Баланс энергии и фотосинтетически активная радиация

Основными энергетическими источниками жизни и других природ­ных процессов на Земле являются ее недра и Солнце. Энергии Солн­ца хватит примерно на 10 млрд. лет. Суммарная внутриземная тепло­вая энергия в 300 раз меньше количества солнечной энергии, пос­тупающей ежегодно на вне-шнюю границу атмосферы, и в 200 раз меньше солнечной энергии, поглощаемой земной поверхностью и атмосферой. В целом, на земную поверхность поступает тепла от Солнца в 5000 раз больше, чем из недр Земли. Таким образом, в общем балансе тепловой энергии на земной поверхности солнечная энергия составляет 99,98%, а внутриземная лишь 0,02%. Солнечная энергия основной источник природных про­цессов на поверхности планеты. Вслед за ней идут гравитационная, внутриземная тепловая энергия, техногенное тепло и энергия кос­мических лучей.

На верхнюю границу атмосферы Земли поступает солнечная энер­гия в количестве 1,94 кал/см² мин - так называемая СОЛНЕЧНАЯ ПО­СТОЯННАЯ. Из общей величины солнечной радиации, поступающей на внешнюю границу атмосферы, около 30% отражается в мировое про­странство облаками (22%) и атмосферой (8%), поглощается озонным слоем - 13% (почти вся ультрафиолетовая радиация) и 7% - всей атмосферой. Таким образом, только половина общей солнечной радиации достигает земной поверхности.

Из этого количества 43 % поглощается земной поверхностью, являясь ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БАЗОЙ ЛАНДШАФТА, а 7% отражается обратно в мировое пространство (сре­дние значения альбедо для суши - 25%, для океана - 9%, для земной поверхности в целом - 14%). Из 43% солнечной радиации, поглощенной земной поверхностью и трансформированной в тепло, 15% в виде тепловых волн излучаются в тропосферу и прогревают ее, в значительной степени определяя температуру воздуха. Ос­тальные 28% составляют тепловой баланс земной поверхности. Таким образом, тепловой баланс земной поверхности составляет 28% от поступающей на верхнюю границу атмосферы солнечной радиации. Суммарная солнечная радиация над океаном меньше, а радиационный баланс больше, чем над сушей. Это связано с меньшей облачнос­тью над сушей. Для суши характерны более высокие показатели альбе­до и эффективного излучения. Суша получает солнечного тепла боль­ше, чем океан, но и больше его отдает в мировое пространство.

Около 46% энергии солнечной радиации приходится на видимую часть спектра (с длиной волны 0.38-0.76 мк), 7% - на ультрафио­летовую (короче 0.38 мк) и 47% - на инфракрасную (больше 0.76 мк). Для земной поверхности спектр солнечной радиации лежит в пределах длин волн от 0.29 до 2.00 микрон с максимумом энергии в интервале же­лто-зеленых лучей.

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИ АКТИВНАЯ РАДИАЦИЯ (ФАР) располагается в си­не-фиолетовой (0.38-0.47 мк) и красно-желтой (0.58-1.00 мк) час­тях видимого спектра и не превышает 50% поступающей на земную поверхность суммарной солнечной радиации, составляя 22% от пря­мой и 28% от рассеянной радиации.

Растительность суши использует для фотосинтеза не более 50% ФАР, в среднем около 1% или 0.5% суммарной солнечной радиации земной поверхности. Несмотря на то, что растительность суши и моря используют для фотосинтеза ничтожную долю солнечной радиации, она создает в течение года огромное количество органического вещества. Ежегодная продуктивность растительности на Земле составляет 177 млрд. т леса и 55 млрд. т растительности моря. Полное обновление растительности суши происхо­дит примерно за 150 лет