Jika atmosfer mentransmisikan seluruh sinar matahari ke permukaan bumi, maka iklim di mana pun di Bumi hanya akan bergantung pada garis lintang geografis. Inilah yang mereka yakini pada zaman dahulu. Namun, ketika sinar matahari melewati atmosfer bumi, seperti telah kita lihat, sinar tersebut melemah karena adanya proses penyerapan dan hamburan secara simultan. Tetesan air dan kristal es yang menyusun awan sangat banyak menyerap dan berhamburan.

Bagian radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi setelah dihamburkan oleh atmosfer dan awan disebut radiasi yang tersebar. Bagian radiasi matahari yang melewati atmosfer tanpa dihamburkan disebutradiasi langsung.

Radiasi dihamburkan tidak hanya oleh awan, tetapi juga di langit cerah oleh molekul, gas, dan partikel debu. Rasio antara radiasi langsung dan radiasi tersebar sangat bervariasi. Jika, pada langit cerah dan datangnya sinar matahari secara vertikal, proporsi radiasi hamburan adalah 0,1% dari radiasi langsung, maka


Di bawah langit berawan, radiasi tersebar mungkin lebih besar dibandingkan radiasi langsung.

Di wilayah bumi yang cuacanya cerah, seperti Asia Tengah, sumber utama pemanasan permukaan bumi adalah radiasi matahari langsung. Jika cuaca mendung mendominasi, seperti, misalnya, di utara dan barat laut wilayah Uni Soviet di Eropa, radiasi matahari yang tersebar menjadi signifikan. Teluk Tikhaya, yang terletak di utara, menerima radiasi hamburan hampir satu setengah kali lebih banyak dibandingkan radiasi langsung (Tabel 5). Sebaliknya, di Tashkent, radiasi difus kurang dari 1/3 radiasi langsung. Radiasi matahari langsung di Yakutsk lebih besar dibandingkan di Leningrad. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa di Leningrad lebih banyak hari berawan dan transparansi udara lebih sedikit.

Albedo permukaan bumi. Permukaan bumi mempunyai kemampuan memantulkan sinar yang jatuh di atasnya. Besarnya radiasi yang diserap dan dipantulkan bergantung pada sifat permukaan bumi. Perbandingan jumlah energi radiasi yang dipantulkan oleh permukaan suatu benda dengan jumlah energi radiasi yang datang disebut albedo. Albedo mencirikan reflektifitas permukaan suatu benda. Misalnya, ketika mereka mengatakan bahwa albedo salju yang baru turun adalah 80-85%, ini berarti 80-85% dari seluruh radiasi yang jatuh di permukaan salju dipantulkan darinya.

Albedo salju dan es bergantung pada kemurniannya. Di kota-kota industri, karena pengendapan berbagai kotoran, terutama jelaga, albedo di salju lebih sedikit. Sebaliknya, di kawasan Arktik, albedo salju terkadang mencapai 94%. Karena albedo salju paling tinggi dibandingkan albedo jenis permukaan bumi lainnya, maka bila terdapat lapisan salju maka pemanasan permukaan bumi terjadi secara lemah. Albedo vegetasi rumput dan pasir jauh lebih rendah. Albedo vegetasi rumput adalah 26%, dan pasir adalah 30%. Artinya rumput menyerap 74% energi matahari dan pasir - 70%. Radiasi yang diserap digunakan untuk penguapan, pertumbuhan tanaman dan pemanasan.

Radiasi matahari langsung, yang sering disebut dengan radiasi matahari, dipahami sebagai radiasi yang mencapai tempat pengamatan dalam bentuk pancaran sinar sejajar langsung dari Matahari.

Fluks radiasi matahari tegak lurus terhadap sinar ( SAYA) dan horisontal ( SAYA = SAYA dosa H) permukaan bergantung pada faktor-faktor berikut: a) konstanta matahari; b) jarak antara Bumi dan Matahari (fluks SAYA 0 ) di batas atas atmosfer pada bulan Januari kira-kira 3,5% lebih banyak, dan pada bulan Juli 3,5% lebih sedikit dari SAYA* 0 ); c) keadaan fisik atmosfer di atas titik pengamatan (kandungan gas penyerap dan pengotor padat atmosfer, keberadaan awan dan kabut); d) ketinggian Matahari.

