Солнечные излучения. Некоторые физические основы эффективного аккумулирования солнечной энергии солнечным соляным прудом


Что такое солнечная радиация

Солнечная радиация — это совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Энергия распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью 300 тысяч километров в секунду, проходит через атмосферу и достигает Земли за 8 минут. Диапазон волн, участвующих в этом «марафоне», весьма широк — от радиоволн до рентгеновских лучей, включая видимую часть спектра. Земная поверхность находится под воздействием как прямых, так и рассеянных земной атмосферой, солнечных лучей. Именно рассеянием в атмосфере сине-голубых лучей объясняется голубизна неба в ясный день. Жёлто-оранжевый цвет солнечного диска обусловлен тем, что соответствующие ему волны проходят почти без рассеивания.

солнечная радиация фото

Привет студент

Спектр электромагнитного излучения Солнца простирается от радиоволнового диапазона до рентгеновской области. Коротковолновая граница спектра обычно лежит при нескольких ангстремах (1А=10-8 см; энергия кванта с длиной волны L=1 А равна 12,4 кэв) в условиях «спокойного» Солнца и может смещаться до нескольких сотен кэв во время вспышек.

Солнечная постоянная за границей земной атмосферы составляет 1,36 • 108 эрг/см2 • сек, или 1,95 кал/см2*мин. Прямое измерение солнечной постоянной с учетом коротковолновой

части спектра было выполнено лишь в конце 1967 г. Точность ее определения составляет около 1,0%.

Распределение энергии в различных областях солнечного спектра приведено в табл. 2. Общий вид солнечного спектра за пределами земной атмосферы приведен на рис. 2

Земная атмосфера полностью поглощает солнечное излучение с длиной волны меньше 2900 А. От 3000 до 40 000 А атмосфера прозрачна (так называемое «оптическое окно»). Следующее окно прозрачности начинается при миллиметровых волнах и простирается примерно до 15 м (так называемое радиоокно) . Радиоизлучение заметно ослабляется

ионосферой при длинах волн, больших 15 м, и полностью «обрезается» при длине волны около 40 м.

Видимый свет. Большая часть видимого света испускается фотосферой в виде непрерывного спектра, на который накладываются фраунгоферовы линии поглощения. Возникающие глубоко внутри Солнца рентгеновские фотоны высокой энергии, проходя путь от глубоких слоев до солнечной атмосферы, в процессе многократного энергообмена путем излучения и поглощения в большом диаг пазоне частот порождают непрерывный спектр излучения. Энергия видимого света (LL 3800—7600 А) составляет около 20% энергии солнечного излучения.

Фотосферное вещество имеет высокий коэффициент поглощения излучения и практически на глубине 300—400 км становится непрозрачным.

На непрерывный спектр накладываются десятки тысяч фраунгоферовых линий поглощения, большинство из них образуется в верхних слоях фотосферы, а некоторые — в хромосфере. Линии поглощения заметно изменяют распределение энергии в спектре солнечного излучения. 13 элементов имеют каждый более 100 линий поглощения, из них 2 элемента (Ti, Cr) — более 1000, a Fe — более 3000 линий поглощения. Наблюдаемая размытость фраунгоферовых линий обусловлена, как правило, совместным действием допплер-эффекта и различных типов затухания. Наиболее сильные фраунгоферовы линии в видимой области приведены в табл. 3

Излучение в видимой области почти постоянно, в то время как в ультрафиолетовой и радиообласти оно меняется с периодом —11 лет, а также испытывает колебания, связанные с развитием активных областей.

Земная атмосфера, непрозрачная к значительной части излучения, производит дополнительное искажение солнечного света в виде экстинкции (общее ослабление спектра, усиливающееся к фиолетовому концу) и в виде теллурических линий и молекулярных полос поглощения, плотность которых тоже возрастает к фиолетовому концу, а в красной области они даже преобладают над солнечными линиями поглощения.

Коротковолновое излучение Солнца. Излучение с длиной волны короче 3000 А, что соответствует энергии квантов больше 4 эв, принято называть коротковолновым. По сравнению с корпускулярными ионизирующими излучениями солнечных вспышек энергия квантов коротковолнового излучения невелика. Однако поток энергии коротковолнового излучения Солнца в тысячи раз превышает зарегистрированные в космосе максимальные потоки энергии других ионизирующих излучений. Из-за малой глубины проникновения коротковолновое излучение может существенно изменять поверхностные свойства различных конструктивных материалов. Таким образом, при моделировании условий космоса в лабораториях необходимо детальное знание потоков энергий в различных участках спектра коротковолнового излучения Солнца.

Основной вклад в коротковолновое излучение Солнца вплоть до 1600—1500 А дает фотосфера; интенсивность этого излучения практически не меняется во времени. В области спектра короче 1500 А основной вклад в излучение дают хромосфера и корона, а при длинах волн менее 300 А — корона Солнца. Излучение с длиной волны короче 1300 А и в особенности короче 100 А сильно изменяется в зависимости от уровня активности Солнца.

Известны вариации потока излучения Солнца на протяжении 11-летнего цикла его активности, а также 27-дневные вариации, вызванные видимым перемещением активных областей по диску при вращении Солнца, Наибольшие возрастания потока излучения, особенно вблизи коротковолновой границы спектра, наблюдаются, однако, при кратковременных рентгеновских всплесках, часто сопровождающих хромосферные вспышки. Длительность всплесков в зависимости от класса составляет обычно от нескольких минут до часов. Длительность всплесков существенно зависит также от длины волны рентгеновского излучения. Например, в участке спектра короче 10 А наблюдаются всплески, продолжающиеся десятки минут, сравнимые по длительности с хромосферными вспышками. В то же время в области короче 1А длительность обычно не превышает нескольких

минут. Развитие характерной рентгеновской вспышки во времени приведено на рис. 3.

В табл. 4 приведены данные об абсолютных значениях потока излучения в области спектра короче 3000 А при отсутствии вспышек (спокойное Солнце) вблизи фазы минимума 11-летнего цикла активности.

При переходе от минимума к максимуму 11-летнего цикла солнечной активности суммарный поток излучения с длиной волны короче 1300 А возрастает в 2—3 раза. На протяжении 27-дневного периода этот поток может изменяться в 1,5—2 раза. Поток в наиболее интенсивной линии водорода Lа 1215,7 А изменяется от 3 до 6 эрг/см2*сек. Кратковременные изменения интенсивности излучения в области короче 1300 А, по-видимому, незначительны.

В области спектра короче 100 А за время 11-летнего солнечного цикла поток излучения варьирует от 0,1 до 1 эрг/см2*сек и может изменяться в 3—5 раз в течение нескольких часов или дней. Однако в области спектра короче 10 А эта величина возрастает от минимума к максимуму солнечного цикла на два порядка и может изменяться в десятки раз в течение 27-дневного цикла. Во время солнечных вспышек интенсивность излучения с длиной волны <10 А может достигать величины 5*10-2 эрг/см2-сек. Поток в области короче 5 А для спокойного Солнца, вероятно, достигает 10″в эрг/см2-сек и может возрастать во время вспышек почти на три порядка.

В области спектра короче 1А поток во время вспышек может достигать 10~4 эрг/см2-сек.

На рис. 4 и 5 изображено распределение энергии в коротковолновом

спектре Солнца. Рис. 5 относится к спокойному Солнцу вблизи фазы минимума 11-летне-го цикла активности. На рисунке отмечены наиболее интенсивные эмиссионные линии, причем их ординаты численно равны потоку энергии в линии (эрг/см2 • сек). Близкие линии совмещены, ордината в этом случае соответствует суммарному потоку.

Следует иметь в виду, что в настоящее время экспериментальный материал о коротковолновом солнечном излучении все еще ограничен.

Приведенные в табл. 4 данные получены в разное время различными методами.

Часть измерений выполнена на ракетах, и результаты измерений экстраполированы за пределы земной атмосферы. Таким образом, приведенные данные надо рассматривать как приближенные, в дальнейшем они будут уточняться.

Радиоизлучение Солнца. Радиоизлучение Солнца может наблюдаться на поверхности Земли лишь в «радиоокне» на длинах волн от L—8 мм до L—15 м. Коротковолновая граница определяется поглощением молекул Н20 и 02, а длинноволновая — значением критической частоты ионосферы.

Солнце является переменной радиозвездой. Радиоволны излучаются солнечной атмосферой, в основном хромосферой и короной, т. е.

плазмой с температурой 104—107 ОК и электронной концентрацией 107—104 см»3.

Солнце испускает три типа радиоизлучения.

1) Постоянный континуум спокойного Солнца (фон), наблюдаемый по всему спектру.

2) Медленно меняющуюся компоненту, лучше всего наблюдаемую на волнах от 3 до 60 см, связанную с пятнами и флоккулами.

3) Спорадическое радиоизлучение — шумовые бури, всплески пяти типов, микроволновые всплески и дециметровый континуум. Источники связаны с центрами активности, а некоторые типы всплесков непосредственно коррелируют со вспышками.

