Ako upraviť albedo aktívneho povrchu. Celkové žiarenie, odraz slnečného žiarenia, absorbované žiarenie, svetlomety, zemské albedo. Pozrite sa, čo je „Albedo“ v iných slovníkoch

Aby sme pochopili procesy, ktoré ovplyvňujú klímu našej planéty, pripomeňme si niektoré pojmy.

Skleníkový efekt- ide o zvýšenie teploty spodných vrstiev atmosféry v porovnaní s teplotou tepelného žiarenia planéty. Podstata javu spočíva v tom, že povrch planéty pohlcuje slnečné žiarenie hlavne vo viditeľnej oblasti a po zahriatí ho vyžaruje späť do vesmíru, ale už v infračervenej oblasti. Značná časť infračerveného žiarenia Zeme je absorbovaná atmosférou a čiastočne znovu vyžarovaná na Zem. Tento efekt vzájomného prenosu sálavého tepla v spodných vrstvách atmosféry sa nazýva skleníkový efekt. Skleníkový efekt je prirodzený prvok tepelná bilancia Zem. Bez skleníkového efektu by priemerná povrchová teplota planéty bola -19°C namiesto reálnych +14°C. Počas niekoľkých posledných desaťročí rôzne národné a medzinárodné organizácie obhajovali hypotézu, že ľudská činnosť vedie k zvyšovaniu skleníkového efektu, a teda k dodatočnému zahrievaniu atmosféry. Zároveň existujú alternatívne uhly pohľadu, napríklad prepojenie teplotných zmien v zemskej atmosfére s prirodzenými cyklami slnečnej aktivity.(1)

Piata hodnotiaca správa Medzivládneho panelu pre zmenu klímy (2013 – 2014) uvádza, že s pravdepodobnosťou vyššou ako 95 % je dominantnou príčinou otepľovania pozorovaného od polovice 20. storočia ľudský vplyv. Konzistencia pozorovaných a vypočítaných zmien v rámci celého klimatického systému naznačuje, že pozorované klimatické zmeny sú spôsobené predovšetkým zvýšením atmosférických koncentrácií skleníkových plynov v dôsledku ekonomická aktivita osoba.

Súčasnú klimatickú zmenu v Rusku ako celku treba charakterizovať ako pokračujúce otepľovanie rýchlosťou viac ako dvaapolnásobne priemerná rýchlosť globálne otepľovanie.(2)

difúzny odraz- ide o odraz svetelného toku dopadajúceho na povrch, pri ktorom k odrazu dochádza pod iným uhlom ako dopadajúce. difúzny odraz sa stáva v prípade, že nepravidelnosti povrchu sú rádovo vlnovej dĺžky (alebo ju presahujú) a sú usporiadané náhodne. (3)

Zem Albedo(A.Z.) – Percento vyžarovaného slnečného žiarenia glóbus(spolu s atmosférou) späť do svetového priestoru, k slnečnému žiareniu, ktoré dorazilo na hranicu atmosféry. Návrat slnečného žiarenia Zemou sa skladá z odrazu od zemského povrchu, rozptyl priameho žiarenia atmosférou do svetového priestoru (spätný rozptyl) a odrazy od horného povrchu oblakov. A. 3. vo viditeľnej časti spektra (vizuálne) – asi 40 %. Pre integrálny tok slnečného žiarenia je integrál (energia) A. 3. asi 35 %. Pri absencii oblačnosti by vizuálna A. 3. bola asi 15 %. (štyri)

Spektrálny rozsah elektromagnetického žiarenia Slnka- siaha od rádiových vĺn do röntgenových lúčov. Maximum jeho intenzity však dopadá na viditeľnú (žltozelenú) časť spektra. Na hranici zemskú atmosféru ultrafialová časť slnečného spektra je 5%, viditeľná časť 52% a infračervená časť 43%, pri povrchu Zeme ultrafialová časť 1%, viditeľná časť 40% a infračervená časť slnečného spektra je 59 %. (5)

slnečná konštanta- celkový výkon slnečného žiarenia prechádzajúceho jednou oblasťou, orientovanou kolmo na prúdenie, vo vzdialenosti jednej astronomickej jednotky od Slnka mimo zemskej atmosféry. Podľa mimoatmosférických meraní je solárna konštanta 1367 W/m².(3)

Plocha zemského povrchu– 510 072 000 km2.

Hlavná časť.

Zmeny súčasnej klímy (v smere otepľovania) sa nazývajú globálne otepľovanie.

Najjednoduchší mechanizmus globálneho otepľovania je nasledujúci.

