Cum se reglează albedo-ul suprafeței active. Radiația totală, reflectarea radiației solare, radiația absorbită, farurile, albedo de pământ. Vezi ce este „Albedo” în alte dicționare

Pentru a înțelege procesele care afectează clima planetei noastre, să ne amintim câțiva termeni.

Efect de sera- aceasta este o creștere a temperaturii straturilor inferioare ale atmosferei în comparație cu temperatura radiației termice a planetei. Esența fenomenului constă în faptul că suprafața planetei absoarbe radiația solară, în principal în domeniul vizibil și, încălzindu-se, o radiază înapoi în spațiu, dar deja în intervalul infraroșu. O parte semnificativă din radiația infraroșie a Pământului este absorbită de atmosferă și parțial reradiată către Pământ. Acest efect de transfer reciproc de căldură radiantă în straturile inferioare ale atmosferei se numește efect de seră. Efectul de sera este un element natural echilibru termic Pământ. Fără efectul de seră, temperatura medie a suprafeței planetei ar fi de -19°C în loc de +14°C reale. În ultimele decenii, diverse organizații naționale și internaționale au apărat ipoteza că activitatea umană duce la o creștere a efectului de seră și, prin urmare, la încălzirea suplimentară a atmosferei. În același timp, există puncte de vedere alternative, de exemplu, care leagă schimbările de temperatură din atmosfera Pământului cu ciclurile naturale ale activității solare.(1)

Cel de-al cincilea raport de evaluare al Panelului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (2013-2014) afirmă că, cu o probabilitate de peste 95%, influența umană a fost cauza dominantă a încălzirii observată de la mijlocul secolului XX. Consecvența modificărilor observate și calculate în întregul sistem climatic indică faptul că schimbările climatice observate sunt cauzate în primul rând de creșterile concentrațiilor atmosferice de gaze cu efect de seră din cauza activitate economică persoană.

Schimbările climatice actuale din Rusia în ansamblu ar trebui caracterizate ca o încălzire continuă cu o rată de peste două ori și jumătate. viteza medieîncălzirea globală.(2)

reflexie difuză- aceasta este o reflectare a fluxului de lumină incident pe suprafață, în care reflexia are loc la un unghi diferit de incident. reflexie difuză devine în cazul în care neregularitățile de suprafață sunt de ordinul lungimii de undă (sau o depășesc) și sunt dispuse aleatoriu. (3)

Albedo pământesc(A.Z.) - Procentul de radiație solară emisă globul(împreună cu atmosfera) înapoi în spațiul lumii, la radiația solară care a ajuns la limita atmosferei. Revenirea radiației solare de către Pământ este compusă din reflexia de la suprafața pământului, împrăștierea radiațiilor directe de către atmosferă în spațiul mondial (retroîmprăștiere) și reflexii de pe suprafața superioară a norilor. A. 3. în partea vizibilă a spectrului (vizual) - aproximativ 40%. Pentru fluxul integral al radiației solare, integrala (energia) A. 3. este de aproximativ 35%. În absența norilor, vizual A. 3. ar fi de aproximativ 15%. (patru)

Gama spectrală a radiației electromagnetice a Soarelui- se extinde de la unde radio la raze X. Cu toate acestea, intensitatea maximă a acesteia cade pe partea vizibilă (galben-verde) a spectrului. La granița atmosfera pământului partea ultravioletă a spectrului solar este de 5%, partea vizibilă este de 52% și partea infraroșie este de 43%, la suprafața Pământului partea ultravioletă este de 1%, partea vizibilă este de 40% și partea infraroșie a spectrului solar. este de 59%. (5)

constantă solară- puterea totală a radiaţiei solare care trece printr-o singură zonă, orientată perpendicular pe flux, la o distanţă de o unitate astronomică de Soare în afara atmosferei terestre. Conform măsurătorilor extraatmosferice, constanta solară este de 1367 W/m².(3)

Suprafața pământului– 510.072.000 km2.

Parte principală.

Schimbările climatului actual (în direcția încălzirii) se numesc încălzire globală.

Cel mai simplu mecanism de încălzire globală este următorul.

Radiația solară, care intră în atmosfera planetei noastre, în medie, este reflectată de 35%, care este albedo integral al Pământului. Cea mai mare parte a restului este absorbită de suprafață, care se încălzește. Restul este preluat de plante prin fotosinteză.

