Солнце. Солнечная радиация

Солнечная радиация — излучение Солнца , которое распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью 300 000 км / с .

Электромагнитная радиация распространяется в виде электромагнитных волн с скоростью света и проникает в земную атмосферу . К земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямой и рассеянной радиации . До 47% общего количества радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы, достигает поверхности Земли и поглощается ею, 25% задерживается атмосферой — рассеивается молекулами газов и примесями. Всего Земля получает от Солнца менее одной двухмиллиардный его излучения.

Солнечная радиация — главный источник энергии для всех физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере. Количество солнечной радиации зависит от высоты солнца, географической широты местности, времени года , прозрачности атмосферы . Для измерения солнечной радиации радиации служат Актинометр и пиргелиометры .

Солнечная радиация обычно измеряется по ее тепловому воздействию и выражается в калориях на единицу поверхности за единицу времени.

Виды солнечной радиации

Прямая радиация — солнечная радиация, доходящая до земной поверхности в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от солнечного диска.

Рассеянная радиация — солнечная радиация, которая была рассеяна в атмосфере, поступает на земную поверхность по всему небесного свода. В пасмурные дни она является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы.

Суммарная радиация — совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в естественных условиях на земную поверхность. Она зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, прозрачности атмосферы и облачности. В горных районах распределение солнечной радиации очень сложный, потому что ее величина определяется также еще экспозицией и крутизной склонов. Распределение суммарной радиации представлено для равнин и предгорий с абсолютными высотами до 600 м.

Количество суммарной радиации уменьшается от экватора к полюсам, поскольку количество радиации, достигла земной поверхности, зависит от угла падения лучей, т.е. от широты местности. На всей территории СССР , кроме некоторых районов Средней Азии , юга Восточной Сибири и Дальнего Востока , зимой преобладает рассеянная радиация, летом — прямая солнечная радиация.

Отношение отраженной радиации к той, что поступила на данную поверхность, называется альбедо . Различные типы поверхности обладают различными показателями отражения солнечной радиации. Например, влажный чернозем имеет альбедо всего 5-10%, снег отражает 80-90% солнечной энергии.

Солнце ( лат. Sol) — единственная звезда в Солнечной системе .

Земля и семь других планет вращаются вокруг Солнца. Кроме них вокруг Солнца вращаются кометы , астероиды и другие мелкие объекты.

Вокруг Солнца вращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники , астероиды , метеороиды , кометы и космическая пыль . Масса Солнца составляет 99,866% от суммарной массы всей Солнечной системы . Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле ( фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза ), определяет климат. Солнце состоит из водорода (~ 73% от массы и ~ 92% от объема), гелия (~ 25% от массы и ~ 7% от объема) и других элементов с меньшей концентрацией: железа , никеля , кислорода , азота , кремния , серы, магния , углерода , неона , кальция и хрома . На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 кислорода, 398 углерода, 123 неона, 100 азота, 47 железа, 38 магния, 35 кремния, 16 серы, 4 аргона, 3 алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также совсем немного всех других элементов. Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г / см ³, то есть равна плотности воды в Мертвом море . По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («желтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 К , поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за сильнее рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый желтый оттенок (при ясном небе, в сумме с голубым оттенком рассеянного света от неба общее освещение объектов на Земле снова становится белым).

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 млрд звезд. При этом 85% звезд нашей галактики — это звезды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своем красные карлики). Как и все звезды главной последовательности , Солнце вырабатывает энергию путем термоядерного синтеза . У Солнца подавляющая часть энергии вырабатывается при синтезе гелия из водорода.

Расстояние Солнца от Земли, 149600000 км, примерно равна астрономической единицы , а видимый угловой диаметр, как и у Луны — чуть больше полградуса (31-32 минут). Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и обращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 млн лет.

Орбитальная скорость Солнца равна 217 км / с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу — за 8 земных суток. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемой «Местной межзвездной облаке» — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в «Местному пузыре» — зоне рассеянного высокотемпературного межзвездного газа. Из звезд, которые принадлежат 50 ближайшее звездным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвертой по яркости звездой (его абсолютная звездная величина +4,83 m).

Солнце — центральная и массивные тело Солнечной системы .

Его масса приблизительно в 333 000 раз больше массы Земли и в 750 раз превышает массу всех других планет , вместе взятых. Солнце — мощный источник энергии, которую оно постоянно излучает во всех областях спектра электромагнитных волн — от рентгеновских и ультрафиолетовых лучей до радиоволн. Это излучение сильно влияет на все тела Солнечной системы: нагревает их, сказывается на атмосферах планет , дает свет и тепло, необходимые для жизни на Земле.

Время Солнце — ближайшая к нам звезда , у которой, в отличие от всех других звезд, можно наблюдать диск, и с помощью телескопа изучать на нем мелкие детали, размером до нескольких сотен километров. Это типичная звезда, поэтому ее изучение помогает понять природу звезд вообще. По звездной классификации Солнце имеет спектральный класс G2V. В популярной литературе Солнце довольно часто классифицируют как желтый карлик .

Видимый угловой диаметр Солнца несколько меняется из-за эллиптичности орбиты Земли. В среднем он составляет около 32 ‘или 1/107 радиана , т.е. диаметр Солнца равен 1/107 а.е. , или примерно 1 400 000 км. Согласно последним наблюдениям НАСА , радиус Солнца составляет 696 342 км с погрешностью в 65 км .

Строение Солнца

Как и все звезды, Солнце — раскаленный газовый шар. Химический состав (по числу атомов) определено из анализа солнечного спектра:

водород составляет около 90%,

гелий — 10%,

остальные элементы — менее 0,1%.

Вещество на Солнце очень ионизированная , т.е. атомы потеряли свои внешние электроны и вместе с ними стали свободными частицами ионизированного газа — плазмы .

Средняя плотность солнечного вещества ρ ≈ 1400 кг / м ³. Это значение близко к плотности воды и в тысячу раз больше плотности воздуха у поверхности Земли. Однако во внешних слоях Солнца плотность в миллионы раз меньше, а в центре — в 100 раз больше средней.

Вычисления, которые учитывают рост плотности и температуры к центру, показывают, что в центре Солнца плотность составляет около 1,5 × 10 5 кг / м ³, давление — около 2 × 18 октября Па, а температура — около 15 000 000 К.

При такой температуре ядра атомов водорода ( протоны и дейтронов ) имеют очень большие скорости (сотни километров в секунду) и могут приближаться друг к другу, несмотря на действие электростатической силы отталкивания. Некоторые столкновения заканчиваются ядерными реакциями , в результате которых из водорода образуется гелий и высвобождается значительное количество энергии превращается в тепло. Эти реакции являются источником энергии Солнца на современном этапе его эволюции. Вследствие этого количество гелия в центральной части светила постепенно увеличивается, а водорода — уменьшается.

Поток энергии, возникающей в недрах Солнца, передается во внешние слои и распределяется на все большую площадь. Вследствие этого температура солнечной плазмы снижается с удалением от центра. Зависимости от температуры и характера процессов, ею определяемые, Солнце можно условно разделить на 4 части:

внутренняя, центральная часть (ядро), где давление и температура обеспечивают ход ядерных реакций, она простирается от центра на расстояние примерно 1/3 радиуса

лучистая зона (расстояние от 1/3 до 2/3 радиуса), в которой энергия передается наружу результате последовательного поглощения и излучения квантов электромагнитной энергии;

конвективная зона — от верхней части «лучистой» зоны почти видимой поверхности Солнца. Здесь температура быстро уменьшается с приближением к видимой поверхности светила, в результате чего увеличивается концентрация нейтральных атомов, вещество становится прозрачной, лучистое переноса становится менее эффективным и тепло передается преимущественно за счет перемешивания вещества ( конвекция ), подобно кипения жидкости в сосуде, которая подогревается снизу;

солнечная атмосфера , которая начинается сразу за конвективной зоной и выходит далеко за пределы видимого диска Солнца. Нижний слой атмосферы — фотосфера , тонкий слой газов, который мы воспринимаем как поверхность Солнца. Верхних слоев атмосферы непосредственно не видно из-за значительной разреженности, их можно наблюдать или во время полных солнечных затмений , или с помощью специальных приборов.