Slnečné žiarenie, ktoré vstupuje do atmosféry našej planéty, sa v priemere odráža o 35%, čo je integrálne albedo Zeme. Väčšinu zvyšku absorbuje povrch, ktorý sa zahrieva. Zvyšok prijímajú rastliny prostredníctvom fotosyntézy.

Rozohriaty povrch Zeme začne vyžarovať v infračervenej oblasti, no toto žiarenie neuniká do vesmíru, ale je oneskorené skleníkovými plynmi. Nebudeme brať do úvahy typy skleníkových plynov. Čím viac skleníkových plynov, tým viac tepla vyžarujú späť na Zem a tým vyššia je priemerná teplota zemského povrchu.

Parížska dohoda, dohoda v rámci Rámcového dohovoru Organizácie Spojených národov o zmene klímy, sa zaoberá potrebou „udržať globálne zvýšenie priemernej teploty ‚výrazne pod‘ 2 °C a ‚vynaložiť úsilie‘ na obmedzenie nárastu teploty na 1,5 °C“. V ňom však okrem znižovania emisií skleníkových plynov neexistuje žiadny algoritmus na riešenie tohto problému.

Vzhľadom na to, že Spojené štáty americké odstúpili od tejto dohody 1. júna 2017, je potrebný nový medzinárodný projekt. A Rusko to môže ponúknuť.

Hlavnou výhodou novej dohody by mal byť jasný a účinný mechanizmus na zmiernenie vplyvu skleníkových plynov na klímu Zeme.

Najzaujímavejším spôsobom, ako znížiť vplyv skleníkových plynov na klímu, môže byť zvýšenie priemerného albeda Zeme.

Poďme sa na to pozrieť bližšie.

V Rusku je asi 625 000 km ciest pokrytých asfaltom, v Číne a USA - celkovo o rádovo viac.

Aj keď predpokladáme, že všetky cesty v Rusku sú jednopruhové a kategórie 4 (čo je samo o sebe absurdné), minimálna šírka bude 3 m (podľa SNiP 2.07.01-89). Plocha cesty bude 1875 km2. Alebo 1 875 000 000 m2.

Slnečná konštanta mimo atmosféry, ako si pamätáme, je 1,37 kW/m2.

Pre zjednodušenie si zoberme stredné pásmo, kde slnečná energia na zemskom povrchu (priemerná hodnota za rok) bude približne rovná 0,5 kW/m2.

Dostávame, že sila slnečného žiarenia dopadá na cesty Ruskej federácie 937 500 000 wattov.

Teraz toto číslo vydelíme 2. Zem sa točí. Ukazuje sa, že 468 750 000 wattov.

Priemerné integrálne albedo asfaltu je 20%.

Pridaním pigmentu alebo rozbitého skla možno zvýšiť viditeľné albedo asfaltu až o 40 %. Pigment sa musí spektrálne zhodovať s rozsahom žiarenia našej hviezdy. Tie. majú žltozelené farby. Ale zároveň - nezhoršujte sa fyzicka charakteristika asfaltový betón a byť čo najlacnejšie a najjednoduchšie syntetizovať.

Pri postupnej výmene starého asfaltového betónu za nový, v procese prirodzeného opotrebovania prvého, bude celkový nárast výkonu odrazeného žiarenia 469 MW x 0,4 (viditeľná časť slnečného spektra) x0,2 ( rozdiel medzi starým a novým albedom) 37,5 MW.

Neberieme do úvahy infračervenú zložku spektra, pretože bude absorbovaný skleníkovými plynmi.

Na celom svete bude táto hodnota viac ako 500 MW. To je 0,00039 % z celkovej energie dopadajúcej na Zem. A aby sa eliminoval skleníkový efekt, je potrebné odrážať výkon o 3 rády viac.

Situácia na planéte sa zhorší a topenie ľadovcov, pretože. ich albedo je veľmi vysoké.

Povrch	Charakteristický	Albedo, %
Pôdy
čierna pôda	suchá, rovná zem čerstvo zoraná, vlhká
hlinitý	suchý mokrý
piesková	žltkastý belavý riečny piesok	34 – 40
Vegetačný kryt
raž, pšenica v období plnej zrelosti	22 – 25
lužná lúka so sviežou zelenou trávou	21 – 25
suchá tráva
les	smrekovec	9 – 12
borovica	13 – 15
breza	14 – 17
Snehová pokrývka
sneh	suchý čerstvo padnutý vlhký čistý jemnozrnný vlhký namočený vo vode, sivý	85 – 95 55 – 63 40 – 60 29 – 48
ľad	rieka modrozelená	35 – 40
morská mliečna modrá
vodná plocha
pri slnečnej výške 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

Prevažná časť priameho žiarenia odrazeného zemským povrchom a horným povrchom oblakov ide mimo atmosféry do svetového priestoru. Približne jedna tretina rozptýleného žiarenia smeruje aj do svetového priestoru. Pomer všetkých odrazených a rozptýlené slnečnému žiareniu Celkom slnečné žiarenie vstupujúce do atmosféry sa nazýva Planetárne albedo Zeme. Planetárne albedo Zeme sa odhaduje na 35 - 40%. Jeho hlavnou súčasťou je odraz slnečného žiarenia oblakmi.

