ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

Transcript

1 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

2 ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Με τον όρο ακτινοβολία εννοούμε την εκπομπή και διάδοση ενέργειας με ηλεκτρομαγνητικά κύματα, είτε στο κενό, είτε μέσα σε διαπερατό από την ακτινοβολία μέσο. Την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία χαρακτηρίζουν: Το μήκος κύματος (λ), μετριέται σε mikrons. Ένταση της ακτινοβολίας, είναι η ενέργεια που προσπίπτει στη μονάδα του χρόνου, στη μονάδα επιφάνειας. Ικανότητα εκπομπής για ορισμένο μήκος κύματος λ και ορισμένη θερμοκρασία Τ, είναι η ενέργεια που εκπέμπει το σώμα από την μονάδα επιφάνειας στην μονάδα του χρόνου.

3 Όταν μια ποσότητα ακτινοβολίας προσπίπτει σ ένα σώμα, τότε ένα μέρος αυτής απορροφάται από αυτό, ένα άλλο μέρος της ανακλάται και το υπόλοιπο περνάει μέσα απ το σώμα αλλάζοντας ταχύτητα και μήκος κύματος, ανάλογα με το δείκτη διάθλασης του σώματος. Το ποσοστό της ενέργειας που απορροφάται ονομάζεται απορροφητική ικανότητα (a). Το ποσοστό της ακτινοβολίας που ανακλάται από το σώμα ονομάζεται ανακλαστική ικανότητα (r). Το ποσοστό ακτινοβολίας που διαπερνά το σώμα ονομάζεται συντελεστής μεταφοράς (t). a + r + t = 1

4 Οι συντελεστές r και t εξαρτώνται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, την φύση, και το είδος τηςεπιφάνειαςτουσώματος. Αν για ένα σώμα ισχύει α=1, δηλ. όλη η προσπίπτουσα ακτινοβολία απορροφάται τότε το σώμα ονομάζεται μέλαν σώμα. Το αντίθετο του μέλανος σώματος είναι το λευκό σώμα, του οποίου η απορροφητικότητα είναι 0 για όλα τα μήκη κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

5 ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Ο ήλιος εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με σωματιδιακή μορφή, που αποτελείται από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνιανετρόνια) μικρής έντασης και κυρίως κυματική μορφή Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από διάφορα μήκη κύματος (φάσμα) ραδιοκύματα με μήκος κύματος 1,25 μέχρι 16-30m. ηλιακό φάσμα με μήκος κύματος 0,29-4,0 m. ακτίνες χ με μικρό μήκος κύματος

6 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα αποτελείται από τρεις περιοχές: 1. Yπεριώδεις ακτίνες με μήκη κύματος 0,29-0,39 μ. ασκούν μεγάλη επίδραση στις βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στα φυτά. 2. Τα φωτεινά κύματα με μήκη κύματος 0,4-0,76μ είναιαυτά που δημιουργούν τον φωτισμό 3. Υπέρυθρη ακτινοβολία με μήκη κύματος μεγαλύτερα από 0,76μ. Είναι αόρατη και υπεύθυνη για το αίσθημα θερμότητας.

7 Η γη απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει μέχρι αυτήν και κατόπιν την επανεκπέμπει στο διάστημα σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που δέχεται η μονάδα της επιφάνειας κάθετης στις ηλιακές ακτίνες στη μέση απόσταση γης-ηλίου στο όριο της ατμόσφαιρας μέσα σ ένα λεπτό ονομάζεται ηλιακή σταθερά.

8 Ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια της γης Η ένταση της ηλιακής ενέργειας στη γη εξαρτάται από: απόσταση γης ήλιου. το ύψος του ήλιου. από την ατμόσφαιρα και την κατάσταση της. Η ΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ

9 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΣΤΗΝ ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Η ηλιακή ακτινοβολία εξασθενεί καθώς διέρχεται την ατμόσφαιρα λόγω της διάχυσης, την ανάκλασης προς το διάστημα και της απορρόφησης που υφίσταται σε όλαταμέρητουφάσματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η οπτική μάζα την οποία διασχίζει η ακτινοβολία τόσο μεγαλύτερη είναι η εξασθένιση της λόγω απορρόφησης. Η διάχυση είναι η αλλαγή διεύθυνσης του φωτός λόγω αλληλεπιδράσεων γης με τα μόρια του αέρα και μικρά σωματίδια που αιωρούνται μέσα στην ατμόσφαιρα. Η ανάκλαση οφείλεται στα αιωρήματα και στα νέφη της ατμόσφαιρας. Η απορρόφηση γίνεται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας με διαφορετικό τρόπο.

10 Για την διαμόρφωση της πραγματικής ηλιοφάνειας επεμβαίνουν οι εξής παράγοντες: Το γεωγραφικό πλάτος (Καθορίζει την διάρκεια της ημέρας) Το ανάγλυφο (Οι κορυφές ορέων δέχονται περισσότερη ακτινοβολία από τις κοιλάδες) Η νέφωση (αυξάνει την λευκαύγεια και απορρόφηση) Το υψόμετρο (σταμέσαγεωγραφικάπλάτηηέντασητης ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνει περίπου 5-15% για κάθε 1000μέτρα αύξησης του υψομέτρου). Οι ρυπάνσεις της ατμόσφαιρας (τα αέρια απορροφούν εκλεκτικά θερμική ακτινοβολία και προκαλούν ελάττωση της ηλιοφάνειας).

11 Ηλιοφάνεια Θεωρητική διάρκεια ηλιοφάνειας είναι ο χρόνος από την ανατολή ως τη δύση του ήλιου. Μετριέται σε ώρες και είναι διαφορετική κάθε μέρα. Η πραγματική διάρκεια ηλιοφάνειας είναι μικρότερη από την αντίστοιχη θεωρητική, γιατί ελαττώνεται από την παρουσία νέφωσης και επηρεάζεται από την τοπογραφία κάθε τόπου. πραγματική ηλιοφάνεια κλάσμα ηλιοφάνειας= χ 100 θεωρητική ηλιοφάνεια

12 Κατανομή της ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης Πηγή: Μπαλαφούτης και Μαχαίρας,, 1985 Μέση κατανομή του ισοζυγίου της ακτινοβολίας κατά γεωγραφικό πλάτος. Η καμπύλη Ι παριστάνει την πορεία της ηλιακής θέρμανσης. Η καμπύλη ΙΙ παριστάνει την μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολίας ψύξης του πλανήτη.

13 Η μεταφορά ενέργειας γίνεται: 1)με τους ανέμους. Κίνηση αέριων μαζών σύμφωνα με την γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας, 2)θαλάσσια ρεύματα που μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες νερού, 3)με λανθάνουσα μορφή. Υδρατμοί μεταφέρονται προς τους πόλους, εκεί ψύχονται και απελευθερώνουν την λανθάνουσα ενέργεια που περικλείουν.