Излучение солнцем тепла и света называется: Излучение солнцем тепла и света называется

описание, особенности и интересные факты

Солнце играет важную роль для нас на Земле. Оно обеспечивает планету и все, что на ней находится важными факторами, такими как свет и тепло. Но что такое солнечное излучение, спектр солнечного света, как все это влияет на нас и на глобальный климат в целом?

Что такое солнечная радиация?

Плохие мысли обычно приходят на ум, когда вы думаете о слове «радиация». Но солнечная радиация на самом деле очень хорошая вещь — это солнечный свет! Каждое живое существо на Земле зависит от него. Он необходим для выживания, согревает планету, обеспечивает питание для растений.

Солнечное излучение — это весь свет и энергия, которые исходят от солнца, и есть много различных его форм. В электромагнитном спектре различают различные типы световых волн, излучаемых солнцем. Они похожи на волны, которые вы видите в океане: они перемещаются вверх и вниз и из одного места в другое. Спектр солнечного изучения может иметь разную интенсивность. Различают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение.

Свет — движущаяся энергия

Спектр солнечного излучения образно напоминает клавиатуру пианино. Один ее конец имеет низкие ноты, в то время как другой — высокие. То же самое относится и к электромагнитному спектру. Один конец имеет низкие частоты, а другой — высокие. Низкочастотные волны являются длинными в течение заданного периода времени. Это такие вещи, как радар, телевизор и радиоволны. Высокочастотные излучения — это высокоэнергетические волны с короткой длиной. Это означает, что длина самой волны очень коротка для данного периода времени. Это, например, гамма-лучи, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи.

Вы можете думать об этом так: низкочастотные волны похожи на подъем на холм с постепенным поднятием, в то время как высокочастотные волны похожи на быстрый подъем на крутой, почти вертикальный холм. При этом высота каждого холма одинакова. Частота электромагнитной волны определяет, сколько энергии она несет. Электромагнитные волны, которые имеют большую длину и, следовательно, более низкие частоты, несут гораздо меньше энергии, чем с более короткими длинами и более высокими частотами.

Вот почему рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение могут быть опасными. Они несут так много энергии, что, если попадают в ваше тело, могут повредить клетки и вызвать проблемы, такие как рак и изменение в ДНК. Такие вещи, как радио и инфракрасные волны, которые несут гораздо меньше энергии, на самом деле не оказывают на нас никакого влияния. Это хорошо, потому что вы, конечно, не хотите подвергать себя риску, просто включив стерео.

Видимый свет, который мы и другие животные можем видеть нашими глазами, расположен почти в середине спектра. Мы не видим никаких других волн, но это не значит, что их там нет. На самом деле, насекомые видят ультрафиолетовый свет, но не наш видимый. Цветы выглядят для них совсем по-другому, чем для нас, и это помогает им знать, какие растения посетить и от каких из них держаться подальше.

Источник всей энергии

Мы принимаем солнечный свет как должное, но так не обязано быть, потому что, по сути, вся энергия на Земле зависит от этой большой, яркой звезды в центре нашей Солнечной системы. И пока мы находимся в ней, мы должны также сказать спасибо нашей атмосфере, потому что она поглощает часть излучения, прежде чем оно достигнет нас. Это важный баланс: слишком много солнечного света, и на Земле становится жарко, слишком мало — и она начинает замерзать.

Проходя через атмосферу, спектр солнечного излучения у поверхности Земли дает энергию в разных формах. Для начала рассмотрим различные способы ее передачи:

1. Проводимость (кондукция) — это когда энергия передается от прямого контакта. Когда вы обжигаете руку горячей сковородой, потому что забыли надеть прихватку, это проводимость. Посуда передает тепло вашей руке через прямой контакт. Кроме того, когда ваши ноги касаются холодной плитки в ванной утром, они переносят тепло на пол через прямой контакт — проводимость в действии.
2. Рассеивание — это, когда энергия передается через токи в жидкости. Это также может быть и газ, но процесс в любом случае будет такой же. Когда жидкость нагрета, молекулы возбуждены, разрозненны и менее плотные, поэтому они стремятся вверх. Когда они остывают, снова падают вниз, создавая клеточный текущий путь.
3. Радиация (излучение) — это, когда энергия передается в виде электромагнитных волн. Подумайте о том, как хорошо сидеть рядом с костром и чувствовать, как приветственное тепло излучается от него к вам — это радиация. Радиоволны, световые и тепловые волны могут путешествовать, перемещаясь из одного места в другое без помощи каких-либо материалов.

Основные спектры солнечного излучения

Солнце обладает разным излучением: от рентгеновских лучей до радиоволн. Солнечная энергия — это свет и тепло. Его состав:

• 6-7 % ультрафиолетового света,
• около 42 % видимого света,
• 51 % ближнего инфракрасного.

Мы получаем солнечной энергии при интенсивности 1 киловатт на квадратный метр на уровне моря в течение многих часов в день. Около половины излучения находится в видимой коротковолновой части электромагнитного спектра. Другая половина — в ближней инфракрасной, и немного в ультрафиолетовом отделе спектра.

Ультрафиолетовое излучение

Именно ультрафиолетовое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность большую, чем другие: до 300-400 нм. Часть этого излучения, которое не поглощается атмосферой, производит загар или солнечный ожог для людей, которые были в солнечном свете в течение длительных периодов времени. Ультрафиолетовое излучение в солнечном свете имеет как положительные, так и отрицательные последствия для здоровья. Он является основным источником витамина D.

Видимое излучение

Видимое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность среднего уровня. Количественные оценки потока и вариации его спектрального распределения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра представляют большой интерес при изучении солнечно-наземных воздействий. Диапазон от 380 до 780 нм виден невооруженным взглядом.

Причина в том, что основная часть энергии солнечной радиации сосредоточена в этом диапазоне и она определяет тепловое равновесие атмосферы Земли. Солнечный свет является ключевым фактором в процессе фотосинтеза, используемого растениями и другими автотрофными организмами для преобразования световой энергии в химическую, которая может быть использована в качестве топлива для организма.

Инфракрасное излучение

Инфракрасный спектр, который охватывает от 700 нм до 1 000 000 нм (1мм), содержит важную часть электромагнитного излучения, которое достигает Земли. Инфракрасное излучение в солнечном спектре имеет интенсивность трех видов. Ученые делят этот диапазон на 3 типа на основе длины волны:

1. A: 700-1400 нм.
2. B: 1400-3000 нм.
3. C: 3000-1 мм.

Заключение

Многие животные (включая человека) имеют чувствительность в диапазоне от приблизительно 400-700 нм, и полезный спектр цветового зрения у человека, например, составляет примерно 450-650 нм. Помимо эффектов, которые возникают на закате и восходе солнца, спектральный состав изменяется, в первую очередь, по отношению к тому, как непосредственно солнечный свет попадает на землю.

Каждые две недели Солнце снабжает нашу планету таким количеством энергии, что ее хватает всем жителям на целый год. В связи с этим все чаще солнечное излучение рассматривают, как альтернативный источник энергии.

«Солнце-источник света и тепла. Влияние солнца на здоровье человека». | План-конспект занятия (2 класс) на тему:

Кузнецова Н.С.,

МОУ «Дубовская СОШ

с углубленным изучением отдельных предметов»

Конспект занятия по внеурочной деятельности «Мой край»

Класс: 2

Тема:

«Солнце-источник света и тепла. Влияние солнца на здоровье человека».

Цель: Узнать, какое значение имеет солнце для здоровья человека.

Задачи: 1. Обобщить знания учащихся о Солнце, полученные ими на уроке окружающего мира, дополнить их сведениями о полезных и вредных свойствах звезды.

2. Продолжить формирование умения характеризовать тела окружающего мира, сопоставлять их описание и зрительный образ, умение работать с текстом, с дополнительной литературой.

3. Воспитывать экологически грамотное поведение, стремление к здоровому образу жизни. 

Оборудование: карточки, фломастеры, шарики, магнитофон.

Ход занятия:

1.Организационный момент.

Учитель: — Ребята, у нас гости. Повернитесь, поздоровайтесь. Гости наверняка хотят с вами познакомиться, давайте хором скажем как вас зовут. (Все хором называют имя). У нас сегодня необычное занятие. Сегодня  мы с вами отправимся в космическое путешествие на летающем аппарате НЛО, а вы будете его пилотами.