Tabuľka 2.6

Závislosť od veľkosti Komu n zo zemepisnej šírky miesta a ročného obdobia

Zemepisná šírka	Mesiace
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

Tabuľka 2.7

Závislosť od veľkosti Komu v + od zemepisnej šírky miesta a ročného obdobia

(podľa A.P. Braslavského a Z.A. Vikuliny)

Zemepisná šírka	Mesiace
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

Celkové žiarenie dopadajúce na zemský povrch nie je úplne absorbované, ale čiastočne sa odráža od zeme. Preto pri výpočte príchodu slnečnej energie na miesto je potrebné brať do úvahy odrazivosť zemského povrchu. K odrazu žiarenia dochádza aj od povrchu oblakov. Pomer celého toku krátkovlnného žiarenia Rk odrazeného daným povrchom vo všetkých smeroch k toku žiarenia Q dopadajúcemu na tento povrch sa nazýva tzv. albedo(A) daný povrch. Táto hodnota

ukazuje, koľko žiarivej energie dopadajúcej na povrch sa od neho odráža. Albedo sa často vyjadruje v percentách. Potom

(1.3)

V tabuľke. Č. 1.5 udáva hodnoty albeda pre rôzne typy zemského povrchu. Z údajov v tabuľke. 1.5 ukazuje, že čerstvo napadaný sneh má najvyššiu odrazivosť. V niektorých prípadoch bolo pozorované albedo snehu až 87 % a v podmienkach Arktídy a Antarktídy dokonca až 95 %. Utlačený, roztopený a ešte viac znečistený sneh odráža oveľa menej. Albedo rôznych pôd a vegetácie, ako vyplýva z tabuľky. 4 sa relatívne mierne líšia. Početné štúdie ukázali, že albedo sa počas dňa často mení.

V čom najvyššie hodnoty albedo sa zaznamenáva ráno a večer. Vysvetľuje to skutočnosť, že odrazivosť drsných povrchov závisí od uhla dopadu slnečného žiarenia. Pri vertikálnom páde slnečné lúče prenikajú hlbšie do vegetačného krytu a tam sa pohlcujú. Pri nízkej výške slnka lúče menej prenikajú do porastu a vo väčšej miere sa odrážajú od jeho povrchu. Albedo vodných plôch je v priemere menšie ako albedo pevninského povrchu. Vysvetľuje sa to tým, že slnečné lúče (krátkovlnná zeleno-modrá časť slnečného spektra) prenikajú vo veľkej miere do horných vrstiev vody, ktoré sú pre ne priehľadné, kde sa rozptyľujú a pohlcujú. V tomto ohľade stupeň jej zákalu ovplyvňuje odrazivosť vody.

Tabuľka č. 1.5

Pre znečistenú a zakalenú vodu sa albedo citeľne zvyšuje. Pre rozptýlené žiarenie je albedo vody v priemere asi 8-10%. Pri priamom slnečnom žiarení závisí albedo vodnej hladiny od výšky slnka: s poklesom výšky slnka sa hodnota albeda zvyšuje. Takže pri samotnom výskyte lúčov sa odrazí len asi 2-5%. Keď je slnko nízko nad horizontom, odrazí sa 30-70%. Odrazivosť mrakov je veľmi vysoká. Priemerné albedo oblačnosti je asi 80 %. Poznaním hodnoty povrchového albeda a hodnoty celkového žiarenia je možné určiť množstvo žiarenia absorbovaného daným povrchom. Ak A je albedo, potom hodnota a \u003d (1-A) je koeficient absorpcie daného povrchu, ktorý ukazuje, aká časť žiarenia dopadajúceho na tento povrch je absorbovaná.

Napríklad, ak celkový tok žiarenia Q = 1,2 cal / cm 2 min dopadne na povrch zelenej trávy (A \u003d 26%), potom bude percento absorbovaného žiarenia

Q \u003d 1 – A \u003d 1 – 0,26 \u003d 0,74 alebo a \u003d 74 %,

a množstvo absorbovaného žiarenia

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

Albedo povrchu vody je veľmi závislé od uhla dopadu slnečných lúčov, keďže čistá voda odráža svetlo podľa Fresnelovho zákona.

kde Z P – zenitový uhol slnka Z 0 je uhol lomu slnečných lúčov.

