Содержание
-
Доклад на тему: Солнечная радиация
Подготовила: Студентка III курса Архитектурного факультета Снегирёва Варвара НАОМА 2013
-
Климатические изменения
-
Солнечная система
-
Солнце-главныйвиновникклиматическихизменений. МассаСолнцасоставляет 99,8 % от суммарноймассывсейСолнечнойсистемы. Солнечноеизлучениеподдерживаетжизнь на поверхностиЗемли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земные погоду и климат. Солнцесостоитизводорода (~74 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в состав в микроскопическихконцентрацияхэлементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. "). Поверхностная температура Солнцадостигает 5780 K, поэтомуСолнцесветитбеловатымсветом, ноиз-заподавления части спектра атмосферойЗемлиэтотсветприобретаетжёлтыйоттенок.
-
Вес Земли в сравнении с Солнцем
-
Схематическое изображение спокойной области (с. о.) и активной области (а. о.) атмосферы Солнца. Приведены значения потоков энергии, выходящих из фотосферы (во всём диапазоне длин волн), хромосферы и короны (в коротковолновой области спектра).
-
ПериодобращенияЗемливокругсвоей оси -24 часа, а вокругСолнца 365 суток. Ось земли, проходящая через Северный и Южные полюса наклонена к плоскостиобращенияЗемливокругСолнцаподуглом в 23.1 градуса. Вследствиечеговращающаяся Земля подставляетСолнцу то Северный то Южный полюса, отчегонаступаютсменывременигода. Без наклона оси продолжительность дня и ночи в любомместеЗемлибылабыодинакова, и днем солнцеподнималосьбы над горизонтом на одну и ту же высоту в течениевсегогода.
-
-
-
Астрономическивременагодаразделены моментами летнегосолнцестояния, осеннегоравноденствия, зимнегосолнцестояния и весеннегоравноденствия. В периодмеждумартовским и сентябрьскимравноденствиями (от 20 (21) марта до 22 (23) сентября) из-занаклоназемной оси Северноеполушариеобращено к Солнцубо́льшуючасть суток, поэтомусеверныеширотыполучаютбольше тепла и света, чемюжные. Летом днистановятсядлиннее, а положениесолнца — выше, чем в Южномполушарии, где в этовремя зима. Спустяполгода Земля переходит на противоположную точку своейорбиты. Наклон оси остаётся таким же, однакотеперьЮжноеполушариеоказываетсяобращённым к Солнцубольшуючасть суток, там днидольше, больше и тепла и света. В Северномполушарии в этовремя зима.
-
-
Из-заэллиптическойформыземнойорбитывременагодаимеютразнуюпродолжительность. Так, в Северномполушариилетопродолжаетсяприблизительно 93,6 суток, осень — 89,8, зима — 89,0, весна — 92,8. В Южномполушарии — соответственно 89,0, 92,8, 93,6 и 89,8 суток
-
Но 23.1 градуса это не постоянная, а усредненная величина, уголнаклонамеждуосьюсобственноговращения и осью, вокругкоторойпроисходитвращениепостоянноизменяется в пределах 1.5-2 градуса. В Наукеэтоназывают "нутацией". При этом, когдауголуменьшается, то больше тепла попадает на макушкипланеты и начинают таять полярные шапки, а при увеличении – возрастают. Периоднутации 41 000 лет. Максимальноеотклонение оси Земли-24,5°, а минимальное-22,1°.
-
Еще естьтакиеастрономическиеявления как цикл эксцентриситета (сжимание-расширениеэллипсаорбиты -93 000 лет) и прецессия-конусообразноеколебание оси вращенияпланеты. Периодпрецессии 23 000 лет. Эти процессы являют собойциклыклиматическихколебаний. Прецессия земной оси
-
На нашу планету потоки повышенной радиации проникают только в районе полюсов, тогда возникает полярное сияние. Это восхитительное зрелище является признаком борьбы земного шара и космоса. Заряженные частицы солнечной плазмы проникают в верхние слои атмосферы и взаимодействуют с молекулами газа, заставляя их светится. Чем выше солнечная активность, тем чаще и ярче всполохи на небе. Самые мощные из них фиксировали в своих дневниках еще древние астрономы. Сегодня эти записи – своеобразный учебник для тех, кто исследует магнитное поле Земли.