Tergantung pada faktor-faktor ini, arus SAYA Ke SAYA΄ sangat bervariasi. Pada setiap titik mereka mempunyai siklus harian dan tahunan yang jelas (maksimum SAYA Dan SAYA΄ jalannya hari diamati pada siang hari setempat). Meskipun ketinggian Matahari (yang bergantung padanya T.) dan mempunyai pengaruh yang besar terhadap fluks radiasi matahari, namun kekeruhan atmosfer juga mempunyai pengaruh yang tidak kalah pentingnya. Hal ini dibuktikan dengan nilai fluks maksimum (tengah hari). SAYA, yang pernah diamati di berbagai titik (Tabel 6.3 dan 6.4). Dari yang diberikan dalam tabel. 6.3 dari data, dapat disimpulkan bahwa meskipun terdapat perbedaan besar pada garis lintang stasiun dan, akibatnya, pada ketinggian maksimum Matahari, perbedaannya SAYA Maks hanya ada sedikit pada mereka. Apalagi tentang. Arti Dixon SAYA max lebih besar daripada di titik-titik yang terletak lebih jauh ke selatan. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa atmosfer di lintang rendah mengandung lebih banyak uap air dan pengotor dibandingkan di lintang tinggi.

6.5. Radiasi yang tersebar

Radiasi tersebar adalah radiasi matahari yang telah mengalami penyebaran di atmosfer. Jumlah radiasi hamburan yang tiba pada suatu permukaan horizontal per satuan waktu disebut fluks radiasi hamburan; fluks radiasi hamburan akan dilambangkan dengan Saya. Karena sumber utama radiasi hamburan adalah radiasi matahari langsung, maka fluks Saya harus bergantung pada faktor-faktor yang menentukan SAYA, yaitu: a) ketinggian Matahari H(lebih H, lebih Saya); b) transparansi atmosfer (semakin banyak R, kurang Saya; c) keadaan mendung.

6.6. Jumlah radiasi

Fluks radiasi total Q adalah jumlah dari garis lurus (I΄) dan hamburan ( Saya) radiasi matahari yang sampai pada permukaan horizontal. Dengan menyelesaikan perkiraan persamaan perpindahan radiasi, K. Ya.Kondratiev dkk memperoleh rumus berikut untuk fluks radiasi total dalam kondisi tak berawan:

Di sini τ adalah ketebalan optik untuk aliran integral, yang, seperti yang ditunjukkan oleh O. A. Avaste, dapat diasumsikan sama dengan τ 0,55 - ketebalan optik untuk aliran monokromatik dengan λ = 0,55 μm; ε adalah pengali yang mengambil nilai berikut pada ketinggian Matahari yang berbeda:

6.7. Albedo

Albedo, atau reflektifitas suatu permukaan, sebagaimana telah ditunjukkan, adalah rasio fluks radiasi yang dipantulkan oleh permukaan tertentu dengan fluks radiasi datang, dinyatakan dalam pecahan satuan atau persentase.

Pengamatan menunjukkan bahwa albedo berbagai permukaan bervariasi dalam batas yang relatif sempit (10-30%); pengecualiannya adalah salju dan air. .

Bintang terang menyinari kita dengan sinar panasnya dan membuat kita berpikir tentang pentingnya radiasi dalam hidup kita, manfaat dan bahayanya. Apa itu radiasi matahari? Pelajaran fisika di sekolah menyarankan agar kita terlebih dahulu mengenal konsep radiasi elektromagnetik secara umum. Istilah ini menunjukkan bentuk materi lain – berbeda dengan materi. Ini mencakup cahaya tampak dan spektrum yang tidak terlihat oleh mata. Yaitu sinar-X, sinar gamma, ultraviolet dan inframerah.

Gelombang elektromagnetik

Dengan adanya sumber-pemancar radiasi, gelombang elektromagnetiknya merambat ke segala arah dengan kecepatan cahaya. Gelombang ini, seperti gelombang lainnya, memiliki karakteristik tertentu. Ini termasuk frekuensi getaran dan panjang gelombang. Setiap benda yang suhunya berbeda dari nol mutlak mempunyai sifat memancarkan radiasi.