V polohe Slnka v zenite je albedo hladiny pokojného mora 0,02. S nárastom zenitového uhla Slnka Z P albedo sa zvyšuje a dosahuje 0,35 at Z P\u003d 85. Vzrušenie z mora vedie k zmene Z P , a výrazne znižuje rozsah hodnôt albeda, pretože sa celkovo zvyšuje Z n z dôvodu zvýšenia pravdepodobnosti dopadu lúčov na naklonenú vlnovú plochu Vzrušenie ovplyvňuje odrazivosť nielen v dôsledku sklonu vlnovej plochy voči slnečným lúčom, ale aj v dôsledku tvorby vzduchových bublín vo vode. Tieto bubliny do značnej miery rozptyľujú svetlo a zvyšujú difúzne žiarenie vychádzajúce z mora. Preto pri vysokých morských vlnách, keď sa objaví pena a jahňatá, sa vplyvom oboch faktorov albedo zväčšuje.Rozptýlené žiarenie dopadá na vodnú hladinu pod rôznymi uhlami.bezoblačná obloha. Závisí to aj od rozloženia oblačnosti na oblohe. Preto albedo morského povrchu pre difúzne žiarenie nie je konštantné. Hranice jeho fluktuácií sú však užšie o 1 od 0,05 do 0,11. V dôsledku toho sa albedo vodnej hladiny pre celkové žiarenie mení v závislosti od výšky Slnka, pomeru medzi priamym a rozptýleným žiarením, morských povrchových vĺn. na pamäti, že severné časti oceánov sú silne pokryté morským ľadom. V tomto prípade treba brať do úvahy aj albedo ľadu. Ako viete, významné oblasti zemského povrchu, najmä v stredných a vysokých zemepisných šírkach, sú pokryté mrakmi, ktoré veľmi odrážajú slnečné žiarenie. Preto je znalosť albeda v oblakoch veľmi zaujímavá. Špeciálne merania albeda oblačnosti sa uskutočnili pomocou lietadiel a balónov. Ukázali, že albedo oblakov závisí od ich tvaru a hrúbky.Najvyššie hodnoty má albedo oblakov altocumulus a stratocumulus.oblaky Cu - Sc - asi 50%.

Najkompletnejšie údaje o cloudovom albede získané na Ukrajine. Závislosť albeda a prenosovej funkcie p od hrúbky oblakov, ktorá je výsledkom systematizácie nameraných údajov, je uvedená v tabuľke. 1.6. Ako je možné vidieť, nárast hrúbky oblačnosti vedie k zvýšeniu albeda a zníženiu prenosovej funkcie.

Priemerné albedo pre mraky St s priemernou hrúbkou 430 m je 73 %, pre oblačnosť Ss pri priemernej hrúbke 350 m - 66 % a prenosové funkcie pre tieto oblaky sú 21, respektíve 26 %.

Albedo oblakov závisí od albeda zemského povrchu. r 3 nad ktorým sa oblak nachádza. Z fyzikálneho hľadiska je jasné, že čím viac r 3 , tým väčší je tok odrazeného žiarenia prechádzajúceho nahor cez hornú hranicu oblaku. Keďže albedo je pomer tohto toku k prichádzajúcemu, zvýšenie albeda zemského povrchu vedie k zvýšeniu albeda oblakov.Štúdium vlastností oblakov odrážať slnečné žiarenie bolo realizované pomocou umelých satelitov Zeme meraním jasu oblakov. Priemerné hodnoty albeda oblakov získané z týchto údajov sú uvedené v tabuľke 1.7.

Tabuľka 1.7 - Priemerné hodnoty albeda oblakov rôznych foriem

Albedo oblačnosti sa podľa týchto údajov pohybuje od 29 do 86 %. Pozoruhodný je fakt, že cirrové oblaky majú v porovnaní s inými formami oblakov (s výnimkou kumulov) malé albedo. Iba oblaky cirrostratus, ktoré sú hrubšie, do značnej miery odrážajú slnečné žiarenie (r= 74 %).

Strana 17 z 81

Celkové žiarenie, odrazené slnečné žiarenie, absorbované žiarenie, PAR, albedo Zeme

Všetko slnečné žiarenie prichádzajúce na zemský povrch – priame aj rozptýlené – sa nazýva celkové žiarenie. Teda celková radiácia

Q = S? hriech h + D,

kde S- energetické osvetlenie priamym žiarením,

D- energetické osvetlenie rozptýleným žiarením,

h- výška slnka.