Suprafața încălzită a Pământului începe să radieze în domeniul infraroșu, dar această radiație nu scapă în spațiu, ci este întârziată de gazele cu efect de seră. Nu vom lua în considerare tipurile de gaze cu efect de seră. Cu cât sunt mai multe gaze cu efect de seră, cu atât mai multă căldură radiază înapoi către Pământ și, în consecință, temperatura medie a suprafeței Pământului devine mai mare.

Acordul de la Paris, un acord în temeiul Convenției-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice, abordează necesitatea de a „menține creșterea medie globală a temperaturii „cu mult sub” 2°C și „depuneți eforturi” pentru a limita creșterea temperaturii la 1,5°C”. Dar în ea, în afară de reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, nu există un algoritm pentru rezolvarea acestei probleme.

Având în vedere că Statele Unite s-au retras din acest acord la 01 iunie 2017, este nevoie de un nou proiect internațional. Și Rusia o poate oferi.

Principalul avantaj al noului acord ar trebui să fie un mecanism clar și eficient pentru atenuarea impactului gazelor cu efect de seră asupra climei Pământului.

Cel mai interesant mod de a reduce impactul gazelor cu efect de seră asupra climei poate fi creșterea albedo-ului mediu al Pământului.

Să aruncăm o privire mai atentă.

În Rusia, există aproximativ 625.000 km de drumuri acoperite cu asfalt, în China și SUA – cu un ordin de mărime mai mult în total.

Chiar dacă presupunem că toate drumurile din Rusia sunt cu o singură bandă și categoria 4 (ceea ce este absurd în sine), atunci lățimea minimă va fi de 3m (conform SNiP 2.07.01-89). Suprafața drumului va fi de 1875 km2. Sau 1.875.000.000 m2.

Constanta solară în afara atmosferei, după cum ne amintim, este de 1,37 kW/m2.

Pentru a simplifica, să luăm banda din mijloc, unde energia solară de la suprafața pământului (o valoare medie pe an) va fi aproximativ egală cu 0,5 kW/m2.

Observăm că puterea radiației solare cade pe drumurile Federației Ruse 937.500.000 de wați.

Acum împărțim acest număr la 2. Pământul se învârte. Se dovedește 468.750.000 de wați.

Albedoul integral mediu al asfaltului este de 20%.

Prin adăugarea de pigment sau sticlă spartă, albedoul vizibil al asfaltului poate fi crescut cu până la 40%. Pigmentul trebuie să se potrivească spectral cu domeniul de radiație al stelei noastre. Acestea. au culori galben-verde. Dar, în același timp - nu se agravează caracteristici fizice beton asfaltic și să fie cât mai ieftin și ușor de sintetizat.

Odată cu înlocuirea treptată a vechiului beton asfaltic cu unul nou, în procesul de uzură naturală a primului, creșterea totală a puterii de radiație reflectată va fi de 469 MW x 0,4 (partea vizibilă a spectrului solar) x0,2 ( diferența dintre albedo vechi și nou) 37,5 MW.

Nu ținem cont de componenta infraroșu a spectrului, deoarece va fi absorbit de gazele cu efect de seră.

În întreaga lume, această valoare va fi mai mare de 500 MW. Aceasta reprezintă 0,00039% din puterea totală de radiație primită către Pământ. Și pentru a elimina efectul de seră, este necesar să reflectăm puterea cu 3 ordine de mărime mai mult.

Situația de pe planetă se va înrăutăți și topirea ghețarilor, pentru că. albedo-ul lor este foarte mare.

Suprafaţă	Caracteristică	albedo, %
Solurile
pământ negru	teren uscat, plan proaspăt arat, umed
argilos	uscat ud
nisipos	nisip de râu albicios gălbui	34 – 40
Acoperire cu vegetație
secară, grâu în perioada de deplină coacere	22 – 25
luncă inundabilă cu iarbă verde luxuriantă	21 – 25
iarba uscata
pădure	molid	9 – 12
pin	13 – 15
mesteacăn	14 – 17
Acoperire de zăpadă
zăpadă	uscat proaspăt căzut umed curat cu granulație fină umed înmuiat în apă, gri	85 – 95 55 – 63 40 – 60 29 – 48
gheaţă	râu verde albăstrui	35 – 40
albastru lăptos marin
suprafața apei
la altitudinea solară 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

Partea predominantă a radiației directe reflectate de suprafața pământului și de suprafața superioară a norilor trece dincolo de atmosferă în spațiul mondial. Aproximativ o treime din radiația împrăștiată ajunge și în spațiul mondial. Raportul dintre toate reflectate și risipite radiatia solara la total radiația solară care intră în atmosferă se numește Albedo planetar al Pământului. Albedo-ul planetar al Pământului este estimat la 35 - 40%. Partea principală a acesteia este reflectarea radiației solare de către nori.