В равновесной высокотемпературной плазме спокойного Солнца излучение электронов является тепловым и некогереятным. Нетепловое излучение возникает при отклонении распределения скоростей от максвелловского и связано с активными образованиями на Солнце. Для теплового излучения можно пренебречь влиянием общего магнитного поля Солнца. Спорадическое нетепловое радиоизлучение связано с теми областями солнечной атмосферы, где существуют сильные локальные магнитные цоля, поэтому оно поляризовано и наблюдается в виде обыкновенной и необыкновенной компонент.

Электроны генерируют в основном три типа солнечного радиоизлучения: тормозное, магнитно-тормозное (для релятивистских электронов называемое синхротронным, а для нерелятивистских — циклотронным) и черен-ковское, дающие разные вклады в различные типы солнечного радиоизлучения.

Для теплового и нетеплового радиоизлучений часто используют понятие эффективной или яркостной температуры Tээф(L), но она не всегда идентична температуре источника, а является скорее мерой интенсивности радиоизлучения, так как наблюдаемое излучение может содержать вклады различных слоев солнечной атмосферы.

Местоположение источников теплового излучения различно для разных длин волн. Хромосфера и корона, прозрачные для видимого света и коротких радиоволн, становятся непрозрачными для тех длин волн, которые они излучают сами, поэтому излучение, наблюдаемое в разных интервалах длин волн, приходит от разных уровней Солнца. Радиус «радиосолнца», близкий к радиусу RQ оптического диска на миллиметровых волнах, увеличивается по мере возрастания L и в метровом диапазоне составляет ~(1,5—3,0) R0.

Радиоизлучение «спокойного» Солнца (фон или B-компонента) наблюдается во всем диапазоне волн от миллиметровых до метровых. Оно определяется во время наименьшей солнечной активности. Частотный спектр, характеризуемый Tэфф(L), меняется от 6 • 103 °К для миллиметровых волн до ~106 °К в метровом диапазоне; Tэфф(L) —немонотонная функция, она имеет максимум при L=4 мм, минимум на L~6 мм и затем сильно возрастает к метровым волнам. Вопрос об 11-летних вариациях B-компоненты пока не ясен. В-компо-нента имеет тепловой характер, не поляризована, в стационарной атмосфере Солнца представляет собой в основном тормозное излучение электронов с малым вкладом черен-ковского. Миллиметровые волны генерируются в нижней хромосфере; с ростом L высота области генерации увеличивается и метровые волны идут от короны. По типу излучения В-компонента является континуумом, т. е. имеет стационарный характер и широкий спектр частот, что свидетельствует о некогерентном механизме генерации.

Спорадическое радиоизлучение Солнца связано с солнечной активностью, неоднородно по составу и наиболее интенсивно и разнообразно проявляется в метровом диапазоне. Для классификации лучше положить в основу динамический спектр радиоизлучения (зависимость частоты от времени), что облегчит поиски механизмов генерации.

С солнечной активностью связаны: медленно меняющаяся компонента (S-компонента), шумовые бури и всплески I типа, всплески II, III, IV и V типов, микроволновые всплески и дециметровый континуум.

Если медленно меняющаяся компонента, связанная с центрами активности, генерируется при стационарном режиме на Солнце и является тепловым излучением, то все остальные виды спорадического радиоизлучения возникают во время «активной» фазы развития центров активности и носят нетепловой характер.

Медленно меняющаяся компонента, являющаяся по типу континуумом, наблюдается в виде плавного повышения величины принимаемого сигнала над уровнем «спокойного» Солнца в течение десятков дней не более чем втрое в диапазоне длин волн 3

Наблюдения S-компоненты над активными областями можно использовать для прогноза протонных вспышек: было показано, что большинство протонных вспышек происходит тогда, когда отношение плотностей потоков ^-компоненты на длинах волн L=3,2 см и L=7,5 см превышает единицу.

Шумовые бури и всплески I типа представляют собой радиоизлучение типа континуума с налагающимися на него узкими всплесками. Наблюдаются главным образом в метровом диапазоне, в дециметровом более редки и менее интенсивны. Наибольшая интенсивность приходится на длины волн L=2/4 м. Занимаемый интервал частот не более 250 Мгц. Поток во время всплесков может в 102—103 раз и более превышать среднее спокойное значение. Континуум обычно возникает постепенно и наблюдается в течение нескольких часов и дней, а многочисленные кратковременные всплески I типа имеют длительность от доли секунды до минуты.

Излучение шумовых бурь и всплесков

I типа сильно поляризовано, не дает дрейфа по частоте и является нетепловым. Механизм генерации пока точно неизвестен; возможно, это некогерентный магнитно-тормозной механизм. Есть предположение, что области генерации шумовых бурь служат как бы резервуаром, удерживающим энергичные частицы благодаря «ловушке», образованной биполярными магнитными полями пятен. Появление всплесков I типа на фоне шумовой бури можно, по-видимому, объяснить дополнительным ускорением быстрых электронов в какой-то ограниченной области короны.

Другим возможным источником могут быть также плазменные волны, время затухания которых сравнимо с временем жизни всплесков I типа.

Всплески II типа (медленно дрейфующие по частоте) — мощные всплески радиоизлучения в метровом и декаметровом диапазонах длительностью от нескольких минут до десятков минут. Сначала всплески II типа возникают на высоких частотах —200 Мгц, затем перемещаются в низкие; большинство их затухает на частоте F=25 Мгц (L=12 м). Скорость дрейфа по частоте составляет доли Мгц/сек. Интенсивность в 100—1000 раз больше фона. Это одно из наиболее редких явлений в радиоизлучении Солнца: даже в период максимальной активности в среднем наблюдается один всплеск за 50—100 час. Всплески II типа обычно возникают во время крупных вспышек балла 2 и 3. Запаздывание всплеска II типа относительно максимума оптической вспышки в среднем 7 мин. Ширина полосы частот всплеска в каждый момент составляет ~0,3F где F — частота максимальной интенсивности. Поляризация мала.

Наиболее выдающаяся особенность всплесков II типа — появление второй гармоники (в 75—80% случаев), причем структура всплесков на основном тоне и на второй гармонике одинакова. Появляются они одновременно и на большой высоте в короне, но вторая гармоника генерируется, по-видимому, глубже в короне, чем основной тон.

Частотный дрейф в сторону низких частот, видимый на динамическом спектре всплесков

II типа, можно объяснить согласно «плазменной» гипотезе движением агента из области вспышки через корону. «Плазменная» гипотеза связывает частоту радиоизлучения с собственной частотой колебаний плазмы. По мере удаления от фотосферы концентрация электронов убывает, и, следовательно, частотный дрейф всплеска II типа будет направлен в сторону низких частот. Агентом, вызывающим всплески этого типа, являются ударные волны в плазме с «вмороженным» магнитным полем, возникающие во взрывной фазе вспышки и движущиеся со скоростью

103 км/сек. Всплески генерируются в процессе прохождения через корону.

Связь всплесков II типа с выбросом материи из области вспышки и с солнечными гео-активными потоками подтверждается появлением геомагнитных возмущений через 1—

2 дня после сильных всплесков II типа и совпадением скорости движения сгустка со скоростями этих потоков. Было найдено, что индексы Ар и Кр возрастают через 1,5—2,2 суток после всплесков II типа. Но только в 45% случаев после них начинаются магнитные бури и полярные сияния.

Всплески III типа (быстро дрейфующие) наблюдаются в метровом диапазоне. Подобно всплескам II типа, это нетепловое излучение, возникающее при трансформации в электромагнитные волны плазменных волн в системе корпускулярный поток — корональная плазма. Соответствующий корпускулярный поток, выходящий из области вспышки, движется в короне со скоростью —105 км/сек.

Основное отличие всплесков III и II типов заключается в том, что первые быстро дрейфуют по частоте, а именно развиваются в —100 раз быстрее, чем всплески II типа, длительность всплесков III типа —3—15 сек. Скорость движения в короне агента, вызывающего всплеск III типа, на два порядка больше, чем для II типа. Кроме того, всплески III типа наблюдаются гораздо чаще: на 100 час. наблюдений приходится в среднем 300 всплесков III типа и меньше одного

II типа. Обычно начало всплеска III типа связано с началом оптической вспышки, а не с ее максимумом. Всплески III типа часто появляются группами. Значительная часть их сильно поляризована. Наблюдается тесная связь всплесков II и III типов: 60—80% всплесков II типа сопровождает всплески

III типа, среднее запаздывание 5,5 мин.

Разновидностью всплеска III типа является

U-всплеск, когда происходит обращение направления движения возбуждающего агента, а частотный дрейф сначала идет в сторону низких частот, а затем в сторону высоких. Появляется редко и обусловлен либо особой конфигурацией магнитного поля биполярных групп пятен, либо наличием локальных неоднородностей в короне.

Всплески IV типа являются излучением типа континуума, покрывающего очень широкую полосу частот (иногда больше 8 октав). Длительность — от минут до нескольких часов, интенсивность постепенно уменьшается. Наибольшая интенсивность — в метровом диапазоне (L>1,2 м). Наблюдается постепенный дрейф по частоте в сторону низких частот.

Всплески IV типа часто (~70%) следуют за всплесками II типа, они связаны с сильными вспышками и достигают максимума через 10—30 мин. после взрывной фазы оптической вспышки.

От континуума шумовых бурь, с которыми они обычно вместе не наблюдаются, эти всплески отличаются более устойчивым характером, меньшей продолжительностью, более широким диапазоном частот (в сторону высоких), тесной связью со всплесками

II типа, механизмом генерации и перемещением области генерации в короне на расстоянии более ~6 R.