Pri bezoblačnej oblohe má celkové žiarenie denné kolísanie s maximom okolo poludnia a ročné kolísanie s maximom v lete. Čiastočná oblačnosť, ktorá nepokrýva slnečný disk, zvyšuje celkové žiarenie v porovnaní s bezoblačnou oblohou; plná oblačnosť ju naopak znižuje. V priemere oblačnosť znižuje celkovú radiáciu. Preto je v lete príchod celkovej radiácie v predpoludňajších hodinách v priemere väčší ako v popoludňajších hodinách.
Z rovnakého dôvodu je v prvom polroku väčší ako v druhom.

S.P. Khromov a A.M. Petrosyants udávajú poludňajšie hodnoty celkového žiarenia v letných mesiacoch pri Moskve pri bezoblačnej oblohe: v priemere 0,78 kW / m 2, so Slnkom a oblakmi - 0,80, so súvislou oblačnosťou - 0,26 kW / m 2.

Celkové žiarenie dopadajúce na zemský povrch sa väčšinou absorbuje v hornej tenkej vrstve pôdy alebo v hrubšej vrstve vody a mení sa na teplo a čiastočne sa odráža. Veľkosť odrazu slnečného žiarenia od zemského povrchu závisí od charakteru tohto povrchu. Pomer množstva odrazeného žiarenia k celkovému množstvu žiarenia dopadajúceho na daný povrch sa nazýva povrchové albedo. Tento pomer je vyjadrený v percentách.

Takže z celkového toku celkového žiarenia ( S hriech h + D) jeho časť sa odráža od zemského povrchu ( S hriech h + D)A kde ALE je povrchové albedo. Zvyšok celkovej radiácie
(S hriech h + D) (1 – ALE) je absorbovaný zemským povrchom a ide ohrievať vrchné vrstvy pôdy a vody. Táto časť sa nazýva absorbované žiarenie.

Albedo povrchu pôdy sa pohybuje v rozmedzí 10–30 %; vo vlhkej černozeme klesá na 5% a v suchom svetlom piesku môže stúpať na 40%. So zvyšujúcou sa vlhkosťou pôdy sa albedo znižuje. Albedo vegetačného krytu - lesy, lúky, polia - je 10–25%. Albedo povrchu čerstvo napadaného snehu je 80 – 90 %, zatiaľ čo dlho stojaceho snehu je asi 50 % a menej. Albedo hladkej vodnej hladiny pre priame žiarenie sa pohybuje od niekoľkých percent (ak je Slnko vysoko) do 70 % (ak je nízke); záleží aj od vzrušenia. Pre rozptýlené žiarenie je albedo vodných plôch 5–10 %. V priemere je albedo povrchu svetového oceánu 5–20 %. Albedo horného povrchu oblakov sa pohybuje od niekoľkých percent do 70–80 %, v závislosti od typu a hrúbky oblačnosti, v priemere 50–60 % (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004).

Uvedené čísla sa týkajú odrazu slnečného žiarenia nielen viditeľného, ale aj v celom jeho spektre. Fotometrické prostriedky merajú albedo len pre viditeľné žiarenie, ktoré sa, samozrejme, môže trochu líšiť od albeda pre celý tok žiarenia.

Prevažná časť žiarenia odrazeného zemským povrchom a horným povrchom oblakov ide mimo atmosféry do svetového priestoru. Časť (asi jedna tretina) rozptýleného žiarenia smeruje aj do svetového priestoru.

Pomer odrazeného a rozptýleného slnečného žiarenia opúšťajúceho vesmír k celkovému množstvu slnečného žiarenia vstupujúceho do atmosféry sa nazýva planetárne albedo Zeme alebo jednoducho Zemské albedo.

Vo všeobecnosti sa planetárne albedo Zeme odhaduje na 31%. Hlavnou súčasťou planetárneho albeda Zeme je odraz slnečného žiarenia oblakmi.

Časť priameho a odrazeného žiarenia sa podieľa na procese fotosyntézy rastlín, preto sa nazýva tzv fotosynteticky aktívneho žiarenia(FAR). FAR -časť krátkovlnného žiarenia (od 380 do 710 nm), ktorá je vo vzťahu k fotosyntéze a výrobnému procesu rastlín najaktívnejšia, predstavuje priame aj difúzne žiarenie.

Rastliny sú schopné spotrebovávať priame slnečné žiarenie a odrážať sa od nebeských a pozemských objektov v rozsahu vlnových dĺžok od 380 do 710 nm. Tok fotosynteticky aktívneho žiarenia je približne polovičný slnečného toku, t.j. polovicu celkového žiarenia, a to prakticky bez ohľadu na poveternostné podmienky a lokalitu. Aj keď, ak je pre podmienky Európy typická hodnota 0,5, tak pre podmienky Izraela je o niečo vyššia (asi 0,52). Nedá sa však povedať, že rastliny využívajú PAR rovnakým spôsobom počas celého života a v rôzne podmienky. Efektívnosť využívania PAR je rôzna, preto boli navrhnuté ukazovatele „Faktor využitia PAR“, ktorý odráža efektívnosť využívania PAR a „Účinnosť fytocenóz“. Účinnosť fytocenóz charakterizuje fotosyntetickú aktivitu vegetačného krytu. Tento parameter našiel medzi lesníkmi najširšie uplatnenie pri hodnotení lesných fytocenóz.

Je potrebné zdôrazniť, že samotné rastliny sú schopné vytvárať PAR vo vegetačnom kryte. To je dosiahnuté vďaka usporiadaniu listov smerom k slnečným lúčom, rotácii listov, rozmiestneniu listov rôznych veľkostí a uhlov na rôzne úrovne fytocenózy, t.j. cez takzvanú baldachýnovú architektúru. Vo vegetačnom kryte sa slnečné lúče opakovane lámu, odrážajú od povrchu listov, čím si vytvárajú vlastný vnútorný režim žiarenia.

Žiarenie rozptýlené v rámci vegetačného krytu má rovnakú fotosyntetickú hodnotu ako priame a difúzne žiarenie vstupujúce na povrch vegetačného krytu.

Obsah
Klimatológia a meteorológia
DIDAKTICKÝ PLÁN
Meteorológia a klimatológia
Atmosféra, počasie, klíma
Meteorologické pozorovania
Aplikácia kariet
Meteorologická služba a Svetová meteorologická organizácia (WMO)
Klimotvorné procesy
Astronomické faktory
Geofyzikálne faktory
Meteorologické faktory
O slnečnom žiarení
Tepelná a radiačná rovnováha Zeme
priame slnečné žiarenie
Zmeny slnečného žiarenia v atmosfére a na zemskom povrchu
Fenomény rozptylu žiarenia
Celkové žiarenie, odrazené slnečné žiarenie, absorbované žiarenie, PAR, albedo Zeme
Žiarenie zemského povrchu
Protižiarenie alebo protižiarenie
Radiačná bilancia zemského povrchu
Geografické rozloženie radiačnej bilancie
Atmosférický tlak a barické pole
tlakové systémy
kolísanie tlaku
Zrýchlenie vzduchu v dôsledku barického gradientu
Vychyľovacia sila rotácie Zeme
Geostrofický a gradientný vietor
barický veterný zákon
Fronty v atmosfére
Tepelný režim atmosféry
Tepelná bilancia zemského povrchu
Denné a ročné zmeny teploty na povrchu pôdy
Teploty vzduchovej hmoty
Ročná amplitúda teploty vzduchu
Kontinentálne podnebie
Oblačnosť a zrážky
Odparovanie a nasýtenie
Vlhkosť
Geografické rozloženie vlhkosti vzduchu
atmosférická kondenzácia
Mraky
Medzinárodná klasifikácia cloudu
Oblačnosť, jej denná a ročná zmena
Zrážky z oblakov (klasifikácia zrážok)
Charakteristika zrážkového režimu
Ročný chod zrážok
Klimatický význam snehovej pokrývky
Atmosférická chémia
Chemické zloženie zemskej atmosféry
Chemické zloženie oblakov
Chemické zloženie zrážok
Kyslosť zrážok
Všeobecná cirkulácia atmosféry

Problém nebezpečenstva asteroid-kométa, t.j. hrozba kolízie Zeme s malými telesami slnečná sústava, je dnes uznávaný ako komplex globálny problémčeliť ľudskosti. V tomto kolektívna monografia po prvýkrát boli zhrnuté údaje o všetkých aspektoch problému. Uvažuje sa o moderných predstavách o vlastnostiach malých telies slnečnej sústavy ao vývoji ich súboru, o problémoch detekcie a monitorovania malých telies. Otázky hodnotenia úrovne ohrozenia a možné následky telies padajúcich na Zem, spôsoby ochrany a znižovania škôd, ako aj spôsoby rozvoja domácej a medzinárodnej spolupráce na tomto celosvetovom probléme.