Tabelul 2.6

Dependența de magnitudine La n de la latitudinea locului și a perioadei anului

Latitudine	Luni
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

Tabelul 2.7

Dependența de magnitudine Laîn + de la latitudinea locului și a perioadei anului

(după A.P. Braslavsky și Z.A. Vikulina)

Latitudine	Luni
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

Radiația totală care ajunge la suprafața pământului nu este complet absorbită de acesta, ci este parțial reflectată de pământ. Prin urmare, atunci când se calculează sosirea energiei solare pentru un loc, este necesar să se țină cont de reflectivitatea suprafeței pământului. Reflectarea radiațiilor are loc și de pe suprafața norilor. Raportul dintre întregul flux de radiație de undă scurtă Rk reflectat de o suprafață dată în toate direcțiile și fluxul de radiație Q incident pe această suprafață se numește albedo(A) suprafață dată. Această valoare

arată cât de mult din energia radiantă incidentă pe suprafață este reflectată de ea. Albedo este adesea exprimat ca procent. Apoi

(1.3)

În tabel. Nr. 1.5 oferă valorile albedo pentru diferite tipuri de suprafață terestră. Din datele din tabel. 1.5 arată că zăpada proaspăt căzută are cea mai mare reflectivitate. În unele cazuri, s-a observat un albedo de zăpadă de până la 87%, iar în condițiile arctice și antarctice, chiar și de până la 95%. Zăpada aglomerată, topită și chiar mai poluată reflectă mult mai puțin. Albedo din diverse soluri și vegetație, după cum urmează din Tabel. 4, diferă relativ ușor. Numeroase studii au arătat că albedo-ul se schimbă adesea în timpul zilei.

în care cele mai mari valori albedo este înregistrat dimineața și seara. Acest lucru se explică prin faptul că reflectivitatea suprafețelor aspre depinde de unghiul de incidență al luminii solare. Cu o cădere verticală, razele soarelui pătrund mai adânc în stratul de vegetație și sunt absorbite acolo. La o înălțime scăzută a soarelui, razele pătrund mai puțin în vegetație și se reflectă într-o măsură mai mare de la suprafața acesteia. Albedo-ul suprafețelor de apă este, în medie, mai mic decât albedo-ul suprafeței terestre. Acest lucru se explică prin faptul că razele soarelui (partea verde-albastru cu undă scurtă a spectrului solar) pătrund în mare măsură în straturile superioare de apă care sunt transparente pentru ele, unde sunt împrăștiate și absorbite. În acest sens, gradul de turbiditate afectează reflectivitatea apei.

Tabelul nr. 1.5

Pentru apa poluată și tulbure, albedo-ul crește considerabil. Pentru radiația difuză, albedo-ul apei este în medie de aproximativ 8-10%. Pentru radiația solară directă, albedo-ul suprafeței apei depinde de înălțimea soarelui: odată cu scăderea înălțimii soarelui, valoarea albedo-ului crește. Deci, cu o incidență mare a razelor, doar aproximativ 2-5% sunt reflectate. Când soarele este jos deasupra orizontului, 30-70% se reflectă. Reflexivitatea norilor este foarte mare. Albedo mediu în nor este de aproximativ 80%. Cunoscând valoarea albedo-ului suprafeței și valoarea radiației totale, este posibil să se determine cantitatea de radiație absorbită de o suprafață dată. Dacă A este albedo, atunci valoarea a \u003d (1-A) este coeficientul de absorbție al unei suprafețe date, arătând ce parte din radiația incidentă pe această suprafață este absorbită de aceasta.

De exemplu, dacă un flux total de radiație Q = 1,2 cal / cm 2 min cade pe suprafața ierbii verzi (A \u003d 26%), atunci procentul de radiație absorbită va fi

Q \u003d 1 - A \u003d 1 - 0,26 \u003d 0,74 sau un \u003d 74%,

și cantitatea de radiație absorbită

B absorb \u003d Q (1 - A) \u003d 1,2 0,74 \u003d 0,89 cal / cm2 min.