-
Когда в северныеширотыуменьшаетсяколичествосвета и тепла, то выпавшийснег с каждойпоследующейвесной все дольшеостается на поверхности. А снег он белый и хорошоотражаетсолнечныйсвет. В наукеэтоназываетсяповышение альбедо планеты (отражающейспособности).И получаетсязамкнутыйкруг–чемменьше тепла и света, тем большеснега, а чембольшеснега, тем меньше тепла и светадостригаетповерхности, потому- то светотражаетсязаснеженнойповерхностью. Альбедо и поглащение солнечных лучей различными видами земной поверхности. Стрелки: слева - поступающая на земную поверхность лучистая энергия, справа - отраженная, внизу - поглащенная
-
-
В результатеэтого Земля быстроначинает переходить в инойклиматический режим – ледниковыйпериод. Честь этогооткрытияпринадлежитсербскому ученому МилютинуМиланковичу, который в течении 12 лет без использованиякомпьютернойтехникирассчитал приток солнечнойэнергии на различныеширотыСеверногополушария. Подсчитано, чтоЛедниковыйпериод в среднем на Земле длится 100 000 лет, меж ледниковыйтолько 10-12 000 лет. Вследствиечего вся наша цивилизация-этопорождениепоследнего меж ледниковогопериода, который в наукеназывают голоценом. Антарктида
-
Схема изменений орбиты Земли (циклов Миланковича), которые определяют циклы ледниковых периодов. «Т» обозначает изменения наклона (наклонения) оси Земли, «Е» - изменения эксцентриситета орбиты, а «Р» - прецессию, т.е. изменения направления наклона оси в данной точке орбиты.
-
Необходимо так же назвать и еще один важныйпоказатель, влияющий на климат – средняявысота суши на планете. Здесьпрямаязависимость, чемвыше, тем холоднее. Сейчасэтотпоказательсоставляет 849 м, а когда-тоэта цифра достигала 1.5 км. Наша Земля дышит, и этигеологическиеизменения так же оказываютсвоевлияние на климат.
-
Само Солнцекакбыло установлено в 19 веке, светит с колебаниями и на количество тепла посылаемогоим на Землю влияетпоявления на нем так называемых "темныхпятен". Этоявление людьми былоотмеченовпервыееще в 165 году до нашейэры. С развитиемастрономииучеными удалось открытьзнаменитый 11 летний цикл появления на солнцепятен. Эта честь принадлежит астроному-любителю ГенрихуШвабе.
-
Не так давно ученые поняли, что пятна на поверхности Солнца это видимый эффект магнитного поля. Оно настолько сильное, что задерживает тепло и свет, которые выходят из недр Солнца. Благодаря оборудованию стало возможным увидеть, как выглядит само магнитное поле. Магнитные петли поднимаются над поверхностью, а раскаленная до миллионов градусов плазма принимает их форму. Похоже на то, как железные опилки выстраиваются вокруг магнита. Такие петли могут достигать 200 тысяч километров в высоту и несут невероятно большой заряд энергии. Энергия, содержащаяся в одной такой петле, в 10 раз выше, чем потребляет за год вся северная Америка.
-
Виды воздействия солнечной вспышки на Землю (по Д. X. Мензелу).
-
В НАСА зафиксировали самую мощную вспышку на поверхности Солнца. Подобные вспышки производят выбросы гамма-лучей, которые являются формой солнечных лучей, обладающих еще большей энергией, чем рентгеновские лучи. На пике этой вспышки ее мощность составила около четырех миллиардов электрон-вольт, что является рекордом самой высокой световой энергии, когда-либо обнаруженной во время или сразу после солнечной вспышки. Поток высокоэнергетических гамма-лучей, мощностью в 100 млн. электрон-вольт в 1000 раз превышает стандартное солнечное излучение. В процессе выброса происходит взаимодействие между протонами, в результате чего образуются кратковременно живущие субатомные частицы, называемые пионами, которые производят высокоэнергетические гамма-лучи, когда распадаются. Солнечные вспышки подобной мощности являются достаточно редким явлением на Солнце, и могут оказывать сильное влияние на жизнь на нашей планете.
-
Наша планета жива, пока окружена магнитным щитом. Солнечный ветер, направляясь к Земле, упирается в силовое поле и прорвать такую мощную оборону уже не может. Он огибает земной шар и уходит далеко в космическое пространство. Но бывают такие дни, когда звезда проявляет такую активность, что устраивает на планете настоящую катастрофу. Магнитное поле солнечного пятна (по А. Б. Северному). Величина и направление вектора напряжённости поля показаны отрезками прямых линий. На периферии пятна силовые линии пола наклонены сильнее, чем в его центре. Магнитное поле Земли
-
Солнечнаярадиация, общаяциркуляцияатмосферы, географическоераспределениематериков и океанов и крупнейшиеформырельефа - главныефакторы, влияющие на климат суши. Солнечнаярадиацияявляетсяважнейшим фактором климатообразования. Схема циркуляции атмосферы Ветровые пояса
-
В метеорологиитермин "радиация" означаетэлектромагнитноеизлучение, к которомуотносятвидимыйсвет, ультрафиолетовое и инфракрасноеизлучение, но не включаютрадиоактивноеизлучение. Каждыйобъект в зависимости от своейтемпературыиспускаетразные лучи: менеенагретыетела - главным образом инфракрасные, горячиетела - красные, болеегорячие - белые (т.е. этицветабудутпреобладать при восприятии нашим зрением). Ещеболеегорячиеобъектыиспускаютголубые лучи. Чемсильнеенагретобъект, тем больше он излучаетсветовойэнергии. В 1900 немецкийфизик Макс Планк разработалтеорию, объясняющуюмеханизмизлучениянагретых тел. Звездный спектр
-
Но не всякоесветовоеизлучениеиспускаетсянагретымителами. Существуют и другиепроцессы, вызывающиесвечение, напримерфлюоресценция. Хотя температура внутриСолнцасоставляетмиллионыградусов, цветсолнечногосветаопределяетсятемпературойегоповерхности (ок. 6000° С). Электрическая лампа накаливанияиспускаетсветовые лучи, спектр которыхсущественноотличается от спектра солнечногосвета, так как температура нити накала в лампочкесоставляет от 2500° С до 3300° С. Преобладающим типом электромагнитногоизлученияоблаков, деревьевили людей являетсяинфракрасноеизлучение, невидимое для человеческогоглаза. Оноявляетсяосновным способом вертикального обменаэнергиеймеждуземнойповерхностью, облаками и атмосферой.
-
Для практическихцелейудобносчитать, чтоСолнцевовремягодичногоцикласмещается к северу в период с 21 декабря по 21 июня и к югу - с 21 июня по 21 декабря. В местныйполдень 21 декабрявдольвсегоЮжноготропика (23°30' ю.ш.) Солнце "стоит" прямо над головой. В этовремя в Южномполушариисолнечные лучи падаютподнаибольшимуглом. Такой момент в Северномполушарииноситназвание "зимнегосолнцестояния". В ходе кажущегосясмещения к северуСолнцепересекаетнебесныйэкватор 21 марта (весеннееравноденствие). В этот день обаполушарияполучаютодинаковоеколичествосолнечнойрадиации. Наиболеесеверногоположения, 23°30' с.ш. (Северноготропика), Солнцедостигает 21 июня. Этот момент, когда в Северномполушариисолнечные лучи падаютподнаибольшимуглом, называетсялетнимсолнцестоянием. 23 сентября, в осеннееравноденствие, Солнцевновьпересекаетнебесныйэкватор.