Структура всплесков IV типа очень сложная, их подразделяют на несколько подтипов, но стандартная классификация еще отсутствует. Динамический спектр имеет часто три максимума: в метровом (тип IV m), дециметровом (тип IV dm) и сантиметровом (тип IV m) диапазонах. В метровом диапазоне различаются еще два подтипа, отличающиеся состоянием движения источника: стационарный и движущийся.

С другой стороны, было показано, что существует два класса всплесков IV типа, связанных с хромосферными либо с корональными вспышками.

Высокая корреляция всплесков II и IV типов и перемещение их областей генерации примерно с одинаковой скоростью говорят о том, что, по-видимому, оба явления вызываются одним агентом, движущимся в короне из области вспышки со скоростью 103 км/сек, например, ударной волной в плазме. Если для всплесков II типа определяющим является скорость движения ударной волны, то всплески IV типа образуются синхротронным излучением релятивистских электронов внутри плазменного сгустка и связаны с его магнитным полем. Возможно, что ускорение электронов до необходимых энергий происходит непосредственно внутри сгустка еще на стадии существования всплеска II типа. Поляризация радиоволн подтверждает гипотезу о синхротронном механизме генерации.

Всплески IV типа имеют узкую направленность; чем дальше от центра солнечного диска наблюдаются вспышки, тем реже регистрируются радиовсплески IV типа. Они хорошо коррелируют с различными явлениями: геомагнитными бурями с внезапным началом, появлением солнечных космических лучей, полярными блекаутами. Вероятность появления магнитной бури возрастает, если всплеск

IV типа следует за всплеском II типа. Время наступления полярных блекаутов определяется геометрией магнитных полей в солнечной атмосфере и межпланетном пространстве: при благоприятных условиях наступает спустя ~40 мин. после всплеска IV типа, но иногда может наступать и одновременно с магнитной бурей, т. е. через 1—2 дня.

Всплески V типа — широкодиапазонное излучение в метровом диапазоне типа континуума, полоса частот — от нескольких десятков до сотни Мгц. Наблюдается лишь на частотах <150 Мгц (L>2 м), максимум интенсивности обычно на L>3 м. Время жизни всплеска ~0,5—3,0 мин. Частотного дрейфа не обнаружено. Скорость перемещения источника ~3*103 км/сек. Отличается от IV типа тесной связью go всплесками III типа, примерно на два порядка меньшей интенсивностью, а также направленным излучением.

Область генерации находится в верхней короне. Поскольку всплески V типа следуют за всплесками III типа, возбуждаемыми потоками быстрых частиц, по-видимому, электронов, движущихся со скоростью ~105 км/сек, не исключено, что эти частицы, попадая в высокие слои короны, служат там источником всплесков V типа, возможно, при синхротрон-ном излучении электронов, захваченных между точками отражения дугообразного магнитного поля. Обнаружена тесная корреляция между событиями III, V типов, сантиметровыми всплесками и вспышками..

Микроволновое излучение — излучение типа континуума главным образом в сантиметровом диапазоне. Оно менее разнообразно, чем излучение в метровом диапазоне, и менее изучено. Делится на три вида в зависимости от формы, продолжительности и размера области генерации:

тип А — нарастание и спад быстрые, время жизни 1—5 мин., область генерации мала (диаметр — 1’—1′,6), излучение поляризовано;

тип В — быстрое нарастание и медленный спад, время жизни от нескольких минут до нескольких часов, область генерации велика (>2′,5—3′,0);

тип С — нарастание и спад постепенные, время жизни от нескольких десятков минут до нескольких часов, область генерации мала (0′,8).

Эти три типа могут существовать отдельно или накладываться друг на друга. Наиболее мощные всплески бывают типа А или В и сопровождаются излучением в дециметровом континууме.

Источники излучения локализованы в тех районах диска Солнца, откуда исходит медленно меняющаяся компонента. По типу излучение может быть нетепловым для сильных всплесков и тепловым для более слабых. Предполагаемые механизмы генерации: тип А — магнитно-тормозное излучение энергичных электронов, появляющихся во вспышке, в локальных магнитных полях центра активности; типы В и С — совместное действие магнитно-тормозного и тормозного механизмов в короне над частью центров активности.

Мощные микроволновые всплески тесно связаны со вспышками рентгеновского излучения Солнца, с которыми, в свою очередь, связаны геофизические явления, наблюдаемые практически одновременно с событиями на Солнце (внезапные ионосферные возмущения, полярные блекауты). Полярные блекау-ты обнаруживают с микроволновыми всплесками даже более тесную связь, чем со всплесками IV типа; практически все они следуют за микроволновым всплеском.

Была установлена прямая зависимость потока протонов, регистрируемых после вспышек, от интенсивности микроволновых всплесков в диапазоне длин волн L=3/10 см, хотя временами эта зависимость маскируется условиями распространения протонов в межпланетном пространстве.

Общая картина спорадического радиоизлучения может быть представлена, по-видимому, такой схемой: центры активности (флоккулы, группы пятен) стимулируют образование в нижней короне областей повышенной плотности плазмы, служащих источником медленно меняющейся (S) компоненты, которая обнаруживается главным образом в сантиметровом диапазоне. В более высоких слоях короны, куда проникают сильные магнитные поля пятен, генерируются в метровом диапазоне шумовые бури с постепенным началом и всплески I типа. Во время вспышек вблизи активных групп пятен возникают шумовые бури с резким началом и усиливаются уже существующие источники шумовых бурь.

Во время вспышки, по-видимому, ускоряются потоки заряженных частиц, при перемещении которых в менее плотные слои короны со скоростью —105 км/сек генерируются в метровом диапазоне быстро дрейфующие по частоте всплески III типа. Выбросы

III типа сопровождаются рентгеновскими и

микроволновыми всплесками в сантиметровом диапазоне.

Крупная вспышка сопровождается интенсивным микроволновым всплеском, спектр которого распространяется в дециметровый диапазон, и одновременно в метровом диапазоне возникает всплеск III типа. После этого появляются медленно дрейфующие по частоте всплески II типа на метровых волнах, создаваемые, вероятно, ударными волнами, распространяющимися после вспышечного взрыва из области вспышки в корону со скоростью ~103 км/сек. Вслед за этим или одновременно из области движущегося в короне сгустка исходит интенсивный континуум

IV типа. От величины поля в сгустке и его скорости зависит появление обоих типов излучения либо одного из них.

На рис. 6 показан идеализированный динамический спектр спорадического радиоизлучения.

Корпускулярное излучение Солнца

Корпускулярное излучение Солнца можно разделить на постоянное, непрерывное испускание корпускул — солнечный ветер и спорадические выбросы интенсивных потоков плазмы и заряженных частиц — корцускулярные потоки и солнечные космические лучи. Это деление в значительной степени условно, оно отражает в основном временную зависимость этих излучений, подчеркивая тот факт, что солнечный ветер существует постоянно, его скорость и плотность никогда не опускаются ниже некоторых минимальных значений, равных на орбите Земли 250 км/сек и 0,5 частиц/см3 соответственно. Спорадически наблюдаемые усиленные потоки солнечной плазмы, т. е. усиленные потоки солнечного ветра, принято выделять в отдельное понятие — солнечные корпускулярные потоки. Это понятие было введено в науку еще до открытия солнечного ветра для объяснения различных геофизических явлений, сопровождающих некоторые явления на Солнце. Солнечные корпускулярные потоки могут иметь скорости до 1600 км/сек при плотности частиц до 100 см-3.

Эти интенсивные потоки после их возникновения движутся через спокойные, медленные участки солнечного ветра, нарушая стационарную структуру межпланетного пространства, что приводит к возникновению различного вида возмущений, описанных ниже. Солнечный ветер и солнечные корпускулярные потоки — важнейшие компоненты солнечной корпускулярной радиации, определяющие условия в межпланетном пространстве. Подробное описание солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков будет проведено в разделе, посвященном описанию характеристик межпланетного пространства.

Здесь отметим только, что за счет солнечной корпускулярной радиации Солнце теряет в среднем около миллиона тонн в секунду, что составляет 10-22 массы Солнца в секунду. Эти цифры предполагают сферически-симметричный солнечный ветер. Основанием для такого предположения служат экспериментальные факты, полученные Бирманом при наблюдении кометных хвостов I типа.

В настоящее время, впрочем, имеются и другие данные, свидетельствующие об отсутствии сферически-симметричного солнечного ветра.

Другой вид корпускулярного излучения Солнца — солнечные космические лучи представляет собой заряженные частицы значительных энергий (от 30—50 кэв/нуклон до нескольких Гэв/нуклон). Результаты исследований последних лет приводят к выводу, что каждая яркая хромосферная вспышка на Солнце с большой вероятностью генерирует солнечные космические лучи.

Солнечные космические лучи являются хорошим инструментом для исследования межпланетного пространства, они позволяют как бы просвечивать солнечную систему и выявлять различные ее особенности. Мощные потоки солнечных космических лучей, возникающие при обширных и ярких (тип ЗВ, 4В) солнечных вспышках, представляют серьезную радиационную опасность при полетах в межпланетном пространстве.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Влияние солнечной радиации на организм человека

Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.

