Количество солнечной энергии достигшей поверхности земли это: Количество солнечной энергии достигшей поверхности земли — О космосе

Содержание

Энергия солнца на Земле

Источник солнечной энергии – Солнце, которое имеет примерный радиус в 695300 км и массы около 2×10³⁰ кг. Температура поверхности Солнца – около 6 000^oС, внутри Солнца – около 40 000 000^oС. В течение года Солнце излучает в космическое пространство около 1,3×10²⁴ Кал.

На верхней границе атмосфера Земли получает инсоляцию, равную 1,39 кВт•/м^—2, или 1,39×10³Дж•м^—2•с^—1. Это так называемая «солнечная постоянная» (e_o), которую примем за 100%. Значение e_o в действительности меняется в течение года: на ±1,5% из-за изменения потока солнечного излучения во времени; на ±4% из-за изменения расстояния между Землей и Солнцем в течение года (рис. 1). Кроме того, солнечное излучение меняется и по годам из-за изменения интенсивности по так называемым многолетним годовым циклам солнечной активности. Из них наиболее известен цикл Вольфа, равный 11 годам (рис. 2). Из сказанного следует, что для получения достаточно доверительных результатов фотоэлектрических расчетов требуется наличие длительных периодов наблюдений за солнечным излучением – не менее 25—50 лет в зависимости от вида расчетов.

Рисунок 1. Солнечная постоянная.

Рисунок 2. Цикл Фольфа.

Основные газы атмосферы (азот, кислород) почти не поглощают инсоляции, но вот переменные её составные части сильно поглощают именно длинноволновую часть излучения. Особенно хорошо она поглощается и рассеивается водяными парами, меньше — окислами азота и соединениями углерода, пылью и т. д. Большое значение в поглощении имеют углекислый газ и озон. При прохождении через атмосферу 25% тепловых лучей (инсоляции) рассеивается молекулами воздуха, пылью, водяными парами; эту часть называют «диффузным рассеянием». При этом 9% возвращается обратно в космос, т.е. остается так называемая рассеянная радиация неба, или противоизлучение, равное 16%. Далее, 33% от общей солнечной радиации составляет отражение от облаков и тоже уходит в космос. Таким образом, из солнечной постоянной для Земли теряется 42%. Поэтому говорят, что отражение, или альбедо Земли, равно 0,42 (или 42%). Следовательно, в атмосферу проникает только 58% от общего солнечного излучения. 15% общей инсоляции поглощается газами при прохождении через атмосферу, что вызывает частичное нагревание воздушной оболочки. То есть до земной поверхности доходит лишь 43% от общей инсоляции (солнечной постоянной, e_o). Но из этих 43%, как мы уже говорили, 16% составляют рассеянную радиацию неба (или противоизлучение). В итоге из прямого солнечного излучения (солнечной постоянной) до поверхности Земли доходит только 27% (рис. 3, 4).

Рисунок 3. Рассеивание солнечной энергии.

Рисунок 4. Пути расходования солнечной энергии на поверхности Земли.

На всю поверхность Земли приходится около 0,85—1,2×10¹⁴ кВт или 7,5—10×10¹⁷ кВт×ч/год при среднем удельном поступлении солнечной инсоляции 200—250 Вт/м² или 1752—2190 кВт×ч/м²×год. При этом диапазон удельного прихода солнечной энергии на Землю меняется весьма значительно, как во времени, так и по ее территории: 170—1000 Вт/м² или 17—100×10⁴ Вт×ч/км². Приход всех прочих видов энергии составляет всего 19 кВт/км², что говорит об огромных возможностях солнечной энергии на Земле.

Если принять, что мощность всех видов энергоустановок на Земле составляет сегодня около 10 ТВт или 10×10⁹ кВт, то мощность солнечной энергии превышает современные потребности человечества в тысячи раз.

Основной естественный потребитель солнечной энергии на Земле — зелёные растения (фотоавтотрофы). Пигменты фотоавтотрофов, поглощая кванты солнечных лучей, преобразуют их энергию в энергию разделенных электрических зарядов, что, в конечном счете, приводит к формированию химических связей высокоэнергетических органических соединений. Этот процесс составляет важнейший на Земле фотобиологический процесс — фотосинтез. Помимо того, что в ходе фотосинтеза запасается свободная энергия, процесс этот сопровождается выделением в атмосферу молекулярного кислорода, образующегося при фоторазложении воды. Благодаря фотосинтезу, в атмосфере поддерживается постоянное нужное для животных и человека содержание кислорода. Мир гетеротрофных организмов — преобладающая часть бактерий, животные и человек — потребляют для своей жизнедеятельности свободную энергию, запасаемую фотоавтотрофными организмами, способными осуществлять фотосинтетический процесс.

Фотосинтез фотоавтрофных организмов ЕДИНСТВЕННЫЙ источник кислорода на Земле. Кроме того, фотоавтотрофные организмы — НАЧАЛО И ОСНОВАНИЕ пищевой цепи на Земле (рис. 5).

Масштабы фотосинтеза на Земле грандиозны. При помощи энергии Солнца и СO₂ атмосферы каждый год фотосинтезирующими организмами Земли создаётся около 2,4•10¹⁰ т органического углерода. Еще выше продуктивность фотоавтотрофов Мирового океана, синтезирующих до 1,55•10¹¹ т углерода в составе органических веществ. Для сравнения укажем, что современный земной расход энергии человеком, который для этой цели использует нефть и каменный уголь, существенно ниже — 3,4•10⁹ т органического углерода (рис. 6).

Рисунок 5. Схема пищевой цепи.

Рисунок 6. Продукция органического углерода.

За этот же промежуток времени приблизительно такое же количество живого вещества окисляется, превращаясь в CO₂ и H₂O в результате дыхания живых организмов. За последние 150 лет существенное влияние на состав атмосферы оказала хозяйственная деятельность человека (активное использование человечеством ископаемых энергоносителей в качестве топлива и вырубка лесов) — концентрация CO₂ в атмосфере значительно повысилась, что создало глобальную проблему в связи с изменением климата. Начиная с 2000 г. скорость прироста CO₂ в атмосфере Земли составляет 1,7% ежегодно.

Углекислый газ ядовит для животных и человека. При его концентрации 5—8% появляются признаки раздражения слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, головная боль, шум в ушах, возбуждение, головокружение, ощущение жара, сердцебиение, одышка, тошнота, учащение и углубление дыхания, повышение артериального давления, понижение температуры тела. Уже при содержании в закрытом помещении 3% углекислого газа и 13,6% кислорода может наступить удушение. Вдыхание высоких концентраций двуокиси углерода вызывает смерть от остановки дыхания.

Попадающая на Землю энергия солнечных лучей огромна — 20,9•10²⁰ кДж/мин (5•10²⁰ ккал/мин). Зеленые растения усваивают до 2% энергии солнечных лучей, достигающих земной поверхности. Остальное излучение преобразуется в энергию, которая идет на испарение и нагрев воды, нагрев атмосферы, образование ветров, волн, течений и т.д. Энергия этого излучения такжеи доступна нам, как неисчерпаемый источник альтернативной энергии.

Опубликовано: 03-11-2015 Просмотров: 11617

от 4 790 USD Сетевая солнечная электростанция для дома и зеленого тарифа, пиковой мощностью 10 кВт. КПД системы: 98%; Годовая выработка: ≈10 547 кВт*ч Годовой доход: ≈2 192 USD Гарантийный …

Опубликовано: 03-11-2015 Просмотров: 2049

от 6 962 USD Сетевая солнечная электростанция для дома и зеленого тарифа, пиковой мощностью 15 кВт. КПД системы: 98%; Годовая выработка: ≈16 500 кВт*ч Годовой доход: ≈3 089 USD Гарантийный …

Опубликовано: 03-11-2015 Просмотров: 3931

от 13 238 USD Сетевая солнечная электростанция для дома и зеленого тарифа, пиковой мощностью 30 кВт. КПД системы: 98%; Годовая выработка: ≈32 000 кВт*ч Годовой доход: ≈5 800 USD Гарантийный …

Опубликовано: 28-10-2015 Просмотров: 3471

от 0,92 USD за 1 Вт

Опубликовано: 04-11-2015 Просмотров: 3292

от 1,17 USD за 1 Вт

Опубликовано: 03-11-2015 Просмотров: 3228

от 1,10 USD за 1 Вт

Опубликовано: 09-11-2018 Просмотров: 1172

Опубликовано: 09-11-2018 Просмотров: 1181

Опубликовано: 09-11-2018 Просмотров: 1430

Опубликовано: 09-11-2018 Просмотров: 938

Солнечная энергия общее количество – Справочник химика 21

Как известно, из всей солнечной энергии, доходящей до поверхности Земли, энергия, усваиваемая в процессе фотосинтеза всей растительностью земного шара, составляет в среднем только 0,3%. Культурные растения используют солнечную энергию полнее, чем дикие. Используемая ими доля солнечной энергии составляет примерно 0,5—1,5%, а для таких культур, как рис, соевые бобы, сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза и некоторых других, 4— 5% от общего количества солнечной энергии, попадающей на посевы за вегетационный период. Есть основание считать, что полное раскрытие наукой механизма процесса фотосинтеза и овладение управлением им даст возможность повысить коэффициент использования солнечной энергии растениями в два-три раза и более. [c.8]
Превращение энергии на Земле осуществляется главным образом зелеными растениями и водорослями, выделяющими кислород. Главным функциональным пигментом служит хлорофилл а, который поглощает свет с длиной волны короче 700 ммк. По различным причинам в естественных условиях поглощенный свет используется с очень небольшой эффективностью, хотя в оптимальных условиях фотосинтеза до 30% поглощенной световой энергии может превращаться в потенциальную химическую энергию. В среднем лишь около 1 % солнечной энергии используется растениями для поддержания жизни на Земле остальная часть солнечной энергии теряется в виде тепла. Однако, даже несмотря на столь низкий выход, общее количество превращенной при фотосинтезе энергии на много порядков превышает общую величину энергии, создаваемой всеми промышленными установками на земном шаре. [c.552]

Для проведения фотохимических реакций используются различные источники световой энергии. До недавнего времени для этих целей довольно часто использовали солнечный свет [153, 173, 206, 341, 342, 347, 348], который можно получить без специальных приборов и устройств и без затраты дополнительной энергии. Кроме того, солнечный свет характеризуется достаточно высокой интенсивностью в широком диапазоне спектра. Общее количество падающей солнечной энергии на границе земной атмосферы составляет 1,9 кал-смГ -минГ . Распределение энергии солнечного излучения по длинам волн представлено на рис. 23.

[c.137]

Количество солнечной энергии, попадающей на Землю, соответствует 348 Вт/м . Из этого количества 116 Вт/м (33%) непосредственно отражается в космос. Еще 22% этой энергии сначала поглощается в атмосфере, а затем излучается обратно. Земной поверхности достигает около 45% общего излучения (примерно 157 Вт/м ). Около 7з этого количества непосредственно отражается, а 2/з превращается в более длинноволновое излучение и тепло и рассеивается в космосе. На фотосинтез в растениях, основной процесс аккумулирования энергии на Земле, приходится менее 1% падающей на планету энергии Солнца. Этим путем запасается 4-10 Дж/сут (9,6-10 ккал/сут). [c.348]

Допустим, что в результате фотосинтеза на всей земной поверхности ежегодно связывается в виде глюкозы 110 кг углерода. Учитывая, что общее количество солнечной энергии, падающей на земную поверхность, равно [c.467]

Все возрастающий дефицит ископаемых топливных ресурсов выдвигает на первый план острую проблему создания и внедрения возобновляемых источников энергии и сырья за счет биосистем растений и фототрофных микроорганизмов, конвертирующих с высокой эффективностью солнечную энергию в энергию химических связей. Резервы солнечной энергии достаточно велики на поверхность земного шара попадает около 5 10 ккал этой энергии в год, что в 10 ООО раз превосходит современный уровень мировой энергетики за счет добычи ископаемого топлива. Солнечная энергия способна обеспечить современный и будущий уровень энергозатрат человечества. Количество энергии, падающей на общую площадь пустынь на Земле (2-10 км ), достигает 5 10 кВт ч. Если бы удалось освоить эту энергию с КПД хотя бы 5 %, то уровень мировой энергетики возрастет более чем в 200 раз. Даже если будущее население Земли достигнет 10 млрд человек, то энергия, снятая с земной поверхности, в 10—12 раз будет превышать необходимые потребности. Ведутся исследования в направлении освоения солнечной энергии, падающей на поверхность морей и океанов.

[c.25]

Эффективность фотосинтеза с точки зрения производства биомассы можно оценить через долю общей солнечной радиации, попадающей на определенную площадь за определенное время, которая запасается в органических веществах урожая. Продуктивность системы можно оценить по количеству органического сухого вещества, получаемого с единицы площади за год, и выразить в единицах массы (кг) или энергии (мДж) продукции, полученной с гектара за год. [c.47]

Средняя температура на поверхности Земли во многом зависит от концентрации в атмосфере трех газов СОг, Н2О и Оз. Хотя концентрация этих веществ в атмосфере незначительна (НгО—2%, СО2 —0,033 % и Оз— 10 %), тем не менее они оказывают определенное влияние на общее количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. В соответствии с одной из предложенных моделей [44], удвоение концентрации СО2 в атмосфере (от 0,03 до 0,06 %) при постоянной относительной влажности приведет к повышению температуры нижних слоев атмосферы на 1,9—2,36 °С. Такой подогрев атмосферы подтвержден непосредственными опытами [74].

[c.39]

И еще в одной грандиозной работе — аккумуляции солнечной энергии — участвует магний. Он входит в состав хлорофилла, который поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ в воду в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания человека и животных. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла— в нем содержится 2% этого элемента. Много ли это Судите сами общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли составляет около 100 миллиардов тонн Элемент № 12 входит и в состав практически всех живых организмов. Если вы весите 60 килограммов, то приблизительно 25 граммов из них приходится на магний.

[c.188]

Стойкость к старению пленок в атмосферных условиях определяется по ГОСТ 17050-71, 17171-71 и 17170-71 [45]. Образцы пленки размещают на стендах под углом в 45° к югу [46]. Периодически у части образцов определяют изменение механических, оптических, массовых, электрических и других характеристик. В процессе экспозиции производится учет некоторых метеорологических факторов, например количества общей солнечной энергии на единицу поверхности пленки, количества солнечной энергии в УФ-области спектра и др. При экспозиции тонких пленок их размещают на рамках с тканевой подложкой во избежание преждевременного разрыва образцов при сильном ветре. Стойкость к атмосферному старению является важным фактором, определяющим ценность пленки при использовании в сельском хозяйстве, строительстве, мелиорации и других отраслях народного хозяйства.

[c.193]

ГИИ составляет примерно 0,5—1,5%, а для таких культур, как рис, соевые бобы, сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза и некоторых других, 4—5% от общего количества солнечной энергии, попадающей на посевы за вегетационный период. Есть основание считать, что полное раскрытие наукой механизма процесса фотосинтеза и овладение управлением им даст возможность повысить коэффициент использования солнечной энергии растениями в два-три и более раз. [c.8]

Из общего количества солнечной радиации, посылаемой к Земле, около половины достигает ее поверхности, остальное поглощается, отражается или рассеивается в атмосфере. При этом только около 50% достигшей Земли радиации может возбуждать фотосинтез и, по приблизительным оценкам, примерно 0,2% используется растениями для синтеза веществ (около 0,5% той энергии, которая фактически достигает листа). Этой небольшой частью доступной энергии, в сущности, поддерживается вся жизнь. Около 40% всего фотосинтеза приходится на мельчайшие водоросли — фитопланктон, живущий в океане.

[c.254]

Из общего количества энергии, используемой при производстве сельскохозяйственной продукции, техногенная (промышленная) энергия составляет не более 3—4 %. Главная ее часть приходится на природную энергию — электромагнитную энергию солнечного излучения (света). Эту энергию первоначально преобразуют и запасают растения, а затем используют другие организмы (человек, животные, микроорганизмы) и их сообщества. Большие количества природной энергии накоплены в органическом веществе почвы, где она также преобразуется живыми почвенными организмами, которые формируют и поддерживают почвенное плодородие. [c.318]

Из всей солнечной радиации поверхности Земли достигает ежегодно около 5,5-кал, или 100000 кал/см /год. Примерно одна треть всего этого количества расходуется на испарение воды, так что на фотосинтез и на некоторые другие процессы остается около 67 ООО кал/см год. Ежегодно зелеными растениями связывается в процессе фотосинтеза — в виде сахаров — 200 млрд. т углерода из атмосферной СО2, а это приблизительно в 100 раз превышает массу всего того, что за год производит человек. Однако, хотя фотосинтез — самый распространенный химический процесс на Земле, зеленые растения используют солнечную энергию, вообще говоря, малоэффективно. В среднем по всей земной поверхности на фотосинтез ежегодно затрачивается всего лишь около 33 кал/см , т. е. около 1/2000 всей наличной энергии. Правда, эти цифры не очень точно отражают эффективность фотосинтеза, поскольку существенная часть солнечной радиации достигает поверхности Земли в тех местах, где растительность отсутствует. Если включить в расчет только тО количество солнечной радиации, которое действительно поглощается зелеными растениями, то общая эффективность фотосинтеза (отношение запасенной лучистой энергии к поглощенной) окажется более высокой — порядка нескольких процентов,

[c.14]

Общее количество ясных солнечных дней в году в Дании сравнительно невелико. Вследствие этого ежегодно на поверхность площадью в 1 м наклоненную под углом 45° к горизонту, падает лишь примерно 1200 кВт-часов солнечного излучения. Это заставляет разрабатывать установки, эффективно использующие как прямую, так и рассеянную составляющие солнечной радиации. Поэтому даже в облачную погоду такие солнечные установки способны производить энергию. [c.107]

Измерения общей энергии солнечного света, результаты которых опубликованы Министерством торговли США [8], показали, что в течение длинного дня при сильном рассеянии света количество поступающей энергии может превосходить количество энергии, поступающей в короткие дни, несмотря на более высокие температуры и прямое освещение солнцем. Как показано в табл. 3, поздней весной Вашингтон или Аляска могут получать больше световой энергии чем Лос-Анджелес или Атланта в декабре, разумеется, наблюдается обратная картина.

[c.317]

Главным источником энергии большинства процессов на поверхности Земли является Солнце. Мощность радиации Солнца оценивается величи1 й (3,86-10 Вт). Только ничтожная часть излучения Солнца попадает на Землю. Лучистая энергия Солнца, получаемая земной атмосферой, на нормальную поверхность выражается солнечной постоянной, в среднем равной 8,4 Дж/см -мин. В целом Земля получает 1,72-10 солнечной энергии, или же 5,42 10 Дж/год. Из этого общего количества 35 % отражается облаками и поверхностью суши или же от мелких пылевых частиц в верхней атмосфере, а 65 % поглощается атмосферой и земной поверхностью. Основные пути потоков солнечной энергии через земную поверхность представлены на рис. 3 работы [48]. [c.12]

Гидрологический режим, являющийся важнейшей характеристикой океаносферы, складывается из теплового и водного баланса, а также из общей циркуляции вод. Удельная теплоемкость воды в четыре раза выше теплоемкости воздуха, поэтому океаны служат крупнейшим аккумулятором поступающей к Земле солнечной радиации. В среднем поглощение ее водами Мирового океана составляет около 343,4 кДж/(см .год), тогда как для суши оно равно примерно 209,4 кДж/(см год). При этом наблюдаются резкие зональные различия радиационного баланса если в тропической зоне между 10° с. ш. и 10 ю. ш. поглощается около 482 кДж/(см год), то в зоне 40-60° в обоих полушариях – около 167 кДж/(см год). Общее теплосодержание Мирового океана составляет 318- 10 кДж, что почти в 21 раз больше того количества тепловой энергии, которое ежегодно поступает к поверхности Земли от Солнца. [c.24]

В основном трудность реакции состоит именно в превращении протона в нейтрон — процессе, требующем большой затраты энергии. Несмотря на такую редкую возможность превращения протонов в нейтроны, общее количество солнечных протонов так велико, что в среднем ка кдая секунда существования Солнца сопровождается, если учесть весь его объем, потрясающе большим числом этих маловероятных актов. Из общего числа 10 протонов, находящихся на Солнце, около 1,4- 10 превращается ежесекундно в нейтроны и входит в состав рождающихся дейтонов, а затем, как мы увидим, и в состав гелиевых ядер. [c.198]

Широко обсуждается также использование солнечной энергии. Но вот к какому выводу приходит В. Бойтер (Веи(ег, личное сообщение) для того чтобы получить достаточное количество водорода из воды, нужно будет построить гелиостанции по всему миру в области тропических морей, а тогда для сооружения плавучих островов потребуется мировая продукция стали всего последующего тысячелетия — общей стоимостью в 800-Ю 2 марок ФРГ [c.168]

Распределение температур воздуха по земному шару обусловлено поступлением солнечного тепла. Понижение температуры воздуха в общем происходит от экватора к полюсам по мере сокращения в указанном иаправленни количества доставляемой солнечной энергии. [c.23]

Интересны цифры, характеризующие фотосинтез как процесс накопления солнечной энергии. Из общего годового количества солнечней энергии на земную поверхность падает около 5X10 ккал, из которых на части Земли, покрытые растениями, а также на водоемы с содержащейся в них растительностью приходится только около 40%, т. е. 2×10 ккал. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего [c.93]

Поскольку все животные, а следовательно, и человек снабжаются метаболическим горючим за счет солнечной энергии, улавливаемой зелеными растениями, любые расчеты с целью выяснить, сколько людей может прокормить Земля, должны исходить из количества энергии, связываемой в процессе фотосинтеза. Выше мы уже сказали, что ежегодно в процессе фотосинтеза связывается около 200 млрд. т углерода. Можно ли увеличить это количество, и если можно, то насколько Ясно, что как бы мы ни старались расширить площади наших сельскохозяйственных угодий, даже и геркулесовы усилия вряд ли позволят нам увеличить возделываемые земли более чем вдвое. Однако даже и в этом случае продуктивность не удвоится, потому что лучшие земли давно уже заняты. Оценки продуктивности фотосинтеза по большей части приводят к выводу, что очень существенный вклад в общий итог вносят воды земного шара не менее 50%, а может быть, и до 80% всего фотосинтеза протекает в морях и в пресных водах. Нельзя ли в таком случае начата возделывать моря или, например, выращивать для пищевы [c.17]

Основа функционирования большинства наземных и океанических экосистем – солнечная энергия. Из общего количества поступающей на Землю солнечной энергии растения и микроорганизмы утилизируют лишь небольшую часть ее. Эффективность преобразования солнечной энергии в энергию химических веществ непосредственно в молекулярных системах природного фотосинтеза сравнительно высока (5-10%). Однако часть фотосинтетически фиксированной энергии расходуется на дыхание, поддержание клеточной структуры, транспирацию воды и т.д. В результате в процессах фотосинтеза в растениях и микроорганизмах в химическую энергию преобразуется лишь около 0,03% солнечной энергии. [c.25]

Благодаря непрерывному круговороту все эти формы воды находятся в подвижном равновесии друг с другом. Под действием солнечной энергии нагретая вода испаряется в атмосферу, где она охлаждается и выпадает в виде осадков на поверхность океана или суши. 505 тыс. км океанических вод (т. е. 0,04 % их общего запаса) ежегодно принимает участие в процессе глобального кругооборота. Это примерно равно объему Черного моря, составляющему 493 км . Вода, выпавшая на сушу, просачи-вается в почву и пополняет грунтовые воды, попадает в реки и озера, откуда снова выносится в Мировой океан или же повторно испаряется, в том числе и растениями, в атмосферу. Суммарное испарение, осуществляемое растениями, составляет около 12 %, Все запасы Мирового океана как бы проходят по большому кругу влагооборота за 2500 лет. Кругооборот воды, находящейся в атмосфере, совершается за 8—10 дней. В количественном отношеиии это самый значительный круговорот вещества на земном шаре. С ним связан важнейший энергооборот на Земле. Благодаря большой теплоемкости воды океаны накапливают огромное количество теплоты за счет поглощения солнечной энергии. Вся эта теплота в конечном итоге отдается в ат- [c.200]

Зеленые растения — источник жизни на нашей планете. Они являются посредниками между Солнцем п всеми живыми организмами, Световая энергия Солнца поглощается зеленым растением и в процессе фотосинтеза превращается в химическую энергию органических веществ. Благодаря фотосннтетическоп деятельности в мире ежегодно улавливается 10 кал солнечной энергии и образуется 150-10 т сухой растительной массы (биомассы), а ежегодный круговорот углерода составляет 33-10 т. Ме менее трети фиксируемого при этом углерода используется на синтез целлюлозы, основное количество которой, синтезируемое в процессе аккумуляции энергии Солнца, находится в древесине. Ее среднегодовая продукция 5-10 ° т, а общая биомасса древесных растений на земном шаре в пересчете на углерод равна 50-10 т. [c.5]

Общая картина, которую мояшо было бы представить себе иа осиоваиии всех фактов, описаипых выше, по существу, чрезвычайно проста. Создание органического вещества в растениях теснейшим образом связано с солнечной энергией. Как красочно писал К. А, Тимирязев [1936], лист — это едипственпая естественная лаборатория, где заготовляется органическое вещество на оба царства природы и делается запас энергии солнечного луча. Источником роста ютеток, тканей и органов растепия является фотосинтез. Как энергия фотосинтеза прямо зависит от количества солнечной энергии, в такой же прямой зависимости от нее стоят рост растений и накопление сухого вещества. [c.43]

Единство вещества — в общности его основных законов. Эволюция вещества совершается и в необъятных просторах Вселенной, и в пределах отдельных ограниченных ее участков (например, на нашей Земле), и в исчезающе малых частицах вещества — атомах, атомных ядрах, элементарных частицах. И везде — от величайших космических систем до мельчайших микрочастиц — эволюция вещества происходит в основном по одному и тому же общему закону — периодическому закону в различных его проявлениях и формах. Этот закон дал ключ к пониманию, казалось бы, неисчерпаемых источников внутризвездной энергии и вместе с тем к пониманию эволюции самих звезд и их вещества. В 1939 г. физик Г. Бете теоретически построил и рассчитал цикл ядерных превращений, в результате которого из четырех ядер водорода (протонов) образуется одно ядро гелия (а-частица) и выделяется громадное количество энергии. С тех пор астрофизики рассматривают выделение солнечной и вообще звездной энергии прежде всего как результат сгорания водорода ( ядерного горючего ) в гелий. [c.263]

Эти количества очень незначительны в ора в,нении -с количеством восстановленного углерода в осадочных породах — 6,8-102 г. Но онн не малы в сравнении с количествами, участвующими в фотосинтезе и дыхании. Это — следствие того факта, что размер запаса доступного угля значительно меньше, чем за па1С восстановлен.ного углерода в осадочных породах. Количество доступного для разработки ископаемого угля соответствует выходу фотосинтеза всего иримерно за 100 лет. Разумеется, он соответствует общей энергии солнечного света, поступающего на Землю за гораздо меньшее время — всего за несколько недель. [c.250]

Большие количества молекулярного водорода Нг мо Г т находиться в различных областях вселенной. Энергия связи молекулярного водорода столь значительна (7,4 эв), что он не поддается диссоциации в атмосфере почти всех звезд, кроме самых горячих. Однако спектроскопические условия его обнаружения весьма неблагоприятны. Сложная система полос содержит большое количество линий, которые как бы расщепляют общую полосу поглощения, разделяются и становятся каждая в отдельности более слабой но еще важнее то, что все линии в наблюдаемой области спектра имеют нижний уровень с потенциалом возбуждения 6 эв. Таким образом, в горячих звездах Нг диссоциирован, а в холодных звездах он практически не возбуждается до тех уровней энергии, с которых могут появиться линии, доступные для обнаружения. Поэтому никаких следов молекулярного водорода до сих пор не обнаружено ни в звездных спектрах, ни в солнечном спектре Р111 Р3,6). Вильд из Геттингена предположил В]/9), что в атмосферах долгопериодических переменных может иметь существенное значение конвекция, вызванная диссоциацией молекул [c.24]

Источники энергии для организмов

Главнейшим источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы Земли, является лучистая энергия Солнца.

Солнце освещает и обогревает Землю, поставляя энергию, которую зеленые растения используют для синтеза соединений, обеспечивающих их жизнедеятельность и потребляемых в пищу практически всеми остальными организмами. Кроме того, солнечная энергия поддерживает круговорот важнейших химических веществ и является движущей силой климатических и метеорологических систем, перераспределяющих тепло и влагу на земной поверхности.

Энергия Солнца излучается в космос в виде спектра ультрафиолетового, видимого светового и инфракрасного излучения и других форм лучистой или электромагнитной энергии.

Поверхности Земли достигают в основном ближнее ультрафиолетовое излучение, видимый свет и ближнее инфракрасное излучение. Около 34% лучистой энергии Солнца, достигшей поверхности Земли, сразу же отражается назад в космос облаками, пылью и другими веществами, находящимися в атмосфере, а также собственно поверхностью Земли. Подавляющая часть из остающихся 66% идет на нагревание атмосферы и суши, испарение и круговорот воды, преобразуется в энергию ветров. И лишь незначительная доля этой энергии (0,5%) улавливается зелеными растениями и используется в процессе фотосинтеза для образования органических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности организмов.

Основная доля вредного ионизирующего излучения Солнца. Особенно ультрафиолетовой радиации, поглощается молекулами озона (О3) в верхней части атмосферы (стратосфере) и водяным паром в нижней части атмосферы. Без этого экранирующего эффекта большинство современных форм жизни на Земле не могло бы существовать.

Таким образом, все живое на Земле существует за счёт незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Растения используют всего лишь 0,5 % солнечного света, достигающего Земли. Даже если бы люди существовали исключительно за счет солнечной энергии, они бы использовали еще меньшую часть ее. Таким образом, поступающей на Землю солнечной энергии вполне достаточно для удовлетворения любых мыслимых потребностей человечества. Поскольку вся солнечная энергия в конечном счете превращается в тепло, увеличение ее использования для хозяйственных нужд не должно повлиять на динамику биосферы. Солнечная энергия – абсолютно чистая энергия, имеющаяся в неисчерпаемом объеме и по неизменной цене (бесплатно). На ее поступление не влияют политическое эмбарго и экономические трудности. В то же время, она слишком рассеяна: чтобы она служила человечеству, ее надо сконцентрировать, и это препятствие вполне преодолимо.

Говоря об энергии, следует иметь в виду, что энергия – это способность производить работу или теплообмен между двумя объектами, обладающими разной температурой. Энергия различается по качеству или способности совершать полезную работу. Качество энергии – это мера ее эффективности. Энергия высокого качества характеризуется большой степенью упорядоченности, или концентрации, а значит, высокой способностью производить полезную работу. В качестве примеров носителей таких форм энергии можно привести электричество, каменный уголь, бензин, концентрированную солнечную энергию, а также высокотемпературное тепло и др. Энергии низкого качества свойственны неупорядоченность и малая способность производить полезную работу. Пример носителя такой энергии – низкотемпературное тепло в воздухе вокруг нас, в реке, озере, океане. Например, общее количество тепла в Атлантическом океане значительно превышает количество энергии высокого качества в нефтяных скважинах Саудовской Аравии. Но тепло настолько рассеяно в океане, что мы не в состоянии его использовать.

Говоря об энергии, следует напомнить о двух законах природы, которым энергия подчиняется.

Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии): энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одной форму в другую. Закон подразумевает, что в результате превращений энергии никогда нельзя получить её больше, чем затрачено: выход энергии всегда равен её затратам; нельзя из ничего получить нечто, за все нужно платить.

Второй закон термодинамики: при любых превращениях энергии часть её теряется в виде тепла. Это низкотемпературное тепло обычно рассеивается в окружающей среде и неспособно выполнять полезную работу.

При сгорании бензина высококачественной химической энергии в двигателе автомобиля в механическую и электрическую энергию превращается около 1%, остальные 99% в виде бесполезного тепла рассеиваются в окружающей среде и, в конечном счете, теряются в космическом пространстве. В лампе накаливания 5% электрической энергии превращается в полезное световое излучение, а 95% в виде тепла рассеивается в окружающей среде. Согласно первому закону термодинамики, энергия никогда не истощится, поскольку она не может ни возникать, ни исчезать. Но согласно второму закону термодинамики, общее количество концентрированной высококачественной энергии, которую мы можем получить из всех источников, постоянно сокращается, превращаясь в низкокачественную энергию. Мы не только не можем получить нечто из ничего, мы не в состоянии нарушить выравнивание качества энергии.

Большая часть неотражённой земной поверхностью солнечной радиации, в соответствии со вторым законом термодинамики, преобразуется в низкотемпературную тепловую энергию (излучение «дальнего» ИК диапазона) и излучается обратно в космическое пространство; количество энергии, возвращающейся в космос в виде тепла, зависит от наличия в атмосфере молекул воды, диоксида углерода, метана, оксида азота, озона и некоторых форм твердых частиц. Эти вещества, действуя наподобие избирательного фильтра, позволяют некоторым высококачественным формам лучистой энергии Солнца пройти сквозь атмосферу к земной поверхности и в то же время задерживают и поглощают (и повторно излучают назад) часть возникающего потока низкокачественного теплового излучения Земли.

Одной из важнейших характеристик состояния термодинамической системы является энтропия (превращение – <греч.>) – отношение количества теплоты, введённого в систему или отведённого от неё, к термодинамической температуре: dS = dQ/T. Можно утверждать, что энтропия характеризует количество энергии в системе, недоступной для совершения работы, т. е. недоступной для использования. Система обладает низкой энтропией, если в ней происходит непрерывное рассеяние упорядоченной энергии и превращение её в другой, менее упорядоченный вид, например, превращение энергии света или пищи в тепловую энергию. Поэтому часто энтропию определяют как меру неупорядоченности системы. Важнейшей особенностью организмов является их способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией.

Любое нагретое тело, в том числе и живое, будет отдавать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды. В конечном счёте энергия любого тела может быть рассеяна в тепловой форме, после чего наступает состояние термодинамического равновесия, и любые энергетические процессы становятся невозможными, т. е. система приходит в состояние максимальной энтропии или минимальной упорядоченности.

Для того чтобы энтропия организма не возрастала в результате непрерывного рассеяния энергии путём её превращения из форм с высокой степенью упорядоченности (например, химической энергии пищи) в тепловую форму с минимальной степенью упорядоченности, организм должен непрерывно накапливать упорядоченную энергию извне, т. е. как бы извлекать извне “упорядоченность” или отрицательную энтропию.

Живые организмы извлекают отрицательную энтропию из пищи, используя упорядоченность ее химической энергии. Для того чтобы экологические системы и биосфера в целом имели возможность извлекать из окружающей среды отрицательную энтропию, необходима энергетическая дотация, которая в действительности и получается в виде даровой солнечной энергии. Растения в процессе автотрофного питания – фотосинтеза создают органическое вещество с повышенным уровнем упорядоченности его химических связей, что и обусловливает уменьшение энтропии. Травоядные животные поедают растения, которых, в свою очередь, поедают хищники и т. д.

Таким образом, жизнь можно рассматривать как процесс непрерывного извлечения некоторой физической системой энергии из окружающей среды, преобразования и рассеяния этой энергии при передаче её от одного звена к другому.

Обеспечивая низкий уровень энтропии, организмы препятствуют стремлению системы к термодинамическому равновесию и тем самым поддерживают свою жизнь.

В состояние термодинамического равновесия организм или экосистема может перейти лишь в случае их гибели, когда прерывается упорядоченный поток энергии.

Воздействие хозяйственной деятельностью человека на окружающую среду в конечном итоге сводится к повышению неупорядоченности (повышению энтропии) экосистем. И если такое повышение энтропии превысит некоторый уровень, который экосистема не способна компенсировать, то, очевидно, становится неизбежной необратимая деградация данной экосистемы.

Солнечная энергетическая

Энергетические ресурсы, используемые человеком в настоящее время, также делятся на возобновимые и невозобновимые. Тепловые электростанции, дающие более половины электроэнергии, используют ископаемое топливо — уголь, нефть, газ, торф. Их химическая энергия, высвобождающаяся при сжигании, это «солнечные консервы» , как говорил К. А. Тимирязев. Когда-то она была запасена древними растениями за счет перевода в процессах фотосинтеза световой энергии солнечного излучения в химическую энергию восстановленных углерода и водорода. Это ресурс невозобновимый.[ …]

Энергетическая функция выполняется в основном растениями. В основе этой функции лежит процесс фотосинтеза, т.е. аккумулирование зелеными растениями солнечной энергии и дальнейшее ее перераспределение между остальными компонентами биосферы. Часть энергии накапливается в отмершей органике, образуя залежи биогенного вещества (торфа, угля, нефти), а часть рассеивается в пространстве в виде тепла.[ …]

Солнечная энергия по сравнению с другими видами энергии обладает исключительными свойствами: практически неисчерпаема, экологически чиста, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, которые может использовать человечество. Потенциал эксплуатационного ресурса солнечной энергии оценивается по мощности от 100 до 500 ТВт. Из-за малой плотности этой энергии техносфера потребляет ничтожную ее часть. Некоторое количество используется в пассивной форме — для создания благоприятного теплового режима в системах закрытого грунта. Эта форма использования, а также совершенствование технических средств теплового аккумулирования солнечной энергии и тепловых насосов имеет очень большую перспективу. Однако гелиоэнергетиков больше интересуют способы концентрирования солнечной энергии и ее прямое преобразование в электроэнергию. При этом решающее значение имеют такие факторы, как энергетическая освещенность, площадь улавливания, КПД преобразования и эффективность аккумулирования. Технический потенциал использования солнечной энергии оценивается в 500 ГВт. Общая мощность систем прямого преобразования солнечной энергии в настоящее время достигала 4 ГВт, в том числе наземных фотоэлектрических преобразователей — 100 МВт.[ …]

Солнечная энергия считается абсолютно экологически чистой. Следует отметить, что это не совсем верно. Например, для концентрации солнечной энергии необходимы множество зеркал, металл, кремний, свободная площадь и традиционное топливо. Отходы производства гелиотехники представляют экологическую опасность. Самые крупные солнечные электростанции (СЭС) построены в Калифорнии (типовая мощность — 30 тыс. кВт): одна станция может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израиле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размещены только в районах, где велико число солнечных дней в течение года. Солнечная энергия может ограниченно использоваться в бытовых водонагревателях, в калькуляторах, работающих на солнечных батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов и др. Но все это не решает энергетических проблем, а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Только в районах с сильной солнечной радиацией СЭС могут быть экономичнее гидроэлектростанций (ГЭС).[ …]

Энергетическая функция состоит в осуществлении связи био-сферно-планетарных явлений с излучением Космоса и прежде всего с солнечной радиацией. Основой указанной функции является фотосинтез, в процессе которого происходит аккумуляция энергии-Солнца и ее последующее перераспределение между компонентами биосферы. Накопленная солнечная энергия обеспечивает протекание всех жизненных процессов. За время существования жизни на Земле живое вещество превратило в химическую энергию огромное количество солнечной энергии. При этом существенная часть ее в ходе геологической истории накопилась в связанном виде (залежи угля, нефти и других органических веществ).[ …]

Опытная солнечная электростанция проектируется в пустыне Мохаве, недалеко от города Барстоу (штат Калифорния, США). По сообщению управления энергетических исследований и разработок, ее сооружение обойдется приблизительно в 100 млн. долларов. Устройство электростанции предполагается несложным. Это система зеркал, в фокусе которых будет установлен бойлер. В нем под воздействием энергии солнечных лучей вода будет преобразовываться в пар, который приведет в движение лопасти турбины. По подсчетам экспертов, вырабатываемой мощности будет достаточно для удовлетворения нужд в электроэнергии города с населением около 10 тыс. жителей. Однако электростанции подобного типа могут служить источником энергии только до захода Солнца. После захода Солнца система будет функционировать, пока не остынет вода.[ …]

РАДИАЦИЯ СОЛНЕЧНАЯ, солнечное излучение — электромагнитное и корпускулярное излучения Солнца. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярная составляющая состоит в основном из протонов и электронов (т. н. солнечный ветер).[ …]

Человечество находится в стадии энергетического кризиса, и характер будущей цивилизации определяется в первую очередь энергозатратами. Выход для человечества – концентрация солнечной энергии.[ …]

Под совместным воздействием природных энергетических факторов — солнечной радиации, гравитационных и тектонических сил, химической и биогенной энергии — биосфера Земли сформировалась приблизительно за 2,5 млрд лет. С возникновением социально организованного человеческого общества к природным энергетическим факторам добавился еще один — энергия мирового производства, который развивается неизмеримо быстрее и в последние годы имеет тенденцию к удвоению мощностей через каждые 14—15 лет. От организации этого производства в ближайшие десятилетия зависит, сохранится или необратимо нарушится подвижное равновесие в окружающей среде, сложившееся за миллиарды лет ее саморазвития. Наиболее реальной опасностью для жизни на Земле является нарушение химического равновесия в биосфере из-за высоких норм потери сырья при добыче и транспортировке, несовершенства технологических процессов и рассеяния в окружающей среде всех видов осадков, стоков и выбросов.[ …]

За последнее время все шире используется солнечная эн е р г и я. Солнечные энергетические установки могут быть тепловыми, в которых используется традиционный паротурбинный цикл и фотоэлектрическими, в которых солнечное излучение с помощью специальных батарей преобразуется в электроэнергию и теплоэнергию. Стоимость таких гелиоэлектростанций пока ещё велика: для станций мощностью в 5-100 МВт она в 10 раз превышает капитальные затраты ТЭС аналогичной мощности. Кроме того, для получения энергии требуются большие площади зеркал — около 50 км2 на 109 кВтч электроэнергии. Солнечные электростанции являются перспективными, так как они экологически чистые, а стоимость произведённой на них электроэнергии будет неуклонно снижаться по мере совершенствования технологических процессов, оборудования и используемых материалов. Вода с давних пор используется человечеством в качестве источника энергии. ГЭС остаются перспективными и экологически чистыми энергетическими установками при условии, если при их строительстве не происходит затопления пойменных земель и лесных угодий.[ …]

В гражданском строительстве особое внимание обращают на энергетические параметры теплотрасс, зданий, особенно их несущих стен и окон. В некоторых случаях применяют специальное и тройное остекление. В последние годы делается попытка использовать солнечный подогрев и кондиционирование воздуха. Используют термальные воды (в особенности в Исландии и Франции), в самое последнее время — тепловые насосы (даже в Скандинавии с ее сравнительно суровым климатом). У нас в Москве бесполезно теряется около 60 % энергии, идущей на коммунальный сектор.[ …]

До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия (окислительно-восстановительные процессы), биогенная энергия (фотосинтез у растений, хемосинтез у бактерий, усвоение и окисление пищи у животных, размножение и продуктивность у биомассы).[ …]

Первичным источником энергии общей циркуляции атмосферы является солнечное тепло. Как указывалось в § 4, оно поступает на Землю со скоростью в среднем около 1356 Вт/м2 = = 1,946 кал/(см2 мин), так что на все поперечное сечение Земли я а2 это дает 1,74-1014 кВт. Доля А этой радиации (планетарное альбедо) отражается обратно в космос. По спутниковым измерениям А оказалось равным в среднем 0,28 (ранее оно предполагалось равным 0,35—0,40, что завышало энергетический бюджет климата на 10—17%—теперь все такие климатические оценки должны быть пересчитаны). Усваиваемая радиация составляет 1,25 1014 кВт или в среднем на единицу площади 4яа2 поверхности Земли за сутки 244 Вт/м2 = 0,35 кал/(см2-мин). Такова же в среднем мощность теплового излучения Земли в космос — ей соответствует температура излучения около —17 °С, фактически достигаемая в атмосфере на высоте около 5 км.[ …]

Основным источником энергии, поступающей на Землю, является Солнце. Солнечное излучение формируется в результате интенсивного взаимодействия с веществом в верхних слоях Солнца и находится с ним в равновесии. Электромагнитное излучение Солнца можно охарактеризовать двумя температурами — энергетической, которая определяется законом Стефана-Больцмана, и спектральной, определяемой из закона Вина. Для равновесного излучения эти температуры равны. Показателем неравновесно-сти излучения может служить разность энергетической и спектральной температур. По мере удаления от поверхности Солнца энергетическая температура падает, а спектральная температура остается без изменения. Таким образом, неравновесность излучения по мере удаления от Солнца возрастает. Поэтому с увеличением расстояния от Солнца создаются более благоприятные условия для процессов самоорганизации, которые протекают в неравновесных условиях. С другой стороны, сложность образуемых систем зависит от температуры. С увеличением расстояния от Солнца температура падает, поэтому существует некоторое оптимальное расстояние, на котором возможно образование систем максимальной сложности. Уровень самоорганизации системы определяется степенью отклонения от равновесного состояния и уровнем сложности. В солнечной системе наиболее оптимальное сочетание названных параметров наблюдается на расстояниях, соответствующих орбите Земли. Таким образом, в Солнечной системе наибольший уровень самоорганизации может быть достигнут на Земле.[ …]

Живое вещество, согласно закону биогенной миграции атомов, является энергетическим посредником между Солнцем и Землей. При постоянном потоке солнечной энергии и относительной неизменности на протяжении миллиардов лет общей энергетики нашей планеты либо количество живого вещества должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики, что в свою очередь исключается законом физико-химического единства живого вещества.[ …]

В отличие от автотрофных растений, в которых начинается трансформация солнечной энергии в органические соединения, человек использует органические вещества, сжигая их и переводя запасенную энергию в тепло. При добыче энергетических ресурсов человек разрушает биологический состав почв и способствует ее деградации. Хозяйственная деятельность человека при использовании природных ресурсов крайне неэффективна.[ …]

Все преобразования вещества в процессе биологического круговорота требуют энергетических затрат. Ни один живой организм не способен к продуцированию энергии — она может быть получена исключительно извне. В современной биосфере главнейший источник энергии, который утилизируется в биогенном круговороте,— это энергия солнечного излучения.[ …]

Природные экосистемы получают энергию для своего функционирования путем поглощения солнечной энергии, падающей на ее территорию. Такое поглощение, т.е. введение энергии в экосистему, осуществляют зеленые растения за счет фотосинтеза на листовой поверхности. Количество энергии, поступающей в экосистему, будет определяться количеством биомассы листвы в ней. Экосистема не может поглощать больше солнечной энергии, чем то количество, которое падает на нее. Если биомасса листвы растений в экосистеме достаточна, чтобы поглотить весь этот свет, экосистема уже ничего больше не может сделать для увеличения воспринимаемого листвой энергетического потока. Солнечная энергия является главным источником энергии для экосистемы. В качестве второстепенных источников энергии можно рассматривать ветер, воду, геохимические процессы, способные ввести в экосистему какое-то количество дополнительной энергии и веществ.[ …]

Количество энергии, поступающей в определенный промежуток времени, определяет мощность энергетического потока. Мощность – скорость энергетического потока. Мощность солнечной энергии, приходящаяся на единицу поверхности Земли, определяется следующими факторами. Солнечная постоянная Ьс, равная количеству энергии солнечных лучей, поступающих в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной к солнечным лучам и находящейся вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Солнца, составляет 1360 Вт/м2. Средний поток солнечного излучения на единицу земной поверхности вне пределов атмосферы Ь3 относится к солнечной постоянной как площадь круг а к площади шара и соответствует Ь3= Ьс/4, т.е. 340 Вт/м2.[ …]

Но энергия Солнца, обеспечивая эту продуктивность, составляет лишь 2—3% от всей его энергий, достигшей поверхности Земли. Остальная солнечная энергия расходуется на абиотическую среду, если не считать достаточно активное участие ее в процессах физико-химического разложения, опада и др. Но абиотические факторы определяют вместе с биотическими эволюционное развитие организмов и гомеостаз экосистем. В свою очередь — растительный и животный мир — столь мощные природные компоненты, что могут влиять на окружающую среду и «переделать ее под себя», создавая определенную микросреду (микроклимат). Все это свидетельствует о том, что живая природа существует в едином энергетическом поле всего ландшафта. Об этом говорит и распределение первичной продукции на суше и в океане (рис. 7.1; Бигон и др., 1989).[ …]

Важнейшей характеристикой климата Земли является среднегодовая температура приземного слоя атмосферы, складывающаяся как следствие энергетического баланса Земли. Температура земной поверхности при заданном, потоке солнечного излучения определяется скоростью испарения воды с поверхности Земли, концентрациями атмосферных газов, в основном парами воды и диоксида углерода, создающих парниковый эффект, и величиной альбедо-коэффициентом отражения солнечного излучения атмосферой и земной поверхностью.[ …]

Автотрофы в основном представлены фото-трофами — зелеными растениями, способными создавать органическое вещество, используя энергию солнечных лучей. К автотрофам также относятся и хемотрофы — бактерии, получающие энергию в результате окисления некого рых химических соединений, например нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммоний в нитриты, а затем в нитраты. Роль хемотрофов в энергетике биогеоценозов невелика. Энергетическую базу для жизнедеятельности биогеоценозов, включая процесс почвообразования, создают зеленые растения. Они продуцируют основную массу органического вещества (первичную продукцию), и потому их называют продуцентами.[ …]

Существование любого биоценоза возможно только при постоянном притоке энергии. По существу, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических веществ. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других живых существ, то есть связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах — это механизм передачи энергии от одного организма к другому или другим.[ …]

Антропогенные системы (промышленные и селитебные агломерации, агроэкосистемы) не могут стабильно су¡чествовать за счет только приходящей солнечной энергии и для обеспечения собственной упорядоченности требуют колоссальных энергетических и материальных дотаций извне: сырьевых полезных ископаемых, древесины, запасенных в недрах энергоносителей. Получение этих дотаций возможно только из природных систем биосферы, что ведет к глобальному разрушению последних на огромных территориях: отходы производства вызывают загрязнение среды, оазисы и леса замещаются пустынями, реки и озера пересыхают и жизнь в них прекращается, образуются полностью нарушенные (например, “лунные” – брошенные карьеры) пейзажи. Характерный пример последних лет – Аральское море. Кроме того, любая созданная человеком система так или иначе замещает природную, формируясь на занятой ею в прошлом территории.[ …]

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации — это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. — это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается,-прежде всего, в ае упрощении, т. е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (табл. 10.1).[ …]

В ближайшем будущем указанные средства удаления фрагментов космического мусора с орбит представляются проблематичными и нецелесообразными в связи с большими энергетическими и экономическими затратами и нуждаются в дальнейших проработках. Пока же очищение космоса происходит только частично естественным путем – торможением обломков в верхних слоях атмосферы и в значительной мере зависит от цикла солнечной активности, под влиянием которой атмосфера Земли подвержена большой флуктуации по высоте и тем самым расширению сферы своего воздействия на орбитальные фрагменты.[ …]

На границе земной атмоо iL .-f/P феры с космосом радиация составляет от 1,98 до 2 кал/см2мин., или 136 МВТ/ см2 («солнечная постоянная»). Как видно на рисунке 4.1,42% всей пад ающей радиации (33%+9%) отражается атмосферой в космическое пространство, 15% поглощается толщей атмосферы и вдет на ее нагревание и только 43% достигает земной поверхности. Эта доля радиации состоит из прямой радиации (27%)—почта параллельных лучей, идущих непосредственно от Солнца и несущих наибольшую энергетическую нагрузи и рассеянной (диффузной) радиации (16%) — лучей, поступающих к – /У/ Земле со всех точек небосвода, рассеянных молекулами газов воздуха, капельками водяных паров, кристалликами лада, частицами пыли, атакже отраженных вниз от облаков. Обшую сумму прямой и рассеянной радиации назьгва-ют суммарной радиацией.[ …]

Биота является на данный момент единственным механизмом результативного управления окружающей природной средой, в которой только и может существовать человек. Сейчас энергетическая мощность биоты составляет примерно 1/1000 количества приходящей на Землю солнечной энергии. Столь малая часть регулирует климат, формирующийся за счет остального количества солнечной энергии. Увеличение доли биоты приведет к дисбалансу в климате планеты. Поэтому величина 1/1000 и является энергетическим лимитом, т. е. естественным барьером для дальнейшего увеличения хозяйственной деятельности человека.[ …]

Парниковый эффект – снижение теплового излучения Земли из-за повышения содержания диоксида углерода в ей атмосфере. Диоксид углерода свободно пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает тепловые лучи, идущие от нагретой земной поверхности. Повышение концентрации диоксида углерода приводит к нарушению энергетического баланса планеты и ее перегреву.[ …]

На современном этапе развития общества одним из ведущих энергоресурсов является электроэнергия, производимая гидроэлектростанциями, хотя имеется огромная потребность и в энергетическом сырье недр земли (уголь, нефть, газ), так как 60 % электроэнергии дают ТЭС. Темпы роста промышленности, возникновение новых энергоемких отраслей стимулируют поиск иных энергоресурсов, которые могли бы служить человечеству бесконечно (термоядерная энергетика, ветрогенераторы, солнечная энергия).[ …]

В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой — взаимодействие живого и косного вещества: «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей… Организмы представляют живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе, энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием, размножением». Таким образом, по мнению В.И. Вернадского, биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая солнечной энергией и проявляющаяся в процессе обмена веществ, роста и размножения организмов, является главной функцией биосферы.[ …]

ЗАМЕНА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ — замещение одного природного ресурса др. по экономическим (рентабельность — см. Истощение природного ресурса) или экологическим причинам. Примером такой замены служит энергетический ряд: древесное топливо — минеральное топливо — атомная энергия — солнечная энергия.[ …]

Непрерывный рост потребностей человечества в энергии, ограниченность запасов ископаемого топлива и загрязнение окружающей среды продуктами его сгорания заставляют ученых, как уже говорилось выше, искать новые энергетические источники и пересматривать свое отношение к старым, известным давно, но широко или даже совсем не использующимся. Один из наиболее перспективных таких источников — «чистое» и практически неисчерпаемое излучение Солнца, которое буквально «затапливает» нашу планету. По мнению многих специалистов, есть все основания надеяться, что благодаря прогрессу науки п техники солнечная энергия уже в ближайшее время будет в широких масштабах поставлена на службу людям.[ …]

По-видимому, самым важным в экологической теории является закон о гомеостазисе. В материально-вещественном плане наша планетарная экосистема является закрытой, и жизненные процессы в ней осуществляются на основе рециркуляции. В энергетическом же плане система открыта. Существует баланс между поступающей солнечной энергией и рассеиваемой энергией, экосистем-ные процессы циклически организованы, негэнтропийные процессы в них неразрывны с энергетической деградацией. Гомеостазис является одновременно и результатом действия процессов, и движением к нему как к цели…[ …]

Ресурсосбережение — производство, технология и реализация конечных продуктов с минимальным расходом материалов и энергии на всех этапах производственного цикла и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и живые организмы. Это прежде всего энергетическая эффективность — соотношение между затрачиваемой (или имеющейся) энергией и полезным продуктом, получаемым при этих затратах. Превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядер-ного топлива, в тепловую энергию с температурой в несколько тысяч градусов и далее в высококачественную электроэнергию, а затем использование этой энергии для поддержания температуры в домах на уровне 20 °С является чрезвычайно расточительным процессом. Как отмечает Т. Миллер (1993), использовать высококачественную энергию для производства низкокачественного тепла — «это все равно, что резать масло циркулярной пилой или бить мух кузнечным молотом». Поэтому за рубежом в последние годы для обогрева жилищ стали чаще применять солнечную энергию, энергию термальных источников, энергию ветра и пр.[ …]

Доступный запас значительно больше, чем шаговый глобальный запас, ограниченный системными особенностями и динамическими качествами биосферы. Так, в уже довольно давно вышедшей книге Н. М. Сватков1 утверждал, что (по принятой нами терминологии) максимум энергетического шагового глобального запаса, равный по его подсчетам 0,5—1,0% от солнечного излучения, приходящего на Землю с учетом вторичных эффектов, в наши дни производится человечеством и даже превзойден, что грозит сдвигами в природных системах.[ …]

Живые организмы способны выполнять работу именно против уравновешивания с окружающей средой за счет образования сложно организованных упорядоченных молекулярных структур. Вполне понятно, что для производства работы экологическая система должна получать соответствующую энергетическую дотацию. Она и получает ее от Солнца, являясь по существу открытой системой. Живой организм (например, животное) извлекает негэнтропию из растительной или животной пищи, используя упорядоченность ее химических связей. Часть энергии теряется, расходуясь, например, на поддержание жизненных процессов, часть – передается организмам последующих пищевых уровней. Началом всего этого потока является процесс ав-тотрофного питания растений – фотосинтез, при котором происходит повышение упорядоченности деградировавших органических и минеральных веществ. Используя солнечную энергию, растение трансформирует энергию фотона в энергию химических связей органического вещества.[ …]

Состояние экосистемы – численность и соотношение организмов – управляется и определяется потоком энерши, обеспечиваемой первичной ее продуктивностью: чем выше продуктивность, тем весомее биотическая часть экосистемы. Как было показано, продукт тиввооть экосистемы зависит от потока солнечной энергии, получаемого сиотемой. Однако это не единственный фактор, определяющий продуктивность. Ухудшение плодородия почвы веизбежво приводит к онижевию энергетического потенциала экое и о темы и деградации последней (опустынивание территории).[ …]

В травянистых и лесных сообществах, вероятно, значительная доля солнечной энергии (50—90%) расходуется на испарение воды в форме транспирации. Потеря воды с транспирацией может быть лимитирующим фактором, приводящим к увяданию, особенно в сухом климате, в районах с интенсивным земледелием или там, где почвы обладают плохой влаго-емкостью. Вместе с тем испарение охлаждает листья и является одним из нескольких процессов, способствующих циркуляции биогенных веществ. Другие процессы — это транспорт ионов через почву к корням, транспорт ионов внутрь корня, перемещение внутри растения и вымывание из листьев (Козловский, 1964, 1968). Некоторые из этих процессов требуют затраты метаболической энергии, что и может лимитировать скорость транспорта воды и солей (Фрид и Брошарт, 1967). Следовательно, транспирация — это не просто функция открытых физических поверхностей. Лес не обязательно теряет больше воды, чем травянистая растительность. Роль транспирации как энергетической «субсидии» в условиях влажного леса рассматривалась в гл. 3. Если воздух слишком влажный (относительная влажность близка к 100%), как, например, в горных «облачных» тропических лесах, деревья отстают в росте и большая часть растительности состоит из эпифитов, по-видимому, из-за отсутствия «транспирационной тяги» (см. Г. Одум и Пиджин, 1970).[ …]

Энергетика является сердцем промышленного и сельскохозяйственного производства и обеспечивает комфортное существование человечества. Основным энергоносителем в XIX веке являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы, вредных газовых компонентов: СО, S02, оксидов азота и т. д. Развитие научно-технического прогресса привело к существенному изменению энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, городов и других населённых пунктов. Существенно возросла доля таких энергоносителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако ресурсы их не беспредельны, что накладывает на человечество обязанность поиска новых, альтернативных возобновляемых источников энергии. К ним относятся солнечная и атомная энергия, геотермальный и гелиотермальные виды энергии, энергия приливов и отливов, энергия рек и ветров. Эти виды энергии являются неисчерпаемыми и их производство практически не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.[ …]

АЭО оказывается на всех элементах биосферы, ухудшая их состояние. Та», повышение концентрации С02 макет вызвать изменение климата из-за “парникового аффекта”, меняющего тепловой баланс Зешш. Сущность эффекта состоит в том, что при обогащении COg тропосфера, хорошо пропуская солнечную радиацию, задерживает длинноволновое тепловое излучение Зешш,что существенно мажет изменять оложивщуюоя экологическую ситуацию, пооладст- . вия которой трудно предсказать. Серьезную опасность представляют фреоны, которые поступают л атмосферу около 0,8 млв.т в год. фреоны, попадая в стратосферу под действием ультрафиолетовых лучей, диссоциируют с выделением атомарного хлора, каталитически разрушающего защитный озовоеый слой биосферы. В нижних слоях разрушительные действия ва озон оказывают низшие оксиды азота (выхлопы самолетов и другие источники загрязнений). Запыленность атмосферы мажет цривести к изменению энергетического баланса Земли в, как следствие, к изменению климата и увеличению интенсивности таяяил вечных снегов и ледников гор.[ …]

Уже отмечалось, что единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнца (см. гл. 2). Ежегодно на земную поверхность падает около 21-1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы с содержащейся в них растительностью приходится только около 40%. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2%, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 20-1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30—40% энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2-1018 кДж в год солнечной энергии.[ …]

Можно проследить во всей биосфере, таким образом,— подчеркивает В. И. Вернадский,— порожденное жизнью движение молекул; оно охватывает собой всю стратосферу, всю область океанов, живую природу суши. Можно уловить его проявление в свободной атмосфере — в стратосфере и дальше до самой крайней границы планеты. Мы можем доказать его влияние далеко за пределами области жизни в глубоких слоях Земли, в совершенно для нас чуждых областях метаморфизма» . Огромная геохимическая роль живого вещества определяется тем, что элементы находятся в нем в более энергетическом состоянии (обусловленном аккумуляцией солнечной энергии), чем в косном веществе.[ …]

Большинство элементов, составляющих основные и осадочные породы земной коры, подвержены перемещениям в ходе геохимических циклов, характеризущизсс временами порядка миллионов и десятков миллионов лет. Выветривание горных пород, растворение и осаждение в новых соединениях, перемещение вместе с породами, гае-реоеаждение и другие физико-химические процессы, возникающие вследствие тектонических процессов в земной коре, создают, в частности, месторождения различных рудных и нерудных ископаемых. Несравненно интенсивнее изменяются, перемещаются ж накапливаются биогенные элементы, биогеохимические циклы которых осуществляются при участии живого вещества. Все разнообразие и суммарная интенсивность биохимических реакций прямо или опосредованно осуществляются за счет энергии солнечного света. Таким образом, биогеохи-мические циклы всех биогенных элементов энергетически связаны с циклом углерода, в котором возникает при фотосинтезе в растениях и в сложных трофических сетях экосистем распадается органическое вещество. Поэтому одна из наиболее важных характеристик экосистем — их продуктивность по так называемой первичной продукции углерода, связываемого растениями на площади, занимаемой экосистемой.[ …]

Биотическ[ …]

Проверочная работа по теме “Климат РФ”

Контрольная работа по теме «Климат и климатические ресурсы»

Вариант № 1

Какой из перечисленных факторов не является климатообразующим?

А) географическая широта Б) циркуляция воздушных масс

В) рельеф Г) состав горных пород.

Общее количество радиации, достигающей поверхности Земли, называется:

А) солнечная радиация; Б) радиационный баланс;

В) суммарная радиация; Г) испаряемость.

Самый большой показатель отраженной радиации имеет:

А) песок; Б) лес; В) чернозем; Г) снег.

Наиболее низкие температуры на территории России наблюдаются:

А) на Среднем Урале; Б) на Северном Кавказе;

В) в Якутии; Г) в Приморье.

5. Наибольшее годовое количество осадков наблюдается в:

А) полупустыне Калмыкии; Б) западно-сибирской тайге;

В) степях Забайкалья; Г) тундре Кольского полуострова.

6. При коэффициенте увлажнения больше 1 увлажнение считается

А) избыточным; Б) недостаточным; В) крайне недостаточным.

7. Установите соответствие:

Русская равнина; а) резко континентальный
центр Западно-Сибирской низменности; б) муссонный;
Юг Дальнего Востока; в) умеренно-континентальный;
в Забайкалье; г) континентальный;

8. Определите, какому типу климата соответствует описание:

Зимой устанавливается морозная ясная погода – антициклон. Особенно холодно в котловинах – инверсионная температура. Господствует континентальный воздух. Лето теплое ( + 16 – 18˚ С).

9. Найдите соответствие между определениями и понятиями:

1. Переходная полоса между двумя воздушными массами. А) суммарная радиация;

2. Соотношение осадков и испаряемости. Б) атмосферный фронт;

3. Атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре. В) Изотерма;

4. Атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Г) Пыльные бури

5. Количество солнечной энергии достигшей поверхности Земли. Д) Антициклон;

6. Явление повышения температуры с высотой в котловинах

Сибири ( перевернутая температура). Е) Коэффициент увлажнения;

7. Оймякон. Ж) Агроклиматические ресурсы

8. Линия на климатической карте, соединяющая точки с

одинаковыми средними температурами воздуха. З) Циклон;

9. Сильный и продолжительный ветер, выдувающий

верхний слой почвы. И) «Полюс холода»

10. Свойства климата, обеспечивающие сельскохозяйственное

производство. К) Инверсия.

10. Почему в городе снег тает быстрее, чем в отдаленных от города районах?

11. От чего зависит распределение температуры воздуха?

12. Какие ветры господствуют в умеренных широтах России?

13.

Какой из перечисленных городов, показанных на карте, находится в зоне действия антициклона?

Архангельск 2) Омск 3) Магадан 4) Якутск

14.

Карта погоды составлена на 18 апреля. В каком из показанных на карте городов на следующий день наиболее вероятно существенное похолодание?

1) Екатеринбург 2) Москва 3) Ханты-Мансийск4) Элиста

Контрольная работа по теме «Климат и климатические ресурсы»

Вариант № 2

В каком климатическом поясе расположена большая часть территории России:

А) арктическом; Б) субарктическом; В) умеренном; Г) субтропическом.

На какой географической широте территория России получает максимальное количество солнечной радиации?

А) 45˚ с.ш. Б) 50˚ с.ш. В) 55˚ с.ш. Г) 60˚ с.ш.

Количеством солнечной радиации, получаемой одинаковым по площади участком земной поверхности, наиболее велико:

А) в тайге Восточной Сибири; Б) в лесотундре Северного Урала;

В) на кавказском леднике; Г) в Оренбургских степях.

В каком районе России наиболее высокие средние температуры января?

А) в Приморье; Б) на Алтае; В) в Предкавказье; Г) в Нечерноземье.

В каком районе России выпадает минимальное количество осадков?

А) на Новосибирских островах; Б) в полупустынях Прикаспии;

В) в горах Кавказа; Г) на полуострове Ямал.

При коэффициенте увлажнения меньше 1 увлажнение считается

А) избыточным; Б) недостаточным; В) крайне недостаточным

Установите соответствие:

1.Карелия; а) муссонный;

2.Сахалин; б) умеренно-континентальный

3.Остров Врангеля; в) резко континентальный

4. Среднесибирское плоскогорье. г) арктический

Определите, какому типу климата соответствует описание:

Зима холодная и сухая. Снега на сопках почти нет. Летом приходит морской воздух и приносит дожди.

9. Найдите соответствие между определениями и понятиями:

1. Переходная полоса между двумя воздушными массами. А) суммарная радиация;

2. Соотношение осадков и испаряемости. Б) атмосферный фронт;

3. Атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре. В) Изотерма;

4. Атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Г) Пыльные бури

5. Количество солнечной энергии достигшей поверхности Земли. Д) Антициклон;

6. Явление повышения температуры с высотой в котловинах

Сибири ( перевернутая температура). Е) Коэффициент увлажнения;

7. Оймякон. Ж) Агроклиматические ресурсы

8. Линия на климатической карте, соединяющая точки с

одинаковыми средними температурами воздуха. З) Циклон;

9. Сильный и продолжительный ветер, выдувающий

верхний слой почвы. И) «Полюс холода»

10. Свойства климата, обеспечивающие сельскохозяйственное

производство. К) Инверсия.

10. Почему в городе снег тает быстрее, чем в отдаленных от города районах?

11. От чего зависит распределение температуры воздуха?

12. Какие ветры господствуют в умеренных широтах России?

13. Карта погоды составлена на 18 апреля. В каком из показанных на карте городов на следующий день наиболее вероятно существенное потепление?

1) Калининград 2) Екатеринбург 3) Москва 4) Хабаровск

14.

Какой из перечисленных городов, показанных на карте, находится в зоне действия циклона?

1) Архангельск 2) Омск 3) Новосибирск 4) Иркутск

Ответы :

Вариант № 1 Вариант №2

1-г 1-в

2-в 2-а

3-г 3-г

4-в 4-в

5-г 5-а

6-а 6-б

7. 1-в; 2-г; 3-б; 4-а. 7. 1-б; 2-а; 3-г; 4-в.

8. Резко континентальный тип климата 8. Муссонный тип климата

9. 1-б; 2-е; 3-д; 4-з ;5-а; 6-к; 7-и; 8-в; 9-г; 10-ж.

Снег в городе грязный, темный, поглощает солнечные лучи.

11.От суммарной радиации(радиационный баланс), циркуляции атмосферы.

12. Западные на большой территории, на Д-В муссоны.

В1 В2

2 Омск 13. 2 Екатеринбург
2 Москва 14. 1 Архангельск

Солнечная радиация

Услуги специалиста

Солнце — самая близкая к Земле звезда — излучает электромагнитные волны разной длины. Одни из них представляют собой свет; другие — инфракрасные лучи, несущие тепло; третьи — целый ряд лучей, невидимых человеческим глазом: гамма-лучи, рентгеновские, ультрафиолетовые и радиоволны. Земная атмосфера лучше всего пропускает видимый свет и радиоволны коротковолнового диапазона, а губительные для жизни ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи поглощаются атмосферой.

Для нашей планеты Солнце — единственный источник тепла и света, от Луны и звёзд поступает ничтожно малое количество радиации. Лучистая энергия Солнца нагревает поверхность Земли, а от неё нагреваются нижние слои атмосферы – прим. от geoglobus.ru. Солнечные лучи, проходящие через атмосферные слои, нагревают их значительно меньше. Радиацию, которая доходит до Земли непосредственно от светила, не рассеивается и не поглощается в атмосфере, называют прямой солнечной радиацией.

Атмосферный воздух содержит мельчайшие частички жидких и твёрдых примесей — пылинки, капельки воды, кристаллы, частички солей. Наталкиваясь на эти препятствия, некоторые солнечные лучи рассеиваются в атмосфере. Эту часть солнечной радиации называют рассеянной. Около 25% энергии от общего потока солнечной радиации превращается в атмосфере в рассеянную.

Вся прямая и рассеянная радиация Солнца, достигшая Земли, составляет суммарную солнечную радиацию. Её количество зависит от угла падения солнечных лучей, продолжительности дня, облачности и прозрачности атмосферы. В тропических широтах годовая величина суммарной солнечной радиации составляет около 200 ккал/см2, а в полярных областях — 50 ккал/см2.

Небольшое количество солнечной радиации поглощается молекулами атмосферных газов и примесями, а та радиация, что всё же достигает поверхности планеты, частично поглощается земной поверхностью, а частично отражается и уходит обратно в атмосферу.

Воздушная оболочка Земли поглощает 15—20% радиации, приходящей от светила.

Солнечные лучи, падающие на водную гладь, белый снег или кроны деревьев, нагревают их поразному, потому что поверхности различного цвета и структуры поглощают лучи неодинаково. Например, тёмная поверхность вспаханной почвы нагревается быстрее, чем свежевыпавший белый снег. Отношение количества отражённой радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах – прим. от geoglobus.ru. Для яркого белого снега альбедо составляет 80—90%, а для тёмной пашни — 5—10%.

Интересно, что в высоких широтах во время полярного дня на земную поверхность приходится больше солнечной радиации, чем в это же время на экваторе. Однако из-за того, что большая часть солнечных лучей отражается белым снегом, полярные области нагреваются очень слабо.

ПОЧЕМУ НА ЗАКАТЕ НЕБО КРАСНОЕ, А В ЯСНЫЙ ДЕНЬ – ГОЛУБОЕ?

Воздух прозрачен и бесцветен, но в мощной толще атмосферы в ясный день он голубого цвета, так как солнечные лучи рассеиваются в воздухе. Свет, или солнечные лучи, — это распространяющиеся электромагнитные волны. Фиолетовые, синие и голубые — лучи с короткой длиной волны. В ясный день они интенсивно рассеиваются молекулами воздуха и становятся доступными глазу, А у лучей красного и жёлтого цветов длина волны почти вдвое больше, поэтому рассеиваются они молекулами воздуха значительно меньше. В облаках и тумане содержится много различных примесей, капелек воды, кристалликов льда, здесь лучи всех длин волн рассеиваются одинаково сильно, поэтому облака и туман белого цвета.

На закате небо часто окрашивается в красные и жёлтые цвета. Это происходит потому, что вечером Солнце стоит низко над горизонтом и солнечные лучи проходят очень длинный путь в атмосфере – прим. от geoglobus.ru. Они активно рассеиваются, теперь нашему взгляду становятся доступны красные и жёлтые лучи.

В ясный день, когда Солнце стоит высоко, интенсивно рассеиваются лучи, голубого и синего цвета

На закате солнечные лучи проходят длинный путь в атмосфере, синие и голубые лучи рассеиваются так сильно, что мы их не видим. Небо окрашивают лучи красного и желтого цвета

Услуги специалиста

Солнечная радиация. Тепловые пояса Земли

Климатические особенности Земли определяются в основном величиной поступающей солнечной радиации на ее поверхность, особенностями атмосферной циркуляции. Количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от географической широты.

Солнечная радиация

Солнечная радиация — вся совокупность солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Кроме видимого солнечного света, она включает невидимые ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. В атмосфере солнечная радиация частично поглощается, частично рассеивается облаками. Различают прямую и рассеянную солнечную радиацию. Прямая солнечная радиация — солнечная радиация, доходящая до земной поверхности в виде параллельных лучей, исходящих непосредственно от Солнца. Рассеянная солнечная радиация — часть прямой солнечной радиации, рассеянной молекулами газов, поступающая на земную поверхность от всего небесного свода. В пасмурные дни рассеянная радиация является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Суммарная солнечная радиация включает прямую и рассеянную солнечную радиацию и достигает поверхности Земли.

Солнечная радиация — это важнейший источник энергии атмосферных процессов — формирования погоды и климата, источник жизни на Земле. Под влиянием солнечной радиации нагревается земная поверхность, а от нее — атмосфера, испаряется влага, происходит круговорот воды в природе.

Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию (поглощенная радиация), нагревается и сама излучает тепло в атмосферу. Поглощенная земной поверхностью радиация расходуется на нагрев почвы, воздуха, воды. Нижние слои атмосферы в значительной мере задерживают земное излучение. Основную часть поступающей на земную поверхность радиации поглощает пашня (до 90 %), хвойный лес (до 80 %). Часть солнечной радиации отражается от поверхности (отраженная радиация). Наибольшей отражательной способностью обладают свежевыпавший снег, поверхность водоемов, песчаная пустыня.

Распределение солнечной радиации на Земле зонально. Она убывает от экватора к полюсам в соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей на земную поверхность. На поступление солнечной радиации на поверхность Земли влияют также облачность, прозрачность атмосферы.

Материки по сравнению с океанами получают больше солнечной радиации благодаря меньшей (на 15—30 %) облачности над ними. В Северном полушарии, где основная часть Земли занята материками, суммарная радиация выше, нежели в Южном океаническом полушарии. В Антарктиде, где чистый воздух и высокая прозрачность атмосферы, поступает большое количество прямой солнечной радиации. Однако из-за высокой отражательной способности поверхности Антарктиды температура воздуха отрицательная.

Тепловые пояса

В зависимости от количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли, на земном шаре выделяют 7 тепловых поясов: жаркий, два умеренных, два холодных и два пояса вечного мороза. Границами тепловых поясов являются изотермы. Жаркий пояс с севера и юга ограничен средними годовыми изотермами +20 °С (рис. 9). Два умеренных пояса к северу и югу от жаркого пояса ограничены со стороны экватора средней годовой изотермой +20 °С, а со стороны высоких широт — изотермой +10 °С (средней температурой воздуха самых теплых месяцев — июля в Северном и января в Южном полушариях). Северная граница совпадает примерно с границей распространения лесов. Два холодных пояса к северу и югу от умеренного пояса в Северном и Южном полушариях лежат между изотермами +10 °С и 0 °С самого теплого месяца. Два пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца от холодных поясов. Царство вечных снегов и льдов простирается к Северному и Южному полюсам.

Распределение температуры воздуха на Земле

Так же как и солнечная радиация, температура воздуха на Земле изменяется зонально от экватора к полюсам. Эту закономерность наглядно отражают карты распределения изотерм самого теплого (июля — в Северном полушарии, января — в Южном) и самого холодного (января — в Северном полушарии, июля — в Южном) месяцев в году. Самой «теплой» параллелью является 10° с. ш. — термический экватор, где средняя температура воздуха +28 °С. Летом он смещается к 20° с. ш., зимой приближается к 5° с. ш. Большая часть суши находится в Северном полушарии, соответственно термический экватор сдвигается к северу.

Температура воздуха на всех параллелях Северного полушария выше, чем на аналогичных параллелях Южного полушария. Средняя годовая температура в Северном полушарии составляет +15,2 °С, а в Южном полушарии — +13,2 °С. Это связано с тем, что в Южном полушарии океан занимает большую площадь, и, следовательно, больше тепла тратится на испарение с его поверхности. Кроме того, охлаждающее влияние на Южное полушарие оказывает материк Антарктида, покрытый вечными льдами.

Средняя годовая температура в Арктике на 10—14 °С выше, чем в Антарктиде. Это в значительной степени определяется тем, что Антарктида покрыта обширным ледниковым панцирем, а большая часть Арктики представлена Северным Ледовитым океаном, куда проникают теплые течения из более низких широт. Например, отепляющее влияние на Северный Ледовитый океан оказывает Норвежское течение.

По обе стороны экватора располагаются экваториальные и тропические широты, где средняя температура зимой и летом очень высокая. Над океанами изотермы распределяются равномерно, почти совпадают с параллелями. У побережий материков они сильно искривляются. Это объясняется неодинаковым нагреванием суши и океана. Кроме того, на температуру воздуха у побережий оказывают влияние теплые и холодные течения, преобладающие ветры. Особенно это заметно в Северном полушарии, где расположена большая часть суши. (Проследите распределение температур по тепловым поясам с помощью атласа.)

В Южном полушарии распределение температур более равномерно. Однако здесь есть свои горячие области — пустыня Калахари и Центральная Австралия, где температура января поднимается выше +45 °С, а июля падает до –5 °С. Полюсом холода является Антарктида, где был зафиксирован абсолютный минимум –91,2 °С.

Годовой ход температуры воздуха обусловлен ходом солнечной радиации и зависит от географической широты. В умеренных широтах максимум температур воздуха наблюдается в июле в Северном полушарии, в январе — в Южном, а минимум — в январе в Северном полушарии, в июле — в Южном. Над океаном максимумы и минимумы запаздывают на месяц. Годовая амплитуда температур воздуха возрастает с широтой местности. Наибольших значений она достигает на континентах, значительно меньших — над океанами, на морских побережьях. Самая маленькая годовая амплитуда температур воздуха (2 °С) наблюдается в экваториальных широтах. Самая большая (более 60 °С) — в субарктических широтах на материках.

Количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от угла падения солнечных лучей, облачности и прозрачности атмосферы. Так же как и солнечная радиация, температура воздуха на Земле распределяется зонально и понижается от экватора к полюсам.

Solar Energy – обзор

17.1 Потенциал солнечной энергии и преобразование

Количество солнечной энергии, которое достигает Земли и потенциально может быть захвачено, является значительным и колеблется от 15750 до 49837 EJ [1] (что составляет около 4375–13843 ПВтч в год), как описано в главе 2. Среднее количество солнечной энергии, получаемой на границе атмосферы Земли, составляет около 342 Вт · м ⁻², из которых около 30% рассеивается или отражается обратно в космос. , оставляя около 70% или приблизительно 239 Вт м ⁻², доступных для сбора и отлова [2].Солнечная энергия на сегодняшний день является крупнейшим энергетическим ресурсом на Земле, доступным на поверхности.

К сожалению, этот потенциал нельзя полностью использовать. Солнечная энергия является прерывистым источником энергии, поскольку она подвержена вращению Земли (так что солнечный свет попадает на Землю только в дневное время) и его вращению вокруг Солнца, обеспечивая сезонность солнечной энергии.

Обнадеживает тот факт, что солнечная энергия является внутренним источником других форм возобновляемой энергии, таких как ветер, биоэнергия, океан, и является инициатором основных циклов и ископаемых видов топлива.Непосредственно солнечная энергия веками использовалась человечеством для отопления и приготовления пищи. Идея преобразования солнечной энергии в другие формы, особенно в электричество, имела жизненно важное значение для ученых и инженеров, и сегодня у нас есть два основных варианта использования солнечной энергии на основе цепочек преобразования, обсуждаемых в главе 1. Это [ 3,2]:

1.

Пассивные солнечные технологии предполагают накопление солнечной энергии без преобразования тепловой или световой энергии в какую-либо другую форму.Это в основном используется, например, для сбора, хранения и распределения солнечной энергии для отопления.

2.

Активные солнечные технологии собирают энергию солнечного излучения и используют специальное оборудование для преобразования ее в другие формы энергии, например, тепло или электричество. Эти технологии можно разделить на две основные категории:

2.1.: Солнечная тепловая технология, которая собирает и концентрирует солнечную энергию с помощью специальных устройств и затем преобразует ее в электричество в других формах, и
2.2.: Фотоэлектрическая технология, позволяющая напрямую преобразовывать солнечную энергию с помощью полупроводниковых устройств.

В промышленном масштабе реализуются оба варианта активной солнечной технологии – фотоэлектрическая и солнечная тепловая. Интенсивные исследовательские усилия ученых-энергетиков в отношении вариантов использования солнечной энергии помогли повысить эффективность фотоэлектрической технологии [2], что позволило увеличить скорость развертывания солнечных фотоэлектрических элементов в масштабах промышленного производства электроэнергии.Точно так же солнечные тепловые технологии также оказались экономически целесообразными для крупного производства электроэнергии. Это достигается за счет технологии концентрирования солнечной энергии – подхода, который позволяет собирать солнечное излучение и использовать его энергию для преобразования жидкости в пар и использовать цикл паровой турбины для производства электроэнергии.

На рис. 17.1 показано развитие установленных мощностей фотоэлектрических (PV) и тепловых солнечных (CSP) технологий за последнее десятилетие. За последние пять лет Азия затмила все другие рынки фотоэлектрических технологий, на нее пришлось около двух третей глобальных добавлений.На ведущие рынки – Китай, США, Японию, Индию и Соединенное Королевство – приходилось около 85% добавленных фотоэлектрических модулей в 2016 году. Что касается совокупной фотоэлектрической мощности, ведущими странами были Китай, Япония, Германия и США. [4]. В то время как Китай продолжал доминировать как в использовании, так и в производстве фотоэлектрических солнечных батарей, развивающиеся рынки на всех континентах начали вносить значительный вклад в глобальный рост. К концу 2016 года на каждом континенте было установлено не менее 1 ГВт фотоэлектрических мощностей, по крайней мере 24 страны имели 1 ГВт или более фотоэлектрических мощностей, и по крайней мере 114 стран имели более 10 МВт [4].

Рисунок 17.1. Установленная мощность солнечной энергии.

Рост установленной мощности солнечной энергии показывает, что фотоэлектрическая технология доминирует на рынке из-за ее массового использования как в частных, так и в промышленных приложениях для производства электроэнергии. Солнечная тепловая технология CSP намного меньше, но рассчитана только на коммунальные услуги.

Источник: на основе данных [5] .

В отличие от фотоэлектрических систем, солнечные тепловые технологии демонстрируют умеренный рост в течение последнего десятилетия.В 2016 году Южная Африка возглавила рынок по количеству новых добавок, став второй развивающейся страной, сделавшей это после Марокко в 2015 году [4]. Рост рынка CSP по-прежнему происходил за пределами традиционных рынков Испании и США, которые были одними из основных драйверов установки CSP и по-прежнему имеют наибольшую долю.

Два наиболее экономически и технически осуществимых варианта солнечной энергии – фотоэлектрическая и солнечная тепловая – являются жизнеспособным вариантом для устойчивого будущего энергобаланса.Хотя установленные мощности кажутся большими, их предполагаемая доля в мировом производстве электроэнергии варьируется от менее 1% до примерно 1,5%, в зависимости от источника данных. Тем не менее, поскольку солнечная энергия является обильным источником энергии, эти технологии оказываются важным вкладом в структуру генерации и определенно будут отражать рост и технологический прогресс в ближайшие годы.

Далее мы подробно рассматриваем эти технологии и обсуждаем их экономику, преимущества и потенциальные недостатки с точки зрения устойчивости.

Земля, солнечное тело, третье ближайшее к Солнцу на расстоянии 93 000 000 миль (148 800 000 км), находится под сильным влиянием Солнца. Земля подвергается бомбардировке мощностью 126 триллионов лошадиных сил в секунду от солнечной энергии. Но из-за удаленности Земли от Солнца поглощается только половина одной миллиардной энергии, излучаемой этим небесным телом. Несмотря на то, что Земля перехватывает лишь незначительную долю от общего количества солнечной энергии, Земля перехватывает очень много.

Рис. 3.22. Орбита Земли вокруг Солнца.

Тогда возникает вопрос: что происходит с солнечной энергией? Энергия, достигающая верхних слоев атмосферы, не достигает поверхности Земли. Свойства атмосферы улавливают различное количество радиации.

Учебный вопрос 3.8

Что , а не влияет на количество поступающей солнечной радиации?

Из 100 единиц энергии, достигающих верхних слоев атмосферы, шесть рассеиваются обратно в космос частицами атмосферы.Облака (особенно водяные) отражают еще 20 единиц обратно в космос. Еще 19 единиц поглощаются атмосферой и облаками. Остается только 55 единиц солнечной энергии, которые достигают поверхности. Четыре единицы из них отражаются поверхностью обратно в космос (рис. 3.23). Таким образом, поверхность поглощает чуть более половины поступающей солнечной энергии. Это средние глобальные значения, которые, очевидно, будут меняться при взгляде на отдельные места или повседневную погоду.

Рис. 3.23 Солнечное излучение, достигающее верхних слоев атмосферы, разделяется на своем пути через атмосферу.Лишь около половины энергии достигает поверхности.

То, сколько солнечной радиации достигает поверхности, определяет погоду и климат. Вся наша погода определяется этой энергией, исходящей от солнца, и когда солнце ударяет по поверхности земли. Любое излучение, которое не достигает поверхности, мало влияет на погоду или климат. Но солнечная радиация, просто достигающая поверхности, не полностью объясняет воздействие радиации на поверхность. Когда солнечное излучение достигает поверхности, могут возникнуть две ситуации: излучение поглощается поверхностью или отражается от нее.Очень мало передается в почву. Передается так мало, что это игнорируется. Поглощенное излучение используется для внутренних процессов и других функций, о которых мы поговорим. Но какое-то излучение обычно не поглощается. Если излучение не поглощается, оно отражается.

Пример отраженного излучения – при сравнении визуального эффекта снега. Когда снег только что выпал и белый, он очень яркий, отражая ваш свет. Снег поглощает около 25% падающей на него солнечной энергии; часть снега темнее, часть светлее.Пушистый снег – это пример более светлого снега. Независимо от формы, снег поглощает около 25% солнечного света и отражает около 75% света обратно в небо. Следовательно, считается, что снег имеет высокое альбедо. Альбедо – это процент излучения, которое отражает поверхность.

Лес поглощает около 95% падающего на него солнечного света. Вспаханное поле также может поглотить 95%. Песок ярче, меньше впитывает, чем лес. Поглощение солнечного света поверхностью воды зависит от угла падения света.Чем вертикальнее лучи падают на воду, тем больше она поглощается. Чем больше угол наклона, тем больше отражается солнечный свет. Иногда на воде появляется отблеск, известный как зеркальное отражение. Различные поверхности имеют альбедо, которые влияют на количество солнечной энергии, поглощаемой и удерживаемой Землей. Объединение всех поверхностей, измеренных по спутниковым данным, дает общее альбедо земли около 0,30 (таблица 3.4).

Таблица 3.4 Альбедо различных поверхностей.
Поверхность	Альбедо (%)
Свежий снег	75-95
Облака (толстые)	60-90
Облака (тонкие)	30–50
Лед	30-40
Песок	15-45
Травяное поле	10-30
Сухое вспаханное поле	5-20
Вода	10 *
Лес	3-10

* среднесуточное значение, вода сильно меняется в зависимости от угла падения солнца.

То, что происходит с излучением, когда оно достигает поверхности, в таком случае зависит от самой поверхности. На это могут сильно повлиять погода и климат. Снег оказывает огромное влияние на то, как поверхность нагревается, как и некоторые другие поверхности. Это должно помочь объяснить некоторые различия температур, наблюдаемые на разных поверхностях при моделировании излучения.

Экологическая осведомленность: знание своего мира

Жизнь на Земле возможна, потому что энергия протекает через экосистемы в одном направлении, а материя бесконечно вращается.Вода и элементы, такие как углерод, азот, фосфор и сера, являются примерами веществ, которые циркулируют в экосистемах.

Первоначальным источником почти всей энергии в экосистеме является Солнце. Вся энергия, выделяемая солнцем, не достигает Земли. Одна миллиардная часть всей энергии, выделяемой Солнцем, фактически достигает Земли. Из всей энергии, которая достигает Земли, чуть менее 34 процентов отражается обратно в космос облаками. Сама Земля отражает еще 66 процентов обратно в космос.Менее одного процента всей энергии, которая достигает Земли, используется растениями для фотосинтеза. Растения часто называют производителями из-за их способности самостоятельно производить пищу из солнечной энергии.

Когда ученые обсуждают энергию, они часто ссылаются на законы термодинамики. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена. Второй закон гласит, что энергия постоянно преобразуется из высококачественной в низкокачественную.Энергия высокого качества способна выполнять большой объем работы, в то время как энергия низкого качества способна выполнять меньше работы. Ученые знают, что качество энергии всегда меняется с высокого на низкое, когда выполняется работа. Во время изменения часть энергии теряется в виде тепла, которое не может работать. Количество энергии, теряемой в виде тепла, часто достигает 90 процентов от общей энергии.

Собирая все это вместе в примере, если бы 1 000 000 единиц солнечной энергии достигали Земли, один процент или 10 000 единиц были бы доступны для использования растениями.Из этих 10 000 единиц растения потеряют 90 процентов, или 9 000 единиц, в виде тепла.

Если затем животное съело растения, оно получило бы только 1000 единиц энергии. Этих животных называют первичными потребителями , потому что они не могут производить себе пищу. Коровы и овцы являются примерами основных потребителей. Если другое животное съест корову или овцу, оно получит только 100 единиц энергии, поскольку корова или овца потеряют 900 единиц в виде тепла. Животные, которые едят других животных, называются вторичными потребителями. Ученые считают, что четыре или пять из этих преобразований энергии наиболее вероятны, прежде чем количество переданной энергии станет слишком маленьким для поддержания жизни.

Автор: доктор Николас Смит-Себасто

Вот сколько имеет потенциальная солнечная энергия

Солнце с Земли.Такой сильный! НАСА / Рейтер Есть один простой факт, который может изменить ваше мнение о возобновляемых источниках энергии.

За один час количество солнечной энергии, падающей на Землю, больше, чем весь мир потребляет за год.

Чтобы выразить это цифрами, от Министерства энергетики США:

Каждый час 430 квинтиллионов Джоулей энергии Солнца попадает на Землю .Это 430 с 18 нулями после него!

Для сравнения, общее количество энергии, которое все люди используют в год, составляет 410 квинтиллионов джоулей.

Для контекста, средний американский дом потреблял 39 миллиардов Джоулей электроэнергии в 2013 году.

Ясно, что у нас есть источник практически неограниченной (солнце не исчезнет еще 5 миллиардов лет или около того) чистой энергии в виде солнечной энергии – мы просто не улавливаем ее.

Потребление энергии в США. ОВОС США В прошлом году солнечная энергия обеспечивала только 0.По данным Управления энергетической информации США, в США используется 39% энергии.

Возобновляемые источники энергии, включая солнечную, ветровую, гидроэнергетику, биомассу и геотермальную энергию, составляют 13% от общего количества.

По очевидным причинам возобновляемые источники энергии пользуются большим спросом. Они не увеличивают углеродный след и не усугубляют глобальное потепление, как сжигание ископаемого топлива.

Мы не можем и не должны продолжать использовать нефть и уголь вечно – это, как сказал Илон Маск, «самый глупый эксперимент в истории», потому что мы изменяем атмосферу Земли, не зная о последствиях.

Итак, если солнечная энергия такая мощная, почему мы все еще используем ее так мало?

Будущее за солнечными батареями? Роберт Никельсберг / Getty Images Большая часть проблемы сводится к батареям.Мы не разработали батареи, которые могли бы достаточно эффективно накапливать достаточное количество энергии, производимой солнечными батареями, чтобы обеспечивать надежное питание. По сути, нам нужны батареи, которые достаточно хороши, чтобы хранить невероятное количество солнечной энергии, которая постоянно попадает на Землю, чтобы мы могли использовать ее, когда не солнечно.

Другая проблема – наша способность улавливать всю эту энергию солнца. По данным Северо-Западного университета, исследователи во всем мире в государственных лабораториях и энергетических компаниях каждый год разрабатывают более совершенные солнечные панели, однако типичный массив в домах людей сегодня может преобразовывать только 14% энергии, которую он улавливает, в электричество.Лабораторные тесты увеличились за последние 20%, но, вероятно, потребуются годы, чтобы воплотить в реальность рыночного использования.

Однажды мы сможем уловить всю энергию, которую дает наше солнце. Это потребует времени, инвестиций и множества инноваций.

Примечание редактора: В более ранней версии этой статьи мы неправильно рассчитали процент энергии США, полученный за счет солнечной энергии в прошлом году. Было 0,39% .

солнечной энергии | Национальное географическое общество

Солнечная энергия – это любой тип энергии, вырабатываемый солнцем.

Солнечная энергия создается за счет ядерного синтеза, происходящего на Солнце. Синтез происходит, когда протоны атомов водорода яростно сталкиваются в ядре Солнца и сливаются, образуя атом гелия.

Этот процесс, известный как цепная реакция PP (протон-протон), выделяет огромное количество энергии. По своей сути, Солнце каждую секунду сплавляет около 620 миллионов метрических тонн водорода. Цепная реакция PP происходит в других звездах размером с наше Солнце и обеспечивает их непрерывной энергией и теплом.Температура этих звезд составляет около 4 миллионов градусов по шкале Кельвина (около 4 миллионов градусов по Цельсию, 7 миллионов градусов по Фаренгейту).

В звездах, которые примерно в 1,3 раза больше Солнца, цикл CNO способствует созданию энергии. Цикл CNO также преобразует водород в гелий, но для этого полагается на углерод, азот и кислород (C, N и O). В настоящее время менее 2% солнечной энергии создается за счет цикла CNO.

Ядерный синтез посредством цепной реакции полипропилена или цикла CNO высвобождает огромное количество энергии в форме волн и частиц.Солнечная энергия постоянно уходит от солнца и по всей солнечной системе. Солнечная энергия нагревает Землю, вызывает ветер и погоду, а также поддерживает жизнь растений и животных.

Энергия, тепло и свет солнца уходят в форме электромагнитного излучения (ЭМИ).

Электромагнитный спектр существует в виде волн разных частот и длин волн. Частота волны показывает, сколько раз волна повторяется за определенную единицу времени. Волны с очень короткими длинами волн повторяются несколько раз в заданную единицу времени, поэтому они высокочастотны.Напротив, низкочастотные волны имеют гораздо большую длину волны.

Подавляющее большинство электромагнитных волн для нас невидимо. Наиболее высокочастотные волны, излучаемые солнцем, – это гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи). Наиболее вредные ультрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются атмосферой Земли. Менее сильные ультрафиолетовые лучи проходят через атмосферу и могут вызвать солнечный ожог.

Солнце также излучает инфракрасное излучение, волны которого намного более низкочастотны. Большая часть тепла от солнца поступает в виде инфракрасной энергии.

Между инфракрасным и ультрафиолетовым светом находится видимый спектр, содержащий все цвета, которые мы видим на Земле. Красный цвет имеет самую длинную длину волны (ближайшую к инфракрасному), а фиолетовый (ближайшую к ультрафиолетовому излучению) самую короткую.

Естественная солнечная энергия

Парниковый эффект
Инфракрасные, видимые и УФ-волны, достигающие Земли, участвуют в процессе нагревания планеты и создания возможности для жизни – так называемого «парникового эффекта».

Около 30% солнечной энергии, которая достигает Земли, отражается обратно в космос.Остальное поглощается атмосферой Земли. Радиация нагревает поверхность Земли, и поверхность излучает часть энергии обратно в виде инфракрасных волн. Когда они поднимаются в атмосфере, их улавливают парниковые газы, такие как водяной пар и углекислый газ.

Парниковые газы задерживают тепло, которое отражается обратно в атмосферу. Таким образом они действуют как стеклянные стены теплицы. Этот парниковый эффект сохраняет на Земле достаточно тепла, чтобы поддерживать жизнь.

Фотосинтез
Почти все живое на Земле прямо или косвенно использует солнечную энергию для получения пищи.

Производители напрямую полагаются на солнечную энергию. Они поглощают солнечный свет и превращают его в питательные вещества в процессе фотосинтеза. Производители, также называемые автотрофами, включают растения, водоросли, бактерии и грибы. Автотрофы – основа пищевой сети.

Потребители полагаются на производителей питательных веществ. Травоядные, плотоядные, всеядные и детритофаги косвенно полагаются на солнечную энергию.Поедают травоядные растения и других производителей. Плотоядные и всеядные животные едят как производителей, так и травоядных. Детритофаги разлагают растительные и животные вещества, потребляя их.

Ископаемое топливо
Фотосинтез также отвечает за все ископаемое топливо на Земле. По оценкам ученых, около 3 миллиардов лет назад первые автотрофы появились в водных условиях. Солнечный свет позволил растениям процветать и развиваться. После гибели автотрофов они разложились и ушли вглубь Земли, иногда на тысячи метров.Этот процесс продолжался миллионы лет.

Под сильным давлением и высокими температурами эти останки стали тем, что мы называем ископаемым топливом. Микроорганизмы стали нефтью, природным газом и углем.

Люди разработали процессы добычи этих ископаемых видов топлива и их использования для получения энергии. Однако ископаемое топливо – невозобновляемый ресурс. На их формирование уходят миллионы лет.

Использование солнечной энергии

Солнечная энергия является возобновляемым ресурсом, и многие технологии могут использовать ее непосредственно для использования в домах, на предприятиях, школах и больницах.Некоторые технологии солнечной энергии включают фотоэлектрические элементы и панели, концентрированную солнечную энергию и солнечную архитектуру.

Существуют различные способы улавливания солнечного излучения и преобразования его в полезную энергию. В методах используется либо активная солнечная энергия, либо пассивная солнечная энергия.

Активные солнечные технологии используют электрические или механические устройства для активного преобразования солнечной энергии в другую форму энергии, чаще всего в тепло или электричество. Пассивные солнечные технологии не используют никаких внешних устройств.Вместо этого они используют преимущества местного климата для обогрева конструкций зимой и отражения тепла летом.

Фотовольтаика

Фотовольтаика – это форма активной солнечной технологии, которая была открыта в 1839 году 19-летним французским физиком Александром-Эдмоном Беккерелем. Беккерель обнаружил, что когда он помещал хлорид серебра в кислотный раствор и подвергал его воздействию солнечного света, прикрепленные к нему платиновые электроды генерировали электрический ток. Этот процесс производства электричества непосредственно из солнечного излучения называется фотоэлектрическим эффектом или фотоэлектрическим эффектом.

Сегодня фотоэлектрическая энергия, вероятно, самый распространенный способ использования солнечной энергии. Фотоэлектрические батареи обычно включают солнечные панели, совокупность десятков или даже сотен солнечных элементов.

Каждый солнечный элемент содержит полупроводник, обычно сделанный из кремния. Когда полупроводник поглощает солнечный свет, он выбивает электроны. Электрическое поле направляет эти свободные электроны в электрический ток, текущий в одном направлении. Металлические контакты в верхней и нижней части солнечного элемента направляют этот ток к внешнему объекту.Внешний объект может быть таким маленьким, как вычислитель на солнечной энергии, или большим, как электростанция.

Фотоэлектрические элементы были впервые широко использованы на космических кораблях. Многие спутники, включая Международную космическую станцию, имеют широкие отражающие «крылья» солнечных батарей. МКС имеет два крыла солнечных батарей (ПАВ), в каждом из которых используется около 33 000 солнечных элементов. Эти фотоэлектрические элементы снабжают МКС всем электричеством, позволяя астронавтам управлять станцией, безопасно жить в космосе в течение нескольких месяцев и проводить научные и инженерные эксперименты.

Фотоэлектрические электростанции построены по всему миру. Самые большие станции находятся в США, Индии и Китае. Эти электростанции вырабатывают сотни мегаватт электроэнергии, которая используется для снабжения домов, предприятий, школ и больниц.

Фотоэлектрическая технология также может быть установлена в меньшем масштабе. Солнечные панели и элементы могут быть прикреплены к крышам или наружным стенам зданий, обеспечивая электричество для конструкции. Их можно размещать как вдоль дорог, так и на легких магистралях.Солнечные элементы достаточно малы, чтобы питать даже небольшие устройства, такие как калькуляторы, паркоматы, уплотнители мусора и водяные насосы.

Концентрированная солнечная энергия

Другой тип активной солнечной технологии – это концентрированная солнечная энергия или концентрированная солнечная энергия (CSP). В технологии CSP используются линзы и зеркала для фокусировки (концентрации) солнечного света с большой площади на гораздо меньшей. Эта интенсивная область излучения нагревает жидкость, которая, в свою очередь, генерирует электричество или подпитывает другой процесс.

Солнечные печи – пример концентрированной солнечной энергии. Есть много различных типов солнечных печей, в том числе солнечные энергетические башни, параболические желоба и отражатели Френеля. Они используют один и тот же общий метод для захвата и преобразования энергии.

В солнечных электростанциях используются гелиостаты, плоские зеркала, которые поворачиваются, чтобы следовать по дуге солнца в небе. Зеркала расположены вокруг центральной «коллекторной башни» и отражают солнечный свет в концентрированный луч света, который падает на точку фокусировки на башне.

В предыдущих проектах солнечных электростанций концентрированный солнечный свет нагревал емкость с водой, в результате чего производился пар, приводивший в действие турбину. В последнее время в некоторых солнечных электростанциях используется жидкий натрий, который имеет более высокую теплоемкость и сохраняет тепло в течение более длительного периода времени. Это означает, что жидкость не только достигает температуры от 773 до 1273 К (от 500 до 1000 ° C или от 932 до 1832 ° F), но и может продолжать кипятить воду и генерировать энергию, даже когда солнце не светит.

Параболические желоба и отражатели Френеля также используют CSP, но их зеркала имеют другую форму.Параболические зеркала изогнутые, по форме напоминающие седло. В отражателях Френеля используются плоские тонкие полоски зеркала, чтобы улавливать солнечный свет и направлять его на трубку с жидкостью. Отражатели Френеля имеют большую площадь поверхности, чем параболические желоба, и могут концентрировать солнечную энергию примерно в 30 раз по интенсивности.

Концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. Самый большой объект в мире – это ряд заводов в пустыне Мохаве в Калифорнии. Эта система производства солнечной энергии (SEGS) вырабатывает более 650 гигаватт-часов электроэнергии каждый год.Другие крупные и эффективные предприятия были разработаны в Испании и Индии.

Концентрированная солнечная энергия также может использоваться в меньших масштабах. Например, он может генерировать тепло для солнечных плит. Люди в деревнях по всему миру используют солнечные плиты для кипячения воды для санитарии и приготовления пищи.

Солнечные плиты имеют много преимуществ по сравнению с дровяными печами: они не создают опасности возгорания, не производят дыма, не требуют топлива и сокращают потерю среды обитания в лесах, где деревья будут заготавливаться в качестве топлива.Солнечные плиты также позволяют сельским жителям уделять время учебе, работе, здоровью или семье в то время, которое раньше использовалось для сбора дров. Солнечные плиты используются в самых разных регионах, таких как Чад, Израиль, Индия и Перу.

Солнечная архитектура

В течение дня солнечная энергия является частью процесса тепловой конвекции или перемещения тепла из более теплого помещения в более прохладное. Когда солнце встает, оно начинает нагревать предметы и материалы на Земле.В течение дня эти материалы поглощают тепло солнечного излучения. Ночью, когда солнце садится и атмосфера остывает, материалы выделяют тепло обратно в атмосферу.

Пассивные солнечные энергии используют преимущества этого естественного процесса нагрева и охлаждения.

Дома и другие здания используют пассивную солнечную энергию для эффективного и недорогого распределения тепла. Примером этого является расчет «тепловой массы» здания. Тепловая масса здания – это основная масса материала, нагреваемого в течение дня.Примеры тепловой массы здания: дерево, металл, бетон, глина, камень или грязь. Ночью тепловая масса отдает тепло обратно в комнату. Эффективные системы вентиляции – коридоры, окна и воздуховоды – распределяют теплый воздух и поддерживают умеренную постоянную температуру в помещении.

Пассивные солнечные технологии часто используются при проектировании зданий. Например, на этапе планирования строительства инженер или архитектор может выровнять здание по дневному пути солнца, чтобы получить желаемое количество солнечного света.Этот метод учитывает широту, высоту и типичный облачный покров определенной области. Кроме того, здания могут быть построены или переоборудованы для обеспечения теплоизоляции, тепловой массы или дополнительного затенения.

Другими примерами пассивной солнечной архитектуры являются холодные крыши, лучистые барьеры и зеленые крыши. Холодные крыши окрашены в белый цвет и отражают солнечное излучение, а не поглощают его. Белая поверхность уменьшает количество тепла, которое достигает внутренней части здания, что, в свою очередь, снижает количество энергии, необходимой для охлаждения здания.

Излучающие барьеры работают аналогично охлаждающим крышам. Они обеспечивают изоляцию с помощью материалов с высокой отражающей способностью, таких как алюминиевая фольга. Фольга отражает, а не поглощает тепло, и может снизить затраты на охлаждение до 10%. Помимо крыш и чердаков, под перекрытиями могут быть установлены лучистые барьеры.

Зеленые крыши – это крыши, полностью покрытые растительностью. Они требуют почвы и орошения для поддержки растений, а также водонепроницаемого слоя под ними. Зеленые крыши не только уменьшают количество поглощаемого или теряемого тепла, но и обеспечивают растительность.Посредством фотосинтеза растения на зеленых крышах поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Они фильтруют загрязнители из дождевой воды и воздуха и компенсируют некоторые эффекты использования энергии в этом пространстве.

Зеленые крыши были традицией в Скандинавии на протяжении веков, а недавно стали популярными в Австралии, Западной Европе, Канаде и США. Например, компания Ford Motor Company покрыла растительностью 42 000 квадратных метров (450 000 квадратных футов) крыш своего сборочного завода в Дирборне, штат Мичиган.Крыши не только сокращают выбросы парниковых газов, но и уменьшают сток ливневых вод, поглощая несколько сантиметров осадков.

Зеленые крыши и холодные крыши также могут противодействовать эффекту «городского теплового острова». В оживленных городах температура может быть постоянно выше, чем в прилегающих районах. Этому способствуют многие факторы: города построены из таких материалов, как асфальт и бетон, которые поглощают тепло; высокие здания блокируют ветер и его охлаждающие эффекты; и большое количество отработанного тепла генерируется промышленностью, транспортом и большим населением.Использование доступного пространства на крыше для посадки деревьев или отражение тепла с помощью белых крыш может частично снизить локальное повышение температуры в городских районах.

Солнечная энергия и люди

Поскольку в большинстве частей света солнечный свет светит только около половины дня, технологии солнечной энергии должны включать методы хранения энергии в темное время суток.

В системах с термической массой используется парафиновый воск или различные формы соли для хранения энергии в виде тепла.Фотоэлектрические системы могут отправлять избыточную электроэнергию в местную электросеть или накапливать энергию в аккумуляторных батареях.

Есть много плюсов и минусов у использования солнечной энергии.

Преимущества
Основным преимуществом использования солнечной энергии является то, что она является возобновляемым ресурсом. У нас будет стабильный безграничный запас солнечного света еще на 5 миллиардов лет. За один час атмосфера Земли получает достаточно солнечного света, чтобы обеспечить потребности в электроэнергии каждого человека на Земле в течение года.

Солнечная энергия экологически чистая. После того, как оборудование, использующее солнечную энергию, построено и введено в эксплуатацию, солнечная энергия не нуждается в топливе для работы. Он также не выделяет парниковые газы или токсичные материалы. Использование солнечной энергии может значительно снизить воздействие на окружающую среду.

Есть места, где солнечная энергия практически применима. Дома и здания в районах с большим количеством солнечного света и низкой облачностью имеют возможность использовать обильную энергию солнца.

Солнечные плиты представляют собой отличную альтернативу приготовлению пищи с использованием дровяных печей, от которых до сих пор полагаются 2 миллиарда человек.Солнечные плиты обеспечивают более чистый и безопасный способ дезинфекции воды и приготовления пищи.

Солнечная энергия дополняет другие возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра или гидроэлектроэнергия.

Дома или предприятия, которые устанавливают успешные солнечные панели, действительно могут производить избыточное электричество. Эти домовладельцы или владельцы бизнеса могут продавать энергию обратно поставщику электроэнергии, сокращая или даже отменяя счета за электроэнергию.

Недостатки
Основным сдерживающим фактором использования солнечной энергии является необходимое оборудование.Оборудование на солнечных батареях стоит дорого. Покупка и установка оборудования для отдельных домов может стоить десятки тысяч долларов. Хотя правительство часто предлагает сниженные налоги для людей и предприятий, использующих солнечную энергию, а технология может исключить счета за электричество, первоначальная стоимость слишком высока, чтобы многие могли ее учитывать.

Гелиоэнергетическое оборудование тоже тяжелое. Чтобы переоборудовать или установить солнечные панели на крыше здания, крыша должна быть прочной, большой и ориентированной на путь солнца.

Как активные, так и пассивные солнечные технологии зависят от факторов, которые находятся вне нашего контроля, таких как климат и облачный покров. Необходимо изучить местные районы, чтобы определить, будет ли солнечная энергия эффективной в этой области.

Солнечный свет должен быть обильным и постоянным, чтобы солнечная энергия была эффективным выбором. В большинстве мест на Земле изменчивость солнечного света затрудняет использование в качестве единственного источника энергии.

1. Солнце дает энергию

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

а.Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, достигающего Земли, поглощается и нагревает планету.

г. Когда Земля излучает столько же энергии, сколько поглощает, ее энергетический баланс находится в равновесии, а средняя температура остается стабильной.

г. Наклон оси Земли относительно ее орбиты вокруг Солнца приводит к предсказуемым изменениям продолжительности светового дня и количества солнечного света, получаемого на любой широте в течение года.Эти изменения вызывают годовой цикл времен года и связанные с ним изменения температуры.

г. Постепенные изменения вращения Земли и орбиты вокруг Солнца изменяют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, за последний 1 миллион лет эти изменения происходили в 100000-летних циклах, которые привели к ледниковым периодам и более коротким теплым периодам между ними.

e. Значительное увеличение или уменьшение выработки солнечной энергии вызовет нагрев или охлаждение Земли.Спутниковые измерения, сделанные за последние 30 лет, показывают, что выход солнечной энергии изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения в солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Энергия Солнца управляет климатической системой

Солнце согревает планету, управляет гидрологическим циклом и делает возможной жизнь на Земле. Количество солнечного света, получаемого на поверхности Земли, зависит от отражательной способности поверхности, угла наклона Солнца, солнечного излучения и циклических изменений орбиты Земли вокруг Солнца.

Фундаментальная наука о солнечной энергии и ее роль в климате Земли могут быть поняты учащимися средних школ, но сложность энергетического баланса Земли остается областью активных научных исследований. Таким образом, эта тема одновременно элементарна и сложна.

Этот принцип связан с Принципом энергетической грамотности 2: Физические процессы на Земле являются результатом потока энергии через систему Земли.

Покажите студентам основы механики климатической системы

Понимание роли солнечной радиации в климатической системе Земли может помочь нам понять важные концепции, такие как:

Причины времен года.
На этом рисунке показан наклон земной оси, вызывающий смену времен года. (Примечание: расстояние и диаметр НЕ в масштабе.)
Происхождение: Это изображение было создано Rhcastilhos и размещено на Wikimedia Commons. Автор этого изображения опубликовал его в открытом доступе.
Повторное использование: Этот элемент является общественным достоянием и может использоваться повторно без ограничений.
Времена года вызваны наклоном оси Земли.Наклоненная ось означает, что северная и южная части Земли не получают равного количества солнечной радиации (энергии на единицу площади). Когда южное полушарие наклонено к солнцу, в южном полушарии лето, а в северном – зима. (Принцип 1c)

Причины возникновения ледниковых периодов.
Ледниковые периоды были вызваны изменениями в распределении солнечной радиации, полученной по поверхности Земли. Траектория орбиты Земли непостоянна.Вариации орбитальной траектории Земли вызывают изменение солнечного излучения, достигающего любой точки на поверхности Земли. (Принцип 1d)

Как количество энергии, излучаемой солнцем (яркость солнца), изменяется с течением времени.
Выход солнца непостоянен. Его светимость (общая энергия, излучаемая солнцем) увеличивалась с течением геологического времени и незначительно изменяется в более коротких временных масштабах.

Почему недавнее потепление климата не было вызвано увеличением выработки солнечной энергии.
Выделение солнечной энергии не изменилось в достаточной степени за последние десятилетия, чтобы учесть повышение температуры, которое наблюдалось в то же время. (Принцип 1e)

Большинство видов энергии, которые используют люди, получают из солнечной энергии.
Многие формы энергии, которые люди используют, в конечном итоге получают из солнечной радиации, такие как продукты питания, углеводороды (например, нефть и природный газ), энергия ветра, гидроэлектроэнергия и, конечно же, солнечная энергия.

Помогая студентам понять эти идеи

На этом рисунке показан вид изменений орбиты Земли (так называемые циклы Миланковича) за 1 000 000 лет и их влияние на солнечное воздействие. Нижняя кривая показывает циклы недавних ледниковых периодов.

Происхождение: Это изображение было создано Робертом А. Роде на основе общедоступных данных и включено в проект «Искусство глобального потепления».
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org / licenses / by-nc-sa / 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ под аналогичной лицензией.

В большинстве программ и стандартов естественнонаучного образования упоминается роль солнца в обеспечении энергией системы Земли, но часто несогласованно. Сезоны и их важность в формировании сезонных погодных условий и миграции животных можно преподавать в начальной школе, а затем не возвращаться к ним многие годы, если вообще.

Более того, учащиеся всех возрастов, включая студентов колледжей и взрослых, испытывают трудности с пониманием того, что является причиной времен года. Помимо осевого наклона, факторы, которые играют роль в ментальных моделях людей, включают веру в то, что Земля вращается вокруг Солнца по вытянутой эллиптической траектории; заблуждение относительно относительных размеров, движения и расстояния Земли от Солнца; как распространяется свет; длина обращения Земли вокруг Солнца; и даже период вращения. Одна из стратегий смягчения этого распространенного заблуждения состоит в том, чтобы обеспечить адекватное рассмотрение «причин времен года» в старшей школе, когда учащиеся имеют достаточный опыт в области геометрии и физики, чтобы усвоить концепции (McCaffrey & Buhr, 2008).

Количество солнечной энергии, получаемой Землей, соответствует естественному 11-летнему циклу Солнца, состоящему из небольших подъемов и падений, без чистого увеличения с 1950-х годов. За тот же период глобальная температура заметно повысилась. Поэтому крайне маловероятно, что Солнце вызвало наблюдаемую тенденцию к потеплению глобальной температуры за последние полвека. Изображение из НАСА.

Происхождение: Изображение из НАСА, с https://climate.nasa.gov/faq/14/is-the-sun-causing-global-warming/
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может быть использован повторно свободно без ограничений.

Устойчивое заблуждение состоит в том, что недавнее потепление климата вызвано изменениями в поступающей солнечной энергии, а не увеличением выбросов парниковых газов. Эту проблему можно решить, изучив данные о солнечной энергии и сравнив их с данными о глобальной температуре. Данные ясно показывают, что освещенность Солнца не коррелирует с температурой Земли.

Прекрасные объяснения этому можно найти в Skeptical Science: Sun and Climate: Moving in the Other Directions и с графикой из Bloomberg: Что на самом деле согревает мир? Этот привлекательный график составлен на основе данных НАСА и выходных данных модели.

Реализация этих идей в вашем классе

Солнечная радиация – это основная энергия, управляющая нашей климатической системой, и почти все климатические и биологические процессы на Земле зависят от солнечного излучения. Энергия солнца необходима для многих процессов на Земле, включая нагревание поверхности, испарение, фотосинтез и атмосферную циркуляцию. Таким образом, изучение того, как Солнце питает различные процессы на Земле, может быть частью многих типов научных курсов.Многие научные концепции, относящиеся к этому принципу, могут быть реализованы путем поощрения сезонных наблюдений, участия в гражданских научных программах со студентами (таких как GLOBE) и периодического пересмотра основ того, как количество и интенсивность солнечной энергии влияет на климат Земли.

Способам, которыми энергия Солнца управляет климатической системой, можно научить с самого базового уровня и выше с помощью самых сложных научных подходов.

Интегрирующие решения – Научные концепции, относящиеся к солнечному излучению, могут быть расширены, чтобы включить солнечную энергетику и технологии, включая солнечные печи, пассивное солнечное проектирование, солнечную тепловую энергию и солнечное электричество.Это может помочь повысить осведомленность об альтернативах использованию ископаемого топлива и создать форум для обсуждения решений по изменению климата, которые наше общество может принять.

Учебные материалы из коллекции CLEAN На этом рисунке показано, как белый лед отражает солнечный свет, в то время как более темная океанская вода поглощает солнечный свет. Это называется альбедо или отражательной способностью.

Происхождение: Изображение предоставлено: NASA
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может использоваться повторно без ограничений.

Средняя школа

Глобусы и другие физические модели могут использоваться, чтобы показать наклон земной оси и то, как это влияет на распределение солнечного света в разные сезоны, например, в «Мой угол охлаждения: эффекты расстояния и наклона».
Введение в климат Земли – Этот урок представляет собой введение в климат Земли и охватывает ключевые принципы, касающиеся уникального климата Земли, атмосферы, а также региональных и временных климатических различий.
Чувствуете себя авантюристом? Amazing Albedo – это практическое занятие, которое включает в себя измерение температуры поверхностей разного цвета.

Средняя школа

Приложение Climate: A Balancing Act позволяет учащимся настраивать параметры, влияющие на энергетический баланс Земли: входящую солнечную радиацию, эффект альбедо, парниковый эффект и исходящую радиацию.
Студенты могут узнать, как орбитальные циклы и ледниковые периоды хорошо коррелируют с климатическим апплетом Milankovitch Cycles.
Этот инструмент интерактивной визуализации Seasons может стать основой для открытого исследования того, как солнечная радиация меняется в зависимости от местоположения и сезона.
The Solar Influence: Climate Change, выпущенное Национальными академиями, может помочь подкрепить доказательства того, что солнечная активность составляет , а не , вызывая глобальное потепление.

Родственные педагогические методы:

Колледж

Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы

Поиск по классу: средняя школа старшая школа введение колледж высший колледж поиск все классы

Список литературы

Какова роль Солнца в изменении климата? – НАСА предлагает понятный, но авторитетный взгляд на то, почему солнечная активность, солнечные циклы и солнечные пятна не связаны с сегодняшним потеплением климата.У НАСА есть соответствующий пост, в котором развенчивается миф о надвигающемся ледниковом периоде.
Солнце и климат: движение в противоположных направлениях Эта страница веб-сайта Skeptical Science дает четкие ответы на общие вопросы и неправильные представления об изменении климата.
Что на самом деле согревает мир? – На этом анимированном изображении сравниваются различные воздействия, действующие на климат Земли. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты, яркостью солнца и вулканическими выбросами, сравниваются с эффектом выбросов парниковых газов.Графика очень интересная, а данные взяты из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS).
McCaffrey & Buhr, 2008: Разъяснение климатической путаницы. – Статья в журнале Physical Geography о распространенных заблуждениях в климатологии.

Дополнительные ресурсы

Видео об этом принципе

Инклюзивное руководство по преподаванию климата

Погода – Солнечная энергия – Земля, атмосфера, радиация и поверхность

Движущей силой всех метеорологических изменений, происходящих на Земле, является солнечная энергия .Каждую минуту внешние части земной атмосферы получают в среднем 2 калории на квадратный сантиметр. Это значение известно как солнечная постоянная. Хотя солнечная постоянная изменяется в течение очень длительных периодов времени, она не изменяется в достаточной степени, чтобы повлиять на общий характер погоды на Земле в течение коротких периодов времени.

Солнечная энергия, достигающая внешней атмосферы, может постигнуть самые разные судьбы. Тридцать процентов всей солнечной энергии теряется в пространстве из-за рассеяния и отражения от облаков и земной поверхности.Еще 19% поглощается газами в атмосфере и облаками. Около четверти его (25%) достигает поверхности Земли непосредственно; другая четверть (26%) в конечном итоге достигает поверхности после того, как рассеивается газами в атмосфере.

Важным фактором, определяющим судьбу солнечного излучения , является его длина волны. Более короткие волны имеют тенденцию поглощаться газами в атмосфере (особенно кислород и озон ), в то время как излучение более длинных волн имеет тенденцию передаваться на поверхность земли.

Энергия солнца на Земле

Рисунок 1. Солнечная постоянная.

Рисунок 2. Цикл Фольфа.

Рисунок 3. Рассеивание солнечной энергии.

Рисунок 4. Пути расходования солнечной энергии на поверхности Земли.

Рисунок 5. Схема пищевой цепи.

Рисунок 6. Продукция органического углерода.

Солнечная энергия общее количество – Справочник химика 21

Источники энергии для организмов

Рекомендуем прочитать:

Солнечная энергетическая

Проверочная работа по теме “Климат РФ”

Солнечная радиация

Солнечная радиация. Тепловые пояса Земли

Солнечная радиация

Тепловые пояса

Распределение температуры воздуха на Земле

Solar Energy – обзор

17.1 Потенциал солнечной энергии и преобразование

Учебный вопрос 3.8

Экологическая осведомленность: знание своего мира

Вот сколько имеет потенциальная солнечная энергия

солнечной энергии | Национальное географическое общество

1. Солнце дает энергию

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

Энергия Солнца управляет климатической системой

Покажите студентам основы механики климатической системы

Помогая студентам понять эти идеи

Родственные педагогические методы:

Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы

Список литературы

Дополнительные ресурсы

Видео об этом принципе

Инклюзивное руководство по преподаванию климата

Погода – Солнечная энергия – Земля, атмосфера, радиация и поверхность

Добавить комментарий Отменить ответ

Количество солнечной энергии достигшей поверхности земли это: Количество солнечной энергии достигшей поверхности земли — О космосе

Энергия солнца на Земле

Рисунок 1. Солнечная постоянная.

Рисунок 2. Цикл Фольфа.

Рисунок 3. Рассеивание солнечной энергии.

Рисунок 4. Пути расходования солнечной энергии на поверхности Земли.

Рисунок 5. Схема пищевой цепи.

Рисунок 6. Продукция органического углерода.

Солнечная энергия общее количество – Справочник химика 21

Источники энергии для организмов

Рекомендуем прочитать:

Солнечная энергетическая

Проверочная работа по теме “Климат РФ”

Солнечная радиация

Солнечная радиация. Тепловые пояса Земли

Солнечная радиация

Тепловые пояса

Распределение температуры воздуха на Земле

Solar Energy – обзор

17.1 Потенциал солнечной энергии и преобразование

Учебный вопрос 3.8

Экологическая осведомленность: знание своего мира

Вот сколько имеет потенциальная солнечная энергия

солнечной энергии | Национальное географическое общество

1. Солнце дает энергию

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

Энергия Солнца управляет климатической системой

Покажите студентам основы механики климатической системы

Помогая студентам понять эти идеи

Родственные педагогические методы:

Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы

Список литературы

Дополнительные ресурсы

Видео об этом принципе

Инклюзивное руководство по преподаванию климата

Погода – Солнечная энергия – Земля, атмосфера, радиация и поверхность

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