Внимание! Всем пилотам занять свои места!  (Рассаживаются на стулья — полукругом).

 — Пристегнуть ремни! — Включить зажигание!  

А куда же мы с вами полетим? На какую планету?! А чтобы это узнать, вы должны отгадать загадку. Посмотрите вокруг, кто первый ее обнаружил? (Зачитывает нашедший).

Ну-ка, кто из вас ответит:

 Не огонь, а больно жжет,

 Не фонарь, а ярко светит,

 И не пекарь, а печет?

Ты весь мир обогреваешь

 Ты усталости не знаешь,

 Улыбаешься в оконце,

 И зовут тебя все … (Солнце).

Верно, Солнце! Так куда мы отправимся? (На Солнце).

Начать обратный отсчет!  10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 Старт!

2.Введение в тему..        

Итак, 5 минут, полет нормальный. Но мы получили сообщение на головной компьютер с планеты Земля.

      «Уважаемые астронавты, просим вас узнать все сведения о Солнце и прислать свои сообщения на Землю».

Учитель: -Пилоты, вам понятна наша задача? (Да).

Наше исследование пройдет под девизом: «Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья!»

Я, как главный научный консультант, предлагаю сначала вспомнить, на какие группы делится природа?  

Ученики:- Живая и неживая природа.

Открываются карточки на доске.

Учитель: — Посмотрите на доску и помогите распределить картинки по группам. Назовите объекты живой природы. Неживой? (картинки распределяются по группам).

Куда относится Солнце? (к неживой природе). Это планета или звезда? (звезда).

Вывод: Солнце – звезда, объект неживой природы.

Чтобы продолжить наш полет и исследования, необходимо отдохнуть.

Физминутка. Игра «Атом и молекулы».

Ход игры:

Ведущий объясняет: атом – это самая маленькая частица. В игре атомом будет каждый играющий. Молекула состоит из атомов, поэтому объединение в цепочку нескольких игроков в игре называется молекулой. Ведущий произносит: «Атомы». Все игроки начинают хаотично передвигаться. После слова «молекула по трое» играющие должны соединиться в группы по три человека. А ведущий продолжает изменять количество атомов в молекулах. (Разбиваются на молекулы по 5 человек.  Каждая молекула ищет свою «космическую станцию»-конторку.)

Ребята, вы знаете, что солнце всегда удивляло и привлекало внимание человека. Было придумано много стихотворений, рассказов, сказок о солнце.

Работа в группах. У вас, на столе космического корабля, есть стихотворение. Но оно рассыпалось. Его необходимо собрать и в правильном порядке наклеить на листок.  Выбрать капитана, который зачитает получившийся вариант и объяснит, о чем это стихотворение.

Солнце — монетка, — скупой проворчал.

 Нет, сковородка! — обжора вскричал.

 Нет, каравай, — хлебопёк произнёс.

 Компас, — сказал убеждённо матрос.

 Солнце- звезда, — астроном объявил.

 Доброе сердце, — мечтатель решил.

А у солнца — сто забот:

Обогреть наш огород,

Все цветочки распустить,

На веранде погостить,

После ливня, на бегу,

Сделать радугу-дугу.

И Наташке-хохотушке

На нос бросить конопушки.

               Плачет бедный воробей.

               Выйди, Солнышко, скорей!

               Нам без Солнышка обидно.

               В поле зернышка не видно!

Пилоты, возвращаемся на корабль! Прежде, чем мы продолжим наш космический полет, давайте сделаем веселую зарядку!

Физминутка под музыку «Солнышко лучистое».

Игра «Верно-неверно».

А теперь, мы с вами сыграем в игру «Верно, неверно». Ребята, по классу разлетелись лучики солнца… Каждый из вас  должен найти свой лучик.  Посмотрите внимательно вокруг. Каждый, по очереди, должен прочитать утверждение и сказать верно оно или не верно, прикрепить на доске под словами «верно», «не верно». (Под словом «верно» появляется солнышко).

1.Солнце согревает и освещает Землю.

2.Плодородную землю солнце может превратить в бесплодную пустыню.

3.Солнце – источник жизни на нашей планете.

4.Жизнь на Земле не возможна без энергии солнечных лучей.

5.Солнце влияет на смену дня и ночи.

6.Солнце может нанести вред здоровью.

7. Солнце находится на небе, значит это небесное тело.

8. Солнце – раскаленный газовый шар.

9. Солнце может стать причиной лесных пожаров.

11.При длительном пребывании на солнце нельзя получить ожог.

12.На солнце смотреть можно без защиты, не боясь за здоровье глаз.

13. Загорать можно, сколько хочется.

14. В солнечную погоду нельзя получить тепловой удар

15. Солнце является источником витамина D.

16. Помогает укрепить наш иммунитет.

Какой вывод вы можете сделать? Солнце полезно или вредно? (Полезно, когда в меру).

Как вы думаете, нужно ли человеку знать правила приема солнечных ванн? Давайте, мы с вами выведем эти правила (при озвучивании открываются на доске).

1. Принимать лучше утром, а также ближе к вечеру.
2. Спустя 1,5-2 часа после приёма пищи.
3. Нельзя принимать ванны сильно утомлёнными.
4. Использовать минутный способ дозировки.
5. Во время приёма солнечных ванн нельзя спать!
6. Голову нужно прикрывать панамой, а глаза тёмными очками.
7. После приёма следует сделать обливание или другую водную процедуру.

Рефлексия.

А теперь скажите, нам нужно солнце? (Да!) Вы будете выполнять правила приема солнечных ванн? Вам понравилось занятие? (Да!). Что узнали на занятии? Кому понравилось, похлопайте, кому не понравилось, потопайте…

Скажите, а верно ли, что в солнечные дни гораздо реже бывает плохое настроение?

Давайте, подарим друг другу хорошее настроение, любовь и тепло. (Раздаю желтые воздушные шарики). Ребята, нарисуйте солнышко и подарите его своему товарищу, чтоб у него было хорошее настроение, чтоб было тепло и радостно на душе.  Давайте подарим друг другу песню и потанцуем! (Звучит «Песня о дружбе»).

        Я благодарю вас за вашу работу. Вы молодцы!

Почему в космосе холодно, если солнце горячее

Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров от Земли, но мы можем чувствовать его тепло каждый день. Удивительно, как горящий объект издалека может излучать тепло на таком большом расстоянии.

Мы не говорим о температурах, которые едва регистрируют его присутствие. В 2019 году температура в Кувейте достигла 63 ° C под прямыми солнечными лучами. Если вы будете стоять при таких температурах в течение длительного периода, вы рискуете умереть от теплового удара.

Но больше всего озадачивает то, что космическое пространство остается холодным. Итак, почему пространство такое холодное, если солнце такое жаркое?

Чтобы понять это удивительное явление, важно сначала распознать разницу между двумя терминами, которые часто используются взаимозаменяемо: тепло и температура.

Роль тепла и температуры

Проще говоря, тепло — это энергия, хранящаяся внутри объекта, в то время как тепло или холодность этого объекта измеряется температурой. Таким образом, когда тепло передается объекту, его температура повышается. И происходит снижение значения температуры, когда тепло извлекается из объекта.

Эта передача тепла может происходить через три режима: проводимость, конвекция и излучение.

Теплопередача через проводимость происходит в твердых телах. Когда твердые частицы нагреваются, они начинают вибрировать и сталкиваться друг с другом, передавая тепло при этом от более горячих частиц к более холодным.

Теплопередача через конвекцию — явление, наблюдаемое в жидкостях и газах. Этот режим теплопередачи также происходит на поверхности между твердыми телами и жидкостями.

Когда жидкость нагревается, молекулы поднимаются вверх и переносят тепловую энергию вместе с ними. Комнатный обогреватель — лучший пример, демонстрирующий конвективный теплообмен.

Когда обогреватель нагревает окружающий воздух, температура воздуха будет повышаться, и воздух поднимется до верха комнаты. Присутствующий сверху холодный воздух вынужден двигаться вниз и нагреваться, создавая конвекционный ток.

Передача тепла посредством излучения — это процесс, при котором объект выделяет тепло в форме света. Все материалы излучают некоторое количество тепловой энергии в зависимости от их температуры.

При комнатной температуре все объекты, включая нас, людей, излучают тепло в виде инфракрасных волн. Из-за излучения тепловизионные камеры могут обнаруживать объекты даже ночью.