  1. расширение кровеносных сосудов
    Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.
  2. Видимое излучение оказывает значительное фотохимическое действие, благодаря которому в окружающих тканях происходят весьма важные для организма процессы. Именно кванты видимого света активизируют работу зрительного анализатора, и человек видит мир во всём многообразии красок. Солнечный свет активизирует обменные процессы в организме, стимулирует работу коры головного мозга, улучшает эмоциональное состояние человека. Именно свет синхронизирует суточные и сезонные ритмы у человека, определяя время сна и бодрствования. Их нарушение приводит к бессоннице, ухудшению трудоспособности и депрессии.
  3. Ультрафиолетовая часть является жизненно важным фактором. Её недостаток приводит к ослаблению иммунитета, обострению хронических заболеваний и функциональным расстройствам нервной системы, тормозит выработку жизненно необходимых веществ.

освещение в помещении

Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.

Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.

Солнечный спектр

При взгляде на Солнце невооруженным глазом мы видим его ярким желтым или белым раскаленным диском. Но еще Исаак Ньютон, разложив солнечный свет в спектр при помощи стеклянной призмы, показал, что в нем присутствуют, плавно переходя друг в друга, все видимые нами цвета от красного до фиолетового. На самом деле диапазон солнечного излучения, конечно, гораздо шире. Видимый нами свет — это узкая часть электромагнитного спектра, простирающегося от гамма-излучения до многокилометровых радиоволн (подробнее можно посмотреть на нашем интерактивном плакате).

Солнце светит, не ограничивая себя узкой полосой видимого света: внеатмосферные наблюдения зафиксировали излучение в диапазоне от 0,001 Å до 1 км (атмосфера поглощает часть солнечного излучения). Излучает Солнце и в рентгене, и в инфракрасной области, и в ультрафиолете, и даже в области радиоволн.

Солнечное излучение вне атмосферы и на уровне моря

График зависимости мощности солнечного излучения (в ваттах на квадратный метр) от длины волны. Внешний, полупрозрачный контур

, демонстрирует спектр солнечного излучения в космосе, за пределами земной атмосферы. Он уходит, постепенно снижая интенсивность, далеко вправо — до значений в миллионы нм. В этом диапазоне сконцентрирована практически вся излучаемая Солнцем энергия. Далее, до радиоволн километровой длины, о которых говорилось выше, интенсивность резко снижается.
Внутренний контур
— это спектр на уровне моря, с учетом поглощения части излучения атмосферой. Радужная вертикальная полоса соответствует видимому свету. Изображение с сайта fondriest.com

Солнечный спектр, как видно на главном фото, сплошной, но перекрывается темными провалами линий поглощения. Что это значит? Любое вещество, как мы знаем со времен Демокрита, состоит из атомов. Сами же атомы, чего не знал Демокрит, состоят из ядра и электронов и имеют свои энергетические уровни — фиксированные значения энергии, которыми могут обладать электроны, находящиеся вокруг ядра. Переход электрона с уровня на уровень сопровождается испусканием (или поглощением) энергии в виде света.

Рассмотрим этот процесс на примере атома водорода. Переходы могут происходить и со второго уровня на первый, и с пятого на третий. Все возможные переходы с вышележащих уровней на какой-то один называются спектральной серией. Так, переходы на первый уровень — это серия Лаймана, на второй — серия Бальмера и так далее. При этих переходах излучаются кванты света (фотоны) определенной частоты и длины волны.

Спектральные серии водорода

Спектральные серии водорода. На схеме подписаны значения длин волн, соответствующие фотону, излучаемому при переходах между уровнями (n

). Например, в серии Бальмера при переходе с шестого уровня на второй будет излучен фотон с длиной волны 410 нм. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Фотоны в видимом диапазоне излучаются только при переходах с верхних уровней на второй уровень. Все переходы на первый уровень (серия Лаймана) лежат в ультрафиолетовой области, на третий и выше — в инфракрасной. Чем больше энергия фотона, тем больше его частота и тем, соответственно, меньше длина волны. Переход с третьего уровня на второй излучает меньше всего энергии, так как разница между столь близкими уровнями невелика. Поэтому фотон получается самый низкоэнергетичный для этой серии и с самой большой длиной волны — 6565 Å (или 656,5 нм). Он дает красную полосу в спектре водорода (поскольку 6565 Å — это длина волны красного цвета). «Падения» с более высоких уровней будут давать фотоны со всё большим смещением в фиолетовую часть спектра.

Электроны, уровни и испускаемый свет

Электроны, находящиеся внутри атома, «спрыгивают» с вышележащих уровней на второй, излучая разницу энергии в виде фотона определенной частоты. Белыми стрелками

изображены переходы с третьего, четвертого, пятого и шестого уровней.
Внизу
изображен получающийся спектр атома водорода, под ним указана длина волны (в ангстремах). Нижнее изображение — с сайта grotrian.nsu.ru

Спектры излучения атомов имеют, таким образом, четкие раздельные светящиеся линии, частота которых соответствует частотам излученных фотонов. Такой спектр называется линейчатым. В 1859 году физик Густав Кирхгоф и химик Роберт Бунзен показали, что спектрам излучения атомов различных веществ соответствуют различные наборы линий в спектрах. Иными словами, линейчатый спектр каждого элемента уникален, как отпечаток пальца, и по этому отпечатку его можно идентифицировать. Так появился спектральный анализ.

Благодаря этим уникальным портретам атомов стало возможным выявить присутствие вещества в любом теле, смеси жидкостей или газов, спектр которого мы получили и можем рассмотреть. Но чтобы обладать линейчатым спектром, вещество должно состоять из таких отдельных атомов, то есть быть разреженным атомарным газом. Например, в хромосфере (части атмосферы) Солнца присутствует в виде очень разреженного газа ионизированный кальций.

Видимый линейчатый спектр излучения кальция. Изображение с сайта grotrian.nsu.ru

Если же вещество состоит из молекул, а не из отдельных атомов, его спектры становятся более «размазанными», состоящими из широких полос. В молекулах из-за взаимодействия атомов появляются новые энергетические уровни с близкими значениями энергий, и картина от них выглядит как широкие полосы. В том же случае, когда вещество находится в твердом или жидком состоянии или представляет собой газ, находящийся под высоким давлением, его молекулы постоянно взаимодействуют и порождают уже не уровни, а целые энергетические зоны, переходы между которыми и внутри которых дают сплошной спектр излучения.

Виды спектров излучения

Виды спектров излучения: а)

линейчатый, атомный: состоит из отдельных узких линий.
b)
молекулярный: полосы молекулярного газа состоят из множества узких полос, таких же, как у линейчатых спектров, просто они расположены очень плотно друг к другу.
с)
сплошной: излучение происходит на всех частотах

Вот такой же сплошной спектр и у Солнца. Сплошным спектром обладают плотные, жидкие или твердые тела, притом тела горячие, нагретые достаточно, чтобы тепловое взаимодействие их молекул создавало множественные энергетические зоны. Для описания такого теплового излучения физики (а именно, всё тот же Густав Кирхгофф) ввели понятие абсолютно черного тела (АЧТ) — некоего абстрактного идеального объекта, который всю полученную энергию возвращает только в виде теплового излучения. Абсолютно черное тело не отражает ничего из падающего на него излучения — ни единого кванта ни в каком диапазоне. Всё, что попадает на него, идет на увеличение его внутренней энергии. Нагреваясь, АЧТ начинает излучать само, давая тот самый сплошной спектр нагретых тел. Цветовая температура, указываемая на некоторых осветительных приборах, например на лампах (6000 К — «холодный белый свет» и т. д.), — это как раз температура АЧТ, при которой оно излучает свет того же цвета (тона), что и маркируемый прибор (К, кельвин — температурная шкала, предложенная лордом Кельвином, начало которой совпадает с абсолютным нулем, а шаг равен градусу по шкале Цельсия).

В 2014 году был создан искусственный материал из углеродных нанотрубок, больше всего приближающийся по своим свойствам к гипотетическому АЧТ, — vantablack. В видимом диапазоне он поглощает 99,965% падающего на него света (см. картинку дня Самый черный материал). В прошлом году был создан еще более черный материал с коэффициентом поглощения 99,995%, что в 10 раз чернее vantablack.

Наше Солнце по своему спектру очень близко к излучению АЧТ, нагретого до температуры 6000 К. Однако природа его излучения совсем другая, чем у твердого нагретого тела. Ответственность за изображение Солнца, каким мы его видим, несет фотосфера — часть атмосферы Солнца, где и формируется непрерывный спектр солнечного излучения. Это небольшой слой глубиной порядка 300–400 км. Фотосфера представляет собой вовсе не твердое тело — это газ, раскаленный и очень сильно разреженный (плотность фотосферы равна в среднем 10−9 г/см3 — одна миллиардная грамма на кубический сантиметр, в миллион раз меньше плотности воздуха). Газ этот состоит из водорода (74%), гелия (25%), а также кислорода и находящихся в газообразном состоянии прочих элементов (железа, углерода, магния, серы и других), на долю которых приходится примерно 1% от общей массы. Тем не менее спектр его излучения вовсе не линейчатый.

Спектр излучения Солнца и спектр абсолютно черного тела

Спектр излучения Солнца и спектр абсолютно черного тела. Сплошными линиями

показаны наблюдаемые данные,
штрихованными
— спектр АЧТ при указанной температуре. В области видимого и инфракрасного излучения экспериментальные данные хорошо согласуются с линией АЧТ при температуре 6000 К (в длинноволновой области температура равна 104 К и 105 К). Изображение с сайта astronet.ru

В фотосфере присутствуют металлы, которые очень легко ионизируются то есть теряют электроны с внешних оболочек, слабо связанных с ядром. Температуры фотосферы недостаточно, чтобы ионизировать гелий или водород, а вот электроны металлов, «разогреваясь», получают достаточно энергии, чтобы покинуть атом металла и отправиться в свободный полет. Врезаясь в атомы водорода, они «остаются там жить», порождая очень любопытное явление — отрицательные ионы водорода (см. Hydrogen anion). «Вселяясь» на свободные энергетические уровни, электроны испускают разницу между своей прежней энергией и энергией своего новообретенного уровня в атоме водорода в виде кванта света.

Этот процесс подобен описанному выше излучению при переходах между уровнями, однако, поскольку электрон прилетает извне и может обладать абсолютно любой энергией, а не только строго равной энергии вышележащих слоев, излучение происходит не в узких линейчатых диапазонах, соответствующих разностям значений энергии перехода, а в любом диапазоне. Иными словами, если переходы внутри того же атома водорода дают, как мы видели на изображении его спектра, набор излучений на одном и том же наборе частот, то излучение кванта от «приземлившегося» внешнего электрона может быть каким угодно и дать линию в любой части спектра.

Однако остается атом в этом состоянии недолго. По сотне миллионов раз в секунду он испускает фотоны, переводя электроны на более низкие энергетические уровни, сталкивается с новыми электронами, поглощает фотоны и так далее. Жизнь кипит: атом водорода постоянно излучает и поглощает фотоны, теряет электроны, сталкивается с новыми, снова излучает, но уже в другом месте спектра. Из-за обилия таких актов излучения, а также из-за огромного количества атомов все длины волн в спектре излучения оказываются занятыми. Фотосфера излучает во всем диапазоне, образуя таким образом сплошной спектр.

Как мы уже сказали, атом может не только излучать фотоны, но и поглощать. И кроме спектров излучения бывают и спектры поглощения, которые выглядят как темные провалы (полоски) в сплошном красивом спектре. Они возникают, когда те же самые атомы сами оказываются в потоке света. Тогда летящие фотоны возбуждают электроны и «закидывают их наверх», на высокоэнергетические уровни. Электроны держатся там недолго и снова спрыгивают вниз, однако переизлучают уже во всех возможных направлениях без разбору, из-за чего в направлении первоначального пучка света лучей именно с такой длиной волны отправится гораздо меньше, и в этом месте у спектра будет провал.

Спектр натрия

Спектр натрия. (а)

— эмиссионный, или излучательный: две яркие полосы на фоне черного фона, 589,0 нм и 589,59 нм (так называемый «дублет натрия»);
(b)
— поглощательный (абсорбционный): те же две полосы на тех же точно частотах, но это уже черные полосы отсутствия света на фоне сплошного спектра. Изображение с сайта Висконсинского университета

Именно такие провалы на главном изображении и делят непрерывные красочные полоски солнечного спектра на отдельные «кирпичики». Обнаружил их в 1802 году английский химик Уильям Воластон, правда не придав этому никакого значения. А вот немецкий физик Йозеф Фраунгофер придал и взялся в 1814 году за их изучение. Он описал более пятисот таких темных «провалов» в солнечном спектре, и они называются теперь фраунгоферовыми линиями.

Эти линии дают входящие в состав фотосферы элементы, причем любопытно, что большой вклад вносят те, чье присутствие весьма невелико, например те же металлы. Связано это с низкими потенциалами ионизации металлов: их внешним электронам, слабо связанным с ядром, для перехода на другой энергетический уровень и, соответственно, для поглощения кванта света нужно в несколько раз меньше энергии, чем водороду. Водороду же, чтобы поглощать в видимом спектре, необходимо иметь электрон не на основном уровне, а на втором. Как мы говорили, электроны, спускаясь с более высоких уровней на второй, испускают фотоны в видимом диапазоне. Это серия Бальмера. И наоборот, чтобы поглотить фотон в видимом спектре, атом должен иметь электрон на этом втором уровне, чтобы энергии фотона было достаточно ровно на «закидывание» электрона на один из «верхних рубежей». Но чтобы иметь электрон на «втором этаже», атому водорода необходимо быть возбужденным, чего в условиях фотосферы сложно достичь: слишком низка температура. Поэтому количество таких возбужденных и потому поглощающих водородных атомов крайне мало — относительно их общего числа, конечно же.

Таким образом, при температуре фотосферы водород остается нейтральным (за исключением описанных выше отрицательных ионов, но таким становится только один атом водорода на сто миллионов, и вклад они вносят в спектр излучения фотосферы, а не поглощения), а металлы и прочие элементы фотосферы ионизируются, поглощая для этого фотоны, и почти все их атомы участвуют в создании темных полос спектра поглощения (более подробный вывод см. в новости Сесилия Пейн — хозяйка звездной кухни в разделе «Солнце: кальций и водород», «Элементы», 27.05.2020).

Линии поглощения в солнечном спектре

Упрощенная версия главного изображения: линии поглощения в солнечном спектре. Каждая из этих темных полос соответствует какому-либо элементу. В центре

видны линии дублета натрия.
Справа
— H-α — линия водорода, доминирующая в видимой части спектра (тот самый переход со второго энергетического уровня на третий с поглощением фотона с длиной волны 656 нм).
Слева
оставляют след атомы кальция, потерявшие один электрон (ионы Ca II); они излучают и поглощают свет на нескольких длинах волн, в частности, на 396,8 нм и 393,3 нм в фиолетовой области спектра. Это линии Ca-H и Ca-K (более сильные, то есть более интенсивные, линии обозначают буквами от A до K) однократно ионизированного кальция. Прочие черные линии соответствуют спектрам поглощения других элементов; установить, каким, можно по буквенным обозначениям, соответствующим фраунгоферовым линиям. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Со времен Фраунгофера, открывшего и описавшего свыше 500 линий поглощения, их число выросло более чем до 25 000 — это, конечно, уже во всем спектре, не только в видимой его части. По этим спектральным провалам можно делать выводы о строении и составе Солнца (так, например, был открыт гелий, в честь Солнца и названный).

Увеличенная часть главного изображения

Увеличенная часть главного изображения. Так выглядит знакомый нам дублет натрия. Длина волны (в ангстремах) подписана под спектральной лентой. Название элемента, которому принадлежит линия, — над ней. Рассмотреть весь спектр Солнца в подробностях, где каждая линия поглощения подписана, можно, скачав файл по ссылке

Изучение Солнца в различных электромагнитных диапазонах позволяет делать выводы о его активности и происходящих там процессах; собственно, это основной способ получения информации о преобразованиях энергии, происходящих в нашей звезде. Например, в ультрафиолете получены картины движения плазмы, сопровождающие пересоединение магнитных линий в атмосфере — основного кандидата на объяснение повышенной температуры солнечной короны (см. задачу «Магнитное пересоединение»).

— кадр из видеосъемки Солнца в рентгеновском диапазоне, сделанной японским спутником Hinode в январе 2012 года. Сама поверхность Солнца в рентгене почти не излучает, поэтому выглядит на снимке как черная сфера. Рентгеновское излучение дает солнечная корона, разогретая до миллионов градусов (красный «туман»), и солнечные вспышки (небольшие яркие пятна).
Справа
— изображение в ультрафиолете на длине волны 171 Å, полученное Обсерваторией солнечной динамики также в 2012 году. Яркими выглядят активные области — вспышки и петли плазмы вдоль линий магнитных полей. Фото с сайта nasaviz.gsfc.nasa.gov. Оба кадра изначально монохромны и раскрашены. Считается, что человеческий глаз лучше воспринимает контраст между различно окрашенными объектами

Линии поглощения помогают получать информацию о солнечной структуре из разных слоев. С высотой меняются физические характеристики солнечной атмосферы и, соответственно, состояние элементов, что сказывается на их спектрах. Линии поглощения позволяют рассматривать Солнце без ослепляющей засветки фотосферы — для этого нужно использовать светофильтр, имеющий узкую полосу пропускания именно на частоте линии поглощения. Так рассматривают свет, идущий от хромосферы, обычно невидимой в ярком свете фотосферного слоя.

Изображение с сайта noao.edu.

Василий Деревянко

Распределение солнечного излучения по территории Земли

Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.

Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.

Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.

Параметры солнечного излучения и радиации

Энергоэффективность – эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов – достижение экономически оправданной эффективности использования топливоэнергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды.

Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к затраченной энергии, полученной системой.

Возобновляемые источники энергии – означают неископаемые источники энергии (ветер, солнечная энергия, геотермальная, энергия волн, приливы, гидроэнергия, биомасса, газ из органических отходов, газ установок по обработке сточных вод и биогазы) (Директива 2003/54/ЕС).

Человечество потребляет энергию, в подавляющем большинстве, полученную при сжигании традиционных ископаемых углеводородов, с каждым годом все больше. Но суммарное количество этой потребляемой энергии составляет всего около 0,0125 % доли процента от энергии возобновляемых источников, имеющихся на планете Земля, главная из которых – энергия Солнца [1]. Задача в том, как научиться эффективно использовать эти ресурсы.

Кроме того, энергия возобновляемых источников экологически чистая энергия.

Последние десятилетия постоянно поднимается вопрос о снижении странами выбросов в атмосферу парниковых газов, влияющих, по мнению ряда ученых, на потепление климата планеты и выживание человечества [2, 3]. Теплоэнергетика, наряду с другими отраслями, вносит большой вклад в накопление парниковых газов, поскольку именно при сжигании ископаемого топлива в котлах коммунального хозяйства и индивидуальных домов, происходит выброс диоксида углерода. Применение, при решении вопросов теплоснабжения, высокоэффективных технологий, возобновляемых источников энергии, позволит сохранить планету.

В мире сложная экономическая ситуация. Экономика многих стран-лидеров благосостояния стагнирует, либо развивается очень низкими темпами. В такие периоды мирового развития актуальным становится вопрос экономии энергоресурсов. Отопление и потребление горячей воды – значительные статьи расходов бюджетов, как индивидуальных домовладельцев, так и государств (к примеру, Россия), исторически взявших на себя затраты на поддержание функционирования систем жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Снижение стоимости киловатта тепловой энергии, доставленной конечному потребителю – одна из важнейших экономических задач, стоящей перед техническими и фундаментальными науками.

Тепловой солнечный коллектор (ТСК) – устройство для сбора тепловой энергии Солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением.

Инсоляция – облучение поверхности или пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент центр солнечного диска.

Фактическая инсоляция всегда зависит от ориентации и конфигурации освещаемого солнцем объекта.

Единицей измерения потока солнечной энергии в системе СИ является ватт на квадратный метр (Вт/м2). При среднем расстоянии от Земли до Солнца – 150 миллионов километров – плотность энергии солнечного излучения, которое достигает атмосферы Земли, составляет в среднем 1,367 кВт/м2. На рис. 1 представлена интенсивность падающего на Землю солнечного излучения в зависимости от длины волны.

Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения в зависимости от длины волны

Рис. 1. Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения в зависимости от длины волны

Солнечная радиация – энергетическая освещенность (облученность или поверхностная плотность потока излучения), создаваемая электромагнитным излучением, поступающим от Солнца, атмосферы и земной поверхности, единицы измерения:

мгновенное значение в кВт/м2, часовые и суточные суммы в МДж/м2.Тепловая энергия солнца – излучение солнечной радиации в диапазоне частот 350–1100 нм.

Суммарное солнечное излучение – прямое и рассеянное солнечное излучение, поступающее на горизонтальную поверхность. Единицы измерения: мгновенное значение в кВт/м2, часовые и суточные суммы в МДж/м2.

Прямое солнечное излучение – энергетическая освещенность, поступающая на деятельную поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от диска Солнца. Единицы измерения: мгновенное значение в кВт/м2, часовые и суточные суммы в МДж/м2.

Рассеянное солнечное излучение – энергетическая освещенность, поступающая на земную поверхность со всего небесного свода под действием атмосферных и оптических факторов, за исключением действия прямого солнечного излучения. Единицы измерения: мгновенное значение в кВт/м2, часовые и суточные суммы в МДж/м2.

Отраженное солнечное излучение (применительно к ТСК) – энергетическая освещенность, создаваемая направленным солнечным излучением, отраженным от поверхности отражателя на поверхность ТСК. Единицы измерения: мгновенное значение в кВт/м2, часовые и суточные суммы в МДж/м2.

В пасмурные дни прямая солнечная радиация отсутствует и нагрев солнечных коллекторов зависит только от рассеянного солнечного излучения. Прямое солнечное излучение отсутствует, если в дневное время, предметы не дают тени. В средней полосе России осень и зима пасмурные и доля рассеянной энергии в эти периоды времени составляет до 90 % от общей солнечной энергии. Соотношение всех видов энергий солнечного излучения сильно зависят от климатических и географических данных. Эти показатели представлены во многих изданиях, большинство из которых относятся к периоду образования СССР, например [4, 5]. Одним из важнейших вопросов эффективной работы ТСК является их правильного расположение относительно солнца. Конструкции солнечных коллекторов могут быть стационарными, ориентированными на положение солнца в определенный момент времени, или оснащенными механизмами, способными отслеживать его движение.

Солнечный треккер – это устройство, позволяющее следить за движением солнца по небосводу, и перемещать СК в положение, в котором поглощение солнечных лучей происходит наиболее эффективно. Использование этих устройств позволило бы значительно увеличить эффективность работы гелиосистемы.

Но далеко не всегда используются такие устройства. Причина этому их стоимость и необходимость в квалифицированном техническом обслуживании. Большинство ТСК, применяемых для индивидуальных и децентрализированных объектов строительства, являются стационарными, ориентированными на фиксированное положение Солнца, конструкциями. Их расположение определяется формой крыши или опорной рамы. Очень важно правильно выбрать направление на Солнце и угол наклона фиксированных солнечных панелей.

Для оптимальной ориентации коллекторов, необходимо знать основные угловые параметры вращения Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси (широта места установки φ, часовой угол ω, угол солнечного склонения δ, угол наклона к горизонту β, азимут α). Их схема представлена на рис. 2.

Широта места φ – одна из географических координат: дуга меридиана между экватором и параллелью данного места, или угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данном месте земной поверхности. Изменяется от 0 до 90°; от экватора до Северного полюса – северная широта, от экватора до Южного полюса – южная широта.

Основные и дополнительные углы движения Солнца

Рис. 2. Основные и дополнительные углы движения Солнца: а – схема кажущегося движения солнца по небосводу; б – углы, определяющие положение точки А на земной поверхности относительно солнечных лучей

Часовой угол Солнца (ω) – угол между меридианом данного пункта наблюдений и кругом склонения светила; или дуга экватора между плоскостями меридиана и круга склонения. Величина (ω) отсчитывается от меридиана к западу. Часовой угол (ω) переводит местное солнечное время в число градусов, которое солнце проходит по небу. По определение часовой угол равен нулю в полдень. Земля поворачивается на 15° за один час. Утром угол направления Солнца отрицательный, вечером – положительный.

Необходимо помнить о разнице директивного времени часовых поясов и реального астрономического солнечного времени. К примеру, в Москве в январе эта разница составляет 2298 секунд, в Краснодаре 1964 секунды, Екатеринбурге – 3971 секунды. Во Владивостоке – 4339 секунды. Это отличие астрономического и директивного времени надо учитывать при установке солнечных коллекторов. Значение астрономического времени места вычисляется по формулам, но сейчас легко найти различные автоматические калькуляторы, где нужно только ввести искомое место и происходит автоматический

расчет астрономического времени, директивного и разницы между ними. К примеру. такой ресурс на time. satmaps. info, dateandtime. info/ru/citysunrisesunset. php?id=524901, продолжительность светового дня для любого места в любое время planetcalc. ru/300/.

В Москве, продолжительность светового дня меняется от 7 до 17 часов 30 минут, следовательно, Солнце перемещается за это время по дуге около 105 градусов зимой и 260 градусов летом.

Угол склонения Солнца (δ) зависит от вращения Земли вокруг Солнца, поскольку орбита вращения имеет эллиптическую форму и сама ось вращения тоже наклонена, то угол меняется в течение года от значения 23,45° до –23,45°. Угол склонения становится равным нулю два раза в год в дни весеннего и осеннего равноденствия.

Склонение солнца для конкретно выбранного дня определяется по формуле:

(1)

где n – порядковый номер дня в году, отсчитанный от 1-го января.

Наклон к горизонту (β) образуется между горизонтальной плоскостью и солнечной панелью.

Азимут (α) характеризует отклонение поглощающей плоскости коллектора от южного направления, при ориентировании солнечного коллектора точно на юг азимут = 0°.

Вопросы эффективного расположения солнечных тепловых коллекторов в зависимости от периода эксплуатации в течение года и другие вопросы проектирования солнечных тепловых коллекторов будут рассмотрены в других разделах учебного пособия.

По данным института АЕЕ INTEC, на конец 2012 г. в мире установлено 383 млн квадратных метров солнечных тепловых установок общей тепловой мощностью 268,1 ЕВт с годовой выработкой тепловой энергии 225 ТВт·ч [6]. С каждым годом эти показатели только возрастают. К сожалению, в России общая площадь солнечных тепловых установок оценивается в 30 тыс. м2 [7].

По удельной тепловой мощности гелиоустановок на 1000 человек первое место занимает Кипр (542 кВт, площадью 774 м2), второе – Австрия (406 кВт, 580 м2), третье – Израиль (400 кВт, 571 м2). На сегодняшний день большинство гелиоустановок построены в Китае – на площади 217,4 млн м2 (152,2 ЕВт), или 64,9 % от общемирового использования этих установок. В Европе – 56,1 млн м2 (39,3 ЕВт), или 16,7 % [7].