Matahari adalah sumber radiasi utama dan terkuat di dekat planet kita. Pada gilirannya, Bumi (atmosfer dan permukaannya) sendiri memancarkan radiasi, namun dalam kisaran yang berbeda. Pengamatan kondisi suhu di planet dalam jangka waktu yang lama memunculkan hipotesis adanya keseimbangan jumlah panas yang diterima dari Matahari dan dilepaskan ke luar angkasa.

Radiasi matahari: komposisi spektral

Mayoritas absolut (sekitar 99%) energi matahari dalam spektrumnya terletak pada rentang panjang gelombang 0,1 hingga 4 mikron. 1% sisanya adalah sinar dengan panjang lebih panjang dan pendek, termasuk gelombang radio dan sinar-X. Sekitar setengah dari energi radiasi matahari berada pada spektrum yang kita lihat dengan mata kita, sekitar 44% berada pada radiasi infra merah, dan 9% berada pada radiasi ultraviolet. Bagaimana kita mengetahui pembagian radiasi matahari? Perhitungan distribusinya dimungkinkan berkat studi dari satelit luar angkasa.

Ada zat yang dapat memasuki keadaan khusus dan memancarkan radiasi tambahan dengan rentang panjang gelombang berbeda. Misalnya, pendaran terjadi pada suhu rendah, yang bukan merupakan karakteristik emisi cahaya oleh suatu zat. Jenis radiasi ini, yang disebut luminescent, tidak merespons prinsip radiasi termal yang biasa.

Fenomena pendaran terjadi setelah suatu zat menyerap sejumlah energi dan bertransisi ke keadaan lain (yang disebut keadaan tereksitasi), yang energinya lebih tinggi daripada suhu zat itu sendiri. Pendaran muncul selama transisi terbalik - dari keadaan tereksitasi ke keadaan familiar. Di alam, kita bisa mengamatinya dalam bentuk cahaya langit malam dan aurora borealis.

termasyhur kita

Energi sinar matahari hampir merupakan satu-satunya sumber panas bagi planet kita. Radiasinya sendiri yang datang dari kedalamannya ke permukaan memiliki intensitas kurang lebih 5 ribu kali lipat. Pada saat yang sama, cahaya tampak - salah satu faktor terpenting kehidupan di planet ini - hanyalah sebagian dari radiasi matahari.

Energi sinar matahari diubah menjadi panas, sebagian kecil - di atmosfer, dan sebagian besar - di permukaan bumi. Di sana digunakan untuk memanaskan air dan tanah (lapisan atas), yang kemudian mengeluarkan panas ke udara. Saat dipanaskan, atmosfer dan permukaan bumi, pada gilirannya, memancarkan sinar infra merah ke luar angkasa, sekaligus mendingin.

Radiasi matahari: definisi

Radiasi yang sampai ke permukaan planet kita langsung dari piringan matahari biasa disebut radiasi matahari langsung. Matahari menyebarkannya ke segala arah. Mengingat jarak yang sangat jauh dari Bumi ke Matahari, radiasi matahari langsung di setiap titik di permukaan bumi dapat direpresentasikan sebagai seberkas sinar paralel, yang sumbernya hampir tak terhingga. Daerah yang letaknya tegak lurus terhadap sinar matahari menerima jumlah sinar matahari yang paling besar.

Kerapatan fluks radiasi (atau radiasi) adalah ukuran jumlah radiasi yang jatuh pada permukaan tertentu. Ini adalah jumlah energi radiasi yang jatuh per satuan waktu per satuan luas. Kuantitas ini diukur - radiasi - dalam W/m2. Bumi kita, seperti yang diketahui semua orang, berputar mengelilingi Matahari dalam orbit elips. Matahari terletak di salah satu fokus elips ini. Oleh karena itu, setiap tahun pada waktu tertentu (awal Januari) Bumi menempati posisi paling dekat dengan Matahari dan pada waktu lain (awal Juli) - terjauh dari Matahari. Dalam hal ini, jumlah energi penerangan berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke termasyhur.

Kemana perginya radiasi matahari yang sampai ke bumi? Jenisnya ditentukan oleh banyak faktor. Tergantung pada garis lintang geografis, kelembapan, kekeruhan, sebagian tersebar di atmosfer, sebagian diserap, namun sebagian besar masih mencapai permukaan planet. Dalam hal ini, sejumlah kecil dipantulkan, dan sebagian besar diserap oleh permukaan bumi, di bawah pengaruhnya ia memanas. Radiasi matahari yang tersebar juga sebagian jatuh ke permukaan bumi, sebagian diserapnya, dan sebagian lagi dipantulkan. Sisanya dibuang ke luar angkasa.

Bagaimana pendistribusiannya?

Apakah radiasi matahari seragam? Jenisnya, bagaimanapun juga, “kerugian” di atmosfer mungkin berbeda dalam komposisi spektralnya. Bagaimanapun, sinar dengan panjang berbeda dihamburkan dan diserap dengan cara berbeda. Rata-rata atmosfer menyerap sekitar 23% dari jumlah aslinya. Sekitar 26% dari total fluks berubah menjadi radiasi hamburan, 2/3 di antaranya kemudian menghantam Bumi. Intinya, ini adalah jenis radiasi yang berbeda, berbeda dari aslinya. Radiasi yang tersebar dikirim ke Bumi bukan melalui piringan Matahari, melainkan melalui kubah langit. Ia memiliki komposisi spektral yang berbeda.

Menyerap radiasi terutama dari ozon - spektrum tampak, dan sinar ultraviolet. Radiasi inframerah diserap oleh karbon dioksida (karbon dioksida), yang jumlahnya sangat sedikit di atmosfer.

Hamburan radiasi, yang melemahkannya, terjadi pada panjang gelombang apa pun dalam spektrum. Dalam prosesnya, partikel-partikelnya, yang berada di bawah pengaruh elektromagnetik, mendistribusikan kembali energi gelombang datang ke segala arah. Artinya, partikel berfungsi sebagai titik sumber energi.

Siang hari

Akibat hamburan, cahaya yang berasal dari matahari berubah warna ketika melewati lapisan atmosfer. Arti praktis dari hamburan adalah untuk menciptakan cahaya matahari. Jika bumi tidak memiliki atmosfer, penerangan hanya akan ada di tempat-tempat yang terkena sinar matahari langsung atau pantulan ke permukaan. Artinya, atmosfer merupakan sumber penerangan pada siang hari. Berkat itu, cahaya menjadi terang baik di tempat yang tidak dapat diakses oleh sinar langsung maupun saat matahari tersembunyi di balik awan. Hamburanlah yang memberi warna pada udara - kita melihat langit berwarna biru.

Apa lagi yang bergantung pada radiasi matahari? Faktor kekeruhan tidak boleh diabaikan. Bagaimanapun, radiasi dilemahkan dalam dua cara - oleh atmosfer itu sendiri dan uap air, serta berbagai kotoran. Tingkat debu meningkat di musim panas (seperti halnya kandungan uap air di atmosfer).

Jumlah radiasi

Ini mengacu pada jumlah total radiasi yang jatuh ke permukaan bumi, baik langsung maupun menyebar. Total radiasi matahari berkurang saat cuaca mendung.

Oleh karena itu, pada musim panas total radiasi rata-rata lebih tinggi sebelum tengah hari dibandingkan setelahnya. Dan di paruh pertama tahun ini - lebih banyak daripada paruh kedua.

Apa yang terjadi dengan total radiasi di permukaan bumi? Sesampainya di sana, sebagian besar diserap oleh lapisan atas tanah atau air dan berubah menjadi panas, sementara sebagian dipantulkan. Derajat pemantulan tergantung pada sifat permukaan bumi. Indikator yang menyatakan persentase radiasi matahari yang dipantulkan terhadap jumlah total yang jatuh di permukaan disebut albedo permukaan.

Konsep radiasi diri permukaan bumi mengacu pada radiasi gelombang panjang yang dipancarkan oleh tumbuhan, lapisan salju, lapisan atas air dan tanah. Keseimbangan radiasi suatu permukaan adalah perbedaan antara jumlah yang diserap dan jumlah yang dipancarkan.