Kniha je určená širokému okruhu čitateľov. Vedci, učitelia, postgraduálni študenti a študenti rôznych odborov, medzi ktoré patrí predovšetkým astronómia, fyzika, vedy o Zemi, vesmírni technici a, samozrejme, čitatelia so záujmom o vedu, tu nájdu veľa zaujímavého.

kniha:

<<< Назад

Vpred >>>

Asteroidy, ako všetky telesá v slnečnej sústave okrem centrálny orgán, svietiť odrazeným svetlom slnka. Pri pozorovaní oko registruje svetelný tok rozptýlený asteroidom smerom k Zemi a prechádzajúci cez zrenicu. Charakteristickým znakom subjektívneho pocitu svetelného toku rôznej intenzity pochádzajúceho z asteroidov je ich brilantnosť. Práve tento výraz (skôr ako jas) sa odporúča používať v vedeckej literatúry. V skutočnosti oko reaguje na osvetlenie sietnice, t.j. na svetelný tok na jednotku plochy plochy kolmej na zornú líniu vo vzdialenosti Zeme. Osvetlenie je nepriamo úmerné druhej mocnine vzdialenosti asteroidu od Zeme. Ak vezmeme do úvahy, že tok rozptýlený asteroidom je nepriamo úmerný štvorcu jeho vzdialenosti od Slnka, možno dospieť k záveru, že osvetlenie na Zemi je nepriamo úmerné druhej mocnine vzdialenosti od asteroidu k Slnku a k Zemi. Ak teda označíme osvetlenie vytvorené asteroidom nachádzajúcim sa vo vzdialenosti r od Slnka a? od Zeme, cez E a cez E 1 - osvetlenie vytvorené tým istým telesom, ktoré sa však nachádza v jednotkovej vzdialenosti od Slnka a od Zeme, potom

E \u003d E 1 r -2? -2. (3.2)

V astronómii sa osvetlenie zvyčajne vyjadruje v hviezdnych magnitúdach. Interval osvetlenia jednej veľkosti je pomer osvetlenia vytvorených dvoma zdrojmi, v ktorých je osvetlenie z jedného z nich 2,512-krát väčšie ako osvetlenie vytvorené druhým. Vo všeobecnejšom prípade Pogsonov vzorec platí:

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

kde E m1 - osvetlenie zo zdroja s magnitúdou m 1, E m2 - osvetlenie zo zdroja s magnitúdou m 2 (čím menšie osvetlenie, tým väčšia magnitúda). Z týchto vzorcov vyplýva závislosť jasnosti asteroidu m, vyjadrenej vo magnitúdach, od vzdialenosti r od Slnka a? zo zeme:

m = m0 + 5 lg(r?), (3,4)

kde m 0 je takzvaná absolútna magnitúda asteroidu, ktorá sa číselne rovná magnitúde, ktorú by mal asteroid vo vzdialenosti 1 AU. od Slnka a Zeme a pri nulovom fázovom uhle (pripomeňme, že fázový uhol je uhol pri asteroide medzi smermi k Zemi a k Slnku). Je zrejmé, že takáto konfigurácia troch telies sa v prírode nedá realizovať.

Vzorec (3.4) úplne neopisuje zmenu jasnosti asteroidu počas jeho orbitálneho pohybu. V skutočnosti jas asteroidu závisí nielen od jeho vzdialenosti od Slnka a Zeme, ale aj od fázového uhla. Táto závislosť je spojená na jednej strane s prítomnosťou poškodenia (časť asteroidu neosvetlená Slnkom) pri pozorovaní zo Zeme pod nenulovým fázovým uhlom a na druhej strane s mikro - a makroštruktúra povrchu.

Treba mať na pamäti, že asteroidy hlavného pásu možno pozorovať len pri relatívne malých fázových uhloch, do asi 30°.

Až do 80. rokov. 20. storočie Verilo sa, že pridanie termínu úmerného fázovému uhlu do vzorca (3.4) umožňuje pomerne dobre zohľadniť zmenu jasu v závislosti od fázového uhla:

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

kde? - fázový uhol. Koeficient proporcionality k, aj keď sa líši pre rôzne asteroidy, sa pohybuje hlavne v rozmedzí 0,01–0,05 m/°.

Podľa vzorca (3.5) je nárast veľkosti m s rastúcim fázovým uhlom lineárny, m0 je ordináta priesečníka fázovej krivky (v skutočnosti priamej) s vertikálou v r = ? = 1 a? = 0°.

Novšie štúdie ukázali, že fázová krivka asteroidov je zložitá. Lineárny pokles jasu (zvýšenie veľkosti objektu) so zväčšujúcim sa fázovým uhlom prebieha len v rozsahu približne od 7° do 40°, po ktorom začína nelineárny pokles. Na druhej strane pri fázových uhloch menších ako 7° dochádza k takzvanému opozičnému efektu - nelineárnemu nárastu jasu s poklesom fázového uhla (obr. 3.15).

Ryža. 3.15. Veľkosť verzus fázový uhol pre asteroid (1862) Apollo

Od roku 1986 na výpočet zdanlivej veľkosti asteroidov v lúčoch V (viditeľné pásmo spektra fotometrického systému UBV) je použitý zložitejší semiempirický vzorec, ktorý umožňuje presnejšie popísať zmenu jasu v rozsahu fázových uhlov od 0° do 120° . Vzorec vyzerá

V = H + 5 lg(r2) - 2,5 lg[(1 - G)? 1+G? 2]. (3.6)

Tu je H absolútna veľkosť asteroidu vo zväzkoch V, G je takzvaný parameter sklonu, ? 1 a? 2 - funkcie fázového uhla definované nasledujúcimi výrazmi:

I = exp ( - A i B i ), i = 1, 2,

Ai = 3,33, A2 = 1,87, B1 = 0,63, B2 = 1,22.

Po určení prvkov obežnej dráhy a teda r, ? a? možno vypočítať, vzorec (3.6) umožňuje nájsť absolútnu hviezdnu magnitúdu, ak existujú pozorovania zdanlivej hviezdnej magnitúdy. Na určenie parametra G sú potrebné pozorovania zdanlivej magnitúdy pri rôznych fázových uhloch. V súčasnosti bola hodnota parametra G určená z pozorovaní len pre 114 asteroidov vrátane niekoľkých NEA. Zistené hodnoty G sa pohybujú od –0,12 do 0,60. Pre ostatné asteroidy sa predpokladá, že hodnota G je 0,15.

Tok žiarivej energie Slnka v rozsahu vlnových dĺžok viditeľné svetlo, dopadajúce na povrch asteroidu, je nepriamo úmerné druhej mocnine jeho vzdialenosti od Slnka a závisí od veľkosti asteroidu. Toto prúdenie je čiastočne absorbované povrchom asteroidu, zahrievaním ho a čiastočne rozptýlené do všetkých smerov. Pomer toku rozptýleného vo všetkých smeroch k dopadajúcemu toku sa nazýva sférické albedo A. Charakterizuje odrazivosť povrchu asteroidu.

Sférické albedo je zvyčajne reprezentované ako produkt dvoch faktorov:

Prvý faktor p, nazývaný geometrické albedo, je pomer jasu skutočného nebeského telesa pri nulovom fázovom uhle k jasu absolútne bieleho disku s rovnakým polomerom ako nebeské telo, ktorý sa nachádza kolmo na slnečné lúče v rovnakej vzdialenosti od Slnka a Zeme ako samotné nebeské teleso. Druhý faktor q, nazývaný fázový integrál, závisí od tvaru povrchu.

Geometrické albedo v rozpore so svojím názvom určuje závislosť rozptylu dopadajúceho prúdenia nie od geometrie telesa, ale od fyzikálne vlastnosti povrchy. Sú to hodnoty geometrického albeda, ktoré sú uvedené v tabuľkách a sú myslené, keď hovoríme o odrazivosti povrchov asteroidov.

Albedo nezávisí od veľkosti tela. Úzko súvisí s mineralogickým zložením a mikroštruktúrou povrchových vrstiev asteroidu a možno ho použiť na klasifikáciu asteroidov a určenie ich veľkosti. Pre rôzne asteroidy sa albedo pohybuje od 0,02 (veľmi tmavé objekty, ktoré odrážajú len 2 % dopadajúceho svetla zo Slnka) po 0,5 alebo viac (veľmi jasné).

Pre to, čo nasleduje, je dôležité stanoviť vzťah medzi polomerom asteroidu, jeho albedom a absolútnou veľkosťou. Je zrejmé, že čím väčší je polomer asteroidu a čím väčšie je jeho albedo, tým väčší je svetelný tok, ktorý odráža v danom smere, pričom všetky ostatné veci sú rovnaké. Osvetlenie, ktoré asteroid vytvára na Zemi, závisí aj od jeho vzdialenosti od Slnka a Zeme a od toku žiarivej energie zo Slnka, čo sa dá vyjadriť veľkosťou Slnka.

Ak označíme osvetlenie vytvorené Slnkom na Zemi ako E ? , osvetlenie vytvorené asteroidom - ako E, vzdialenosti od asteroidu k Slnku a Zemi - ako r a?, a polomer asteroidu (v AU) - ako?, potom je možné použiť nasledujúci výraz vypočítajte geometrické albedo p: