Солнечная радиация


Если солнечные лучи, падая на какое-нибудь тело, полностью им поглощаются и превращаются в теплоту, то полученное число калорий представляет собой абсолютную меру силы солнечных лучей.

Единицей для измерения силы потока лучистой энергии является малая калория 1 в 1 минуту на 1 квадратный сантиметр поверхности, перпендикулярной к солнечным лучам.

Телом, которое полностью поглощает все падающие на него лучи, нисколько не отражая их и не пропуская сквозь себя, является только так называемое абсолютно черное тело.

Так как в работе оно очень неудобно, то его обычно заменяют какой-нибудь определенной черной поверхностью.

Наилучшим заменителем абсолютно черного тела является хорошо приготовленная сажа, которая в этом случае поглощает до 98 процентов падающей на нее лучистой энергии. Поэтому все наиболее точные актинометрические приборы своей приемной частью имеют слой сажи.

Для учета прихода солнечной радиации за тот или другой промежуток времени применяют особые приборы — актинографы, дающие возможность получать непрерывную запись на каждый день с восхода до захода Солнца.

Самые длительные в мире наблюдения (ряды непрерывных записей) прихода солнечной радиации принадлежат СССР и получены в Павловске.

Насколько постоянно излучение Солнца, меняется ли оно, и если да, то как быстро и в какую сторону?

Солнечный луч является единственным источником жизни на Земле, значит, этот вопрос имеет для нас, жителей Земли, важное значение. За последние 40 лет ученые очень много занимались этим вопросом и пришли к выводу, что в пределах точности измерений можно считать, что излучение Солнца остается постоянным. Этим, конечно, не исключается возможность отдельных колебаний солнечного излучения, вызываемых процессами, происходящими на Солнце.

Солнечное лучеиспускание характеризуется величиной солнечной постоянной.

Солнечная постоянная — это то количество тепла солнечной радиации, которое падает на площадь в 1 квадратный сантиметр в 1 минуту на границе земной атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца, причем эта площадь расположена перпендикулярно к направлению солнечных лучей.

Определение величины солнечной постоянной очень сложно, так как надо получить величину солнечной радиации на верхней границе атмосферы, а мы можем производить измерения в основном только у поверхности Земли, на дне воздушного океана. Лишь в исключительных случаях удается измерить радиацию на высоких горах или при полетах, но и при этом высоты, по сравнению со всей толщей атмосферы, незначительны. Приходится, зная величины солнечной радиации у земной поверхности, выводить их теоретически для границы атмосферы. Поэтому величины солнечной постоянной у разных авторов получаются различными. Впрочем, за последнее время расхождения очень незначительны; это указывает на то, что найден более или менее правильный метод ее определения.

В настоящее время можно считать, что солнечная постоянная равняется 1,88 калории в так называемой европейской шкале.

Насколько же постоянна эта величина?

Установлено, что появление пятен на Солнце указывает на увеличение его деятельности. В этом случае естественно ожидать также изменения солнечной постоянной. И вот было найдено, что с увеличением числа солнечных пятен величина солнечной постоянной сначала довольно быстро растет, затем рост уменьшается, достигает максимума при числе пятен 60—100, и в дальнейшем с возрастанием числа пятен солнечная постоянная уже не увеличивается, а уменьшается (рис. 4).

Объясняется это следующим образом. Увеличение числа солнечных пятен в общем указывает на увеличение деятельности Солнца; таким образом, вполне естественно, что одновременно увеличивается интенсивность солнечного излучения.

Однако установлено, что излучательная способность пятен значительно меньше излучения фотосферы — излучающей поверхности Солнца, особенно для больших пятен, яркость которых в среднем на 20 процентов ниже нормальной.

Таким образом, само по себе увеличение площади солнечных пятен не может способствовать увеличению солнечного излучения. Но, по-видимому, рост числа солнечных пятен сопровождается увеличением выноса раскаленных масс из более глубоких слоев на поверхность. Эти массы обладают более высокой температурой чем и объясняется повышение излучательной способности Солнца.

С другой стороны, наблюдения показывают, что по мере увеличения числа пятен увеличивается и число темных промежутков между гранулами, из которых состоит фотосфера.

Таким образом, становится понятным, почему при дальнейшем увеличении числа пятен солнечная постоянная начинает уменьшаться.

Увеличение солнечной постоянной сопровождается небольшим повышением температуры для всей Земли, усилением интенсивности общей циркуляции атмосферы, что ведет к увеличению облачности и осадков, а также понижением летней температуры в высоких широтах.