Radiasi yang efektif

Telah terbukti bahwa radiasi lawan hampir selalu lebih kecil dibandingkan radiasi terestrial. Oleh karena itu, permukaan bumi mengalami kehilangan panas. Perbedaan antara nilai radiasi permukaan itu sendiri dan radiasi atmosfer disebut radiasi efektif. Ini sebenarnya adalah hilangnya energi dan, sebagai akibatnya, panas di malam hari.

Itu juga ada pada siang hari. Namun pada siang hari sebagian dikompensasi atau bahkan ditutupi oleh radiasi yang diserap. Oleh karena itu, permukaan bumi lebih hangat pada siang hari dibandingkan pada malam hari.

Tentang sebaran geografis radiasi

Radiasi matahari di bumi tersebar tidak merata sepanjang tahun. Distribusinya bersifat zonal, dan isoline (titik penghubung yang nilainya sama) dari fluks radiasi sama sekali tidak identik dengan lingkaran lintang. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan tingkat kekeruhan dan transparansi atmosfer di berbagai wilayah di dunia.

Total radiasi matahari sepanjang tahun paling besar terjadi di gurun subtropis dengan atmosfer sebagian berawan. Jauh lebih sedikit di kawasan hutan di sabuk khatulistiwa. Alasannya adalah meningkatnya kekeruhan. Menuju kedua kutub, indikator ini menurun. Namun di wilayah kutub meningkat lagi - di belahan bumi utara lebih sedikit, di wilayah Antartika yang bersalju dan sebagian berawan - lebih banyak. Rata-rata radiasi matahari di permukaan lautan lebih sedikit dibandingkan di benua.

Hampir semua tempat di Bumi memiliki keseimbangan radiasi positif, yaitu, dalam waktu yang sama, masuknya radiasi lebih besar daripada radiasi efektif. Pengecualian adalah wilayah Antartika dan Greenland dengan dataran tinggi esnya.

Apakah kita sedang menghadapi pemanasan global?

Namun hal di atas tidak berarti pemanasan tahunan permukaan bumi. Kelebihan radiasi yang diserap dikompensasi oleh kebocoran panas dari permukaan ke atmosfer, yang terjadi ketika fase air berubah (penguapan, kondensasi dalam bentuk awan).

Dengan demikian, kesetimbangan radiasi seperti itu tidak ada di permukaan bumi. Namun ada kesetimbangan termal - suplai dan kehilangan panas diseimbangkan dengan berbagai cara, termasuk radiasi.

Distribusi saldo kartu

Pada garis lintang yang sama, keseimbangan radiasi di permukaan laut lebih besar dibandingkan di daratan. Hal ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa lapisan yang menyerap radiasi di lautan lebih tebal, sedangkan radiasi efektif di sana lebih sedikit karena dinginnya permukaan laut dibandingkan daratan.

Fluktuasi signifikan dalam amplitudo distribusinya diamati di gurun. Keseimbangan di sana lebih rendah karena tingginya radiasi efektif di udara kering dan kondisi awan rendah. Jumlah ini berkurang pada tingkat yang lebih rendah di wilayah yang beriklim muson. Pada musim panas, tingkat kekeruhan di sana meningkat, dan radiasi matahari yang diserap lebih sedikit dibandingkan wilayah lain pada garis lintang yang sama.

Tentu saja, faktor utama yang menentukan rata-rata radiasi matahari tahunan adalah garis lintang suatu wilayah tertentu. Catat “sebagian” radiasi ultraviolet yang masuk ke negara-negara yang terletak dekat khatulistiwa. Ini adalah Afrika Timur Laut, pantai timurnya, Jazirah Arab, utara dan barat Australia, sebagian kepulauan Indonesia, dan pantai barat Amerika Selatan.

Di Eropa, dosis cahaya dan radiasi terbesar diterima oleh Turki, Spanyol selatan, Sisilia, Sardinia, kepulauan Yunani, pantai Perancis (bagian selatan), serta sebagian Italia, Siprus dan Kreta.

Bagaimana dengan kita?

Sekilas, radiasi matahari total di Rusia menyebar secara tak terduga. Di wilayah negara kita, anehnya, bukan resor Laut Hitam yang memegang kendali. Dosis radiasi matahari tertinggi terjadi di wilayah yang berbatasan dengan Tiongkok dan Severnaya Zemlya. Secara umum, radiasi matahari di Rusia tidak terlalu kuat, yang sepenuhnya dijelaskan oleh lokasi geografis utara kami. Jumlah minimum sinar matahari masuk ke wilayah barat laut - St. Petersburg, bersama dengan wilayah sekitarnya.

Radiasi matahari di Rusia lebih rendah dibandingkan di Ukraina. Di sana, radiasi ultraviolet paling banyak masuk ke Krimea dan wilayah di luar Danube, dengan Carpathians dan wilayah selatan Ukraina di tempat kedua.

Total (termasuk radiasi matahari langsung dan menyebar) yang jatuh pada permukaan horizontal diberikan berdasarkan bulan dalam tabel yang dikembangkan secara khusus untuk wilayah berbeda dan diukur dalam MJ/m2. Misalnya, radiasi matahari di Moskow berkisar antara 31-58 pada bulan-bulan musim dingin hingga 568-615 pada musim panas.

Tentang insolasi matahari

Insolasi, atau jumlah radiasi bermanfaat yang jatuh pada permukaan yang diterangi matahari, sangat bervariasi di berbagai lokasi geografis. Insolasi tahunan dihitung per meter persegi dalam megawatt. Misalnya, di Moskow nilainya 1,01, di Arkhangelsk - 0,85, di Astrakhan - 1,38 MW.

Saat menentukannya, perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti waktu dalam setahun (di musim dingin pencahayaan dan panjang hari lebih rendah), sifat medan (pegunungan dapat menghalangi sinar matahari), karakteristik kondisi cuaca daerah tersebut - kabut, sering hujan dan mendung. Bidang penerima cahaya dapat diorientasikan secara vertikal, horizontal atau miring. Jumlah insolasi, serta distribusi radiasi matahari di Rusia, disajikan sebagai data yang dikelompokkan dalam tabel berdasarkan kota dan wilayah, yang menunjukkan garis lintang geografis.

Radiasi sinar matahari, yang merupakan sumber energi utama untuk segala proses di bumi, termasuk di atmosfer, merambat ke segala arah dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Total fluks energi matahari di luar atmosfer pada jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari (149,6x10 6 km) dianggap nilai konstan. Energi iluminasi radiasi matahari yang datang per satuan luas luas tegak lurus sinar matahari per satuan waktu pada batas atas atmosfer pada jarak rata-rata dari bumi terhadap Matahari disebut konstanta matahariSHAI.

Redaman radiasi matahari saat melewati atmosfer.

Redaman radiasi matahari langsung ketika melewati batas atas atmosfer ke permukaan bumi ditentukan oleh rumus Bouguer

S = S 0 P M (1),

dimana S adalah energi penerangan oleh radiasi matahari pada suatu lokasi dekat permukaan bumi yang tegak lurus terhadap sinar matahari;

S 0 - konstanta matahari;

p - koefisien integral transparansi atmosfer;

m adalah massa optik atmosfer yang melewati sinar matahari.

Ketika m= 1, mis. ketika Matahari berada pada titik puncaknya,

S=S 0 hal,p=S/S 0 .

Oleh karena itu, koefisien transparansi menunjukkan berapa proporsi radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi ketika sinar matahari datang secara vertikal.

Pada h c = 0, mis. dengan Matahari di cakrawala, m tidak sama dengan tak terhingga, melainkan 35.

Redaman radiasi melalui penyerapan dan hamburan dapat dibagi menjadi dua bagian: redaman oleh gas permanen (atmosfer ideal) dan redaman oleh uap air dan pengotor aerosol.

Perbandingan koefisien transparansi atmosfer ideal (pi) dengan koefisien transparansi atmosfer nyata (p) disebut faktor kekeruhan (K M). Ini menunjukkan berapa banyak atmosfer ideal yang harus diambil untuk mendapatkan redaman radiasi yang sama dengan yang dihasilkan atmosfer sebenarnya.

KE M = catatan р/ catatan р Saya

Nilai K m ditentukan dengan akurasi seperseratus.

Datangnya radiasi matahari ke permukaan bumi.

Energi penerangan oleh radiasi matahari langsung pada permukaan horizontal (S  insolasi) dihitung dengan rumus:

S = SdosaH C ,

dimana S adalah radiasi langsung ke permukaan tegak lurus;

h c adalah ketinggian Matahari pada saat S dihitung.

Energi penerangan total radiasi matahari dihitung dengan rumus:

Q = S + D,

dimana S adalah energi penerangan radiasi langsung pada permukaan horizontal;

D - penerangan energi radiasi matahari difus.

Nilai sesaat (lebih tepatnya, detik) ini dinyatakan dalam kW/m2 dengan akurasi seperseratus.

Paparan energi aktual radiasi matahari per jam, harian, bulanan, dan tahunan pada permukaan horizontal ditentukan oleh integrasi numerik dari fungsi yang menyatakan ketergantungan radiasi terhadap waktu. Paparan energi untuk interval waktu tertentu disebut jumlah radiasi per jam, harian, bulanan, dan tahunan (langsung, menyebar, total) dan dilambangkan dengan  h S, hari D. Semua jumlah ini dinyatakan dalam MJ/m 2 , setiap jam dan setiap hari dengan akurasi seperseratus, bulanan - hingga satuan, tahunan hingga puluhan.

Refleksi dan penyerapan radiasi matahari oleh lapisan aktif.

Koefisien pantulan radiasi matahari oleh lapisan aktif - A (albedo) - didefinisikan sebagai rasio:

SEBUAH=Q negatif / Q,

di mana Q neg adalah radiasi yang dipantulkan, mis. memantulkan sebagian dari total radiasi (kW/m2).

Q - total radiasi matahari (kW/m2).

Albedo dinyatakan dalam pecahan satuan dengan akurasi seperseratus atau persentase. Porsi radiasi total (kW/m2) yang diserap oleh lapisan aktif adalah:

Q P = Q (1 – A)

Besaran ini (Q p) disebut radiasi serapan atau keseimbangan radiasi gelombang pendek. Dalam kasus terakhir ini ditunjuk B ke

Radiasi dari lapisan aktif.

Luminositas energik lapisan aktif (E c) dihitung dengan rumus:

E Dengan =  T 0 4 ,

di mana  adalah koefisien radiasi termal, disebut juga koefisien emisivitas,

 - Konstanta Stefan-Boltzmann, 5,67 x10 -8 W/m 2 x K

T 0 - suhu lapisan aktif (K).

Produk T 0 4 pada suhu yang berbeda ditabulasikan (Lampiran 1).

Nilai yang sama mencirikan sifat penyerapan lapisan aktif dalam kaitannya dengan radiasi gelombang panjang yang menimpanya.

Radiasi dari lapisan aktif disebut juga radiasi intrinsik. Nilai sesaat (detik) E c dan paparan energi radiasi ini untuk berbagai interval (jumlah) dinyatakan dalam satuan yang sama dan dengan pembulatan yang sama sesuai dengan karakteristik radiasi gelombang pendek.

Penangkal radiasi.

Penerangan energi lapisan aktif dengan radiasi balik di langit cerah ditentukan oleh rumus Brent:

E A =T A 4 (D+G)

dimana -TA adalah suhu udara (K) pada ketinggian 2 m diatas permukaan bumi, e adalah tekanan parsial uap air (hPa) pada ketinggian yang sama, D dan G adalah konstanta (D = 0,61, G = 0,05 ).

Bagian dari radiasi datang yang diserap (E A p) dan dipantulkan (E A neg) oleh lapisan aktif ditentukan oleh hubungan:

E hal = E A , E Negatif = (1- )E A

dimana E A, E A p dan E A neg dinyatakan dalam satuan yang sama dengan E s.

Radiasi efektif dan keseimbangan radiasi lapisan aktif.

Radiasi efektif lapisan aktif (E eff) di langit cerah ditentukan oleh hubungan:

E ef =E Dengan - E V ,

dimana E c adalah radiasinya sendiri;

E dalam - melawan radiasi.

 - faktor emisivitas.