-
Электромагнитнаясоставляющаясолнечнойрадиациираспространяетсясоскоростьюсвета и проникает в земную атмосферу. До земнойповерхностисолнечнаярадиациядоходит в видепрямой и рассеяннойрадиации. Всего Земля получает от Солнцаменееоднойдвухмиллиарднойегоизлучения. СпектральныйдиапазонэлектромагнитногоизлученияСолнцаоченьширок – от радиоволн до рентгеновскихлучей – однако максимум егоинтенсивностиприходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.
-
-
Около 19% солнечнойрадиации, поступающей на Землю, поглощаетсяатмосферой (по осредненнымоценкам для всех широт и всехвременгода). В верхнихслояхатмосферыультрафиолетовоеизлучениепоглощаетсяпреимущественнокислородом и озоном, а в нижнихслояхкрасная и инфракраснаярадиация (длинаволныболее 630 нм) поглощается в основномводяным паром и в меньшейстепени - углекислым газом. Около 34% приходящей на верхнююграницуатмосферыпрямойсолнечнойрадиацииотражается в космическоепространство, а 47% проходитсквозь атмосферу и поглощаетсяземнойповерхностью. Слоистая структура атмосферы. Раскрашено в натуральные цвета. Строение атмосферы
-
-
-
Зависимость коэффициента отражения солнечного излучения для спокойной водной поверхности от высоты Солнца. Оптические свойства воды (её растворов) в видимой области солнечного излучения в общем виде Преломление лучей при переходе из воздуха в воду Преломление лучей при переходе из воды в воздух
-
Разницамеждувеличинойприходасолнечнойрадиации к верхней границе атмосферы и величинойееприхода на земнуюповерхность при среднейоблачности, обусловленнаяпотерямирадиации в атмосфере, существеннозависит от географическойшироты: 52% на экваторе, 41% на 30° с.ш. и 57% на 60° с.ш. Этопрямоеследствиеколичественногоизмененияоблачности с широтой. Влияниеоблачностистольвелико, что максимум энергиидоходит до земнойповерхности не на экваторе, а в субтропических широтах. . Большевсегосолнечнойэнергиипоступает в районы, расположенные в низких широтах. Годовые среднедневные распределения сумм солнечной радиации (красные) и скорости ветра (синие).
-
-
Несмотря на непрерывный приток солнечнойэнергии в атмосферу и на земнуюповерхность, средняя температура Земли и атмосферыдовольнопостоянна. Причина этогозаключается в том, что почти такое же количествоэнергииизлучаетсяЗемлей и ееатмосферой в космическоепространство, в основном в видеинфракраснойрадиации. В результатесложногоэнергетическогообменамеждуземнойповерхностью, атмосферой и межпланетнымпространствомкаждыйизэтихкомпонентовполучает в среднемстолько же энергии от двух других, сколькотеряет сам. Следовательно, низемнаяповерхность, ни атмосфера не испытываютниприращения, ниубыванияэнергии.
-
Из-заособенностейвзаимногоположенияСолнца и Землиравные по площадиэкваториальные и полярныерегионыполучаютсовершенноразноеколичествосолнечнойэнергии. Экваториальныерайоныполучаютбольшеэнергии, чемполярные, и ихакватории и растительностьпоглощаютбольшеприходящейэнергии. В полярных районах велико альбедо снежного и ледяногопокровов. Хотялучшепрогреваемыеэкваториальныеобласти температур излучаютбольше тепла, чемполярные, тепловой баланс складывается так, чтополярныерегионытеряютбольшеэнергии, чемполучают, а экваториальные - получаютбольшеэнергии, чемтеряют. Поскольку не происходитнипотепленияэкваториальныхрайонов, нивыхолаживанияполярных, очевидно, что для сохранения теплового балансаЗемлиизбыток тепла долженперемещатьсяизтропиков к полюсам.
-
Этоперемещениеявляетсяглавнойдвижущейсилойциркуляцииатмосферы. Воздух в тропикахпрогревается, поднимаясь и расширяясь, и перетекает к полюсам на высотеок. 19 км. Вблизиполюсов он охлаждается, становитсяболееплотным и опускается к земнойповерхности, откударастекается по направлению к экватору.
-
-
Лучистая энергия Солнца
-
Лучи с различными длинами волн, входящие в состав спектра солнечного излучения, обладают различным воздействием на человеческий организм. Спектр солнечных лучей, проходящих через атмосферу, по длине волн находится в пределах 0,29µ- 6µ.
-
Таким образом, солнечная радиация, попадающая на землю, включает в себя следующие типы излучения: -средневолновое ультрафиолетовое (длины волн 2800-3200 А); -длинноволновое ультрафиолетовое (длины волн 3200-4000 А); -световое (длины волн 0,4- 0,75µ); -инфракрасное (длины волн 0,76-3µ);
-
Каждый из перечисленных участков спектра обладает своими индивидуальными особенностями в отношении воздействия на живой организм и определенными санирующими возможностями. Лучистая энергия Солнца, попадающая на землю, проявляется в нескольких видах. Основной вид- это прямая солнечная радиация. Вследствие рассеяния и поглощения лучистой энергии Солнца на пути от внешней границы атмосферы до земной поверхности появляется рассеянная, или диффузная радиация. Эта радиация, в отличие от прямой солнечной, падающей в виде параллельного пучка лучей, направлена из всех точек небосвода. В результате отражения солнечных лучей от земной поверхности возникает отраженная радиация. Часть прямой и диффузной солнечной радиации поглощается земной поверхностью, которая нагревается и, в свою очередь, становится источником теплового излучения. Атмосфера, нагревающаяся за счет теплообмена с земной поверхностью, также служит источником теплового излучения- возникает противоизлучение атмосферы. Разделение белого цвета Смешиваниецветов
-
Основная доля лучистой энергии для первых трех видов излучения сконцентрирована в коротковолновой части спектра ( в основном видимой). Последние два вида излучения являются длинноволновыми. На архитектурно-планировочное решение зданий оказывают существенное влияние только прямая и частично диффузная радиация.
-
Интенсивность солнечной радиации
-
Интенсивность солнечной радиации, проникающей в помещения, зависит от цело ряда факторов: времени дня, года, широты местности, размеров и формы светопроемов, состояния стекол и т. Д. Атмосфера не пропускает лучей с длиной волны α
-
Нижний предел солнечной радиации зависит, в первую очередь, от высоты солнца, так как чем выше солнце, тем меньшую толщу атмосферы приходится проходить его лучам. При снижении солнца до 10° нижний предел спектра излучения повышается до 310, а при высоте солнца 2-3° ультрафиолетовое излучение исчезает. С уменьшением высоты солнца уменьшается также интенсивность солнечных лучей. Происходят также сезонные колебания нижнего предела солнечной радиации, причем наиболее широкая область излучения приходится на осень. Правда, эти колебания незначительны.
-
Состояние погоды также влияет на характер солнечной радиации. В среднем, при пасмурном небе интенсивность радиации в ультрафиолетовой части спектра снижается на 50, видимой – на 64 и в инфракрасной на 77%. Напряжение или интенсивность солнечной радиации измеряется в килокалориях на квадратный метр в час. Величина напряжения солнечной радиации меняется в зависимости от многих факторов: высоты Солнца, прозрачности атмосферы и т. Д.
-
Среднее значение напряжения солнечной радиации на границе атмосферы называют солнечнойпостоянной. Солнечная постоянная - это количество энергии, которое приходится за единицу времени на единицу поверхности, нормальной к солнечным лучам, на границе атмосферы при среднем расстоянии от Земли до Солнца. Величина солнечной постоянной составляет 1,946 гкал/см² × мин. Напряжение солнечной радиации при прохождении лучей через атмосферу значительно изменяется.
-
-
Интенсивность солнечного излучения на территории Украины. Энергия солнечной радиации, достигающая поверхности земли в городах Украины.
