Одиниці вимірювання сонячної радіації

Внаслідок великої віддаленості Сонця від земної поверхні можна прийняти, що на Землю падає пучок майже строго паралельних променів. Цей пучок називають прямою сонячною радіацією.

Величина, що характеризує потужність потоку променистої енергії Сонця, називається інтенсивністю сонячного випромінювання.

Інтенсивність прямої сонячної радіації виміряється кількістю променистої енергії в калоріях, яка надходить від Сонця за 1 хв. на 1 см² площини, що розташована перпендикулярно до сонячних променів. Прийняте позначення цієї величини літерою S.

Величина інтенсивності радіації в різних точках земної поверхні, а також у різних точках атмосфери неоднакова, тому що в атмосфері частина радіації поглинається та розсіюється, причому по-різному в залежності від стану атмосфери та її шару, через який проходить сонячна радіація.

Але у всіх точках на верхній границі атмосфери інтенсивність радіації буде постійною. Тому інтенсивність радіації на границі атмосфери прийнято називати сонячною постійною та позначати буквою . Сонячною постійною називають ту кількість променистої енергії, що надходить від Сонця за 1 хв. на 1 см² площини, що розташована перпендикулярно до сонячних променів на верхній границі атмосфери. Інакше кажучи, сонячна постійна являє собою інтенсивність сонячної радіації, яка мала б місце біля земної поверхні, якби земна атмосфера була зовсім прозорою.

Величина сонячної постійної не залишається дійсно постійною, а коливається. Насамперед її величина залежить від коливань випромінювальної здатності Сонця. Вище зазначалося про зміну сонячної активності, що проявляється у зміні кількості сонячних плям, факелів і протуберанців, і про те, що ці зміни відбуваються періодично з одинадцятирічним періодом. Відповідно до змін сонячної активності змінюється і величина сонячної постійної. Спостереження показали, що в роки максимуму сонячних плям сонячна постійна збільшується приблизно на 2 % у порівнянні з роками їхнього мінімуму. Крім того, кількість енергії, що досягає зовнішньої границі атмосфери, змінюється залежно від відстані між Землею й Сонцем. Тому величину сонячної постійної розраховують для середньої відстані між Землею й Сонцем.

Визначають величину сонячної постійної із спостережень над величинами прямої сонячної радіації, використовуючи дані про розподіл енергії в сонячному спектрі, звільненому від впливу атмосфери. Для цього вимірюють інтенсивність сонячної радіації при різних висотах Сонця над обрієм протягом тривалого часу; в умовах, коли сонячний промінь проходить різні маси атмосфери, знаходять закономірність збільшення інтенсивності сонячної радіації при зменшенні маси атмосфери, що пронизується сонячним променем. Знайдену залежність поширюють на границю атмосфери, де маса останньої дорівнює нулю (m=0). При цьому дуже важливо, щоб вимірювані величини напруги сонячної радіації залежали тільки від висоти Сонця над обрієм, тобто щоб прозорість атмосфери протягом дня не змінювалася.

Величину сонячної постійної почали визначати більше ста років тому, та з того часу зібралася велика кількість даних. Так як методи вимірювання інтенсивності сонячної радіації, як і методи обчислення сонячної постійної, поступово вдосконалювалися, то одержувані величини сонячної постійної спочатку сильно розрізнялися між собою, змінюючись у межах 1,79–4,00 кал/см² хв. Однак за останні 30-40 років методика спостережень настільки вдосконалилася, що величини сонячної постійної у різних дослідників виходять близькими. У величинах сонячної постійної, отриманої в Америці та в Європі, є розбіжності внаслідок розходження в методиці вимірювання величин сонячної радіації. Зараз вважається, що при середній відстані Землі від Сонця величина сонячної постійної дорівнює по європейській актинометричній шкалі 1,88 кал/см² хв, а по американській 1,94 кал/см² хв.

Визначення величини сонячної постійної має велике значення. Знаючи закономірності послаблення сонячної радіації в атмосфері, можна за значенням сонячної постійної знайти величини потоків сонячної радіації на рівні земної поверхні. По виміряним усередненим величинам інтенсивності сонячної радіації на земній поверхні та за значенням сонячної постійної визначається коефіцієнт прозорості атмосфери.

Дата добавления: 2014-01-04