Видимост, закон за отслабване на радиацията, фактор на мътност
Разсейването на светлината в атмосферата води до факта, че отдалечените обекти на разстояние стават слабо различими не само поради намаляването на размера им, но и поради мътността на атмосферата. Разстоянието, на което очертанията на обектите престават да се различават в атмосферата, се наричавидимостили простовидимост. Диапазонът на видимост най-често се определя на око на определени, предварително избрани обекти (тъмни на фона на небето), разстоянието до които е известно. При много чист въздух обхватът на видимост може да достигне стотици километри. Във въздух, съдържащ много аерозолни примеси, обхватът на видимост може да бъде намален до няколко километра или дори метри. Така че при лека мъгла обхватът на видимост е 500-1000 м, а при силна мъгла или пясъчна буря пада до няколко метра.
Поглъщането и разсейването води до значително отслабване на потока от слънчева радиация, преминаваща през атмосферата. Радиацията се отслабва пропорционално на самия поток (при равни други условия, колкото по-голям е потокът, толкова по-голяма е загубата на енергия) и броя на поглъщащите и разпръскващите частици. Последното зависи от дължината на пътя на лъча през атмосферата.
Енергийното осветяване на отслабеното лъчение S се определя по формулата на Бугер
където So е слънчевата константа, p е интегралният коефициент на прозрачност на атмосферата, който показва каква част от слънчевата радиация достига земната повърхност, когато слънчевите лъчи падат вертикално.
За атмосфера, която не съдържа аерозолни примеси (идеална атмосфера), коефициентът на прозрачност p е 0,90-0,95. В реалната атмосфера стойностите му варират от 0,6 до 0,85 (малко по-високи през зимата, по-ниски през лятото). С увеличаване на съдържаниетоводни пари и примеси, коефициентът на прозрачност намалява. С увеличаване на географската ширина на района коефициентът на прозрачност се увеличава поради намаляване на налягането на водните пари и по-малко прах в атмосферата.
Цялото затихване на радиацията в атмосферата може да бъде разделено на две части: затихване от постоянни газове (идеална атмосфера) и затихване от водни пари и аерозолни примеси. Съотношението на тези процеси се взема предвидчрез фактора на мътност T, който показва броя на идеалните атмосфери, които трябва да бъдат взети, за да се получи същото затихване на радиацията, каквото създава реалната атмосфера.
Географски модели на разпространение на пряка и дифузна радиация.
Сезонните разлики в пристигането на пряка радиация са както следва. През лятото най-високите стойности на пряката слънчева радиация се наблюдават на 30-40 0 ширина на лятното полукълбо, към екватора и полярните кръгове стойностите на пряката слънчева радиация намаляват. Към полюсите за лятното полукълбо спадът на пряката слънчева радиация е малък, през зимата става равен на нула. През пролетта и есента максималните стойности на пряката слънчева радиация се наблюдават при 10-20 0 в пролетното полукълбо и 20-30 0 през есента. Само зимната част на екваториалната зона получава максималните стойности на пряка слънчева радиация за този период.
С височина над морското равнище максималните стойности на радиация се увеличават поради намаляване на оптичната дебелина на атмосферата: на всеки 100 метра височина количеството радиация в тропосферата се увеличава с 0,007-0,14 kW / m 2. Максималните регистрирани стойности на радиация в планините са 1,19 kW/m 2 .
Разсеяната радиация, достигаща до хоризонтална повърхност, също се променя през деня: тя се увеличава преди обяд и намалява следобед. Големината на разпръснатия потокрадиацията като цяло зависи от продължителността на деня и височината на Слънцето над хоризонта, както и от прозрачността на атмосферата (намаляването на прозрачността води до увеличаване на разсейването). В допълнение, разсеяната радиация варира в много широк диапазон в зависимост от облачността. Отразената от облаците радиация също се разсейва. Отразената от снега радиация също се разсейва, което увеличава нейния дял през зимата. Разсеяната радиация при средна облачност е повече от два пъти по-голяма от стойността си в безоблачен ден.
В Москва средната обедна стойност на разсеяната радиация през лятото при ясно небе е 0,15, а през зимата при ниско слънце - 0,08 kW / m 2. При неравномерна облачност тези стойности са 0,28 през лятото и 0,10 kW/m 2 през зимата. В Арктика, със сравнително тънки облаци и снежна покривка, тези стойности могат да достигнат 0,70 kW/m 2 през лятото. Стойностите на разсеяната радиация в Антарктида са много високи. С увеличаване на надморската височина разсеяната радиация намалява.
Разсеяната радиация може значително да допълни пряката радиация, особено когато слънцето е ниско. Благодарение на разсеяната светлина, цялата атмосфера през деня служи като източник на светлина: през деня е светло както там, където слънчевите лъчи не падат директно, така и когато слънцето е скрито от облаци. Разсеяната радиация увеличава не само осветеността, но и нагряването на земната повърхност. Стойностите на разсеяната радиация обикновено са по-малки от директната радиация, но порядъкът на величината е същият. В тропическите и средните ширини количеството на разсеяната радиация е от половината до две трети от стойностите на пряката радиация. При 50-60 0 стойностите им са близки, а по-близо до полюсите преобладава разсеяната радиация.
Обща радиация
Цялата слънчева радиация, достигаща земната повърхност, се нарича обща слънчева радиация.
Q = S sin hc + D (34)
където S -радиация на пряка радиация, hc - височина на Слънцето, D - радиация на разсеяна радиация.
При безоблачно небе общата слънчева радиация има дневна вариация с максимум около обяд и годишна вариация с максимум през лятото. Частичната облачност, която не покрива слънчевия диск, увеличава общата радиация в сравнение с безоблачното небе, докато пълната облачност, напротив, я намалява. Като цяло облачната покривка намалява радиацията. Следователно през лятото пристигането на обща радиация в предиобедните часове е по-голямо, отколкото следобед, а през първата половина на годината повече, отколкото през втората. Обедните стойности на общата радиация през летните месеци в близост до Москва с безоблачно небе са средно 0,78, с открито слънце и облаци 0,80, с непрекъснати облаци - 0,26 kW / m 2.
Разпределението на общите радиационни стойности по земното кълбо се отклонява от зоналното, което се обяснява с влиянието на атмосферната прозрачност и облачност. Максималните годишни стойности на общата радиация са 84*10 2 - 92*10 2 MJ/m 2 и се наблюдават в пустините на Северна Африка. Над райони на екваториални гори с висока облачност стойностите на общата радиация се намаляват до 42 * 10 2 - 50 * 10 2 MJ / m 2. Към по-високите географски ширини на двете полукълба стойностите на общата радиация намаляват, възлизайки на 25*10 2 - 33*10 2 MJ/m 2 под 60-ия паралел. Но след това те растат отново - малко над Арктика и значително - над Антарктика, където в централните части на континента те са 50 * 10 2 - 54 * 10 2 MJ / m 2. Над океаните като цяло стойностите на общата радиация са по-ниски, отколкото над съответните земни ширини.