Исследования, проведенные лабораторией возобновляемых источников энергии Института высоких температур РАН, позволили создать «Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России» [8]. Согласно данным, представленным в этой работе, более 60 % территории России, в том числе и многие северные районы, характеризуются среднегодовым поступлением солнечной радиации от 3,5 до 4,5 кВт·ч/м2 в день, а регионы Приморья и юга Сибири от 4,5 до 5,0 кВт·ч/м2 в день, что не сильно отличается от аналогичных показателей центральной Европы (5,0–5,5 кВт·ч/м2 в день).

Карта распределения суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность (угол равен широте) для территории России, представлена на рис. 3 [8].

В табл. 1 приведены усреднённые данные по среднемесячной энергии солнечного излучения (инсоляции) для некоторых городов с учётом климатических условий (частоты и силы облачности) для неподвижных панелей, ориентированных на юг под разными углами наклона, и для систем, отслеживающих движение Солнца. Инсоляция измерялась на открытом пространстве.

Таблица 1. Среднемесячные значения солнечного излучения и долей рассеянной солнечной радиации для ряда городов Российской Федерации, Республики Белорусь, Казахстана [4]

Наклон панели к горизонтусуммарно по месяцам, Дж / м2 (кВт·ч / м2)сум-марно за год
январьфевральмартапрельмайиюньиюльавгустсентябрьоктябрьноябрьдекабрь
Российская Федерация
Архангельск0° (гор.)12·10661·106207·106356·106494·106575·106565·106385·106186·10671·10620·1064·1062,94·109 (816)
Астрахань
46,4°с.ш.
0° (гор.)117·106 (32,4)190·106 (52,9)344·106 (95,5)524·106 (145,5)682·106 (189,4)756·106 (209,9)683·106 (189,7)629·106 (174,7)460·106 (127,8)294·106 (81,7)162·106 (45,0)96·106 (26,6)4,94·109 (1371,1)
35°202·106 (56,1)280·106 (77,9)441·106 (122,5582·106 (161,6)676·106 (187,8)712·106 (197,7)664·106 (184,5)684·106 (189,9)593·106 (164,6)449·106 (124,7)289·106 (80,2)169·106 (46,9)5,74·109 (1593,6)
90°
(верт.)
224·106 (62,1)273·106 (75,9)358·106 (99,5)371·106 (103,0)350·106 (97,1)331·106 (92,0)330·106 (91,8)404·106 (112,1)444·106 (123,2)419·106 (116,5)311·106 (86,4)190·106 (52,7)4,00·109 (1112,2)
вращение вокруг полярной оси250·106 (69,4)346·106 (96,0)566·106 (157,1)786·106 (218,3)965·106 (268,0)1055·106 (293,3)968·106 (269,1)994·106 (276,1)824·106 (229,0)592·106 (164,4)368·106 (102,3)206·106 (57,3)7,92·109 (2200,2)
Владивосток
43,1°с.ш.
0° (гор.)262·106 (72,7)336·106 (93,2)468·106 (130,0)486·106 (135,1)518·106 (143,9)465·106 (129,2)448·106 (124,3)449·106 (124,8)429·106 (119,1)340·106 (94,3)233·106 (64,6)208·106 (57,8)4,64·109 (1289,5)
50°438·106 (121,7)519·106 (144,1)531·106 (147,5)469·106 (130,3)502·106 (139,5)608·106 (169,0)619·106 (171,8)623·106 (173,0)497·106 (138,1436·106 (121,1)395·106 (109,6)393·106 (109,1)6,05·109 (1681,3)
90°
(верт.)
284·106 (79,0)379·106 (105,2)457·106 (126,8)460·106 (127,7)529·106 (147,1)637·106 (177,0)598·106 (166,0)501·106 (139,2)325·106 (90,2)270·106 (74,9)232·106 (64,4)241·106 (66,9)4,91·109 (1364,2)
вращение вокруг полярной оси547·106 (151,9)567·106 (157,6)592·106 (164,3)699·106 (94,2)662·106 (184,0)702·106 (194,9)760·106 (211,1)817·106 (227,0)682·106 (189,3)644·106 (178,9)542·106 (150,6)514·106 (142,8)7,73·109 (2146,7)
Волгоград0° (гор.)109·106176·106364·106494·106682·106708·106708·106615·106431·106255·106134·10671·1064,75·109 (1319)
Воронеж0° (гор.)84·106142·106289·106385·106565·106620·106590·106473·106326·106176·10680·10650·1063,78·109 (1050)
Екатеринбург0° (гор.)65·106146·106318·106446·106570·106615·106588·106462·106282·106145·10678·10646·1063,76·109 (1045)
Иркутск0° (гор.)105·106192·106385·106491·106599·106611·106586·106491·106360·106235·106117·10671·1064,24·109 (1179)
Казань0° (гор.)54·106117·106251·106394·106561·106641·106590·106502·106285·106130·10654·10629·1063,61·109 (1002)
Кострома0° (гор.)46·106121·106266·106404·106546·106600·106590·106455·106254·106109·10644·10627·1063,46·109 (962)
Краснодар0° (гор.)117·106184·106314·106440·106595·106636·106653·106540·106402·106264·106130·10675·1064,35·109 (1208)
Красноярск0° (гор.)46·106147·106327·106444·106486·106620·106578·106377·106243·106163·10667·10634·1063,54·109 (982)
Курск0° (гор.)84·106172·106274·106372·106554·106605·106584·106475·106316·106165·10667·10652·1063,72·109 (1033)
Махачкала0° (гор.)132·106182·106316·106500·106670·106708·106700·106616·106438·106284·106148·106104·1064,80·109 (1333)
Москва
55,7°с.ш.,

39,7°в.д.

0° (гор.)59·106 (16,4)125·106 (34,6)286·106 (79,4)400·106 (111,2)581·106 (161,4)600·106 (166,7)599·106 (166,3)468·106 (130,1)298·106 (82,9)149·106 (41,4)67·106 (18,6)42·106 (11,7)3,67·109 (1020,7)
40°74·106 (20,6)191·106 (53,0)390·106 (108,4)459·106 (127,6)599·106 (166,3)587·106 (163,0)604·106 (167,7)522·106 (145,0)377·106 (104,6)219·106 (60,7)125·106 (34,8)79·106 (22,0)4,23·109 (1173,7)
90°
(верт.)
77·106 (21,3)208·106 (57,9)378·106 (104,9)337·106 (93,5)390·106 (108,2)363·106 (100,8)392·106 (108,8)373·106 (103,6)311·106 (86,5)209·106 (58,1)139·106 (38,7)93·106 (25,8)3,27·109 (908,3)
вращение вокруг полярной оси78·106 (21,7)224·106 (62,3)478·106 (132,9)581·106 (161,4)821·106 (228,0)820·106 (227,8)809·106 (224,8)681·106 (189,2)455·106 (126,5)258·106 (71,6)152·106 (42,2)94·106 (26,0)5,45·109 (1514,3)
Нижний Новгород0° (гор.)50·106121·106268·106398·106577·106634·106599·106480·106276·106121·10652·10632·1063,61·109 (1002)
Новосибирск0° (гор.)82·106166·106354·106450·106574·106638·106620·106486·106326·106159·10686·10656·1064,00·109 (1110)
Норильск0° (гор.)2·10629·106230·106389·106595·106595·106595·106314·106155·10663·1068·10602,98·109 (826)
Омск0° (гор.)84·106168·106340·106456·106586·106640·106626·106486·106318·106164·10682·10656·1064,01·109 (1113)
Петропавловск-
Камчатский

53.3°с.ш.

0° (гор.)109·106 (30,2)179·106 (49,6)340·106 (94,3)458·106 (127,3)550·106 (152,9)561·106 (155,8)521·106 (144,9)472·106 (131,1)328·106 (91,0)232·106 (64,4)121·106 (33,6)84·106 (23,3)3,95·109 (1098,4)
50°254·106 (70,6)345·106 (95,9)512·106 (142,3)533·106 (148,1)531·106 (147,4)513·106 (142,5)495·106 (137,6)507·106 (140,9)433·106 (120,2)425·106 (118,0)294·106 (81,6)251·106 (69,8)5,09·109 (1414,9)
90°
(верт.)
279·106 (77,7)359·106 (99,7)480·106 (133,3)418·106 (116,1)347·106 (96,5)325·106 (90,3)329·106 (91,3)358·106 (99,5)350·106 (97,1)401·106 (111,5)313·106 (86,8)283·106 (78,5)4,24·109 (1178,3)
вращение вокруг полярной оси289·106 (80,2)412·106 (114,5)653·106 (181,5)723·106 (200,8)730·106 (202,7)729·106 (202,5)682·106 (189,3)695·106 (193,0)562·106 (156,0)529·106 (147,0)345·106 (95,9)289·106 (80,2)6,64·109 (1843,6)
Пятигорск0° (гор.)134·106205·106272·106406·106523·106553·106574·106486·106364·106243·106130·106105·1063,96·109 (1110)
Ростов-на- Дону 47°с.ш.0° (гор.)126·106190·106333·106464·106647·106672·106678·106597·106429·106276·106126·10680·1064,60·109 (1278)
Самара0° (гор.)82·106162·106308·106452·106634·106660·106639·106532·106340·106169·10678·10656·1064,11·109 (1142)
Санкт- Петербург 60°с.ш.0° (гор.)21·10671·106214·106331·106515·106578·106545·106394·106230·10692·10625·1068·1063,02·109 (930)
Сочи
43.6°с.ш.
0° (гор.)133·106 (37,0)199·106 (55,2)302·106 (84,0)420·106 (116,6)602·106 (167,1)716·106 (199,0)745·106 (206,8)666·106 (185,0)468·106 (130,1)343·106 (95,4)195·106 (54,2)125·106 (34,7)4,91·109 (1365,1)
35°223·106 (62,0)289·106 (80,2)373·106 (103,5)450·106 (125,0)587·106 (163,0)666·106 (184,9)713·106 (198,1)709·106 (197,0)582·106 (161,6)510·106 (141,7)334·106 (92,8)222·106 (61,7)5,66·109 (1571,4)
90°
(верт.)
237·106 (65,8)275·106 (76,5)328·106 (91,1)288·106 (80,0)313·106 (86,9)310·106 (86,2)345·106 (95,7)409·106 (113,6)428·106 (119,0)468·106 (130,0)351·106 (97,6)243·106 (67,6)3,96·109 (1099,9)
вращение вокруг полярной оси274·106 (76,0)357·106 (99,1)468·106 (129,9)576·106 (160,1)800·106 (222,1)970·106 (269,3)1040·106 (289,0)1022·106 (284,0)799·106 (222,0)669·106 (185,8)422·106 (117,2)272·106 (75,6)7,67·109 (2129,9)
Хабаровск0° (гор.)176·106270·106440·106498·106600·106643·106600·106509·106400·106282·106184·106141·1064,74·109 (1318)
Чита0° (гор.)113·106214·106396·106503·106613·106643·106555·106478·106366·106258·106136·10688·1064,36·109 (1212)
Южно-Курильск0° (гор.)175·106272·106383·106456·106490·106458·106427·106390·106346·106282·106163·106140·1063,98·109 (1106)
Якутск0° (гор.)32·106107·106314·106492·106591·106651·106618·106450·106270·106134·10650·10617·1063,73·109 (1035)
Белоруссия
Минск0° (гор.)67·106138·106310·106406·106578·106636·106596·106460·106314·106163·10667·10642·1063,78·109 (1049)
Казахстан
Алма-Ата0° (гор.)176·106239·106354·106484·106632·106678·106729·106647·106497·106321·106187·106136·1065,08·109 (1411)
Астана0° (гор.)134·106234·106408·106496·106643·106714·106670·106559·106398·106211·106126·10694·1064,69·109 (1302)
Джезказган0° (гор.)176·106266·106419·106540·106689·106746·106735·106662·106501·106287·106172·106132·1065,33·109 (1479)
Кустанай0° (гор.)113·106201·106385·106482·106653·106691·106624·106523·106343·106209·106109·10675·1064,408·109 (1224)

Доля рассеянного излучения в общей инсоляции

Городянв.фев.мартапр.майиюньиюльавг.сен.окт.ноя.дек.в среднем за год
Алма-Ата57 %56 %52 %42 %40 %34 %28 %31 %31 %37 %50 %53 %39 %
Москва93 %73 %64 %56 %50 %49 %54 %54 %61 %67 %69 %84 %57 %

Растительный покров, соседние здания, снежный покров, близость открытых водных поверхностей и другие факторы могут влиять на реальные значения полной солнечной энергии, падающей на тепловой коллектор. Для определения дневных средних показателей, разделите указанные значения на количество дней в месяце. Реальные дневные показатели могут отличаться от средних в несколько раз, но с точки зрения работы солнечного теплового коллектора, важны именно средние значения.

Распределение суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность для территории России

Рис. 3. Распределение суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность (угол равен широте) для территории России [8]

Все данные указаны в джоулях на квадратный метр (Дж/м2). В скобках справочно приведены те же величины в кВт·ч/м2 (1 кВт·ч = 3,6 МДж).

Также в Приложении указаны значения доли рассеянного излучения в общей инсоляции для городов Москва и Алма-Ата.

Список литературы:

  1. Шуткин О.И. Перспективы в мире и состояние в России // Energy Fresh. 2011. № 3. С. 25-27.
  2. United Nations on Climate Change. General Convention Kyoto, 1997.
  3. Грицевич И. Протокол конференции по глобальному климату в Киото: новые правила игры на следующее десятилетие // Экономическая эффективность. Ежеквартальный бюллетень Центра по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ). М., 1998. № 18 (январь-март).
  4. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1–6, вып. 1–34. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1989–1998.
  5. ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей.
  6. Бутузов В.А. Солнечное теплоснабжение в мире и в России // С.О.К. 2013. № 8.
  7. Бутузов В.А. Обзор мирового рынка солнечных систем теплоснабжения // С.О.К. 2013. № 12.
  8. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России. – М.: ОИВТ РАН, 2010. – 84 с.

Влияние солнечной радиации на климат Земли

Решающее влияние на климат Земли оказывает инфракрасная составляющая солнечной радиации.

Понятно, что это происходит лишь в то время, когда Солнце находится над горизонтом. Это влияние зависит от удалённости нашей планеты от Солнца, которое изменяется в течение года. Орбита Земли представляет собой эллипс, внутри которого и находится Солнце. Совершая свой годичный путь вокруг Солнца, Земля то удаляется от своего светила, то приближается к нему.

средняя дневная сумма солнечной радиации

Кроме изменения расстояния, количество поступающей на землю радиации, определяется наклоном земной оси к плоскости орбиты (66,5°) и вызываемой ею сменой времён года. Летом она больше, чем зимой. На экваторе этого фактора нет, но по мере роста широты места наблюдения, разрыв между летом и зимой становится значительным.

В процессах, происходящих на Солнце, имеют место всевозможные катаклизмы. Их воздействие отчасти нивелировано огромными расстояниями, защитными свойствами земной атмосферы и магнитным полем Земли.

Солнечная радиация зашкаливает: Что-то аномальное происходит в атмосфере Земли

Солнечная активность рекордно низкая, однако космическое излучение (радиация), пробивающее нашу магнитосферу и проникающие в атмосферу постоянно увеличивается последние 5 лет.

Новые данные, собранные метеорологическими аэростатами компании SapceWeather, свидетельствуют о значительном увеличении как атмосферного, так и космического лучевого излучения.

В настоящее время мы входим в 25-й солнечный цикл. Подобно циклу 24, солнечная активность очень низка. Однако новые данные космических лучевых аэростатов показывают исключительно высокое космическое излучение в земной атмосфере. И это очень страшно…

Как показано на приведенной выше карте, уровни радиации увеличивались практически без остановки с момента начала программы мониторинга,причем последние полеты регистрировали самые высокие уровни из всех зарегистрированных ранее.

Почему на Земле усиливаются атмосферные и космические лучевые излучения?

Во время солнечного минимума, который в настоящее время происходит, магнитное поле Солнца ослабевает. Это позволяет энергетическим частицам из глубокого космоса проникать в Солнечную систему. Когда солнечная активность идет вниз, космические лучи идут вверх…

Как Измерить Излучение Космического Луча?

Когда космические лучи достигают верхней части земной атмосферы, они производят брызги вторичных частиц и фотонов, которые осыпают поверхность Земли дождем. Это то, что измеряют воздушные шары.

Затем ученые используют рентгеновские и гамма-детекторы, чувствительные к энергиям в диапазоне от 10 кэВ до 20 МэВ.

Этот тип излучения, который вы также можете найти в медицинских рентгеновских аппаратах и сканерах безопасности аэропортов и он увеличился более чем на 20% в стратосфере.

Но есть еще один способ измерения космических лучей — это использование нейтронного монитора . Нейтроны являются важным типом вторичного космического луча. Они достигают поверхности Земли с относительной легкостью и биологически эффективны.

Новые нейтронные данные геофизической обсерватории Соданкюля в Финляндии также показывают, что излучение космических лучей увеличивалось в течение последних 5 лет и, даже более того , находится в пределах процентных пунктов от рекорда космической эры, установленного в конце 2009-начале 2010 года вблизи конца очень глубокого солнечного минимума.

Как вы думаете, установим ли мы новый рекорд в ближайшие месяцы? Надеюсь, что не для людей, летающих тысячи миль в год.

Каковы опасности космических лучей?

Космические лучи проникают в пассажирские авиалайнеры, обеспечивая облучение радиацией всего тела, равную одному или нескольким рентгеновским снимкам за один перелет.

Конечно, космические лучи представляют еще большую опасность для астронавтов, спутников, военных самолетов и вообще всего, что летает в атмосфере Земли..

Космические лучи также могут изменять электрохимию верхних слоев атмосферы Земли и, как полагают, играют определенную роль в увеличении количества и мощности молний.

Между тем, данные недавно установленных 5 автоматических метеорологических станций на вершине горы Эверест (высота до 8 412 метров) показывают, что гора испытывает одни из самых интенсивных солнечных лучей на планете, некоторые из самых интенсивных освещений в любой точке земной поверхности .

Эти станции также зарегистрировали уровни солнечной радиации, равные или превышающие солнечную постоянную – или, другими словами, количество солнечного света, которое ученые ожидают увидеть на самых внешних границах атмосферы Земли.

Поскольку мы сейчас входим в очень низкий цикл солнечной активности, который увеличит излучение нам остается лишь надеяться, что уровни космической радиации не превратят Землю в безжизненную пустыню…

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: