.43 | 0.40 | 0.39 | 0.40 | 0.42 | 0.46 | 0.51 | |
| 0.49 | 0.44 | 0.41 | 0.39 | 0.40 | 0.43 | 0.47 | 0.52 | |
| 0.50 | 0.45 | 0.41 | 0.40 | 0.41 | 0.43 | 0.48 | 0.53 | |
| 0.51 | 0.46 | 0.42 | 0.41 | 0.42 | 0.44 | 0.49 | 0.54 | |
| 0.52 | 0.47 | 0.43 | 0.42 | 0.43 | 0.45 | 0.50 | 0.54 | |
| 0.52 | 0.47 | 0.44 | 0.43 | 0.43 | 0.46 | 0.51 | 0.55 | |
| 0.53 | 0.48 | 0.45 | 0.44 | 0.44 | 0.47 | 0.51 | 0.56 | |
| 0.54 | 0.49 | 0.46 | 0.45 | 0.45 | 0.48 | 0.52 | 0.57 | |
| 0.55 | 0.50 | 0.47 | 0.46 | 0.46 | 0.48 | 0.53 | 0.58 | |
| 0.56 | 0.51 | 0.48 | 0.46 | 0.47 | 0.49 | 0.54 | 0.59 | |
| 0.57 | 0.52 | 0.48 | 0.47 | 0.47 | 0.50 | 0.55 | 0.60 | |
| 0.58 | 0.53 | 0.49 | 0.48 | 0.48 | 0.51 | 0.56 | 0.60 |
Ukupna radijacija koja dopire do Zemljine površine nije u potpunosti apsorbirana, već se djelomično reflektira od Zemlje. Stoga je pri proračunu dolaska sunčeve energije za neko mjesto potrebno uzeti u obzir refleksivnost zemljine površine. Do refleksije zračenja dolazi i od površine oblaka. Omjer ukupnog toka kratkovalnog zračenja Rk reflektiranog od određene površine u svim smjerovima i toka zračenja Q koji pada na tu površinu naziva se albedo(A) dana površina. Ova vrijednost
pokazuje koliko se energije zračenja koja pada na površinu reflektira od nje. Albedo se često izražava kao postotak. Zatim
(1.3)
U tablici. 1.5 daje vrijednosti albeda za različite tipove zemljine površine. Iz podataka u tablici. 1.5 pokazuje da svježe napadali snijeg ima najveću refleksiju. U pojedinim slučajevima uočen je albedo snijega do 87%, au uvjetima Arktika i Antarktika i do 95%. Nabijeni, otopljeni i još više onečišćeni snijeg reflektira mnogo manje. Albedo raznih tala i vegetacije, kako slijedi iz tablice. 4, razlikuju se relativno malo. Brojna istraživanja pokazala su da se albedo često mijenja tijekom dana.
pri čemu najviše vrijednosti albedo se bilježi ujutro i navečer. To se objašnjava činjenicom da reflektivnost hrapavih površina ovisi o kutu upada sunčeve svjetlosti. S okomitim padom, sunčeve zrake prodiru dublje u vegetacijski pokrov i tamo se apsorbiraju. Na maloj visini sunca zrake slabije prodiru u vegetaciju, a više se odbijaju od njezine površine. Albedo vodenih površina u prosjeku je manji od albeda kopnene površine. To se objašnjava činjenicom da sunčeve zrake (kratkovalni zeleno-plavi dio sunčevog spektra) u velikoj mjeri prodiru u za njih prozirne gornje slojeve vode, gdje se raspršuju i upijaju. S tim u vezi, stupanj njegove zamućenosti utječe na refleksivnost vode.