Чем горячее объект, тем больше он будет излучать. Солнце является отличным примером теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему.

Теперь, когда вы знаете разницу между теплом и температурой, мы очень близки к тому, чтобы ответить на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи.

Теперь мы знаем, что температура может влиять только на материю. Однако в космосе недостаточно частиц, и это почти полный вакуум и бесконечное пространство.

Это означает, что передача тепла неэффективна. Невозможно передать тепло посредством проводимости или конвекции.

Излучение остается единственной возможностью.

Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия начинает двигаться атомы вибрировать и заставлять их производить в процессе тепло.

Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени.

Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными.

Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло.

Это естественно вызывает вопрос: Что произойдет, если мы поместим что-то вне атмосферы Земли?

Космическое пространство  может с легкостью заморозить или сжечь вас

Когда объект находится за пределами земной атмосферы и при прямом солнечном свете, она будет нагрета до около 120°C. Объекты вокруг Земли, и в космическом пространстве, которые не получают прямых солнечных лучей находятся в пределах 10°C.

Температура 10°C обусловлена ​​нагревом некоторых молекул, покидающих земную атмосферу. Однако, если мы измерим температуру пустого пространства между небесными телами в космосе, это будет всего на 3 Кельвина выше абсолютного нуля.

Итак, главный вывод здесь заключается в том, что температуру Солнца можно почувствовать только в том случае, если есть материя, чтобы поглотить ее, в космосе почти нет материи, отсюда и холод.

Две стороны солнечного тепла

Мы знаем, что в затененных областях холодно. Лучшим примером является ночное время, когда температура снижается, так как в этой части Земли нет излучения.

Однако в космосе все немного по-другому. Да, объекты, которые скрыты от солнечного излучения, будут холоднее, чем пятна, которые получают солнечный свет, но разница довольно существенная.

Объект в космосе столкнется с двумя экстремальными температурами с двух сторон.

Давайте возьмем для примера Луну. Области, которые получают солнечный свет, нагреваются до 127°C, а темная сторона Луны будет при температуре замерзания -173°C.

Но почему земля не имеет таких же эффектов? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены.

Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.

Другим примером, показывающим полярность температуры в космосе, является влияние солнца на солнечный зонд Parker. Солнечный зонд Parker — это программа НАСА, где зонд был отправлен в космос для изучения Солнца.

Солнечный зонд «Паркер»

В апреле 2019 года зонд находился всего в 15 миллионах миль от Солнца. Чтобы защитить себя, он использовал теплозащитный экран.

Температура теплового экрана, когда он был бомбардирован солнечным излучением, составляла 121°C, в то время как остальная часть зонда имела -150°C.

Космос — это лучший термос

Когда нагревать нечего, температура системы остается прежней. Это относится и к космосу. Солнечное излучение может проходить через него, но нет молекул или атомов, чтобы поглотить это тепло.

Даже когда скала нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.

Следовательно, даже когда солнце излучает, пространство остается холодным как лед!

Поступление солнечной радиации на земную поверхность и явления, связанные с ней. Радиационный баланс Земли.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 14Следующая ⇒

Важнейшим источником, от которого поверхность Земли и атмосфера получают тепловую энергию, является Солнце. Оно посылает в мировое пространство колоссальное количество лучистой энергии: тепловой, световой, ультрафиолетовой. Излучаемые Солнцем электромагнитные волны распространяются со скоростью 300 000 км/с.

От величины угла падения солнечных лучей зависит нагревание земной поверхности. Все солнечные лучи приходят на поверхность Земли параллельно друг другу, но так как Земля имеет шарообразную форму, солнечные лучи падают на разные участки ее поверхности под разными углами.

Вся совокупность лучистой энергии, посылаемой Солнцем, называетсясолнечной радиацией, обычно она выражается в калориях на единицу поверхности в год.

Солнечная радиация определяет температурный режим воздушной тропосферы Земли.

Радиация, достигающая земной поверхности, состоит из прямой и рассеянной.

Радиация, приходящая на Землю непосредственно от Солнца в виде прямых солнечных лучей при безоблачном небе, называетсяпрямой. Она несет наибольшее количество тепла и света.

Однако, проходя через атмосферу, примерно четвертая часть солнечной радиации рассеивается молекулами газов и примесями, отклоняется от прямого пути. Некоторая их часть достигает поверхности Земли, образуярассеянную солнечную радиацию.Благодаря рассеянной радиации свет проникает и в те места, куда прямые солнечные лучи (прямая радиация) не проникают. Эта радиация создает дневной свет и придает цвет небу.

Все солнечные лучи, поступающие на Землю, составляют суммарную солнечную радиацию, т. е. совокупность прямой и рассеянной радиации.

Солнечная радиация распределяется по земле неравномерно. Это зависит:

1. от плотности и влажности воздуха — чем они выше, тем меньше радиации получает земная поверхность;

2. от географической широты местности — количество радиации увеличивается от полюсов к экватору.

3. от годового и суточного движения Земли — в средних и высоких широтах поступление солнечной радиации сильно изменяется по временам года, что связано с изменением полуденной высоты Солнца и продолжительности дня;

4. от характера земной поверхности — чем светлее поверхность, тем больше солнечных лучей она отражает. Способность поверхности отражать радиацию называетсяальбедо. Особенно сильно отражает радиацию снег (90 %), слабее песок (35 %), еше слабее чернозем (4 %), лес (10 %).

Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию(поглощенная радиация), нагревается и сама излучает тепло в атмосферу(отраженная радиация). Нижние слои атмосферы в значительной мерс задерживают земное излучение. Поглощенная земной поверхностью радиация расходуется на нагрев почвы, воздуха, воды.

Та часть суммарной радиации, которая остается после отражения и теплового излучения земной поверхности, называется радиационным балансом. Радиационный баланс земной поверхности меняется в течение суток и по сезонам года, однако в среднем за год имеет положительное значение всюду, за исключением ледяных пустынь Гренландии и Антарктиды.

Солнечные лучи отдают атмосфере до 20 % своей энергии, которая распределяется по всей толще воздуха, и потому вызываемое ими нагревание воздуха относительно невелико. Солнце нагревает поверхность Земли, которая передает тепло атмосферному воздуху за счетконвекции, т. е. вертикального перемещения нагретого у земной поверхности воздуха, на место которого опускается более холодный воздух. Именно так атмосфера получает большую часть тепла — в среднем в три раза больше, чем непосредственно от Солнца.

Присутствие в составе атмосферы углекислого газа и водяного пара не позволяет теплу, отраженному от земной поверхности, беспрепятственно уходить в космическое пространство. Они создаютпарниковый эффект, благодаря которому перепад температуры на Земле в течение суток не превышает 15 °С. При отсутствии в атмосфере углекислого газа земная поверхность остывала бы за ночь на 40-50 °С. В результате роста масштабов хозяйственной деятельности человека — сжигания угля и нефти на ТЭС, выбросов промышленными предприятиями, увеличения автомобильных выбросов — содержание углекислого газа в атмосфере повышается, что ведет к усилению парникового эффекта и грозит глобальным изменением климата.

Солнечные лучи, пройдя атмосферу, попадают на поверхность Земли и нагревают ее, а та, в свою очередь, отдает тепло атмосфере. Этим объясняется характерная особенность тропосферы: понижение температуры воздуха с высотой. Но бывают случаи, когда высшие слои атмосферы оказываются более теплыми, чем низшие. Такое явление носит название температурной инверсии.

Тепловой баланс Земли

Почти все тепло атмосфера, как и земная поверхность, получает от Солнца Другим источников нагрева принадлежит тепло, поступающей из недр Земли, но оно составляет лишь доли процента от общего количества тепла.

Хотя солнечное излучение и служит единственным источником тепла для земной поверхности, тепловой режим географической оболочки является не только следствием радиационного баланса Солнечное тепло превращается и делится под влиянием земных факторов, и прежде всего трансформируется воздушными и океаническими течениями Они же, в свою очередь, обусловлены неравномерным распределением по широтах солнечного излучения Это один из ярких примеров тесной связи и взаимодействия различных компонентов природы

Процесс поступления и расходования солнечной энергии, нагревание и охлаждение всей системы атмосферы Земли характеризуется тепловым балансом Если принять годовое поступление солнечной энергии на верхнюю границу атмосферы за 100%, то баланс солнечной энергии выглядит так: отражается от Земли и возвращается обратно в космическое пространство 42% (эта величина характеризует альбедо Земли), причем 38% атмосферой и 4% — поверхностью Земли. Остальные (58%) поглощается: 14% — атмосферой и 44% — земной поверхностью Нагретая поверхность Земли отдает обратно всю поглощенную ею энергию При этом излучение энергии земной поверхностью составляет 20%, на нагрев воздуха и испарение влаги расходуется 24% (5,6% — на нагревание воздуха и 18,4% — на испарение влаги).

Таковы общие характеристики теплового баланса земного шара в целом действительности же для разных широтных поясов, для различных поверхностей тепловой баланс будет далеко не одинаковым Так, тепловой баланс любой й территории нарушается при восходе и заходе Солнца, при смене времен года, в зависимости от атмосферных условий (облачности, влажности воздуха и содержания в нем пыли), характеру поверхности (вода или суша, лес или лука, снежный покров или обнаженная земля), высоты над уровнем моря Больше всего тепла излучается ночью, зимой и через разреженный чистый сухой воздух на больших высотах Но в итоге потери вследствие вы излучения компенсируются теплом, поступающей от Солнца, и на Земле в целом преобладает состояние динамического равновесия, иначе она разогревалась бы или, наоборот, охлаждалалась.

Типы годового хода температуры воздуха

Типы среднего изменения температуры воздуха у земной поверхности в течение года. Различают следующие главные Т. Г. X. Т. В.:

1) экваториальный — с небольшой годовой амплитудой (над океанами нередко меньше 1° и над материками 5—10°), двумя максимумами после равноденствий и двумя минимумами после солнцестояний;

2) тропический — с амплитудой порядка 5° над океанами и 20° над сушей, максимумом после летнего и минимумом после зимнего солнцестояния;

3) умеренного пояса — с максимумом (в северном полушарии) в июле или августе и минимумом в январе или феврале (в морском климате позже, чем в континентальном), большой амплитудой, достигающей внутри материков 60° и более. Этот тип делится на подтипы: субтропический, собственно умеренный и субполярный;

4) полярный — с очень большой, даже и в морских пунктах, годовой амплитудой, максимумом в июле — августе и минимумом в марте, ко времени появления солнца.

Географическое распределение температуры воздуха

Температура воздуха у земной поверхности, в общем, уменьшается от экватора к полюсам в соответствии с зональным убыванием притока солнечной радиации, причем особенно значительные изменения температуры воздуха в меридиональном направлении наблюдаются в зимнее время года.

Распределение температуры воздуха над поверхностью Земли зависит от следующих четырех основных факторов:

1) широты,

2) высоты поверхности суши,

3) типа поверхности, в особенности от расположения суши и моря,

4) адвективного переноса тепла ветрами и течениями.

Влияние высоты местности на температуру воздуха исключено приведением температур к поверхности моря.

Влияние широты на величины температур сказывается в том, что с увеличением широты вне тропической зоны температура понижается. С увеличением широты угол падения солнечных лучей на земную поверхность все больше отклоняется от вертикали, следовательно, приходящая солнечная радиация проходит через более мощный слой атмосферы и распространяется на большую площадь поверхности Земли. При этом основная часть приходящей энергии отражается от этой поверхности.

8Характеристики влажности воздуха, их суточный и годовой ход. Географическое распределение влажности и ее изменение с высотой. Водный баланс Земли.Влагосодержание возд. зависит от того, сколько водяного пара попадает в атм. путем испарения в том же районе. Над океанами оно больше (исп. с пов. океана не ограничено зап. воды). В каждом данном районе влагосод. зависит и от атмосферной циркуляции: воздушные течения приносят в данный район возд. массы более влажные или более сухие. Для каждой темп. сущ. состояние насыщения, влагосодержание, которое не может быть превзойдено. Хар-ки вл. воздуха: упругость (давление) водяного пара, относительная влажность — процентное отношение фактич. упругости пара к упругости насыщающего при данной температуре, дефицит влажности — характеризует, сколько водяного пара недостает для насыщения воздуха при данной темп.,абсолютная влажность — кол-во водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха. (пов. с ростом темп. воз­духа), удельная влаж­ность — отношение плотности водяного пара к общей плотности влажного воздуха,точка росы– температура, при которой воздух становится насыщенным, отно­шение смеси – содерж. водяного пара в граммах на кл сухого воздуха.

Сут. и год. ход влагосодержания. Амплитуда сут.хода влагосод. в средних, широтах: весной и летом 2-3 мб, осенью и зимой 1-2 мб. Над морем и в приморской. обл: влагосод-е растет днем, когда темп. выше, так же в глубине материков в хол. время года. В теплое вр. года в глубине мате­рика упругость пара имеет двойной суточный ход: первый min — рано утром, вместе с min темп-ры. Затем упругость пара растет вместе с темп., только до 9 утра, после убывает до 15 ч., когда наступает второй min. Затем снова растет до 21—22 ч., когда наступает второй max; после снова падает до утра.

Год. ход: летом больше, зимой меньше. Самый жаркий и самый холодный месяцы года — месяцы с наиб. и наим. упру­гостью пара.

Сут. и год. ход относит вл. Сут. ход обратен сут. ходу темп. При падении темп. отн. вл. растет, при повышении — падает. Сут. min отн. вл. совпадает с суточным max темп. воздуха, а сут. max отн. вл. совпадает с суточным min темп. В годовом ходе отн. вл. также меняется обратно температуре.

Географическое распределение зависит; 1) от испарения в каждом данном районе; 2) от переноса влаги возд. течениями из одних мест Земли в другие. Влагосодержание убывает с широтой. Кроме того, зимой оно понижено над материками в сравнении с океанами. Поэтому зимой изолинии влажности прогнуты над материками в напр. к экватору. Летом влажность над материками не увеличена в сравнении с океанами, несмотря на более высокую температуру. Изолинии влажности летом проходят близко к широтным кругам.

Гогр. расп. отн. вл. Отн. вл, зависит от влагосодержания воздуха и от его температуры. Она всегда высока в экваториальной зоне (отн. вл. доходит до 85% ). Она всегда высока и в Сев. Лед. ок., на сев. Атлант. и Ти­хого.(достиг. 85 %) В зимние месяцы отн. вл. высока над большей частью Европы, особенно над с-з: в январе 80—85%. Летом отн. вл. 75-80% в Индии. Очень низкая отн. вл. (до 50% и ниже) круглый год в субтропических и тропических пустынях: в Сахаре, Аравии, Мексике, Юж Америке, Юж. Африке, Австралии.

Изменение с высотой 1.С высотой упругость водяного пара убывает; убывает и абсол. и удельная влажн. Упругость и плотность водяного пара убывают с высотой быстрее, чем общее давление и общая плотность воздуха. 2.Отн. вл. в общем с высотой убывает. Но на уровнях, где происходит облакообразование повышена. В слоях с температурными инверсиями она убывает очень резко, вследствие повышенной температуры.

Водн. баланс. Осадки испарение и сток являются составляющими водного баланса на земной пов-ти. На всем земном шаре в целом испарение равно осадкам, однако на суше и на океане, взятых по отдельности, испарение не равно осадкам: на океане оно в общем больше, чем осадки, а на суше меньше. Испарение в одних широтных зонах больше, в других меньше, чем осадки. Осадки превышают испарение в экваториальной зоне, примерно от 12° с. ш. до 8° ю. ш., а также к северу от 35-й параллели в северном полушарии и к югу от 45-й параллели в южном полушарии.

Рекомендуемые страницы:

Общие сведения о Солнце

Солнце — источник жизни на Земле. Оно дает свет, тепло и обеспечивает жизнедеятельность всего растительного и животного мира. Солнце — лишь одна из бесчисленного множества звезд, существующих в природе. Благодаря своей близости к Солнцу, мы имеем возможность изучать происходящие на нем процессы и по ним судить об аналогичных процессах в звездах, непосредственно невидимых из-за колоссального их удаления.

Ученые определили возраст Солнца, он составляет примерно равен 4.5 миллиарда лет. С момента своего рождения наша звезда уже израсходовала половину водорода, содержащегося в ядре. Солнце будет продолжать излучать свет и тепло в течении еще примерно 5 миллиардов лет (хотя его светимость возрастет примерно вдвое за это время). Но, в конце концов, оно исчерпает запасы водородного топлива, что приведет к катастрофическим переменам, что является обычным для звезд, но увы приведет к полному уничтожению Земли и возникновению на месте бывших планет планетарной туманности.

Шарообразное Солнце представляется нам светящимся диском. Видимая поверхность Солнца называется фотосферой, радиус которой считается радиусом Солнца.  На среднем расстоянии Земли от Солнца, равном 1 а. е. (астрономической единице) = 1,496*10⁸ км, угловой радиус фотосферы 16′, поэтому линейный радиус Солнца = 696 000 км, или 109 радиусов Земли. Следовательно, объем Солнца в 1300 000 раз превышает объем Земли.

Масса Солнца, выраженная в массах Земли, определена по третьему обобщенному закону Кеплера путем сравнения обращения Земли вокруг Солнца с обращением искусственного спутника Земли вокруг нее. Один из спутников связи «Молния-1», массой М, обращался вокруг Земли на среднем расстоянии а=26 580 км за период Т=719 минут. Земля же обращается вокруг Солнца на среднем расстоянии ао = = 1,496*10⁸ км за период T₀ = 365,25 сут, и так как 1 сут = 1440мин, то T₀ = 365,25 *1440м.

Согласно третьему закону Кеплера

Выполнив расчеты, мы узнаем, что масса Солнца в 333 000 раз превышает массу Земли и в 750 раз массу всех обращающихся вокруг него планет. Это означает, что 99,87% массы всей Солнечной системы сосредоточено в Солнце.

Основной состав Солнца характеризуется содержанием водорода (73%) и гелия (25%). Также в состав солнечного материала входит: железо, кислород, хром, кремний, магний, азот, углерод и др. вещества. Примерная средняя плотность нашей звезды — 1,4 г/см².

Гравитационное ускорение (ускорение свободного падения) на поверхности Солнца в 28 раз больше, чем на поверхности Земли, и равно 274 м/с², а параболическая (вторая космическая) скорость на его поверхности v = 618 км/с (на Земле v=11,2 км/с)

Масса Солнца больше массы Земли в 333 000 раз и в 750 раз больше массы всех планет, вместе взятых. По диаметру оно в 109 раз больше Земли. На Землю падает всего 1:2 000 000 000 доля излучаемой Солнцем энергии. Зная это и измерив энергию, падающую на 1 см² земной поверхности за 1 мин, можно вычислить полную мощность излучения Солнца. Солнечной постоянной называется количество энергии Солнца, падающей за минуту на 1 см² поверхности, перпендикулярной к солнечным лучам, при среднем расстоянии Земли от Солнца. Солнечная постоянная равна 2 кал/см²*мин = 0,14 вт/см².

Характеристики Солнца:

• Солнце – центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2.
• Расстояние от Солнца до центра галактики – 104пк~3/3*104 световых лет
• Скорость движения Солнца вокруг центра Галактики – 250 км/с
• Период обращения Солнца вокруг центра Галактики — 2*108 лет
• Земной наблюдатель видит солнечный диск под углом 0,5°.

В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом Местном межзвёздном облаке — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность Местном пузыре — зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой.

Пятна на Солнце

На фотографических снимках Солнца часто видны темные пятна, возникающие в его фотосфере. Их можно видеть и в телескоп, но для этого нужно обязательно установить перед объективом плотный темный светофильтр (темное стекло), чтобы не повредить глаза ослепительным светом Солнца. Когда же Солнце находится низко над горизонтом, затянутым легкой дымкой, то на него можно смотреть невооруженным. глазом без защитных средств и иногда удается увидеть крупные солнечные пятна, значительно превосходящие линейные размеры Земли. Поэтому не удивительно, что имеются записи о наблюдениях солнечных пятен в Древнем Китае еще в 28 г. до н. э. О солнечных пятнах сообщается и в средневековых русских летописях. В одной из летописей 1371 г. написано: «…того же лета бысть знамение в солнце, места черны по солнцу аки гвозди…»

В Западной Европе солнечные пятна впервые были открыты при телескопических наблюдениях Солнца Галилеем (1564—1642) в декабре 1610 г. и независимо X. Шейнером (1575—1650) и И. Фабрицием (1587—1615) в начале 1611 г. Тогда же все трое обнаружили постепенное перемещение пятен с восточного края Солнца к западному, что указывало на вращение Солнца. Шейнер даже установил, что плоскость солнечного экватора наклонена к плоскости эклиптики (плоскости земной орбиты) под углом 7°, т.-е. близко к современному значению в 7°15′.

Наблюдения показывают неодинаковую скорость перемещения солнечных пятен, которая уменьшается при их удалении от экватора Солнца к его полюсам. Это свидетельствует о зональном вращении Солнца и о его газообразном состоянии. Спектральными наблюдениями на основе эффекта Доплера  установлено, что экваториальная зона Солнца вращается с периодом 25 суток, умеренные зоны — с периодом 27 суток, а полярные зоны — 30 суток. Линейная скорость вращения солнечного экватора равна 2 км/с.

Если сравнить несколько последовательных фотографий Солнца, то можно заметить, как меняется положение всех пятен на диске. Это происходит из-за вращения Солнца. Солнце вращается не как твёрдое тело. Пятна, находящиеся в близи экватора Солнца, опережают пятна, расположенные в средних широтах. Следовательно, скорости вращения разных слоёв Солнца различны. Экваториальные области делают один оборот вокруг оси Солнца за 25 земных суток, а области вблизи полюсов Солнца – примерно за 30 суток. Линейная скорость вращения на экваторе Солнца составляет 2 км./с. Наблюдения показывают, что все пятна перемещаются от Восточного края к Западному. Следовательно, Солнце вращается вокруг своей оси в направлении движения планет вокруг него.

Излучение Солнца

Видимая звездная величина Солнца M_c = — 26,8^m, т. е. оно излучает колоссальную энергию. Многолетними наблюдениями установлено, что на земную поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно к солнечным лучам, ежесекундно поступает от Солнца Е =1,37 кВт энергии. Эта энергия практически не меняется и поэтому получила название солнечной постоянной; по ней нетрудно рассчитать светимость Солнца, или мощность солнечного излучения, т. е. энергию, излучаемую Солнцем за 1 секунду со всей его поверхности. Для этого достаточно умножить солнечную постоянную на площадь сферы, в центре которой находится Солнце, а радиус равен расстоянию Земли от Солнца a_c =1,496*10⁸ км. Так можно вычислить светимость Солнца, она равна 4*10²³ кВт.

Если принять, что мощность современных атомных электростанций близка к 10⁶ кВт, то Солнце излучает в 4*10¹⁷ раз больше энергии, чем производит каждая такая электростанция. На долю Земли приходится всего лишь одна двухсотмиллиардная доля энергии, излучаемой Солнцем, но и ее достаточно для расцвета многообразной жизни на нашей планете.

Наблюдения Солнца требуют большой осторожности. Нельзя смотреть на Солнце, не защитив глаза очень плотным (темным) свето­фильтром! Но даже используя светофильтр, не рекомендуется смотреть на Солнце в школьный телескоп. Лучше устано­вить на окулярном конце телескопа экран с листом белой бумаги и рассматривать изображение Солнца на экране. Это позволит увидеть на Солнце темные пятна (солнечные пятна) и светлые участки (факелы), которые замет­нее вокруг пятен вблизи края солнечного диска. На совре­менных обсерваториях для наблюдения Солнца применяют телескопы специальных конструкций — солнечные телескопы. Таким телескопом оснащена, например, Крымская астрофизическая обсерватория

Воздействие Солнца на Землю — это… Что такое Воздействие Солнца на Землю?

Солнце оказывает многоплановое воздействие как на живую, так и на неживую природу Земли. Основное влияние происходит через видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, излучение в более коротких диапазонах длин волн и через корпускулярные потоки солнечного ветра.

Влияние на живую природу

Даже вид Земли из космоса — во всём косвенный результат воздействия на планету солнечного излучения.

Зелёный лист растения — источник жизни на Земле благодаря поступлению на Землю энергии Солнца

Всем известно, что и животным, и растениям очень важен свет Солнца (в частности, это касается и людей). Некоторые люди просыпаются и бодрствуют только тогда, когда светит Солнце (это касается и большинства млекопитающих, земноводных и даже большинства рыб). Продолжительность солнечного дня оказывает значительное влияние на жизнедеятельность организмов на Земле. В частности, зимой и осенью, когда Солнце в Северном полушарии стоит низко над горизонтом и продолжительность светового дня мала и мало поступление солнечного тепла, природа увядает и засыпает — деревья сбрасывают листья, многие животные впадают на длительный срок в спячку (медведи, барсуки) или же сильно снижают свою активность. Вблизи полюсов даже во время лета поступает мало солнечного тепла, из-за этого растительность там скудная — причина унылого тундрового пейзажа, и мало какие животные могут проживать в таких условиях. Весной же вся природа просыпается, трава распускается, деревья выпускают листья, появляются цветы, оживает животный мир. И всё это благодаря всего одному-единственному Солнцу. Его климатическое влияние на Землю бесспорно. Именно благодаря наклону оси планеты относительно плоскости орбиты и (в гораздо меньшей степени) планетарной эллиптической орбите обращения вокруг Солнца,солнечная энергия неравномерно поступает в разные районы Земли в разные времена года, что сформировало полностью климат и климатические пояса планеты.

В зелёных листьях растений содержится зелёный пигмент хлорофилл — этот пигмент является важнейшим катализатором на Земле в процессе фотосинтеза. С помощью хлорофилла происходит реакция диоксида углерода и воды — фотосинтез, и одним из продуктов этой реакции является элемент кислород, который необходим для жизни почти всему живому на Земле и глобально повлиял на эволюцию нашей планеты — в частности, радикально изменился состав минералов. Реакция воды и углекислого газа происходит с поглощением энергии, поэтому в темноте фотосинтез не происходит. Фотосинтез, преобразуя солнечную энергию и производя при этом кислород, дал начало всему живому на Земле. При этой реакции образуется глюкоза, которая является важнейшим сырьём для синтеза целлюлозы, из которой состоят все растения. Поедая растения, в которых за счёт солнца накоплена энергия, существуют и животные. Растения Земли поглощают и усваивают всего около 0,3 % энергии излучения Солнца, падающей на земную поверхность. Но и этого, на первый взгляд, мизерного количества энергии достаточно, чтобы обеспечить синтез огромного количества массы органического вещества биосферы. В частности, постепенно, переходя от звена к звену, солнечная энергия достаётся всем живым организмам в мире, включая и людей. Благодаря использованию минеральных солей почвы растениями в состав органических соединений включаются также следующие химические элементы: азот, фосфор, сера, железо, калий, натрий, а также многие другие элементы. Впоследствии из них строятся огромные молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, веществ, жизненно необходимых для клеток.

Влияние на неживую природу

Земная поверхность и нижние слои воздуха — тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Солнечная энергия постепенно поглощается земной атмосферой по мере приближения её к поверхности Земли — далеко не все виды излучения, испущенного Солнцем, попадают на Землю. На Землю доходит только 40 % солнечного излучения, 60 % излучения же отражается и уходит обратно в космос. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению поглощаемого Землёй количества солнечного тепла по причине увеличения количества в атмосфере Земли парниковых газов (см. Парниковый эффект). Под действием солнечного света и понижения атмосферного давления умеренного или резкого, на Земле происходят такие природные явления, как туман, дождь, снег, град, смерч, ураган.

Происходит перемещение огромного количества воды на Земле, действуют такие океанические течения как Гольфстрим, течение Западных Ветров и т. д. Достаточно знать, что одно изменение русла теплого океанского течения, вызвало засуху на большей части территории Африки несколько тысяч лет назад, следствия чего наблюдаются сегодня. Вследствие влияния так же явлений Эль-Ниньо — Ла-Нинья на гидрометеорологические и экологические условия океанов, морей и материков не только экваториальной зоны, происходит интенсивное испарение влаги, которая затем охлаждается и выпадает в виде дождя. Не будь всего этого — на Земле не было бы жизни. Под действием солнечного тепла образуются облака, бушуют ураганы, дует ветер, существуют волны на море, а также происходят медленные, но необратимые процессы выветривания, эрозии горных пород. Все эти явления и делают нашу планету настолько разнообразной, неповторимой и красивой. Все эти процессы на Земле происходят за счёт воздействия на Землю не всех видов солнечного излучения, а только некоторых его видов — это, в основном, видимое и инфракрасное излучение. Именно воздействие последнего вида излучения нагревает Землю и создаёт погоду на ней, определяет тепловой режим планеты.

Влияние солнечного ветра

Помимо этого в атмосферу Земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство (солнечный ветер), видимых во многих районах близ полюсов планеты, как «северное сияние» (полярные сияния).

Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе магнитные бури, полярные сияния и различные формы кометных хвостов, всегда направленных от Солнца.

Солнечная активность вызывает возмущения в магнитосфере Земли, которые, в свою очередь, могут воздействовать на земные организмы. Раздел биофизики, изучающий подобные влияния, называется гелиобиологией.

Влияние ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение Солнца разрушает молекулу кислорода, которая распадается на два составляющих её атома (атомарный кислород), и возникшие таким путём свободные атомы кислорода соединяются с другими молекулами кислорода, которые ещё не успели разрушиться солнечным ультрафиолетовым излучением, и в результате получается его аллотропная модификация, состоящая из трёх атомов кислорода — озон. Озон жизненно важен для существования жизни на Земле. Образуется он за счёт солнечного излучения и магнитного поля Земли, вследствие их взаимодействия возникает электростатическое поле в высоких слоях атмосферы, ниже которого образуется озон и формируется озоновый слой, а электростатическое поле Земли выражается благодаря атмосферным электрическим разрядам — молниям. Благодаря этому процессу до поверхности Земли доходит лишь малая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовые лучи опасны для человека и животных, и поэтому образование озоновых дыр представляет серьёзную угрозу для человечества.

Однако в небольшом количестве ультрафиолет необходим человеку. Так, под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание — рахит, которое может возникнуть по оплошности родителей, которые прячут своих детей вдали от солнечного света. Недостаток витамина D опасен и для взрослых, при недостатке данного витамина наблюдается размягчение костей не только у детей, но и у взрослых (остеомаляция). Из-за недостатка поступления ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Недостаточность солнечного света проявляется также в бессоннице, быстрой утомляемости и др. Поэтому человеку периодически необходимо бывать на солнце.

Ультрафиолетовые лучи также в небольшом количестве (в большом количестве они могут вызвать рак кожи) усиливают работу кровеносных органов: повышается количество белых и красных кровяных телец (эритроцитов и тромбоцитов), гемоглобина, увеличивается щелочной резерв организма и повышается свёртывание крови. При этом дыхание клеток усиливается, процессы обмена веществ идут активнее. Ультрафиолетовые лучи позитивно воздействуют на организм и посредством других природных факторов — они способствуют ускорению самоочищения атмосферы от загрязнения, вызванного антропогенными факторами, способствуют устранению в атмосфере частичек пыли и дыма, устраняя смог.

Насколько жарко Солнце? Температура меняется больше, чем вы думаете

Огромная сфера из светящихся газов, производящая энергию и свет, делает возможным жизнь на Земле. Температура ближайшей к нам звезды сильно различается, и это не так, как вы могли бы представить. Итак, насколько жарко на солнце?

Ядерный синтез в ядре

В ядре Солнца гравитационное притяжение создает огромное давление и температуру, которые могут достигать более 27 миллионов градусов по Фаренгейту (15 миллионов градусов Цельсия).Атомы водорода сжимаются и сливаются вместе, образуя гелий. Этот процесс называется ядерный синтез .

Ядерный синтез производит огромное количество энергии. Энергия излучается наружу к поверхности Солнца, атмосфере и за ее пределами. Из ядра энергия перемещается в радиационную зону, где она отскакивает до 1 миллиона лет, прежде чем переместиться в конвективную зону, верхний слой внутренней части Солнца. Температура здесь опускается ниже 3,5 миллиона градусов по Фаренгейту (2 миллиона градусов по Цельсию).Большие пузыри горячей плазмы образуют суп из ионизированных атомов и движутся вверх к фотосфере.

Фотосфера, хромосфера и корона

Температура в фотосфере составляет около 10 000 градусов F (5 500 градусов C). Именно здесь солнечное излучение определяется как видимый свет. Солнечные пятна на фотосфере холоднее и темнее окружающей местности. В центре больших солнечных пятен температура может опускаться до 7 300 градусов по Фаренгейту (4000 градусов по Цельсию).