-
Влияние солнечной радиации на организм человека
-
Различают три формы воздействия солнечных лучей на человека: психологический фактор, физическое и биологическое воздействие. При выборе инсоляционного режима помещения обычно обращают внимание больше на физическое и биологическое воздействие совместно с бактерицидным еффектом. Солнечные лучи оказывают как положительное, так и отрицательное воздействие на организм человека. Оно выражается в следующих формах: общетонизирующее, эритемное, загарное, витаминообразующее и слепящее действия; повышение иммунобиологических качеств организма и перегрев организма.
-
Длинноволновое ультрафиолетовое излучение способствует выработке иммунологических реакций в организме и оказывает положительное влияние на обмен веществ, а также способствует образованию витамина Д в организме, что нужно учитывать при проектировании детских зданий и их участков. Очень важным фактором физического воздействия солнечных лучей на человека является слепимость, тоесть, нарушение функции зрения за счет освещения предметов, находящихся в поле зрения, прямыми солнечными лучами. Учет этого фактора играет большую роль при проектировании учебных заведений.
-
Поток прямых солнечных лучей обладает очень большой световой энергией. Этот мощный световой поток не может не повлиять на зрение : снижается острота зрения, контрастная чувствительность и т. д. Непосредственная инсоляция человека приводит также к перегреву организма. Кроме того, может повышаться температура мозга, что также отрицательно сказывается на здоровье человека. Как солнечные лучи повреждают нашу кожу
-
Необычные явления
-
Призрак Броккена Это явление наблюдается туманным утром. Радужный солнечный диск появляется напротив солнца, в результате отражения солнечных лучей от капелек воды тумана. Любопытная треугольная тень, разрывающая радужный диск отражённых солнечных лучей не что иное как проекция верхней поверхности облаков.
-
Свет Будды Это фото сделано в Китае. Явление схоже с «призраком Броккена». Солнечные лучи отражаются от атмосферных капелек воды над морем, тень посреди радужного круга из отражённых лучей – это тень самолёта.
-
Радужная стена Редкое атмосферное явление ещё известное как «огненная радуга» возникает при преломлении горизонтальных солнечных лучей восходящего или заходящего солнца через горизонтально расположенные кристаллики льда облаков. В результате получается своего рода стена, окрашенная в разные цвета радуги. Фото сделано в небе Вашингтона в 2006 году.
-
Ореол Солнечные лучи отражаются от кристалликов льда, расположенных под углом 22° по отношению к Солнцу в высотных облаках. Различное положение кристалликов льда может вызывать модификации ореола. В морозные дни может наблюдаться эффект «алмазная пыль», в этом случае солнечные лучи многократно отражаются от кристалликов льда.
-
Инверсионные следы самолётов Самолётные выхлопы и вихревые потоки на больших высотах превращают частицы льда в воду. Длинные белые полосы высоко в небе не что иное, как капельки воды, находящиеся во взвешенном состоянии.
-
Северное сияние Северное сияние не что иное, как столкновение в верхних слоях атмосферы солнечных лучей с заряженными частицами газов магнитного поля Земли.
-
Белая радуга Фото сделано на мосту золотые ворота в Сан-Франциско. Небольшой размер воздушных капель воды делает невозможным разложение солнечных лучей на спектры цветов, поэтому радуга только белого цвета.
-
Перевёрнута радуга Такая необычная радуга появляется тоже в результате преломлении солнечных лучей сквозь кристаллики льда, находящиеся только в определённых частях облаков.
-
Мираж Очень распространённое атмосферное явление. Его можно наблюдать не только в пустыне, но и на автомобильной дороге в знойную жару. Образуется это явление в результате преломления солнечного света, через «линзу», образованную слоями более холодного (у поверхности земли) и тёплого (располагающегося выше) воздуха. Эта своеобразная линза отражает объекты, располагающиеся над линией горизонта, в данном случае небо. Фото сделано в Тюрингии (Германия).
-
Переливающиеся облака Лучи заходящего солнца под прямым углом «натыкаются» на капельки воды облаков. В результате дифракции (огибание солнечными лучами капелек воды) и интерференции солнечных лучей (разложение солнечных лучей на спектры), как в Photoshop, фигура облака заливается градиентной заливкой.
-
Спасибо за внимание!
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.