Tablica br. 1.5
Za onečišćenu i zamućenu vodu, albedo se značajno povećava. Za raspršeno zračenje, albedo vode je u prosjeku oko 8-10%. Za izravno sunčevo zračenje albedo vodene površine ovisi o visini sunca: sa smanjenjem visine sunca vrijednost albeda raste. Dakle, uz samu učestalost zraka, samo oko 2-5% se reflektira. Kada je sunce nisko iznad horizonta, reflektira se 30-70%. Reflektivnost oblaka je vrlo visoka. Prosječni albedo oblaka je oko 80%. Poznavajući vrijednost albeda površine i vrijednost ukupnog zračenja, moguće je odrediti količinu zračenja koju određena površina apsorbira. Ako je A albedo, tada je vrijednost a \u003d (1-A) koeficijent apsorpcije dane površine, koji pokazuje koji dio zračenja koje pada na tu površinu ona apsorbira.
Na primjer, ako ukupni tok zračenja Q = 1,2 cal / cm 2 min padne na površinu zelene trave (A \u003d 26%), tada će postotak apsorbiranog zračenja biti
Q \u003d 1 - A \u003d 1 - 0,26 \u003d 0,74, ili a \u003d 74%,
i količinu apsorbiranog zračenja
B apsorbirati \u003d Q (1 - A) \u003d 1,2 0,74 \u003d 0,89 cal / cm2 min.
Albedo površine vode jako ovisi o upadnom kutu sunčevih zraka, budući da čista voda reflektira svjetlost prema Fresnelovom zakonu.
Na položaju Sunca u zenitu, albedo površine mirnog mora je 0,02. S povećanjem zenitnog kuta Sunca Z P albedo raste i dostiže 0,35 at Z P\u003d 85. Uzbuđenje mora dovodi do promjene Z P , i značajno smanjuje raspon vrijednosti albeda, budući da se povećava u velikoj mjeri Z n zbog povećanja vjerojatnosti udara zraka o nagnutu valnu površinu.Uzbuđenje utječe na refleksiju ne samo zbog nagiba valne površine u odnosu na sunčeve zrake, već i zbog stvaranja mjehurića zraka u vodi. Ovi mjehurići u velikoj mjeri raspršuju svjetlost, povećavajući difuzno zračenje koje izlazi iz mora. Stoga se za vrijeme visokih morskih valova pri pojavi pjene i janjaca albedo povećava pod utjecajem oba faktora.Raspršeno zračenje dospijeva na površinu vode pod različitim kutovima.nebo bez oblaka. Ovisi i o rasporedu oblaka na nebu. Stoga albedo površine mora za difuzno zračenje nije konstantan. Ali granice njegovih kolebanja su uže 1 od 0,05 do 0,11.Slijedom toga, albedo površine vode za ukupno zračenje varira ovisno o visini Sunca, omjeru između izravnog i raspršenog zračenja, površinskim valovima mora.Treba imati na umu imajući na umu da su sjeverni dijelovi oceana jako prekriveni morskim ledom. U tom slučaju treba uzeti u obzir i albedo leda. Kao što znate, značajna područja zemljine površine, posebno u srednjim i visokim geografskim širinama, prekrivena su oblacima koji jako odbijaju sunčevo zračenje. Stoga je poznavanje albeda oblaka od velikog interesa. Posebna mjerenja albeda oblaka provedena su uz pomoć zrakoplova i balona. Pokazali su da albedo oblaka ovisi o njihovom obliku i debljini.Albedo altokumulusa i stratokumulusa ima najveće vrijednosti.oblaci Cu - Sc - oko 50%.
Najpotpuniji podaci o albedu oblaka dobiveni su u Ukrajini. Ovisnost albeda i prijenosne funkcije p o debljini oblaka, koja je rezultat sistematizacije mjernih podataka, data je u tablici. 1.6. Kao što se može vidjeti, povećanje debljine oblaka dovodi do povećanja albeda i smanjenja prijenosne funkcije.
Prosječni albedo za oblake Sv s prosječnom debljinom od 430 m iznosi 73%, za oblake SS pri prosječnoj debljini od 350 m - 66%, a prijenosne funkcije za ove oblake su 21 odnosno 26%.
Albedo oblaka ovisi o albedu zemljine površine. r 3 nad kojim se nalazi oblak. S fizičkog gledišta jasno je da što više r 3 , veći je tok reflektiranog zračenja koje prolazi prema gore kroz gornju granicu oblaka. Budući da je albedo omjer ovog toka i nadolazećeg, povećanje albeda zemljine površine dovodi do povećanja albeda oblaka. Proučavanje svojstava oblaka da reflektiraju sunčevo zračenje provedeno je pomoću umjetnih Zemljinih satelita mjerenjem svjetline oblaka. Prosječne vrijednosti albeda oblaka dobivene iz ovih podataka dane su u tablici 1.7.
Tablica 1.7 - Prosječne vrijednosti albeda oblaka različitih oblika
Prema tim podacima, albedo oblaka kreće se od 29 do 86%. Zanimljiva je činjenica da cirusi imaju mali albedo u usporedbi s drugim oblicima oblaka (s iznimkom kumulusa). Samo cirostratusni oblaci, koji su deblji, u velikoj mjeri reflektiraju sunčevo zračenje (r= 74%).
Stranica 17 od 81
Ukupno zračenje, reflektirano sunčevo zračenje, apsorbirano zračenje, PAR, Zemljin albedo
Sve Sunčevo zračenje koje dolazi na Zemljinu površinu - izravno i raspršeno - naziva se ukupno zračenje. Dakle, ukupno zračenje
Q = S? grijeh h + D,
gdje S– energetsko osvjetljenje izravnim zračenjem,
D– energetsko osvjetljenje raspršenim zračenjem,
h- visina sunca.
Uz nebo bez oblaka, ukupno zračenje ima dnevnu varijaciju s maksimumom oko podneva i godišnju varijaciju s maksimumom ljeti. Djelomična naoblaka koja ne prekriva Sunčev disk povećava ukupno zračenje u usporedbi s nebom bez oblaka; puna je naoblaka, naprotiv, smanjuje. U prosjeku naoblaka smanjuje ukupnu radijaciju. Stoga je ljeti dolazak ukupnog zračenja u prijepodnevnim satima u prosjeku veći nego u poslijepodnevnim satima.
Iz istog je razloga veća u prvoj polovici godine nego u drugoj.
S.P. Khromov i A.M. Petrosyants daje podnevne vrijednosti ukupnog zračenja u ljetnim mjesecima u blizini Moskve s nebom bez oblaka: u prosjeku 0,78 kW / m 2, sa Suncem i oblacima - 0,80, s kontinuiranim oblacima - 0,26 kW / m 2.
Padajući na zemljinu površinu, ukupno zračenje najvećim se dijelom apsorbira u gornjem tankom sloju tla ili u debljem sloju vode i prelazi u toplinu, a djelomično se reflektira. Količina refleksije sunčevog zračenja od zemljine površine ovisi o prirodi te površine. Omjer količine reflektiranog zračenja i ukupne količine zračenja koje pada na određenu površinu naziva se albedo površine. Ovaj omjer se izražava u postocima.
Dakle, iz ukupnog toka ukupnog zračenja ( S grijeh h + D) dio se odbija od zemljine površine ( S grijeh h + D)I gdje ALI je površinski albedo. Ostatak ukupnog zračenja
(S grijeh h + D) (1 – ALI) apsorbira zemljina površina i odlazi na zagrijavanje gornjih slojeva tla i vode. Ovaj dio se naziva apsorbirano zračenje.
Albedo površine tla varira unutar 10-30%; u vlažnom černozemu smanjuje se na 5%, au suhom svijetlom pijesku može porasti na 40%. Kako se vlažnost tla povećava, albedo se smanjuje. Albedo vegetacijskog pokrova - šume, livade, polja - iznosi 10–25%. Albedo površine svježe palog snijega je 80-90%, a dugotrajnog snijega oko 50% i niže. Albedo glatke vodene površine za izravno zračenje varira od nekoliko postotaka (ako je Sunce visoko) do 70% (ako je nisko); ovisi i o uzbuđenju. Za raspršeno zračenje albedo vodenih površina je 5–10%. U prosjeku, albedo površine Svjetskog oceana iznosi 5–20%. Albedo gornje površine oblaka varira od nekoliko postotaka do 70-80%, ovisno o vrsti i debljini naoblake, u prosjeku 50-60% (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004.).
Gornje brojke odnose se na refleksiju sunčevog zračenja, ne samo vidljivog, već iu cijelom njegovom spektru. Fotometrijska sredstva mjere albedo samo za vidljivo zračenje, koje se, naravno, može donekle razlikovati od albeda za cjelokupni tok zračenja.
Pretežni dio zračenja reflektiranog od Zemljine površine i gornje površine oblaka ide izvan atmosfere u svjetski prostor. Dio (oko jedne trećine) raspršenog zračenja odlazi i u svjetski prostor.
Omjer reflektiranog i raspršenog sunčevog zračenja koje napušta svemir i ukupne količine sunčevog zračenja koje ulazi u atmosferu naziva se planetarni albedo Zemlje ili jednostavno Zemljin albedo.
Općenito, planetarni albedo Zemlje procjenjuje se na 31%. Glavni dio planetarnog albeda Zemlje je refleksija sunčevog zračenja od oblaka.
Dio izravnog i reflektiranog zračenja uključen je u proces fotosinteze biljaka, pa se tzv fotosintetski aktivno zračenje(DALEKO). DALEKO - dio kratkovalnog zračenja (od 380 do 710 nm), koji je najaktivniji u odnosu na fotosintezu i proizvodni proces biljaka, zastupljen je izravnim i difuznim zračenjem.
Biljke mogu konzumirati izravno sunčevo zračenje i reflektirano od nebeskih i zemaljskih tijela u rasponu valnih duljina od 380 do 710 nm. Tok fotosintetski aktivnog zračenja iznosi otprilike polovicu solarni tok, tj. polovice ukupnog zračenja, i to praktički neovisno o vremenskim uvjetima i lokaciji. Iako je za uvjete Europe tipična vrijednost 0,5, onda je za uvjete Izraela nešto viša (oko 0,52). Međutim, ne može se reći da biljke koriste PAR na isti način tijekom svog života iu raznim uvjetima. Učinkovitost korištenja PAR-a je različita, stoga su predloženi pokazatelji „Faktor korištenja PAR-a“ koji odražava učinkovitost korištenja PAR-a i „Učinkovitost fitocenoza“. Učinkovitost fitocenoza karakterizira fotosintetsku aktivnost vegetacijskog pokrova. Ovaj je parametar našao najširu primjenu među šumarima za ocjenu šumskih fitocenoza.
Treba naglasiti da su biljke same sposobne stvarati PAR u vegetacijskom pokrovu. To se postiže rasporedom listova prema sunčevim zrakama, rotacijom listova, rasporedom listova različitih veličina i kutova na različite razine fitocenoze, tj. kroz takozvanu arhitekturu nadstrešnice. U vegetacijskom pokrovu sunčeve zrake se više puta lome, reflektiraju od površine lišća, tvoreći tako vlastiti unutarnji režim zračenja.
Zračenje raspršeno unutar biljnog pokrova ima istu fotosintetsku vrijednost kao izravno i difuzno zračenje koje ulazi na površinu biljnog pokrova.
| Sadržaj |
|---|
| Klimatologija i meteorologija |
| DIDAKTIČKI PLAN |
| Meteorologija i klimatologija |
| Atmosfera, vrijeme, klima |
| Meteorološka promatranja |
| Primjena kartica |
| Meteorološka služba i Svjetska meteorološka organizacija (WMO) |
| Procesi stvaranja klime |
| Astronomski faktori |
| Geofizički čimbenici |
| Meteorološki čimbenici |
| O sunčevom zračenju |
| Toplinska i radijativna ravnoteža Zemlje |
| direktno sunčevo zračenje |
| Promjene sunčevog zračenja u atmosferi i na zemljinoj površini |
| Fenomeni raspršenja zračenja |
| Ukupno zračenje, reflektirano sunčevo zračenje, apsorbirano zračenje, PAR, Zemljin albedo |
| Zračenje zemljine površine |
| Protuzračenje ili protuzračenje |
| Bilanca zračenja zemljine površine |
| Geografska raspodjela bilance zračenja |
| Atmosferski tlak i barično polje |
| tlačni sustavi |
| fluktuacije tlaka |
| Ubrzanje zraka zbog baričkog gradijenta |
| Skretna sila Zemljine rotacije |
| Geostrofički i gradijentni vjetar |
| zakon baričkog vjetra |
| Fronte u atmosferi |
| Toplinski režim atmosfere |
| Toplinska ravnoteža zemljine površine |
| Dnevna i godišnja varijacija temperature na površini tla |
| Temperature zračnih masa |
| Godišnja amplituda temperature zraka |
| Kontinentalna klima |
| Naoblaka i oborine |
| Isparavanje i zasićenje |
| Vlažnost |
| Geografski raspored vlažnosti zraka |
| atmosferska kondenzacija |
| Oblaci |
| Međunarodna klasifikacija oblaka |
| Naoblaka, njen dnevni i godišnji hod |
| Oborina iz oblaka (klasifikacija oborina) |
| Obilježja režima oborina |
| Godišnji hod padalina |
| Klimatski značaj snježnog pokrivača |
| Atmosferska kemija |
| Kemijski sastav Zemljine atmosfere |
| Kemijski sastav oblaka |
| Kemijski sastav oborina |
| Kiselost oborina |
| Opća cirkulacija atmosfere |
Problem asteroidno-kometnog hazarda, odnosno opasnosti od sudara Zemlje s malim tijelima Sunčev sustav, danas je prepoznat kao kompleks globalni problem okrenut čovječanstvu. U ovom kolektivna monografija prvi put su sažeti podaci o svim aspektima problema. Razmatraju se suvremene ideje o svojstvima malih tijela Sunčevog sustava i evoluciji njihovog ansambla, problemi detekcije i praćenja malih tijela. Pitanja procjene razine ugroženosti i moguće posljedice pada tijela na Zemlju, načinima zaštite i smanjenja štete, kao i načinima razvoja domaće i međunarodne suradnje na ovom globalnom problemu.
Knjiga je namijenjena širokom krugu čitatelja. Znanstvenici, nastavnici, diplomanti i studenti raznih specijalnosti, uključujući prije svega astronomiju, fiziku, znanosti o zemlji, svemirski tehničari i, naravno, čitatelji koje zanima znanost, pronaći će mnogo toga zanimljivog za sebe.
Knjiga:
| <<< Назад
|
Naprijed >>> |
Asteroidi, kao i sva tijela u Sunčevom sustavu osim središnje tijelo, sjaji reflektiranom svjetlošću sunca. Pri promatranju oko registrira svjetlosni tok koji raspršuje asteroid prema Zemlji i prolazi kroz zjenicu. Karakteristika subjektivnog osjeta svjetlosnog toka različitog intenziteta koji dolazi s asteroida je njihov sjaj. Preporučuje se korištenje ovog izraza (a ne svjetline). znanstvena literatura. Naime, oko reagira na osvjetljenje mrežnice, tj. na svjetlosni tok po jedinici površine površine okomite na liniju vida, na udaljenosti od Zemlje. Osvijetljenost je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti asteroida od Zemlje. S obzirom da je raspršeni tok asteroida obrnuto proporcionalan kvadratu njegove udaljenosti od Sunca, može se zaključiti da je osvijetljenost na Zemlji obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti asteroida od Sunca i Zemlje. Dakle, ako označimo osvjetljenje koje stvara asteroid koji se nalazi na udaljenosti r od Sunca i? od Zemlje, kroz E, i kroz E 1 - osvjetljenje koje stvara isto tijelo, ali se nalazi na jedinici udaljenosti od Sunca i od Zemlje, zatim
E \u003d E 1 r -2? -2 . (3.2)
U astronomiji se iluminacija obično izražava u zvjezdanim veličinama. Interval osvjetljenja od jedne magnitude je omjer osvjetljenja koje stvaraju dva izvora, pri čemu je osvjetljenje jednog od njih 2,512 puta veće od osvjetljenja koje stvara drugi. U općenitijem slučaju, Pogsonova formula vrijedi:
E m1 /E m2 = 2,512 (m2-m1) , (3.3)
gdje je E m1 - osvjetljenje izvora magnitude m 1, E m2 - osvjetljenje izvora magnitude m 2 (što je osvjetljenje manje, to je magnituda veća). Iz ovih formula slijedi ovisnost sjaja asteroida m, izraženog u veličinama, o udaljenosti r od Sunca i? sa zemlje:
m = m 0 + 5 lg(r?), (3.4)
gdje je m 0 takozvana apsolutna magnituda asteroida, brojčano jednaka magnitudi koju bi asteroid imao na udaljenosti od 1 AJ. od Sunca i Zemlje i pod nultim faznim kutom (podsjetimo se da je fazni kut kut na asteroidu između pravaca na Zemlju i na Sunce). Očito je da se takva konfiguracija tri tijela ne može ostvariti u prirodi.
Formula (3.4) ne opisuje u potpunosti promjenu sjaja asteroida tijekom njegovog orbitalnog gibanja. Zapravo, sjaj asteroida ne ovisi samo o njegovoj udaljenosti od Sunca i Zemlje, već i o faznom kutu. Ova je ovisnost povezana, s jedne strane, s prisutnošću oštećenja (dio asteroida koji nije osvijetljen Suncem) kada se promatra sa Zemlje pod faznim kutom različitim od nule, a s druge strane, s mikro - i makrostruktura površine.
Mora se imati na umu da se asteroidi Glavnog pojasa mogu promatrati samo pod relativno malim faznim kutovima, do oko 30°.
Sve do 80-ih. 20. stoljeće Vjerovalo se da dodavanje člana proporcionalnog faznom kutu formuli (3.4) omogućuje prilično dobro uzimanje u obzir promjene svjetline ovisno o faznom kutu:
m = m0 + 5 lg(r?) + k?, (3.5)
gdje? - fazni kut. Koeficijent proporcionalnosti k, iako je različit za različite asteroide, varira uglavnom u rasponu od 0,01-0,05 m/°.
Prema formuli (3.5), povećanje magnitude m s povećanjem faznog kuta je linearno, m0 je ordinata točke presjeka fazne krivulje (zapravo ravne) s vertikalom pri r = ? = 1 i? = 0°.
Novija istraživanja su pokazala da je fazna krivulja asteroida složena. Linearno smanjenje svjetline (povećanje magnitude objekta) s povećanjem faznog kuta događa se samo u području od približno 7° do 40°, nakon čega počinje nelinearno smanjenje. S druge strane, pri faznim kutovima manjim od 7° događa se tzv. efekt opozicije - nelinearno povećanje svjetline uz smanjenje faznog kuta (sl. 3.15).
Riža. 3.15. Magnituda u odnosu na fazni kut za asteroid (1862) Apollo
Od 1986. za izračunavanje prividne magnitude asteroida u V zrakama (vizualni pojas spektra fotometrijskog sustava UBV) koristi se složenija poluempirijska formula koja omogućuje točnije opisivanje promjene svjetline u rasponu faznih kutova od 0° do 120° . Formula izgleda
V = H + 5 lg (r?) - 2,5 lg [(1 - G)? 1+G? 2]. (3.6)
Ovdje je H apsolutna veličina asteroida u V zrakama, G je takozvani parametar nagiba, ? 1 i? 2 - funkcije faznog kuta definirane sljedećim izrazima:
I = exp (- A i B i ), i = 1, 2,
A 1 = 3,33, A 2 = 1,87, B 1 = 0,63, B 2 = 1,22.
Nakon što su određeni elementi orbite i, prema tome, r, ? i? može se izračunati, formula (3.6) omogućuje pronalaženje apsolutne zvjezdane magnitude ako postoje opažanja prividne zvjezdane magnitude. Za određivanje parametra G potrebna su promatranja prividne magnitude pod različitim faznim kutovima. Trenutačno je vrijednost parametra G određena iz opažanja za samo 114 asteroida, uključujući nekoliko NEA. Pronađene vrijednosti G variraju od –0,12 do 0,60. Za ostale asteroide pretpostavlja se da je G vrijednost 0,15.
Tok energije zračenja Sunca u rasponu valnih duljina vidljivo svjetlo, padajući na površinu asteroida, obrnuto je proporcionalan kvadratu njegove udaljenosti od Sunca i ovisi o veličini asteroida. Taj tok djelomično apsorbira površina asteroida, zagrijavajući ga, a djelomično se raspršuje u svim smjerovima. Omjer fluksa raspršenog u svim smjerovima i upadnog fluksa naziva se sferni albedo A. On karakterizira refleksivnost površine asteroida.
Sferni albedo obično se predstavlja kao proizvod dva faktora:
Prvi faktor p, koji se naziva geometrijski albedo, je omjer sjaja stvarnog nebeskog tijela pod nultim faznim kutom i sjaja apsolutno bijelog diska istog radijusa kao nebesko tijelo, koji se nalazi okomito na sunčeve zrake na istoj udaljenosti od Sunca i Zemlje kao i samo nebesko tijelo. Drugi faktor q, koji se naziva fazni integral, ovisi o obliku površine.
U suprotnosti sa svojim imenom, geometrijski albedo određuje ovisnost raspršenja upadnog toka ne o geometriji tijela, već o fizička svojstva površine. Upravo su geometrijske vrijednosti albeda dane u tablicama i na koje se misli kada se govori o refleksiji površina asteroida.
Albedo ne ovisi o veličini tijela. Usko je povezan s mineraloškim sastavom i mikrostrukturom površinskih slojeva asteroida i može se koristiti za klasifikaciju asteroida i određivanje njihove veličine. Za različite asteroide, albedo varira od 0,02 (vrlo tamni objekti koji reflektiraju samo 2% upadne svjetlosti od Sunca) do 0,5 ili više (vrlo svijetli objekti).
Za ono što slijedi, važno je uspostaviti odnos između polumjera asteroida, njegovog albeda i apsolutne magnitude. Očito, što je veći radijus asteroida i što je veći njegov albedo, to je veći svjetlosni tok koji odbija u određenom smjeru, ako su sve ostale stvari jednake. Osvjetljenje koje asteroid stvara na Zemlji također ovisi o njegovoj udaljenosti od Sunca i Zemlje te fluksu Sunčeve energije zračenja, koji se može izraziti preko Sunčeve magnitude.
Ako osvjetljenje koje stvara Sunce na Zemlji označimo kao E? , osvjetljenje koje stvara asteroid - kao E, udaljenosti od asteroida do Sunca i Zemlje - kao r i?, i radijus asteroida (u AU) - kao?, tada se sljedeći izraz može koristiti za izračunajte geometrijski albedo p:
Ako uzmemo logaritam ovog omjera i zamijenimo logaritam omjera E/E ? Pogsonovom formulom (3.3) nalazimo
lg p \u003d 0,4 (m ? - m) + 2 (lg r + lg ? - lg ?),
gdje m? je prividna magnituda Sunca. Sada zamijenimo m formulom (3.4), tada
lg p \u003d 0,4 (m ? - m 0) - 2 lg ?,
ili, izražavajući promjer D u kilometrima i pretpostavljajući da je prividna zvjezdana veličina Sunca u zrakama V jednaka –26,77 [Gerels, 1974], dobivamo
log D \u003d 3,122 - 0,5 log p - 0,2H, (3,7)
gdje je H apsolutna veličina asteroida u V zrakama.
| <<< Назад |
