ZEMLJINO MAGNETSKO POLJE

Σχετικά έγγραφα
Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Gravitacija. Gravitacija. Newtonov zakon gravitacije. Odredivanje gravitacijske konstante. Keplerovi zakoni. Gravitacijsko polje. Troma i teška masa

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Elektricitet i magnetizam. 2. Magnetizam

Fizika 2. Auditorne vježbe 11. Kvatna priroda svjetlosti, Planckova hipoteza, fotoefekt, Comptonov efekt. Ivica Sorić

18. listopada listopada / 13

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

UVOD U KVANTNU TEORIJU

numeričkih deskriptivnih mera.

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

Operacije s matricama

Što je svjetlost? Svjetlost je elektromagnetski val

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

( , 2. kolokvij)

1.4 Tangenta i normala

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

PREDNAPETI BETON Primjer nadvožnjaka preko autoceste

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Podsjetnik za državnu maturu iz fizike značenje formula

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

konst. Električni otpor

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

6 Primjena trigonometrije u planimetriji

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

OPTIČKA SVOJSTVA PAPIRA

PT ISPITIVANJE PENETRANTIMA

Dijagonalizacija operatora

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

5. PARCIJALNE DERIVACIJE

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

Mehanika je temeljna i najstarija grana fizike koja proučava zakone gibanja i meñudjelovanja tijela. kinematika, dinamika i statika

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

PRORAČUN GLAVNOG KROVNOG NOSAČA

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

2. ZEMLJNA ATMOSFERA NASTAVNA PITANJA:

Fizika 2. Auditorne vježbe - 7. Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Računarstvo. Elekromagnetski valovi. 15. travnja 2009.

Elementi spektralne teorije matrica

Prijenos topline Vođenje (kondukcija) Strujanje (konvekcija) Zračenje (radijacija):

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

F2_kolokvij_K2_zadaci izbor_rješenja lipanj, 2008

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

Mjerenje razine mora. Fizička oceanografija - vježbe

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

Rad, energija i snaga

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Zadatci s dosadašnjih državnih matura poredani po nastavnom programu (više-manje svi, izdanje proljeće 2017.)

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Akvizicija tereta. 5660t. Y= masa drva, X=masa cementa. Na brod će se ukrcati 1733 tona drva i 3927 tona cementa.

ANALIZA DJELOVANJA (OPTEREĆENJA) - EUROKOD

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Atomi i jezgre 1.1. Atomi i kvanti 1.2. Atomska jezgra λ = h p E = hf, E niži

7 Algebarske jednadžbe

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

Geometrijske karakteristike poprenih presjeka nosaa. 9. dio

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Ampèreova i Lorentzova sila zadatci za vježbu

Periodičke izmjenične veličine

Fizika 2 Fizikalna optika

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Teorijske osnove informatike 1

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

Repetitorij-Dinamika. F i Zakon očuvanja impulsa (ZOI): i p i = j p j. Zakon očuvanja energije (ZOE):

3. OSNOVNI POKAZATELJI TLA

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

šupanijsko natjecanje iz zike 2017/2018 Srednje ²kole 1. grupa Rje²enja i smjernice za bodovanje 1. zadatak (11 bodova)

Sortiranje prebrajanjem (Counting sort) i Radix Sort

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Transcript:

ZEMLJINO MAGNETSKO POLJE Sunce je zvijezda najbliža Zemlji; tijelo sferna oblika s R = 1.4 10 6 km (može obuhvatiti Zemlju i Mjesec u njegovoj putanji oko Zemlje) sastoji se od vrlo zgusnutih i užarenih plinova temperature Sunčeve površine (ili fotosfere) iznosi približno 6 000 K. u središtu do 15 000 000 K, povećani tlak i gustoća. najvažniji fizikalni mehanizam termonuklearni procesi koji oslobađaju veliku količinu energije Dva su tipa zračenja sa Sunca: korpuskularno zračenje ili zračenje čestica-sunčev vjetar elektromagnetsko zračenje Emisija čestica vrlo je promjenjiva i ovisi o Sunčevoj aktivnosti (o bakljama i bljeskovima na fotosferi i o broju Sunčevih pjega) Energija zračenja čestica << energija elektromagnetskog zračenja 1