Хромосфера, следующий слой атмосферы Солнца, немного прохладнее — около 7 800 градусов по Фаренгейту (4320 градусов по Цельсию). Согласно Национальной солнечной обсерватории (NSO), хромосфера буквально означает «цветная сфера». Видимый свет из хромосферы обычно слишком слаб, чтобы его можно было увидеть на более яркой фотосфере, но во время полных солнечных затмений, когда луна покрывает фотосферу, хромосфера может быть видна как красный ободок вокруг Солнца.

«Хромосфера кажется красной из-за большого количества присутствующего водорода», — сообщает NSO на своем веб-сайте .

Температура в короне резко возрастает, что также можно увидеть только во время затмения, когда плазма течет наружу, как точки на короне. Корона может стать на удивление горячей, сравнимой с телом Солнца. Диапазон температур составляет от 1,7 миллиона градусов F (1 миллион градусов C) до более чем 17 миллионов F (10 миллионов C), согласно данным NSO.

«Корона невероятно горячая, в сотни раз горячее, чем слои ниже», — сказал в заявлении Бернхард Флек, научный сотрудник проекта Европейского космического агентства для солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) НАСА.«Поскольку источник солнечной энергии находится в центре, на простом уровне, мы ожидаем, что корона — самый внешний слой — будет самой холодной». SOHO — лишь одна из нескольких солнечных миссий, исследующих эту и другие загадки.

По мере того, как корона охлаждается, теряя тепло и радиацию, материя уносится в виде солнечного ветра , иногда пересекающего Землю.

«Благодаря SOHO растет общественное признание того, что мы живем в расширенной атмосфере магнитоактивной звезды», — сказал в том же заявлении ученый проекта SOHO Джо Гурман.

Солнце — самый большой и массивный объект Солнечной системы. Это около 93 миллионов миль (149,5 миллионов км) от Земли. Это расстояние называется астрономической единицей, или 1 а.е., и используется для измерения расстояний по всей Солнечной системе. Солнечному свету и теплу требуется около восьми минут, чтобы добраться до нас, что приводит к другому способу определения расстояния до Солнца: 8 световых минут.

Дополнительный отчет предоставила Нола Тейлор Редд, участник Space.com.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше о Солнце:

Слои Солнца — Солнце сегодня с C.Алекс Янг, доктор философии

Солнце, как показано на рисунке слева, можно разделить на шесть слоев. От центра слои Солнца следующие:

1. внутренняя часть Солнца, состоящая из ядра (которое занимает примерно четверть радиуса Солнца),
2. радиационная зона ,
3. и конвективная зона ,
4. , то есть видимая поверхность, известная как фотосфера ,
5. хромосфера ,
6. и, наконец, самый внешний слой, corona .

Энергия, производимая в результате синтеза в ядре Солнца, приводит в действие Солнце и производит все тепло и свет, которые мы получаем здесь, на Земле. Процесс ухода энергии от Солнца очень сложен. Поскольку мы не можем видеть Солнце изнутри, большая часть того, что астрономы знают об этом предмете, исходит из объединения теоретических моделей внутренней части Солнца с данными наблюдений, такими как масса Солнца, температура поверхности и светимость (общее количество энергии, выделяемой поверхностью ).

Вся энергия, которую мы определяем как свет и тепло, возникает в результате ядерных реакций глубоко внутри высокотемпературного «ядра» Солнца. Это ядро ​​простирается примерно на четверть пути от центра Солнца (где температура составляет около 15,7 миллионов кельвинов (K), или 28 миллионов градусов по Фаренгейту) до его поверхности, которая составляет всего 5778 K «прохладно».

Выше этого ядра мы можем представить себе внутреннюю часть Солнца как две вложенные друг в друга сферические оболочки, окружающие ядро. В самой внутренней оболочке, прямо над ядром, энергия уносится за счет излучения.Эта «радиационная зона» простирается примерно на три четверти пути к поверхности. Излучение не распространяется прямо наружу — в этой части внутренней части Солнца плотность плазмы очень высока, и излучение отражается бесчисленное количество раз по зигзагообразной траектории наружу.

Радиации требуется несколько сотен тысяч лет, чтобы добраться от ядра до вершины радиационной зоны! В самой внешней из двух оболочек, где температура опускается ниже 2000000 К (3.5 миллионов градусов по Фаренгейту) плазма внутри Солнца слишком холодная и непрозрачная для прохождения излучения. Вместо этого образуются огромные конвекционные потоки, и большие пузыри горячей плазмы движутся вверх по направлению к поверхности (подобно кипящему горшку с водой, который нагревается на дне печкой). По сравнению с количеством времени, которое требуется, чтобы пройти через радиационную зону, энергия очень быстро переносится через внешнюю конвективную зону.

Видимая поверхность Солнца в фотосфере «всего» около 5 800 К (10 000 градусов по Фаренгейту).Прямо над фотосферой находится тонкий слой, называемый хромосферой. Название «хромосфера» происходит от греческого слова «хромос», обозначающего цвет. Его можно обнаружить в красном водородно-альфа-свете, что означает, что он выглядит ярко-красным. Над поверхностью находится область горячей плазмы, называемая короной. Температура короны составляет около 2 миллионов К (3,6 миллиона градусов по Фаренгейту), она намного горячее, чем видимая поверхность, и даже горячее во время вспышки. Почему атмосфера становится такой горячей, оставалось загадкой на протяжении десятилетий; Наблюдения SOHO помогают разгадать эту загадку.

КРЕДИТ: СОХО (ЕКА и НАСА)

Как солнце производит энергию?

Внутреннее строение Солнца. Предоставлено: Wikipedia Commons / kelvinsong.

Есть причина, по которой Земля является единственным местом в солнечной системе, где жизнь, как известно, способна жить и процветать. Конечно, ученые полагают, что могут существовать микробные или даже водные формы жизни, живущие под ледяными поверхностями Европы и Энцелада или в метановых озерах на Титане.Но на данный момент Земля остается единственным известным нам местом, где есть все необходимые условия для существования жизни.

Одна из причин этого в том, что Земля находится в пределах Обитаемой зоны нашего Солнца (также известной как «Зона Златовласки»). Это означает, что он находится в нужном месте (ни слишком близко, ни слишком далеко), чтобы получать обильную энергию солнца, которая включает свет и тепло, которые необходимы для химических реакций.Но как именно наше Солнце производит эту энергию? Какие шаги необходимо предпринять и как это добраться до нас здесь, на планете Земля?

Простой ответ состоит в том, что Солнце, как и все звезды, способно создавать энергию, потому что это, по сути, массивная реакция синтеза. Ученые считают, что это началось, когда огромное облако газа и частиц (то есть туманность) рухнуло под действием собственной силы тяжести — это известно как теория туманностей. Это не только создало большой световой шар в центре нашей солнечной системы, но и запустило процесс, в результате которого водород, собранный в центре, начал плавиться, создавая солнечную энергию.

Технически известный как ядерный синтез, этот процесс высвобождает невероятное количество энергии в виде света и тепла. Но чтобы получить эту энергию от центра нашего Солнца до планеты Земля и дальше, необходимо выполнить несколько важных шагов. В конце концов, все сводится к солнечным слоям и той роли, которую каждый из них играет в обеспечении того, чтобы солнечная энергия попадала туда, где она может помочь в создании и поддержании жизни.

Ядро:

Ядро Солнца — это область, которая простирается от центра примерно на 20–25% радиуса Солнца.Именно здесь, в ядре, энергия вырабатывается атомами водорода (H), превращающимися в ядра гелия (He). Это возможно благодаря экстремальному давлению и температуре внутри активной зоны, которые, по оценкам, эквивалентны 250 миллиардам атмосфер (25,33 триллиона кПа) и 15,7 миллиона кельвинов соответственно.

Конечный результат — слияние четырех протонов (ядер водорода) в одну альфа-частицу — два протона и два нейтрона, связанных вместе в частицу, идентичную ядру гелия.В результате этого процесса высвобождаются два позитрона, а также два нейтрино (которые превращают два протона в нейтроны) и энергия.

Ядро — единственная часть Солнца, которая выделяет заметное количество тепла за счет синтеза. Фактически, 99% энергии, производимой Солнцем, происходит в пределах 24% радиуса Солнца.На 30% радиуса синтез практически полностью прекратился. Остальная часть Солнца нагревается энергией, которая передается от ядра через последовательные слои, в конечном итоге достигая солнечной фотосферы и улетая в космос в виде солнечного света или кинетической энергии частиц.

Солнце выделяет энергию со скоростью преобразования массы в энергию 4,26 миллиона метрических тонн в секунду, что дает эквивалент 384,6 септиллионов ватт (3,846 × 10 ²⁶ Вт). Чтобы представить это в перспективе, это эквивалент примерно 9.192 × 10 ¹⁰ мегатонн в тротиловом эквиваленте в секунду, или 1,820,000,000 царь-бомбы — самой мощной термоядерной бомбы из когда-либо созданных!

Радиационная зона:

Это зона непосредственно рядом с ядром, которая простирается примерно до 0,7 радиуса Солнца. В этом слое нет тепловой конвекции, но солнечный материал в этом слое горячий и достаточно плотный, чтобы тепловое излучение — это все, что нужно для передачи интенсивного тепла, генерируемого в ядре, наружу.По сути, это включает ионы водорода и гелия, излучающие фотоны, которые проходят небольшое расстояние, прежде чем повторно поглощаются другими ионами.

Температура в этом слое падает с 7 миллионов кельвинов ближе к ядру до 2 миллионов на границе с конвективной зоной. Плотность также падает в этом слое стократно от 0,25 радиуса Солнца до вершины радиационной зоны, начиная с 20 г / см ³ , ближайшего к ядру, до всего 0,2 г / см ³ на верхней границе.

Конвективная зона:

Это внешний слой Солнца, на который приходится все, что находится за пределами 70% внутреннего радиуса Солнца (или от поверхности до примерно 200 000 км ниже). Здесь температура ниже, чем в радиационной зоне, и более тяжелые атомы ионизируются не полностью. В результате лучистый перенос тепла менее эффективен, а плотность плазмы достаточно мала для развития конвективных токов.

Из-за этого восходящие тепловые элементы переносят большую часть тепла наружу к фотосфере Солнца.Как только эти клетки поднимаются до уровня чуть ниже фотосферной поверхности, их материал охлаждается, в результате чего их плотность увеличивается. Это заставляет их снова опускаться к основанию конвективной зоны — где они собирают больше тепла, и конвективный цикл продолжается.

На поверхности Солнца температура падает примерно до 5700 К. Турбулентная конвекция этого слоя Солнца также вызывает эффект, который создает магнитные северный и южный полюса по всей поверхности Солнца.

Иллюстрация структуры Солнца и звезды красного гиганта с указанием их конвективных зон.Кредит: ESO

Также на этом слое возникают солнечные пятна, которые выглядят как темные пятна по сравнению с окружающей областью. Эти пятна соответствуют концентрациям в поле магнитного потока, которые препятствуют конвекции и вызывают снижение температуры областей на поверхности по сравнению с окружающим материалом.

Фотосфера:

И, наконец, фотосфера, видимая поверхность солнца. Именно здесь солнечный свет и тепло, которые излучаются и передаются на поверхность, распространяются в космос.Температуры в слое находятся в диапазоне от 4500 до 6000 К (4230–5730 ° C; 7646–10346 ° F). Поскольку верхняя часть фотосферы холоднее, чем нижняя, изображение солнца в центре кажется ярче, чем на краю или краю солнечного диска, что называется потемнением к краю.

Фотосфера имеет толщину от десятков до сотен километров и также является той областью Солнца, где она становится непрозрачной для видимого света. Причины этого заключаются в уменьшении количества отрицательно заряженных ионов водорода (H–), которые легко поглощают видимый свет.И наоборот, видимый свет, который мы видим, возникает, когда электроны реагируют с атомами водорода с образованием ионов H–.

Фотосфера Солнца, где видимый солнечный свет и тепло отправляются в космос. Предоставлено: НАСА / SDO / AIA.

Энергия, излучаемая фотосферой, затем распространяется через космос и достигает атмосферы Земли и других планет солнечной системы. Здесь, на Земле, верхний слой атмосферы (озоновый слой) фильтрует большую часть ультрафиолетового (УФ) солнечного излучения, но пропускает часть на поверхность.Полученная энергия поглощается воздухом и земной корой, нагревая нашу планету и обеспечивая организмы источником энергии.

Солнце находится в центре биологических и химических процессов на Земле. Без этого жизненный цикл растений и животных закончился бы, циркадные ритмы всех земных существ были бы нарушены; и со временем вся жизнь на Земле прекратит свое существование. Важность солнца была признана с доисторических времен, и многие культуры рассматривали его как божество (чаще всего как главное божество в своих пантеонах).

Но только в последние несколько столетий стали понятны процессы, приводящие в действие Солнце. Благодаря постоянным исследованиям физиков, астрономов и биологов мы теперь можем понять, как Солнце производит энергию и как оно передает ее в нашу солнечную систему. Изучение известной Вселенной с ее разнообразием звездных систем и экзопланет также помогло нам провести сравнения с другими типами звезд.

Как запустить мертвую звезду?

Предоставлено
Вселенная сегодня

Ссылка :
Как солнце производит энергию? (2015, 14 декабря)
получено 28 ноября 2020
с https: // физ.org / news / 2015-12-sun-energy.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА — Тематические тексты

Главная
→
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА — Тематические тексты

Текст 1

Вселенная содержит все, что существует — не только Землю и все, что на ней, но также все планеты, звезды и галактики, а также пространство между ними.Солнце в центре Солнечной системы — лишь одна из примерно 100 миллиардов звезд в нашей галактике или совокупности звезд, называемых Млечным путем. Астрономы подсчитали, что во Вселенной около 100 миллиардов других галактик. Большинство ученых считают, что Вселенная образовалась около 15 миллиардов лет назад в результате огромного взрыва, названного Большим взрывом. Они также думают, что Вселенная расширяется.

Текст 2

Солнце и девять планет, вращающихся вокруг него, составляют солнечную систему.Девять планет, притягиваемых к Солнцу его гравитацией, — это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Солнце — самое тяжелое из этих тел.

Текст 3

Во Вселенной миллиарды звезд. Звезды — это массивные, наполненные энергией шары из огненных газов. Сила тяжести удерживает эти газы вместе. В ядре звезды атомы водорода соединяются вместе с образованием гелия в процессе, называемом ядерным синтезом. Энергия, генерируемая этим процессом, производит тепло и свет звезды.Коллекции звезд называются галактиками, и каждая галактика содержит много разных типов звезд.

Текст 4

Земля — ​​одна из девяти планет Солнечной системы, которые вращаются вокруг Солнца. Из этих планет Земля является третьей ближайшей к Солнцу. Это единственная планета, на которой существует жизнь. Около 5 миллиардов лет назад облако газа и пыли начало конденсироваться в твердую массу — молодую Землю. Сначала эта масса была очень холодной, но позже она растаяла под действием радиоактивности.Тяжелые металлы собирались в центре, а камни плавали у поверхности. Спустя миллионы лет скалы образовали твердую корку, и появились океаны и атмосфера.

Текст 5

Воздух — это смесь газов, которая окружает Землю и поддерживает все живое на ней. Мы вдыхаем воздух, чтобы оставаться в живых, и полагаемся на него для получения тепла, так как без него огонь не может гореть. Слой воздуха, которым мы дышим, простирается всего на 7 миль над поверхностью Земли. Кислород и азот являются ключевыми элементами, а водяной пар, углекислый газ и другие газы составляют их общее количество.Количество водяного пара в воздухе варьируется и называется влажностью.

Текст 6

Из всех видов наибольшее влияние на окружающую среду оказывает человек. Некоторые виды нашей деятельности угрожают средам обитания в мире и, следовательно, биоразнообразию Земли (ее разнообразию растений и животных). Природный баланс нарушается из-за чрезмерного вылова рыбы, чрезмерной охоты и вырубки слишком большого количества деревьев. Мы также наносим ущерб окружающей среде, загрязняя землю, воздух, океаны, реки и озера.Одна из причин чрезмерной активности — огромное количество людей в мире. Это число растет.

Текст 7

Часть Земли и ее атмосфера, которая может поддерживать живые организмы, называется биосферой. Он состоит из воздуха и суши, а также озер, рек и океанов. Организмы обычно живут вместе с другими членами того же вида, чтобы сформировать популяцию. Множество разных популяций живут в одной среде обитания. Вместе они образуют сообщество. Члены сообщества постоянно взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, создавая сбалансированную живую систему, называемую экосистемой, такую ​​как океан или тропический лес.Изучение всех этих взаимодействий называется экологией.