Radiasi efektif, yang diberi tanda minus, mewakili keseimbangan radiasi gelombang panjang

DI DALAM D = E V - E Dengan

Radiasi efektif dengan adanya awan ditandai dengan rasio:

E ef o = E ef i (1-C n n n -C c n c -C di n c),

di mana E eff o adalah radiasi efektif dalam kondisi kekeruhan pada tingkat yang berbeda,

E ef i - radiasi efektif di langit cerah,

C - koefisien kekeruhan empiris untuk tingkat kekeruhan yang berbeda (Cn - lebih rendah, sama dengan 0,076, Cs - tengah, sama dengan 0,052, dan Cw - atas -0,022).

n n, n s, n in - jumlah awan dalam poin demi tingkatan

Keseimbangan radiasi lapisan aktif dicirikan oleh rasio:

R = (S + D) (1- A) - E ef

Nilai sesaat dari keseimbangan radiasi lapisan aktif dan jumlahnya dinyatakan dalam satuan yang sama dan dengan pembulatan yang sama seperti semua fluks radiasi lainnya.

Jumlah radiasi matahari langsung (S) yang mencapai permukaan bumi pada kondisi langit tak berawan bergantung pada ketinggian matahari dan transparansi. Tabel untuk tiga zona garis lintang menunjukkan distribusi jumlah radiasi langsung bulanan di bawah langit tak berawan (jumlah yang mungkin) dalam bentuk nilai rata-rata untuk bulan-bulan tengah musim dan tahun.

Meningkatnya masuknya radiasi langsung ke wilayah Asia disebabkan oleh semakin tingginya transparansi atmosfer di wilayah tersebut. Tingginya nilai radiasi langsung di musim panas di wilayah utara Rusia dijelaskan oleh kombinasi transparansi atmosfer yang tinggi dan panjang hari yang panjang

Mengurangi datangnya radiasi langsung dan secara signifikan dapat mengubah siklus harian dan tahunannya. Namun, dalam kondisi berawan rata-rata, faktor astronomi lebih dominan dan oleh karena itu, radiasi langsung maksimum diamati pada ketinggian matahari tertinggi.

Di sebagian besar wilayah kontinental Rusia pada bulan-bulan musim semi dan musim panas, radiasi langsung pada sore hari lebih besar dibandingkan pada sore hari. Hal ini disebabkan berkembangnya awan konvektif pada sore hari dan penurunan transparansi atmosfer pada siang hari dibandingkan pada pagi hari. Di musim dingin, rasio nilai radiasi sebelum dan sore hari adalah kebalikannya - nilai radiasi langsung sebelum tengah hari lebih rendah karena kekeruhan maksimum di pagi hari dan penurunannya di paruh kedua hari itu. Selisih nilai penyinaran langsung sebelum dan sore hari bisa mencapai 25–35%.

Dalam perjalanan tahunan, radiasi langsung maksimum terjadi pada bulan Juni-Juli, dengan pengecualian di wilayah Timur Jauh, yang bergeser ke bulan Mei, dan di selatan Primorye, radiasi maksimum sekunder diamati pada bulan September.
Jumlah maksimum radiasi langsung bulanan di wilayah Rusia adalah 45–65% dari jumlah yang mungkin terjadi di bawah langit tak berawan, dan bahkan di bagian selatan Eropa hanya mencapai 70%. Nilai minimum diamati pada bulan Desember dan Januari.

Kontribusi radiasi langsung terhadap total kedatangan dalam kondisi mendung mencapai maksimum pada bulan-bulan musim panas dan rata-rata 50–60%. Pengecualiannya adalah Primorsky Krai, di mana kontribusi radiasi langsung terbesar terjadi pada musim gugur dan musim dingin.

Distribusi radiasi langsung dalam kondisi awan rata-rata (aktual) di seluruh wilayah Rusia sangat bergantung pada. Hal ini menyebabkan gangguan nyata pada distribusi zonal radiasi pada setiap bulan. Hal ini terutama terlihat pada musim semi. Jadi, pada bulan April terdapat dua titik maksimum - satu di wilayah selatan dan wilayah Amur, yang kedua di timur laut Yakutia dan seterusnya, yang juga merupakan hasil dari kombinasi transparansi atmosfer yang tinggi, frekuensi langit cerah yang tinggi, dan langit yang cerah. panjang hari.

Data yang ditampilkan pada peta mengacu pada kondisi awan sebenarnya.