ZEMLJINO MAGNETSKO POLJE može se izraziti kao vektorska suma sljedećih doprinosa: 1) glavno polje generirano u Zemljinoj tekućoj vanjskoj jezgri (Fe+Ni) geodinamo mehanizmom-> 90% ukupnog polja; omogućuje određivanje smjera pomoću kompasa 2) polje kore generirano magnetiziranim stijenama u Zemljinoj kori; magnetizacijastijena mjestimice toliko jaka da da nije moguće određivanje smjera pomoću kompasa. Ekstremni primjeri su velike zalihe željezne rudače u Kursku, na Crnom moru, u Kiruni u Švedskoj, bazalti na Islandu, te vulkanski otoci (u Jadranu -> Jabuka, Brusnik) 3) vanjsko polje kao posljedica električnih struja koje teku u ionosferi i magnetosferi, zbog interakcije Sunčevog elektromagnetskog zračenja i Sunčevog vjetra sa Zemljinim magnetskim poljem; varira u prostoru i vremenu 4) i drugi izvori 2

Magnetosfera Međuplanetarni prostor ispunjen je Sunčevim vjetrom (v ~ 450 km/s), a sastoji se od elektrona, protona i helijevih jezgri. Magnetosferase javlja kao posljedica interakcije Sunčevog vjetra s glavnim poljem te predstavlja 'šupljinu' u međuplanetarnom polju; -> završava magnetopauzom Udaljenost magnetopauzeod Zemlje, na dnevnoj strani, iznosi oko 10 Rz, dok u slučajevima pojačane Sunčeve aktivnosti može pasti i do polovice te vrijednosti. Magnetosferaje komprimirana na dnevnoj strani zbog pritiska Sunčevog vjetra, a na noćnoj strani je razvučena u magnetski rep. Na dnevnoj strani Zemlje (na ~ 14 Rz) javlja se fronta udarnog vala->preko koje se čestice, usporavaju, zagrijavaju te turbulentno gibaju u području oko magnetosfere koje se zove magnetski plašt. Polarni lijevak predstavlja granično područje između silnica magnetskog polja koje su zatvorene na dnevnoj strani, i onih koje se rastežu na noćnoj strani. U lijevkupostoji i minimum intenziteta magnetskog polja u magnetosferi. 3

VANJSKO GEOMAGNETSKO POLJE Promjena polariteta komponente magnetskog polja unutar magnetskog repa u smjeru spojnice Sunce- Zemlja zbiva se preko središnje ravnine magnetskog repa koja se naziva neutralna ploha (sloj gdje je magnetsko polje slabo, zato što silnice u tom dijelu magnetskog repa imaju suprotne smjerove). Plazmasfera je područje hladne ( 5000K) i relativnoguste plazme (gustoće veće od 10 8 m -3 ). Plazmasferapredstavlja produžetak ionosfere u magnetosferu; izvor čestica plazmasfere je ionosfera Neki izvori varijacija: varijabilnost Sunčeve aktivnosti (npr. 11-godišnji Sunčev ciklus) godišnja varijabilnost zbog Zemljine revolucije zbog nagiba osi rotacije Sunca s obzirom na ravninu ekliptike, u vrijeme proljetnog i jesenskog ekvinocija 4

POLARNA SVJETLOST http://www.swpc.noaa.gov/ http://www.swpc.noaa.gov/products/30-minute-aurora-forecast 5

Podjela prema ionizaciji IONOSFERA Što je ionosfera? Dio atmosfere > ~ 70 km (od 50-1000 km) koja je djelomično ionizirana pod djelovanjem Sunčevog zračenja i preklapa se s termosferom Otkrivena početkom 20. stoljeća zahvaljujući rasprostiranju radio-valova Predstavlja donji rub magnetosfere, odgovorna je za pojavu polarne svjetlosti i utječe na širenje radio-valova Za radiotehniku važan sloj između 60-400 km. do 50km Mala količina nabijenih čestica nalazi se i u donjoj atmosferi: pozitivni i negativne ioni i slobodne elektrone. koncentracija iona zanemariva prema koncentraciji iona gornje atmosfere. Razlike s obzirom na porijeklo: nabijene čestice iz prizemne atmosfere su produkti prirodne i antropogene radioaktivnosti. 6

Ionizacija Atmosfere Formacija atmosfere može se prikazati kao ionizacija molekule (ili atoma) B: B+ hν B + + e - Stopa ove reakcije ovisi o koncentraciji molekule B i zračenja, fotona hν Na većim visinama jače zračenje (više fotona) Na manjim visinama mnogo više čestica, ali manje fotona dovoljne energije da prouzrokuju ionizaciju 7

Prikaz gustoće iona i neutralnih molekula s visinom Brojevi variraju zbog sezonske/dnevne varijacije atmosferi Pikovi u elektronskim/ionskim gustoćama, još uvijek su dosta manji od gustoće neutralnih molekula Ionosfera se zato zove slabo ionizirana plazma 8

http://ulcar.uml.edu/didbase/ Ionogram Struktura ionosfere se kontinuirano mijenja: varira na dnevnoj skali (dan/noć) sezonskoj skali geografskoj širini Sunčevoj aktivnosti Struktura ionosfere se prati iz ionograma na temelju podataka ionosonde Ionogram graf virtualnih visina ionosfere u odnosu na frekvenciju. Ionogrami se obično konvertiraju u profile gustoće elektrona. Frequency, MHz Podaci ionograma se mogu koristiti kao mjera promjene u Zemljinoj ionosferi zbog međuplanetarne aktivnosti. 9

Ionosferski slojevi ---- noć dan Prema ionogramu, ionosfera je podijeljena u 4 sloja prema gustoći elektrona i visini D sloj E sloj F sloj =F1+ F2 sloj Postoji nekoliko razloga za podjelu po slojevima Energija Sunčevog spektra se na različitim visinama atmosfere apsorbira Fizikalna rekombinacija ovisi o gustoći atmosfere, koja se mijenja s visinom Sastav atmosfere se mijenja s visinom Ionizacija ovisi i o dobu dana odnosno izmjeni noći i dana 10

GPS mreža može mapirati ionosferu mjerenjem ukupnog broja elektrona (eng.) 11

Atmosferska plima i oseka Atmosferski plimni valovi (APV) su periodičke oscilacije atmosfere na globalnoj skali; analogni su oceanskim plimnim valovima Najveći atmosferski plimni valovi generiraju se u troposferi i stratosferi gdje se atm. periodički zagrijava kako H 2 O i O 3 apsorbiraju sunčevo zračenje tijekom dana. Nakon što se generiraju šire se od područja nastanka prema mezosferi i termosferi. mjere se kao pravilne fluktuacije u vjetru, temperaturi, gustoći i tlaku 12

Atmosferska plima i oseka Atmosferska plima i oseka APV su primarno pokretane Sunčevim zagrijavanjem atmosfere APV ima periode u oscilaciji koji se odnose na 24-h duljinu sunčevog dana u atmosferi sunčeve plime i oseke su 15-20 puta veće od mjesečevih APV se šire u atmosferi gdje gustoća značajno varira s visinom. Posljedica je da se njihove amplitude eksponencijalno povećavaju s dolaskom plimnog vala u sve rjeđi dio atmosfere. Plima i oseka u oceanima plimne valove u moru uzrokuje: gravitacijska sila Mjeseca i mnogo manje gravitacijska sila Sunca plimni valovi u moru imaju periode oscilacije vezane i uz sunčev dan i uz duži mjesečev dan (oko 24 h i 51 ). U moru mjesečeve plime su 2.4 puta veće od one od Sunca Gustoća oceana varira neznatno s dubinom plima i oseka se nužno ne razlikuju u amplitudi s dubinom. 13

Atmosferska plima i oseka Pri tlu, APV mogu biti detektirani kao pravilne, ali male oscilacije u prizemnom tlaku s periodima od 24 i 12 sati usrednjeni dnevni hod tlaka u Senju za kolovoz 1992-2006 1015 1014.5 Posljedica atmosferske plime i oseke je pravilan valoviti oblik dnevnoga hoda s 2 max i 2 min i rasponom manjim od 2 hpa. Općenito vrijedi na maksimumi nastupaju oko 10 i 22 sata, a minimumi oko 4 i 17 sati po lokalnom vremenu. tlak (hpa) 1014 1013.5 1013 1012.5 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 sati Na većim visinama amplitude APV mogu postati vrlo velike. u mezosferi (visine od ~ 50 100 km) amplituda od oko 50 m/s predstavlja dominantan dio gibanja atmosfere. Razlog: Dramatičan porast amplitude zbog smanjenja ρ sa z. Ako plimni val nije disipativan, tada njegova KE mora biti očuvana. z ρ + A KE = const Amplituda vala na visini z može se prikazati: A = A 0 exp(-z/2h) A 0 = početna amplituda APV z = visina H= izvedena visina 14

Atmosferska plima i oseka Plimne perturbacije u polju temperature i vjetra na 100 km za rujan 2005 kao funkcija UTC. Animacija je napravljena na temelju opažanja s TIMED satelita. Pokazuje superpoziciju najvažnije dnevne i poludnevne plimne komponente ( migrating + nonmigrating ). 15

SUNČEVO ZRAČENJE Elektromagnetsko zračenje putuje kroz prostor bez obzira na medij Valna duljina od 4 µm smatra se granicom između tzv. kratkovanog i dugovalnog zračenja korpuskularno zračenje γ-zračenje rendgensko zračenje kratkovalno zračenje ultraljubič asto vidljivo dugovalno zračenje kratkovalno područje radiovalovi infracrveno srednjo- dugovalno + valno područje područje o Spektar elektromagnetskog zračenja 16

Sunčevo zračenje Elektromagnetsko zračenje traje neprekidno, uglavnom je istog iznosa i stalne brzine širenja Tri važna fizikalna zakona opisuju zračenje crnog tijela,a mogu se primijeniti i na Sunčevo zračenje: (1) Planckov zakon: (spektralna gustoća toka energije zračenja mijenja se s promjenom valne duljine oviseći o temp. tijela koje zrači E λ ( T ) λ k2 k1 = λt e 5 1 gdje je: T termodinamička temperatura tijela koje zrači E λ (T) gustoća toka energije zračenja u djeliću spektra oko valne duljine λ, k 1 =3.74 10-16 W m 2, k 2 =1.44 10-2 m K konstante zračenja. 1 17

Sunčevo zračenje (2) Wienov zakon: Valna duljina za koju je spektralna gustoća toka energije zračenja E λ (T) najveća (maksimalna), obrnuto je proporcionalna termodinamičkoj temperaturi tijela koje zrači: (µm) toplije tijelo zrači manje valne duljine 1 µm = 10-6 m Sunce zrači najviše energije u području valne duljine λmax=0.48 µm. (Zemlja, λmax=10 µm) 18

Sunčevo zračenje. Sunce T 6000 K Glavnina zračenja za 0.3 λ 1 µm Zemlja T 288 K Glavnina zračenja za 5 λ 40 µm 19

Sunčevo zračenje (3) Stefan-Boltzmannov zakon: pokazuje ižaravanje ili intenzitet zračenja(crnog) tijela: (W m -2 ) (1 W = J s -1 ) Ižaravanje je proporcionalno četvrtoj potenciji termodinamičke temperature tijela koje zrači. Faktor σ je Stefan-Bolt. konstanta Sunce & Zemlja crno tijelo E* = k σ T 4 k < 1 20

Sunčevo zračenje Intenzitet zračenja, koje tijelo emitira, opada s kvadratom udaljenosti I intenzitet d - udaljenost 21

Sunčevo zračenje Zemlja se zajedno sa svojom atmosferom, giba oko Sunca i obiđe ga za godinu dana. Njezina putanja ima oblik elipse vrlo maloga ekscentriciteta (vrlo slična kružnici) Sunce se nalazi u jednom žarištu te eliptične staze i zato se udaljenost između Sunca i zemlje mijenja tijekom godine. Srednja udaljenost Zemlja- Sunce iznosi 149,6 mil. km; postiže se dvaput na godinu (početkom travnja i početkom listopada) Tada elektromagnetsko zračenje Sunca (šireći se brzinom svjetlosti) prevaljuje tu udaljenost do Zemlje za ~ 8 min početkom srpnja afel 152,1 149,6 mil km 8 min I 27 s 8 min i 17 s početkom siječnja perihel 147,1 mil km 22

Sunčevo zračenje Energija dozračena na stvarnu (ili zamišljenu) plohu jedinične površine u meteorologiji = Sunčeva dozračena energija Zbog promjenljive udaljenosti Zemlje od Sunca potrebna je standardna mjera za Sunčevo zračenje i zato se uvodi pojam solarne konstante S Solarna konstanta je količina Sunčeva elektromagnetskog zračenja koja dolazi na vrh atmosfere po jedinici površine i vremena na plohu koja je okomita na Sunčeve zrake S 1366 W/m 2 (satelitski podaci) S 7 % početkom siječnja S = 1412 W/m 2 (Zemlja najbliže Suncu max dozračene energije) početkom srpnja S = 1321 W/m 2 (Zemlja najudaljenija od Sunca min dozračene energije) WMO standardizira S 1981. g. = 1367 W/m 2 planeta srednja udaljeno st S (W/m 2 ) Merkur 0.38 9116 Zemlja 1 1367 Mars 1.52 588 Jupiter 5.20 50 Saturn 9.58 15 Uran 19.22 3.7 23

Sunčevo zračenje Energija dozračena od Sunca koju tijekom dana prima neka ploha na gornju granicu atmosfere ovisi o: 1) Udaljenosti Zemlja Sunce (doba godine) 2) Upadnom kutu Sunčevih zraka na plohu (najveća na okomitu plohu). Međutim plohe obično nisu okomite već su pod nekim kutem ovisno o zemljopisnoj širini. (pr. svjetlo baterije) 3) Duljini svijetlog dijela dana (dulji dan, više energije) Sunčevo zračenje prolaskom kroz atmosferu, sunčevo zračenje se: raspršuje Difuzna refleksija; kut upada i refleksije nisu isti reflektira Regularna refleksija; kut upada i refleksije su isti upija (apsorbira) 24

Sunčevo zračenje Iznad 50 km (0.1% mase atm.) apsorbirano 0.2% Sunčevog zračenja Najveći dio energije spektra Sunčevog zračenja obuhvaća infracrveno zračenje (valne duljine > 0.76 µm), vidljivu svjetlost (valne duljine 0.4 0.76 µm) te UV zračenje (0.2-0.4 µm). U spektru je njihov udio sljedeći: 8.3% ukupne energije UV zračenje (7% vrijednosti solarne konst.) 41.5% vidljiva svjetlost (46% vrijednosti solarne konst.) 49.5 % IC zračenje (47% vrijednosti solarne konst.) Sve navedeno vrijedi za dozračenu energiju na plohu okomitu na zračenje 25

Sunčevo zračenje-uv Zbog lakšeg proučavanja, UV spektar je podijeljen na: blisko UV zračenje (0,3 mm < λ < 0,4 mm) srednje UV zračenje (0,2 mm < λ < 0,3 mm) daleko UV zračenje (0,1 mm < λ < 0,2 mm) ekstremno UV zračenje (λ < 0,1 mm) Područje valnih duljina kraćih od 0,2 mm se naziva i vakuumsko UV zračenje, jer su za mjerenje u tom području potrebne vakuumske tehnike. Kada se opisuju biološki učinci, UV zračenje se obično dijeli u tri spektralna područja: UV-C zračenje (0.1-0.28 µm); 6,3% ukupnog Sunčevog zračenja UV-B zračenje (0.28-0.315 µm); 1,5% ukupnog Sunčevog zračenja UV-A zračenje (0.315-0.4 µm); 0,5% ukupnog Sunčevog zračenja. 26

Sunčevo zračenje-uv Prolazak ovisi o ukupnoj količini ozona u atm., o debljini ozonskog sloja UV-A čini 96% ukupnog UV zračenja koje dolazi do Zemlje, slabo ga apsorbira ozonski omotač UV-B manji dio prolazi kroz ozonski omotač, 4% dolazi do Zemlje UV-C potpuno se apsorbira u ozonskom omotaču. Količina ozona standardno se označava Dobsonovim jedinicama Kada bi sav ozon iz vertikalnog stupca doveli na standardne uvjete ne mijenjajući pri tom veličinu baze stupca, stupac ozona visok 10-5 m bio bi jednak 1 DU. Uobičajena količina ozona u atmosferi iznosi 300 DU. Grafički prikaz definicije Dobsonove jedinice (DU). Svako smanjenje od 1% u stupcu stratosferskog ozona povećava površinsku UV radijaciju za 1.1% kod uvjeta vedrog neba 27

Sunčevo zračenje-uv 1995. WMO uvodi UV indeks (UVI) Mjera dolaznog UV zračenja i povezan s učincima na ljudskoj koži (npr. eritem) Tablica. Preporuke za ponašanje pri određenim stupnjevima UVI (najvećeg dnevnog UVI) na području Hrvatske (srednjih geografskih širina). Senzor za UV zračenje SOLAR LIGHT CO. 501 UV-Biometer UVI 1, 2, 3 3, 4 5, 6 7, 8, 9 10, 11, 15 opasnost minimalna niska umjerena visoka vrlo visoka Vrijeme bez opaljenosti > 1 sat 30 minuta 1 sat 20 30 minuta < 20 minuta < 15 minuta UV indeks = eritemalno aktivno UV zračenje (izraženog u W / m 2 ) x 40. Minimalna eritemalna doza (Minimal Eritemal Dose - MED) je ona doza UV zračenja koja uzrokuje crvenilo na do tada ne izloženoj koži. 1 MED nije jednak za sve ljude, i npr. u Europi varira od 200 do 500 J / m 2 28

Sunčevo zračenje-uv TEMIS (Tropospheric Emission Monitoring Internet Service) (http://www.temis.nl/) u suradnji Europske svemirske agencije ESA (European Space Agency) i Nizozemskog kraljevskog meteorološkog instituta KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut) Produkt u realnom vremenu: podaci za ukupni ozon (pomoću satelita) površinsko UV zračenje Ujedno i centar za operativno obrađivanje i arhiviranje podataka za praćenje ozonskih rupa, prognoze lokalnog UV zračenja i zagađenja zraka. Na temelju podataka za količinu ozona i sunčevog zenitnog kuta te nadmorske visine željenog mjesta, računa se i producira podatak za UV indeks u uvjetima vedrog vremena za solarno podne. 29

Sunčevo zračenje-uv Na UV zračenje još utječe naoblaka nadmorska visina Na svakih 1000 m, asl UV zračenje poraste za 6-8 % Količina propuštenog UV zračenja ovisi o: debljini, sastavu i visini oblaka a) Vedro nebo propušta 100% UV zračenja b) Visoki i tanki oblaci, 89 % c) Razlomljena naoblaka, 73% d) Potpuno zastrto nebo, 31% Boxplot prikaz ovisnosti UV indeksa o ukupnoj naoblaci u razdoblju od 2003. do 2009. 30

Sunčevo zračenjeraspršenje vidljivog dijela spektra Raspršenje se događa na molekulama svih plinova, kao i na česticama koje lebde u zraku. Raspršenje je najveće u donjim, gušćim slojevima atm. Razlikujemo onaj dio sunčevog zračenja koji dođe do tla s obzirom na smjer dolaska; izravno ili direktno zračenje (iz Sunčeva smjera) raspršeno ili difuzno zračenje (sa svih strana nebeskog svoda) važno za osvjetljavanje prostora u sjeni, bez ovog tipa zračenja, u zaklonu bi bilo mračno kao na Mjesecu UV zračenje koje dolazi do Zemljine površine u omjeru 1:1 = izravno:raspršeno 31

Sunčevo zračenjeraspršenje vidljivog dijela spektra Energija zračenja kraćih valnih duljina se raspršuje jače Za raspršivanje na molekulama plinova i na vrlo sitnim česticama (kojima su polumjeri istog reda veličine kao i valna duljina elektromagnetnog zračenja) vrijedi Rayleighjevzakon (koeficijent raspršivanja b obrnuto je proporcionalan λ 4 ) b ~ λ -4 U čistoj atmosferi (koja nema većih čestica) najbolje se raspršuju ljubičasta i plava (zato je nebo plavo) U mutnoj atmosferi (koja ima dosta čestica nečistoće ili prašine, većih od molekula zraka) pojačano se raspršuje i energija većih valnih duljina b ~ λ -1 U tako raspršenoj svjetlosti boje do našeg oka opet stižu pomiješane, pa nam nebo izgleda bjelkasto. 32

Dozračena energija pri tlu ovisi o mutnoći, vlažnosti atmosfere i naoblaci Izravno Sunčevo zračenje ne dolazi uvijek do tla (u slučaju naoblake, magle itd.) Raspršeno da. Globalno zračenje = izravno Sunčevo + raspršeno Sunčevo zračenje 33

Sunčevo zračenje Globalno zračenje smanjuje se od E prema polovima; prema tome postoje pojasevi solarne klime; - ekvatorski pojas od 10 S do 10 N, - tropski pojas od 10 do 25 na svakoj polutki, - suptropski pojas od 25 do 35 na svakoj polutki, - pojas umjerenih širina od 35 do 60 na svakoj polutki, - subpolarni pojas od 60 do 75 na svakoj polutki, - polarno područje od 75 do 90 na svakoj polutki. Raspodjela Vrijednosti se od suptropskih širina prema polovima smanjuju Manje su nad oceanima nego nad kontinentom na istoj geografskoj širini Najviše zračenja primaju pustinjska područja sjeverne Afrike; uglavnom suptropska područja oko 20 do 30 sjeverno ili južno od ekvatora U ekvatorskom pojasu intertropska zona konvergencije (ITCZ) 34

Sunčevo zračenje-refleksija vidljivog dijela spektra Udio upadnog zračenja pri tlu koji se ponovo reflektirao u atmosferu = ALBEDO albedo =odbijeno zračenje /upadno zračenje *100% Albedo (%) Zelena trava 16-27 Suha trava 16-19 Vlažno izorano polje 5-14 Žuto lišće u jesen 33-38 Crnogorična šuma 6-19 Bjelogorična šuma 16-27 Pijesak 13-18 Svježi snijeg 80-90 Oblaci 5-80 Kompozit za 16-dnevni period 7-22/04/2002. Crvena područja pokazuju područja s najjačom refleksijom; žuta i zelena s umjerenom; plava i ljubičasta pokazuju područja s najslabijom refleksijom. Bijela područja-nema podataka i nema podatka iznad oceana. Vrlo velik albedo imaju svjež snijeg i oblaci U prosjeku Zemlja reflektira 35 % energije koju prima od Sunca. Vrijednosti albeda promjenjivi iz dana u dan 35

Sunčevo zračenje Osim raspodjele važno i trajanje sijanja Sunca ili trajanje insolacije. Stvarno trajanje insolacije ovisi o otvorenosti vidljivog horizonta, o duljini vidljivog dijela dana i o naoblaci. Zimi insolacija traje svega nekoliko sati; ljeti > 10 h; najsunčaniji Jadran Duljina svijetlog dijela dana ili vremenski razmak od izlaska do zalaska Sunca obično se naziva astronomski moguće trajanje insolacije. (u Hrvatskoj između 4460 sati na jugu do 4470 sati na sjeveru Hrvatske) Relativno trajanje insolacije je stvarno trajanje izraženo u postocima mogućeg relativno trajanje =stvarno trajanje/moguće trajanje*100% U Hrvatskoj, relativno trajanje ide od oko 65% na vanjskim otocima do oko 40% u sjeverozapadnom dijelu unutrašnjosti. Oblaci, magla i mutnoća zajedno oduzimaju tlu prosječno oko polovicu sunčanih sati u godini. 36

Sunčevo zračenje-apsorpcija Apsorpcija ili upijanje dijela energije (točno određenih valnih duljina) događa se na molekulama pojedinih plinova Apsorbirana energija može promijeniti temperaturu ili kemijski sastav plinova u atmosferi (slabo izraženo u troposferi) Do tla UV dolazi kao raspršeno zračenje (ipak oprez u planinama) Ozon upija i dio energije vidljivog dijela spektra u intervalu 0.43 do 0.75 µm Kisik valne duljine 0.76 do 0.80 µm H 2 O, CO 2 upijaju IC zračenje Zbog raspršivanja, refleksije i apsorpcije u atmosferi dozračena energija do tla mnogo je manja od one na ulazu u atmosferu (u prosjeku oko 50 %) 37

Sunčevo zračenje 288 U godišnjem prosjeku, od ukupno primljene sunčeve energije koja dođe do vrha atmosfere oko ~30% je reflektirano i raspršeno natrag u svemir. -> albedo Od ostatka sunčeve energije oko 19% je apsorbirano od atmosfere i oblaka i 51% energije kratkovalnog zračenja je apsorbirano od površine Zemlje 38