Albedo-ul suprafeței apei este foarte dependent de unghiul de incidență al razelor solare, deoarece apa pură reflectă lumina conform legii lui Fresnel.

Unde Z P – unghiul zenit al soarelui Z 0 este unghiul de refracție al razelor solare.

La poziția Soarelui la zenit, albedo-ul suprafeței unei mări calme este de 0,02. Cu o creștere a unghiului zenital al Soarelui Z P albedo crește și ajunge la 0,35 at Z P\u003d 85. Emoția mării duce la o schimbare Z P , și reduce semnificativ intervalul de valori albedo, deoarece crește în general Z n datorită creșterii probabilității ca razele să lovească o suprafață de undă înclinată.Excitația afectează reflectivitatea nu numai datorită înclinării suprafeței undei față de razele soarelui, ci și datorită formării bulelor de aer în apă. Aceste bule împrăștie lumina într-o mare măsură, crescând radiația difuză care iese din mare. Prin urmare, în timpul valurilor maritime, când apar spumă și miei, albedo-ul crește sub influența ambilor factori.radiația împrăștiată ajunge la suprafața apei în unghiuri diferite.cerul fără nori. Depinde și de distribuția norilor pe cer. Prin urmare, albedo de la suprafața mării pentru radiația difuză nu este constant. Dar limitele fluctuațiilor sale sunt mai înguste 1 de la 0,05 la 0,11.În consecință, albedo-ul suprafeței apei pentru radiația totală variază în funcție de înălțimea Soarelui, raportul dintre radiația directă și cea împrăștiată, undele de suprafață a mării.Ar trebui suportat. rețineți că oceanele din părțile nordice sunt puternic acoperite cu gheață de mare. În acest caz, trebuie luat în considerare și albedo-ul gheții. După cum știți, zone semnificative ale suprafeței pământului, în special la latitudini medii și înalte, sunt acoperite cu nori care reflectă foarte mult radiația solară. Prin urmare, cunoașterea albedo-ului nor este de mare interes. Au fost efectuate măsurători speciale ale albedo-ului norului cu ajutorul avioanelor și baloanelor. Ei au arătat că albedo-ul norilor depinde de forma și grosimea lor.Albedo-ul norilor altocumulus și stratocumulus are cele mai mari valori.norii Cu - Sc - aproximativ 50%.

Cele mai complete date despre cloud albedo obținute în Ucraina. Dependența albedo-ului și a funcției de transmisie p de grosimea norilor, care este rezultatul sistematizării datelor de măsurare, este dată în Tabel. 1.6. După cum se poate observa, o creștere a grosimii norului duce la o creștere a albedo-ului și o scădere a funcției de transmisie.

Albedo mediu pentru nori Sf cu o grosime medie de 430 m este de 73%, pentru nori SCu la o grosime medie de 350 m - 66%, iar funcțiile de transmisie pentru acești nori sunt de 21, respectiv 26%.

Albedo-ul norilor depinde de albedo-ul suprafeței pământului. r 3 peste care se află norul. Din punct de vedere fizic, este clar că cu atât mai mult r 3 , cu atât este mai mare fluxul de radiație reflectată care trece în sus prin limita superioară a norului. Întrucât albedo este raportul dintre acest flux și cel de intrare, o creștere a albedo-ului suprafeței pământului duce la o creștere a albedo-ului norilor.Studiul proprietăților norilor de a reflecta radiația solară a fost realizat folosind sateliți artificiali de pe Pământ. prin măsurarea luminozității norilor.Valorile medii albedo norilor obținute din aceste date sunt date în tabelul 1.7.

Tabelul 1.7 - Valorile medii de albedo ale norilor de diferite forme

Conform acestor date, cloud albedo variază de la 29 la 86%. De remarcat este faptul că norii cirus au un albedo mic în comparație cu alte forme de nor (cu excepția cumulusului). Doar norii cirrostratus, care sunt mai groși, reflectă în mare măsură radiația solară (r= 74%).

Pagina 17 din 81

Radiația totală, radiația solară reflectată, radiația absorbită, PAR, albedoul Pământului

Toată radiația solară care vine la suprafața pământului - directă și împrăștiată - se numește radiație totală. Astfel, radiația totală

Q = S? păcat h + D,

Unde S– iluminare energetică prin radiație directă,

D– iluminare energetică prin radiație împrăștiată,

h- înălțimea soarelui.

Cu un cer fără nori, radiația totală are o variație zilnică cu un maxim în jurul prânzului și o variație anuală cu un maxim vara. Înnorarea parțială care nu acoperă discul solar crește radiația totală în comparație cu un cer fără nori; tulburarea totală, dimpotrivă, o reduce. În medie, tulbureala reduce radiația totală. Prin urmare, vara, sosirea radiațiilor totale în orele de dinainte de amiază este în medie mai mare decât după-amiaza.
Din același motiv, este mai mare în prima jumătate a anului decât în a doua.

S.P. Hromov și A.M. Petrosyants dau valori la amiază ale radiației totale în lunile de vară lângă Moscova, cu un cer fără nori: o medie de 0,78 kW / m 2, cu Soare și nori - 0,80, cu nori continui - 0,26 kW / m 2.

Căzând pe suprafața pământului, radiația totală este absorbită în mare parte în stratul subțire superior al solului sau într-un strat mai gros de apă și se transformă în căldură și este parțial reflectată. Cantitatea de reflectare a radiației solare de către suprafața pământului depinde de natura acestei suprafețe. Raportul dintre cantitatea de radiație reflectată și cantitatea totală de radiație incidentă pe o anumită suprafață se numește albedo de suprafață. Acest raport este exprimat ca procent.

Deci, din fluxul total de radiație totală ( S păcat h + D) o parte din ea este reflectată de suprafața pământului ( S păcat h + D)Si unde DAR este albedo de suprafață. Restul radiației totale
(S păcat h + D) (1 – DAR) este absorbit de suprafața pământului și merge să încălzească straturile superioare de sol și apă. Această parte se numește radiație absorbită.

Albedo-ul suprafeței solului variază între 10–30%; în cernoziom umed scade la 5%, iar în nisip ușor uscat se poate ridica la 40%. Pe măsură ce umiditatea solului crește, albedo scade. Albedoul acoperirii cu vegetație - păduri, pajiști, câmpuri - este de 10–25%. Albedo-ul suprafeței zăpezii proaspăt căzute este de 80–90%, în timp ce cel al zăpezii de lungă durată este de aproximativ 50% și mai mic. Albedo-ul unei suprafețe netede de apă pentru radiații directe variază de la câteva procente (dacă Soarele este înalt) la 70% (dacă este scăzut); depinde si de entuziasm. Pentru radiațiile împrăștiate, albedo-ul suprafețelor apei este de 5-10%. În medie, albedo-ul suprafeței Oceanului Mondial este de 5-20%. Albedo-ul suprafeței superioare a norilor variază de la câteva procente la 70–80%, în funcție de tipul și grosimea acoperirii norilor, în medie 50–60% (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004).

Cifrele de mai sus se referă la reflexia radiației solare, nu numai vizibilă, ci și în întregul său spectru. Mijloacele fotometrice măsoară albedo numai pentru radiația vizibilă, care, desigur, poate diferi oarecum de albedo pentru întregul flux de radiație.

Partea predominantă a radiației reflectate de suprafața pământului și de suprafața superioară a norilor depășește atmosferă în spațiul mondial. O parte (aproximativ o treime) din radiația împrăștiată merge și în spațiul mondial.

Raportul dintre radiația solară reflectată și împrăștiată care părăsește spațiul și cantitatea totală de radiație solară care intră în atmosferă se numește albedo planetar al Pământului, sau pur și simplu albedo-ul Pământului.

În general, albedo-ul planetar al Pământului este estimat la 31%. Partea principală a albedo-ului planetar al Pământului este reflectarea radiației solare de către nori.

O parte din radiația directă și reflectată este implicată în procesul de fotosinteză a plantelor, așa se numește radiații active fotosintetic(DEPARTE). DEPARTE - partea de radiație cu unde scurte (de la 380 la 710 nm), care este cea mai activă în raport cu fotosinteza și procesul de producție al plantelor, este reprezentată atât de radiația directă, cât și de cea difuză.

Plantele sunt capabile să consume radiația solară directă și reflectată de obiectele cerești și terestre în intervalul de lungimi de undă de la 380 la 710 nm. Fluxul de radiație fotosintetic activă este de aproximativ jumătate flux solar, adică jumătate din radiația totală și practic indiferent de condițiile meteorologice și de locație. Deși, dacă pentru condițiile Europei valoarea de 0,5 este tipică, atunci pentru condițiile din Israel este ceva mai mare (aproximativ 0,52). Cu toate acestea, nu se poate spune că plantele folosesc PAR în același mod pe tot parcursul vieții și în diverse conditii. Eficiența utilizării PAR este diferită, prin urmare, au fost propuși indicatorii „factor de utilizare PAR”, care reflectă eficiența utilizării PAR și „Eficiența fitocenozelor”. Eficiența fitocenozelor caracterizează activitatea fotosintetică a acoperirii vegetale. Acest parametru a găsit cea mai largă aplicație în rândul pădurarilor pentru evaluarea fitocenozelor forestiere.

Trebuie subliniat faptul că plantele însele sunt capabile să formeze PAR în stratul de vegetație. Acest lucru se realizeaza datorita dispozitiei frunzelor fata de razele soarelui, rotatiei frunzelor, distributiei frunzelor de diferite marimi si unghiuri pe diferite niveluri fitocenoze, adică prin așa-numita arhitectură a baldachinului. În învelișul de vegetație, razele soarelui sunt refractate în mod repetat, reflectate de suprafața frunzelor, formând astfel propriul regim intern de radiație.

Radiația împrăștiată în învelișul de vegetație are aceeași valoare fotosintetică ca și radiația directă și difuză care intră pe suprafața învelișului de vegetație.

Cuprins
Climatologie și meteorologie
PLAN DIDACTIC
Meteorologie și climatologie
Atmosfera, vremea, clima
Observatii meteorologice
Aplicarea cardurilor
Serviciul Meteorologic și Organizația Meteorologică Mondială (OMM)
Procese de formare a climei
Factori astronomici
Factori geofizici
Factori meteorologici
Despre radiația solară
Echilibrul termic și radiativ al Pământului
radiatia solara directa
Modificări ale radiației solare în atmosferă și pe suprafața pământului
Fenomene de împrăștiere a radiațiilor
Radiația totală, radiația solară reflectată, radiația absorbită, PAR, albedoul Pământului
Radiația suprafeței pământului
Contra-radiații sau contra-radiații
Bilanțul de radiații al suprafeței pământului
Distribuția geografică a balanței radiațiilor
Presiunea atmosferică și câmpul baric
sisteme de presiune
fluctuatiile de presiune
Accelerația aerului datorită gradientului baric
Forța de deviere a rotației Pământului
Vânt geostrofic și în gradient
legea barică a vântului
Fronturi în atmosferă
Regimul termic al atmosferei
Bilanțul termic al suprafeței pământului
Variația zilnică și anuală a temperaturii la suprafața solului
Temperaturile masei de aer
Amplitudinea anuală a temperaturii aerului
Clima continentală
Nori și precipitații
Evaporare și saturație
Umiditate
Distribuția geografică a umidității aerului
condensare atmosferică
nori
Clasificarea internațională a norilor
Înnorarea, variația sa zilnică și anuală
Precipitații din nori (clasificarea precipitațiilor)
Caracteristicile regimului de precipitaţii
Cursul anual al precipitațiilor
Semnificația climatică a stratului de zăpadă
Chimia atmosferică
Compoziția chimică a atmosferei Pământului
Compoziția chimică a norilor
Compoziția chimică a precipitațiilor
Aciditatea precipitațiilor
Circulația generală a atmosferei

Problema hazardului asteroid-cometă, adică amenințarea unei coliziuni a Pământului cu corpuri mici sistem solar, este recunoscut astăzi ca un complex problema globalaînfruntând umanitatea. In acest monografie colectivă pentru prima dată au fost rezumate date despre toate aspectele problemei. Sunt luate în considerare ideile moderne despre proprietățile corpurilor mici ale Sistemului Solar și evoluția ansamblului lor, problemele de detectare și monitorizare a corpurilor mici. Probleme de evaluare a nivelului de amenințare și consecinte posibile corpuri care cad pe Pământ, modalități de protejare și reducere a daunelor, precum și modalități de dezvoltare a cooperării interne și internaționale în această problemă globală.

Cartea este destinată unei game largi de cititori. Oamenii de știință, profesorii, studenții absolvenți și studenții de diverse specialități, inclusiv, în primul rând, astronomie, fizică, științe ale pământului, tehnicieni spațiali și, bineînțeles, cititorii interesați de știință, vor găsi o mulțime de lucruri interesante pentru ei înșiși.

Carte:

<<< Назад

Înainte >>>

Asteroizii, ca toate corpurile din sistemul solar, cu excepția corpul central, strălucesc de lumina reflectată a soarelui. Când observă, ochiul înregistrează fluxul de lumină împrăștiat de asteroid spre Pământ și care trece prin pupilă. O caracteristică a senzației subiective a unui flux de lumină de intensitate variabilă provenind de la asteroizi este strălucirea lor. Este acest termen (mai degrabă decât luminozitate) care este recomandat să fie folosit în literatura stiintifica. De fapt, ochiul reacționează la iluminarea retinei, adică la fluxul luminos pe unitate de suprafață a zonei perpendiculare pe linia de vedere, la o distanță de Pământ. Iluminarea este invers proporțională cu pătratul distanței asteroidului față de Pământ. Având în vedere că fluxul împrăștiat de un asteroid este invers proporțional cu pătratul distanței acestuia față de Soare, se poate concluziona că iluminarea de pe Pământ este invers proporțională cu pătratul distanței de la asteroid la Soare și la Pământ. Astfel, dacă notăm iluminarea creată de un asteroid situat la o distanţă r de Soare şi? de la Pământ, prin E și prin E 1 - iluminarea creată de același corp, dar situată la o distanță unitară de Soare și de Pământ, apoi

E \u003d E 1 r -2? -2 . (3,2)

În astronomie, iluminarea este de obicei exprimată în magnitudini stelare. Un interval de iluminare de o magnitudine este raportul iluminărilor create de două surse, în care iluminarea de la una dintre ele este de 2,512 ori mai mare decât iluminarea creată de cealaltă. Într-un caz mai general, formula Pogson este valabilă:

E m1 /E m2 = 2,512 (m2-m1) , (3,3)

unde E m1 - iluminare dintr-o sursă cu magnitudinea m 1, E m2 - iluminare dintr-o sursă cu magnitudine m 2 (cu cât iluminarea este mai mică, cu atât magnitudinea este mai mare). Din aceste formule rezultă dependenţa luminozităţii asteroidului m, exprimată în mărimi, de distanţa r de la Soare şi? de pe pământ:

m = m 0 + 5 lg(r?), (3,4)

unde m 0 este așa-numita mărime absolută a asteroidului, numeric egală cu mărimea pe care ar avea-o asteroidul, aflându-se la o distanță de 1 UA. de la Soare și Pământ și la unghiul de fază zero (amintim că unghiul de fază este unghiul la asteroid dintre direcțiile către Pământ și către Soare). Evident, o astfel de configurație a trei corpuri nu poate fi realizată în natură.

Formula (3.4) nu descrie pe deplin schimbarea luminozității unui asteroid în timpul mișcării sale orbitale. De fapt, luminozitatea unui asteroid depinde nu numai de distanța sa față de Soare și Pământ, ci și de unghiul de fază. Această dependență este asociată, pe de o parte, cu prezența daunelor (partea asteroidului neiluminată de Soare) atunci când este observată de pe Pământ la un unghi de fază diferit de zero și, pe de altă parte, cu micro - și macrostructura suprafeței.

Trebuie avut în vedere faptul că asteroizii Centurii Principale pot fi observați doar la unghiuri de fază relativ mici, până la aproximativ 30°.

Până în anii 80. Secolului 20 Se credea că adăugarea unui termen proporțional cu unghiul de fază la formula (3.4) face posibilă luarea în considerare destul de bine a schimbării luminozității în funcție de unghiul de fază:

m = m0 + 5 lg(r?) + k?, (3,5)

Unde? - unghiul de fază. Coeficientul de proporționalitate k, deși diferit pentru diferiți asteroizi, variază în principal în intervalul 0,01–0,05 m/°.

Conform formulei (3.5), creșterea în mărime m cu creșterea unghiului de fază este liniară, m0 este ordonata punctului de intersecție a curbei de fază (de fapt dreaptă) cu verticala la r = ? = 1 și? = 0°.

Studii mai recente au arătat că curba de fază a asteroizilor este complexă. O scădere liniară a luminozității (o creștere a mărimii obiectului) cu creșterea unghiului de fază are loc numai în intervalul de la aproximativ 7° la 40°, după care începe o scădere neliniară. Pe de altă parte, la unghiuri de fază mai mici de 7°, are loc așa-numitul efect de opoziție - o creștere neliniară a luminozității cu o scădere a unghiului de fază (Fig. 3.15).

Orez. 3.15. Magnitudine față de unghiul de fază pentru asteroidul (1862) Apollo

Din 1986, pentru a calcula magnitudinea aparentă a asteroizilor în razele V (banda vizuală a spectrului sistemului fotometric UBV) se folosește o formulă semi-empirică mai complexă, care face posibilă descrierea mai precisă a modificării luminozității în domeniul unghiurilor de fază de la 0° la 120°. Formula arată ca

V = H + 5 lg(r?) - 2,5 lg[(1 - G)? 1+G? 2]. (3,6)

Aici H este magnitudinea absolută a asteroidului din fasciculele V, G este așa-numitul parametru de înclinare, ? 1 si? 2 - funcțiile unghiului de fază definite prin următoarele expresii:

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.

După ce sunt determinate elementele orbitei și, prin urmare, r, ? și? poate fi calculată, formula (3.6) face posibilă găsirea mărimii stelare absolute dacă există observații ale mărimii stelare aparente. Pentru a determina parametrul G, sunt necesare observații ale mărimii aparente la diferite unghiuri de fază. În prezent, valoarea parametrului G a fost determinată din observații pentru doar 114 asteroizi, inclusiv mai multe NEA. Valorile găsite ale lui G variază de la –0,12 la 0,60. Pentru alți asteroizi, se presupune că valoarea G este de 0,15.

Flux de energie radiantă a Soarelui în intervalul de lungimi de undă lumina vizibila, căzând pe suprafața asteroidului, este invers proporțională cu pătratul distanței sale de la Soare și depinde de mărimea asteroidului. Acest flux este parțial absorbit de suprafața asteroidului, încălzindu-l și parțial împrăștiat în toate direcțiile. Raportul dintre fluxul împrăștiat în toate direcțiile și fluxul incident se numește albedo sferic A. Caracterizează reflectivitatea suprafeței asteroidului.

Albedo sferic este de obicei reprezentat ca un produs al doi factori:

Primul factor p, numit albedo geometric, este raportul dintre luminozitatea unui corp ceresc real la unghi de fază zero și luminozitatea unui disc absolut alb de aceeași rază ca și corp ceresc, situat perpendicular pe razele soarelui la aceeași distanță de Soare și Pământ ca și corpul ceresc însuși. Al doilea factor q, numit integrală de fază, depinde de forma suprafeței.

În contradicție cu numele său, albedo geometric determină dependența împrăștierii fluxului incident nu de geometria corpului, ci de proprietăți fizice suprafete. Valorile geometrice ale albedo sunt date în tabele și se referă la reflectivitatea suprafețelor asteroizilor.

Albedo nu depinde de dimensiunea corpului. Este strâns legat de compoziția mineralogică și microstructura straturilor de suprafață ale unui asteroid și poate fi folosit pentru a clasifica asteroizii și a determina dimensiunile acestora. Pentru diferiți asteroizi, albedo variază de la 0,02 (obiecte foarte întunecate care reflectă doar 2% din lumina incidentă de la Soare) la 0,5 sau mai mult (cele foarte strălucitoare).

Pentru ceea ce urmează, este important să se stabilească o relație între raza unui asteroid, albedo-ul său și magnitudinea absolută. Evident, cu cât raza asteroidului este mai mare și cu cât albedo-ul său este mai mare, cu atât este mai mare fluxul luminos pe care îl reflectă într-o direcție dată, toate celelalte lucruri fiind egale. Iluminarea pe care o creează un asteroid pe Pământ depinde, de asemenea, de distanța sa față de Soare și Pământ și de fluxul de energie radiantă de la Soare, care poate fi exprimat în termeni de magnitudinea Soarelui.

Dacă desemnăm iluminarea creată de Soare pe Pământ drept E? , iluminarea creată de asteroid - ca E, distanțele de la asteroid la Soare și Pământ - ca r și?, și raza asteroidului (în AU) - ca?, atunci următoarea expresie poate fi folosită pentru a calculați albedo geometric p: