В каких единицах измеряется солнечная радиация

Со́лнечная радиа́ция — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Следует отметить, что данный термин является калькой с англ. Solar radiation («Солнечное излучение»), и в данном случае не означает радиацию в «бытовом» смысле этого слова (ионизирующее излучение).

Солнечная радиация измеряется мощностью переносимой ею энергии на единицу площади поверхности (ватт/м 2 ) (см. Солнечная постоянная). В целом, Земля получает от Солнца менее 0,5×10 −9 (одной двухмиллиардной) от энергии его излучения.

Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямых и рассеянных лучей. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн (Солнечные радио всплески) [1] до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.

Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (см. Солнечный ветер). Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.

Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Подавляющая доля частиц задерживается магнитным полем Земли, либо поглощается верхними слоями земной атмосферы, поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть.

Содержание

Влияние солнечной радиации на климат [ править | править код ]

Солнечная радиация — главный источник энергии для всех физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере.

Солнечной радиации подвергается дневная сторона поверхности Земли. В частности, солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце круглосуточно находится над горизонтом. Однако, во время полярной ночи, в тех же местах Солнце вообще не поднимается над горизонтом. Солнечная радиация полностью не блокируется облачностью, и частично достигает поверхности Земли при любой погоде в дневное время за счёт прозрачности облаков для тепловой компоненты спектра солнечной радиации. Для измерения солнечной радиации служат пиранометры и пиргелиометры.

Сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой — при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстояния между планетой и звездой). Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (вызваны наличием эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации звезды. Эксцентриситет земной орбиты не является постоянным — с течением тысячелетий орбита меняется, периодически образуя практически идеальный круг, иногда же эксцентриситет достигает 5 % (в настоящее время он равен 1,67 %), то есть в перигелии Земля получает в настоящее время в 1,033 больше солнечной радиации, чем в афелии, а при наибольшем эксцентриситете — более чем в 1,1 раза. Гораздо более сильно количество поступающей солнечной радиации зависит от смены времён года — в настоящее время мощность солнечной радиации, поступающей на Землю, остаётся практически постоянной, но на широтах 65 С. Ш. (широта северных городов России, Канады) летом мощность солнечной радиации, отнесённая к единице поверхности, более чем на 25 % больше, чем зимой. Это происходит из-за того, что ось вращения Земли по отношению к плоскости орбиты наклонена под углом 23,3°. Избыток радиации летом и недостаток зимой взаимно компенсируются (если не учитывать эксцентриситет земной орбиты), но, с приближением места наблюдения к полюсам, разрыв между зимой и летом становится всё более существенным. Так, на экваторе разницы между зимой и летом практически нет. За Полярным кругом же, прямые лучи Солнца не достигают поверхности в течение полугода. Таким образом формируются особенности климата различных регионов Земли. Кроме того, периодические изменения эксцентриситета орбиты Земли могут приводить к возникновению различных геологических эпох: к примеру, ледникового периода.

Таблицы [ править | править код ]

Ссылки [ править | править код ]

Солнечная радиация (неопр.) . Географический словарь. Экологический центр «Экосистема». Дата обращения 22 мая 2011. Архивировано 14 февраля 2012 года.

Радиация уже давно не является чем-то неведомым для человека. В современном мире о ней известно если не все, то довольно много. Ученые постоянно изучают данное излучение, чтобы сделать его как можно более безопасным для человека. Ведь до страшной трагедии на Чернобыльской АЭС мало кто представлял, насколько губительным может быть излучение от высвободившейся в результате атомной реакции энергии. С этого момента в СССР каждый человек должен был знать, в чем измеряется радиация и как минимизировать вред, наносимый ею организму.

Радиация: что это такое?

В переводе с латинского языка слово «радиация» означает «сияние». Под этот термин попадает общее понимание распространения энергии в пространстве в виде различных волн и частиц. Ученые относят к радиации УФ-излучение, тепловое или световое. Они в ограниченной дозировке безвредны для человека. А вот ионизирующее является серьезным источником опасности для всех живых организмов на планете, его обычно и имеют в виду, когда говорят о радиации.

Ионизирующее излучение: описание

Ионизирующее излучение можно представить в виде потока частиц, способных ионизировать все живое и неживое. В процессе воздействия на биологические организмы разного рода происходит высвобождение свободных радикалов, которые разрушают белковые связи и приводят к необратимым изменениям, называемым мутациями. В случаях больших доз ионизирующего излучения возникает лучевая болезнь, характеризующаяся полным разрушением внутренних органов и в большинстве случаев приводящая к смерти. Ионизирующее излучение одинаково губительно действует на все живые организмы без исключения. Ученые до сих пор изучают все аспекты влияния радиации на человека и животных.

Радиоактивность возникает по причине разрушения ядер в атомных частицах, в результате этого процесса высвобождается большое количество излучения. Опасность радиации заключается в том, что ее нельзя увидеть глазом. Она не пахнет и в первое время ее воздействие на организм практически незаметно. Если вы не знаете, в каких единицах измеряется радиация и как ее измерить, то можете долго находиться в неведении по поводу оказывающегося на вас губительного влияния.

Виды ионизирующего излучения

Чтобы понять, в чем измеряется уровень радиации, нужно прежде всего выяснить, о каком виде излучения идет речь. Дело в том, что ионизирующее излучение бывает нескольких видов:

• альфа-лучи – практически безопасны на расстоянии двух-трех метров, в этом случае радиация не может проникнуть через кожные покровы;
• бета-лучи – от них можно защититься расстоянием и несколькими слоями одежды, но при близком контакте радиация имеет высокую проникающую способность;
• гамма- и рентгеновское излучение – оно отличается высокой проникаемостью, при близком контакте полностью просвечивает тело человека (защититься от него можно расстоянием и предметами, содержащими нефтепродукты);
• нейтронное – является одним из самых опасных для человека, так как имеет высокую проникающую способность.

Каждое из видов излучения при большой дозировке приносит вред организму. Но ученые до сих пор не могут точно сказать, какие лучи безопасны для организма, хотя общие показатели допустимых норм все-таки выведены. Немного позже мы вернемся к вопросу допустимой дозировки и выясним, в чем измеряется доза радиации.

Радиация и радиоактивность: определение и различия

Прежде чем разбираться с вопросом о том, как и в чем измеряется радиация, нужно лучше понимать связанную с этой темой терминологию. Дело в том, что многие часто путают понятия «радиация» и «радиоактивность». Несмотря на схожесть, между этими терминам есть существенные различия.

Радиацию можно представить как поток частиц, находящихся в окружающем пространстве. До того как на пути повстречается какой-либо предмет, излучение будет произвольно распределяться в пространстве. А вот под радиоактивностью понимается способность предмета поглощать излучение и в дальнейшем самостоятельно испускать его.

Источники радиации

Если все вышенаписанное вас напугало, и вы забеспокоились о радиационном фоне вокруг вас, значит, вам пора узнать, в чем измеряется радиация. Но не стоит паниковать. Имейте в виду, что вокруг нас масса источников радиации. И далеко не все они вредят нашему организму. Практически все предметы на планете Земля радиоактивны – это их естественное состояние. Вообще, все источники радиации делятся на:

О них мы сейчас и поговорим более подробно.

Естественные источники

Естественная радиоактивность свойственна всем планетам солнечной системы. Мы в той или иной мере получаем определенные дозы облучения, которые не наносят нашему организму существенного вреда. Хотя в последние годы ученые склоняются к выводу, что даже естественная радиоактивность, ежедневно влияющая на людей, вносит свои коррективы в развитие некоторых заболеваний. По одной из версий, в районах с повышенным естественным радиационным фоном статистика онкологических заболеваний на несколько процентов выше, чем в других частях планеты. Что же служит источником естественной радиации? И в чем измеряется радиация?

Ученые выделяют три вида естественной радиации:

1. Солнечная и космическая

Космос и наше Солнце являются мощнейшим источником радиации. Она обрушивается на Землю мощным беспрерывным потоком, единственной защитой для всего живого на планете является атмосфера. Она выступает в роли барьера и допускает до поверхности планеты только незначительные дозы радиации. Но чем выше человек находится над уровнем моря, тем большую дозу облучения он получает. По некоторым данным, доза радиации во время полета на самолете до десяти раз превышает норму.

Ни для кого не секрет, что земная кора содержит большое количество радиоактивных веществ. Они располагаются в недрах планеты и попадают на поверхность в основном в связи с добычей полезных ископаемых. Довольно часто современные строительные материалы обладают повышенной радиоактивностью, этим же отличаются и многие удобрения для почвы. В связи с этим человек может получать внешнее и внутреннее облучение.

О пользе и вреде радона написано уже достаточно научных трудов и книг. Он представляет собой тяжелый газ, находящийся в недрах земли. Через трещины в земной коре он выходит на поверхность и скапливается в некоторых местах. В больших количествах он очень опасен для человека. В современные дома он попадает из глубоководных скважин, трещин и скапливается в подвалах или на первых этажах многоэтажек. Специалисты советуют чаще проветривать помещения, чтобы снизить концентрацию радона и обезопасить себя от последствий его воздействия.

Искусственные источники

Деятельность человека в век высоких технологий часто сопровождается созданием искусственных источников радиации. Они используются во многих отраслях медицины и промышленности, современные военные технологии тоже уже невозможно представить без использования атомной энергетики.

Довольно часто люди не знают, насколько близко они находятся от источников подобной радиации. К примеру, многие компании скрывают от СМИ расположение полигонов, где захоронены ядерные отходы. Возле них вполне могут быть построены загородные поселки или дачные домики.

Единственным способом получить нужную информацию и оградить семью от проживания в опасном районе является замер радиоактивного фона специальными приборами, предназначенными для этих целей. Перед покупкой такого прибора необходимо выяснить несколько нюансов, в частности узнать, каковы допустимые дозы облучения и в чем измеряется радиация. Единицы измерения ионизирующего излучения должны быть известны всем современным людям. Об этом мы сейчас и поговорим более подробно.

В чем измеряется радиация: единицы

Нельзя говорить отдельно о единицах измерения радиации, не упоминая дозу излучения. Эти понятия очень тесно связаны и постоянно пересекаются. Дозой радиации принято считать количество излучения, поглощенного организмом. Дозы отличаются между собой единицами измерения и качеством излучаемых волн. К примеру, воздействие гамма-лучей принято измерять в Рентгенах, довольно часто указывается и промежуток времени, в который происходило воздействие – час или минута.

Существует поглощенная веществом доза – она измеряется в Грэях. По ней можно определить степень вреда, который нанесло излучение тканям живого организма. Чаще всего, говоря о радиации и ее дозах, люди хотят выяснить именно степень опасности для себя и своих близких. В этом случае рассчитывается поглощенная доза радиации с умножением на коэффициент, который учитывает степень вреда различных видов излучения. Единицей измерения эквивалентной дозы является Зиверт. Это достаточно крупная величина, поэтому в науке довольно часто применяют микро-Зиверты. К примеру, один Зиверт равен ста Рентгенам.

Помогают в определении радиации дозиметры. Они бывают промышленного и бытового назначения. В продаже находятся в основном бытовые приборы, они доступны абсолютно каждому человеку. По их данным каждый самостоятельно определяет опасность для себя исходя из допустимого уровня радиации, который зафиксирован в законодательной базе каждого государства. В России естественный радиоактивный фон не может превышать 0,57 микро-Зиверта в час, а максимально безвредная доза облучения за год приравнивается к одному микро-Зиверту в час. В этот показатель входит естественное облучение и то, которое человек получает в результате прохождения различных медицинских процедур или в связи с профессиональной деятельностью.

В каких единицах измеряется солнечная радиация?

Для нашего светила не подходит система вычислений, которую мы уже описали. Давайте выясним, в чем измеряется солнечная радиация. Ученые так называют поток энергии, который преобразовывается в тепло. Поэтому и измеряют его в калориях или Ваттах. При этом за основу берется количество энергии, попадающей на один квадратный сантиметр либо метр поверхности за одну минуту. Ученые вывели некоторую солнечную постоянную – 1328 Ватт на квадратный метр, от которой отталкиваются в определении солнечной активности. Но на самом деле данная постоянная не является стабильной, она все время меняется и используется только для приблизительных расчетов.

Не стоит жить в страхе радиоактивного воздействия – оно будет присутствовать в нашей жизни постоянно. Поэтому каждый ответственный человек должен научиться соседствовать с данным явлением и, конечно же, постоянно измерять радиационный фон дозиметром. Данный прибор должен быть в любой семье.

Интенсивность солнечного света, которая достигает земли меняется в зависимости от времени суток, года, местоположения и погодных условий. Общее количество энергии, подсчитанное за день или за год, называется иррадиацией (или еще по-другому «приход солнечной радиации») и показывает, насколько мощным было солнечное излучение. Иррадиация измеряется в Вт*ч/м² в день, или другой период.

Интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на удалении, равном среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называется солнечной постоянной. Ее величина — 1353 Вт/м². При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами воды, ультрафиолетового излучения — озоном и рассеяния излучения частицами атмосферной пыли и аэрозолями. Показатель атмосферного влияния на интенсивность солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, называется «воздушной массой» (АМ). АМ определяется как секанс угла между Солнцем и зенитом.

На рис.1 показано спектральное распределение интенсивности солнечного излучения в различных условиях. Верхняя кривая (АМ0) соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы (например, на борту космического корабля), т.е. при нулевой воздушной массе. Она аппроксимируется распределением интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К. Кривые АМ1 и АМ2 иллюстрируют спектральное распределение солнечного излучения на поверхности Земли, когда Солнце в зените и при угле между Солнцем и зенитом 60°, соответственно. При этом полная мощность излучения — соответственно порядка 925 и 691 Вт/м². Средняя интенсивность излучения на Земле примерно совпадает с интенсивностью излучения при АМ=1,5 (Солнце — под углом 45° к горизонту) [1].

Около поверхности Земли можно принять среднюю величину интенсивности солнечной радиации 635 Вт/м². В очень ясный солнечный день эта величина колеблется от 950 Вт/м² до 1220 Вт/м². Среднее значение — примерно 1000 Вт/м² [860 ккал/(м²ч)]. Пример: Интенсивность полного излучения в Цюрихе (47°30′ с. ш., 400 м над уровнем моря) на поверхности, перпендикулярной излучению:1 мая 12 ч 00 мин 1080 Вт/м²;21 декабря 12 ч 00 мин 930 Вт/м².

Для упрощения вычисления по приходу солнечной энергии, его обычно выражают в часах солнечного сияния с интенсивностью 1000 Вт/м². Т.е. 1 час соответствует приходу солнечной радиации в 1000 Вт*ч/м². Это примерно соответствует периоду, когда солнце светит летом в середине солнечного безоблачного дня на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам.

Приход солнечной радиации меняется в течение дня и от места к месту, особенно в горных районах. Иррадиация меняется в среднем от 1000 кВт*ч/м² в год для северо-европейских стран, до 2000-2500 кВт*ч/м² в год для пустынь. Погодные условия и склонение солнца (которое зависит от широты местности), также приводит к различиям в приходе солнечной радиации.

В России, вопреки распространённому мнению, очень много мест, где выгодно преобразовывать солнечную энергию в электроэнергию при помощи солнечных батарей. Ниже приведена карта ресурсов солнечной энергии в России. Как видим, на большей части России можно успешно использовать солнечные батареи в сезонном режиме, а в районах с числом часов солнечного сияния более 2000 часов/год — круглый год. Естественно, в зимний период выработка энергии солнечными панелями существенно снижается, но все равно стоимость электроэнергии от солнечной электростанции остается существенно ниже, чем от дизельного или бензинового генератора.

Особенно выгодно применение солнечных батарей там, где нет централизованных электрических сетей и энергообеспечение обеспечивается за счет дизель-генераторов. А таких районов в России очень много.

Более того, даже там, где сети есть, использование работающих параллельно с сетью солнечных батарей позволяет значительно снизить расходы на электроэнергию. При существующей тенденции на повышении тарифов естественных энергетических монополий России, установки солнечных батарей становится умным вложением денег.

Источник

• https://myhairstyles.ru/info/v-chem-izmerjaetsja-solnechnaja-radiacija/