Реферат на тему «Солнечная радиация»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Солнечная радиация и ее виды

1.1 Фотосинтетически активная радиация

2 Измерение солнечной радиации

2.1 Устройство приборов для измерения солнечной радиации

3 Использование солнечной радиации в сельском хозяйстве

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Под солнечной радиацией понимается весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны. В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного света, которая занимает диапазон от 280-2800 нм. Изучение данной проблемы имеет большое значение, потому что вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, на интенсивность солнечного излучения — весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д. Человек не является исключением.

Цель данной работы: определение роли солнечной радиации и ее в сельском хозяйстве.

 Для достижения цели поставлены следующие задачи:

— сбор и изучение литературы о солнечной радиации;

— изучение видов солнечной радиации;

— исследование приборов для изучения солнечной реакции.

1 Солнечная радиация и ее виды

Солнечная радиация — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца, представлена на рисунке 1. Солнечная радиация измеряется мощностью, переносимой ею энергии на единицу площади поверхности (ватт/м²). В целом, Земля получает от Солнца менее 0,5×10−9 (одной двухмиллиардной) от энергии его излучения.

Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямых и рассеянных лучей. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.

Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с.Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.

Рисунок 1 – Солнечная радиация

Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Подавляющая доля частиц задерживается магнитным полем Земли, либо поглощается верхними слоями земной атмосферы, поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть. Так же ВОЗ признала солнечную радиацию достоверным канцерогеном.

В атмосфере солнечная радиация на пути к поверхности земли частично поглощается, а частично рассеивается и отражается от облаков и земной поверхности. В атмосфере наблюдается три вида солнечной радиации: прямая, рассеянная и суммарная.

Прямая солнечная радиация — радиация, приходящая к земной поверхности непосредственно от диска Солнца. Солнечная радиация распространяется от Солнца по всем направлениям. Но расстояние от Земли до Солнца так велико, что прямая радиация падает на любую поверхность на Земле в виде пучка параллельных лучей, исходящего как бы из бесконечности. Даже весь земной шар в целом так мал в сравнении с расстоянием до Солнца, что всю солнечную радиацию, падающую на него, без заметной погрешности можно считать пучком параллельных лучей.

На верхнюю границу атмосферы приходит только прямая радиация. Около 30% падающей на Землю радиации отражается в космическое пространство. Кислород, азот, озон, диоксид углерода, водяные пары (облака) и аэрозольные частицы поглащают 23% прямой солнечной радиации в атмосфере. Озон поглощает ультрафиолетовую и видимую радиацию. Несмотря на то что его содержание в воздухе очень мало, он поглащает всю ультрафиолетовую часть радиации (это примерно 3%). Таким образом, у земной поверхности ее вообще не наблюдается, что очень важно для жизни на Земле.

Прямая солнечная радиация на пути сквозь атмосферу также рассеивается. Частица (капля, кристалл или молекула) воздуха, находящаяся на пути электромагнитной волны, непрерывно «извлекает» энергию из падающей волны и переизлучает ее по всем направлениям, становясь излучателем энергии.

Около 25% энергии общего потока солнечной радиации проходя через атмосферу, рассеивается молекулами атмосферных газов и аэрозолем и превращается в атмосфере в рассеянную солнечную радиацию. Таким образом рассеянная солнечная радиация — солнечная радиация, претерпевшая рассеяние в атмосфере.

Рассеянная радиация приходит к земной поверхности не от солнечного диска, а от всего небесного свода. Рассеянная радиация отлична от прямой по спектральному составу, так как лучи различных длин волн рассеиваются в разной степени.

Так как первоисточником рассеянной радиации является прямая солнечная радиация, поток рассеянной зависит от тех же факторов, которые влияют на поток прямой радиации. В частности, поток рассеянной радиации возрастает по мере увеличение высоты Солнца и наоборот. Он возрастает также с увеличением в атмосфере количества рассеивающих частиц, т.е. со снижением прозрачности атмосферы, и уменьшается с высотой над уровнем моря в связи с уменьшение количества рассеивающих частиц в вышележащих слоях атмосферы.

Очень большое влияние на рассеянную радиацию оказывают облачность и снежный покров, которые за счет рассеяния и отражения падающей на них прямой и рассеянной радиации и повторного рассеяния их в атмосфере могут в несколько раз увеличить рассеянную солнечную радиацию.
Рассеянная радиация существенно дополняет прямую солнечную радиацию и значительно увеличивает поступление солнечной энергии на земную поверхность. Особенно велика ее роль в зимнее время в высоких широтах и в других районах с повышенной облачностью, где доля рассеянной радиации может превышать долю прямой. Например, в годовой сумме солнечной энергии на долю рассеянной радиации приходится в Архангельске — 56%, в Санкт-Петербурге — 51%.

Суммарная солнечная радиация- это сумма потоков прямой и рассеянной радиаций, поступающих на горизонтальную поверхность. До восхода и после захода Солнца, а также днем при сплошной облачности суммарная радиация полностью, а при малых высотах Солнца преимущественно состоит из рассеянной радиации. При безоблачном или малооблачном небе с увеличением высоты Солнца доля прямой радиации в составе суммарной быстро возрастает и в дневные часы поток ее многократно превышает поток рассеянной радиации.

Облачность в среднем ослабляет суммарную радиацию (на 20-30%), однако при частичной облачности, не закрывающей солнечного диска, поток ее может быть больше, чем при безоблачном небе. Существенно увеличивает поток суммарной радиации снежный покров за счет увеличения потока рассеянной радиации.

Суммарная радиация, падая на земную поверхность, большей частью поглощается верхним слоем почвы или более толстым слоем воды (поглощенная радиация) и переходит в тепло, а частично отражается (отраженная радиация).

1.1 Фотосинтетически активная радиация

Фотосинтетически активная радиация (ФАР, PAR) — часть доходящей солнечной радиации в диапазон от 400 до 700 нм, используемая растениями для фотосинтеза. Этот участок спектра более или менее соответствует области видимого излучения. Самый многочисленный пигмент — хлорофилл — наиболее эффективно поглощает красный и синий свет. Вспомогательные пигменты такие как каротиноиды и ксантофиллы поглощают некоторое количество зелёного и синего цвета и передают его в реакционный центр фотосинтеза.

Рисунок 2 — Кривые усваиваемого света растениями

Существует типичное заблуждение относительно влияния качества света на рост растений, поскольку многие производители утверждают, что можно значительно улучшить показатели роста изменив спектральное распределение или иначе говоря соотношение цветов в падающем свете. Этот утверждение базируется на широко распространённой оценке влияния качества света на фотосинтез, полученного на основе кривой усваиваемого растением потока фотонов, в соответствии с которой оранжевые и красные фотоны с длинной волны 600-630 нм дают на 20-30 % больше фотосинтеза чем голубые и циановые фотоны с длинной волны 400-540 нм. Следует помнить, что кривая была построена на основе коротких измерений фотосинтеза в одном листе при низком освещении (рисунок 2). Некоторые более длительные исследования, в которых использовались цельные растения при сильном освещении, указывают на то, что, по-видимому, качество света значительно меньше влияет на рост растений чем его количество.

Восприятие цветовых составляющих света растениями и человеческим глазом сильно отличается, поэтому люксметры и люмены для измерения облучения поверхности агрокультур не используются.

Наглядный пример, представлен на рисунке 3 и 4, показывающий действие спектра излучения на фотосинтез растений. В эксперименте показан фрагмент синезеленой водоросли, окруженной бактериями потребляющими кислород из водной среды расположенной вблизи водоросли. Водоросль облучается светом с разным спектральным составом. Концентрация бактерий возрастает в тех участках питательной среды где больше содержание киcлорода вырабатываемого в процессе фотосинтеза при облучении водоросли.

Рисунок 3  – Активность процессов

Рисунок 4 – Восприятие глазом человека

Все растения по-разному воспринимают разные длины волн в спектре ФАР. Это связано с разным поглощением разных типов пигментов в листьях. Основные пигменты листьев — хлорофиллы a и b, поглощают свет синего и красного диапазонов, каротиноиды поглощают свет синего диапазона. Обобщение данных поглощения света листьями разных культур позволило рассчитать специалистам Конструкторского бюро «Оптимум» эффективную спектральную кривую поглощения «среднего» зеленого листа и спектры для основных агропромышленных культур (томатов, огурцов, перцев, цветов и рассады).

2 Измерение солнечной радиации

Ряды данных наблюдений за различными видами солнечной радиа­ции имеют свои особенности, связанные со спецификой наблюдений. Прежде всего, наблюдения проводятся в сроки, отличные от сроков, установленных для наблюдения за другими метеорологическими величинами.

Измерения составляющих радиационного баланса производятся 6 раз в сутки: в 0 ч 30 мин, 6 ч 30 мин, 9 ч 30 мин, 12 ч 30 мин, 15 ч 30 мин, 18 ч 30 мин. Наблюдения в срок не позволяют получить доста­точно надежные данные. Стоит в момент наблюдения небольшому облачку прикрыть солнце, как измеряемое значение прямой солнеч­ной радиации резко изменится. По этой причине, а также исходя из практической необходимости получать суммарный приход солнечного тепла за некоторый отрезок времени (час, сутки, месяц), при клима­тологической обработке наряду с характеристиками интенсивности солнечной радиации (энергетической освещенности) рассчитывают характеристики сумм солнечной радиации за часовые интервалы, сутки, месяц.

Характеристики интенсивности солнечной радиации при средних условиях облачности получают путем непосредственного подсчета по данным наблюдений при любых условиях облачности и состояния диска солнца.

Наряду со средними значениями характеристик солнечной радиа­ции вычисляют также средние квадратические отклонения.

Для прикладных целей рассчитывают климатические характерис­тики сумм солнечной радиации на вертикальные и наклонные поверх­ности.

Приборы для измерения солнечной радиации можно разделить на две основные группы: пирогелиометры, используемые для измерений направленного потока излучения H^*_b и пиранометы или солариметры — для измерений полного потока H_tc

В таблице 1 приведены основные характеристики приборов, используемые для измерений солнечной энергии.

Таблица 1 — Классификация солнечных радиометров

Принцип действия большинства пиранометров, которые используются для измерения суммарной радиации, а при затенении от прямых лучей и диффузной радиации, основан на измерении разности температур черных (поглощающих излучение) и белых (отражающих излучение) поверхностей с помощью термоэлементов. По­следние дают сигнал в милливольтах, который можно легко контролировать с помощью целого ряда стандартных самопишущих систем.

Значительно более простые измерения, которые проводятся во многих местах, связаны с определе­нием продолжительности солнечного сияния, т. е. времени, когда диск Солнца не закрыт облаками или дымкой. Она измеряется с помощью самопишущего прибора Кэмпбелла — Стокса, в котором используется сферическая линза, фокусирующая солнечное излучение на термочувствительной бумаге. При наличии прямой солнечной радиации на бумаге появляется след в виде прожога.

На рисунке 5 представлены способы измерения различных составляющих солнечного излучения. При этом предполагается, что детектором является зачерненная поверхность единичной площади с фильтром, обрезающим длинноволновое излучение.

Климатологическими показателями солнечного сияния, регис­трируемого гелиографом, служат:

• средняя общая продолжительность солнечного сияния (часы и %),
• средняя продолжительность сияния в день с солнцем;
• среднее месячное значение продолжительности солнечного сияния для каждого часового интервала;
• среднее число дней без солнца.

Характеристики первого показателя вычисляются непосредственным подсчетом за весь период наблюдений. Относительная характе­ристика продолжительности солнечного сияния представляет собой отношение наблюдавшейся продолжительности к теоретически воз­можной. Для горных станций возможная продолжитель­ность исправляется поправкой на закрытость горизонта. Вычисление остальных характеристик не встречает, как правило, затруднений.

Рисунок 5 — Способы измерения различных составляющих: а) регистрируются только прямые лучи; б) регистрируются только диффузная составляющая; в) регистрируются суммарное излучение: 1 – приемная площадка, перпендикулярная потоку излучения; 2 — горизонтальная приемная площадка; 3 – произвольный угол наклона приемника солнечного излучения

2.1 Устройство приборов для измерения солнечной радиации

Рассмотрим некоторые датчики и приборы, которые используются для регистрации солнечной радиации.

На рисунке 6 показан современный датчик радиационного баланса QMN101 предназначенный для последовательного измерения общей радиации, которая является балансом между входящей и выходящей радиаций на открытом воздухе.

Рисунок 6 – Внешний вид датчика радиационного баланса QMN101

Датчик состоит из двух, покрытых тефлоном, водоустойчивых, черных, конических поглотителей и основан на термобатарее. Напряжение выхода пропорционально радиационному балансу. QMN101 не требует хрупких пластиковых колпаков, что облегчает его обслуживание.

Технические данные датчика радиационного баланса QMN101:

• Чувствительность (номинал): 100 мкВ/Вт/м².
• Спектральный диапазон: 0.2 – 100 микрон.
• Время ответа (1/е): 2 с номинал.
• Диапазон: -2000 до +2000 Вт/м².
• Стабильность: <±2% в год.
• Нелинейность: <1% до 2000 Вт/м².
• Рабочая температура: -30…+70°С.

     Актинометр (от греч. ακτίς — луч и μέτρον — мера) — измерительный прибор, который служит для измерения интенсивности электромагнитного излучения, преимущественновидимого и ультрафиолетового света. В метеорологии применяется для измерения прямой солнечной радиации.

Так назвал Гершель изобретенный им в 1834 году инструмент, служащий для измерения нагревательной силы солнечных лучей (рисунок 7).  Ещё раньше Гершеля С. построил с этою же целью инструмент, который он назвал гелиотермометром, а позже (1838) Пулье изобрел так называемый пиргелиометр. Актинометром названы также приборы, измеряющие количество лучистой теплоты, испускаемой в небесное пространство (Пулье, 1838). Самое большое значение имеет Актинометр, изобретенный Пулье (пиргелиометр); в общем он состоит из цилиндрического серебряного сосуда, крышка которого уставлена перпендикулярно к солнечным лучам; сосуд наполнен водой с погруженным в неё шариком очень чувствительного термометра; крышка, воспринимающая лучи, закопчена (покрыта сажей) для большего их поглощения. Из повышения температуры воды в определенное время вычисляют количество поглощенного тепла известною плоскостью в данное время. К этому надо ещё прибавить ту теплоту, которую воспринимающая поверхность теряет через лучеиспускание. Дабы таковую найти, устанавливают Актинометр так, чтобы воспринимающая поверхность была обращена в ту сторону неба, где солнца нет, и по понижению температуры вычисляют потерянное количество тепла. Актинометр иногда называют и обыкновенный актинограф.

Актинометр с набором фильтров может быть использован для прямой солнечной радиации в различных участках солнечного спектра.

Рисунок 7 — Актинометр Гершеля

Пиранометр (греч. πῦρ + άνω + μέτρον — огонь+наверху+мера) – тип актинометра,используемый для измерения солнечной радиации, попадающей на поверхность (рисунок 8). Прибор специально разработан, чтобы измерять плотность потока солнечного излучения, исходящего со всей верхней полусферы. Стандартный пиранометр не требует электропитания.

В качестве датчика пиранометры используют (в зависимости от измеряемого диапазона частот) либо термопары, покрашенные черной краской, либо фотодиод. Датчик помещается под прозрачный стеклянный или пластиковый колпак для защиты от внешнего воздействия. Для сертификации пиранометров используются стандарт ISO9060.

Рисунок 8 — Пиранометр

Термопара (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации (рисунок 9).

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу (рисунок 9). Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями. При температуре спая нихрома и алюминий-никеля равной 300 °C термоэдс составляет 12,2 мВ.

Рисунок 9 —  Термопар и его схема

     Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Фотодиод (рисунок 10), работа которого основана на фотовольтаическом эффекте(разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом.  Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

Рисунок 10 – Вид фотодиода

         Актинограф служит для того, чтобы при помощи различной интенсивности окраски чувствительной к свету бумаги сравнивать силу химически действующих лучей различных источников света.

Актинограф состоит из приёмника (как правило термоэлектрического актинометра), вращаемого за светилом гелиостатата, и гальванографа (самопишущего высокочувствительного гальванометра регистрирующего поток).Вид актинографа приведен на рисунке 11.

Для измерения общей солнечной радиации также применяют пиранометры. На рисунке 12 показаны пиранометры QMS101 и QMS102.

Рисунок 11 — Актинограф (Hurter & Driffield’s)

Пиранометр QMS101 является экономичным датчиком измерения общей солнечной радиации и использует фотодиодный детектор для создания пропорционального замеряемой радиации напряжения выхода. Благодаря уникальной конструкции диффузера, его чувствительность пропорциональна косинусу угла падения радиации, что позволяет производить точные и последовательные измерения.

Пиранометр QMS101 имеет встроенный кабель и разъем и легко устанавливается на кронштейн датчиков.

Рисунок 12 – Внешний вид пиранометров QMS101 и QMS102

Пиранометр QMS102 – ISO-cертифицированный пиранометр второго класса. Точный, оптический, стеклянный колпак действует как фильтр, с спектральной полосой пропускания, позволяющий полному солнечному спектру достигнуть датчика. Датчик представляет собой зачерненную термобатарею высокого качества с плоским спектральным выходным сигналом. Нагрев датчика входящей солнечной радиацией вырабатывает сигналы в микровольтовом диапазоне.

Диапазон спектра: QMS101: 0.4…1 .1 микрон; QMS101: 0.3…2.8 микрон

(50% точек).

Также для измерения солнечной радиации на плоской горизонтальной поверхности используется пиранометр CM11 (Вт/м²). Он состоит из следующих частей: двойной стеклянный колпак, металлический корпус, черный датчик, противосолнечный экран, регулируемая по высоте ножка. Диаметр колпака — 40 мм.

Пиранометр содержит датчик со 100 термопарами, встроенных в подложку для толстопленочных гибридных ИС и помещенный под стеклянный колпак. Белый экран защищает корпус прибора от перегрева. Пиранометр снабжен спиртовым уровнем и винтами для точной настройки при установке.

Технические данные пиранометра:

• Спектральный диапазон: 305…2800 нм.
• Чувствительность: 4…6 мкВ/Вт м².
• Рабочая температура: -40°С…+90°С.

Для регистрации длительности солнечного сияния в течении светового дня можно использовать гелиограф DSU12 (рисунок 13) и гелиограф Кемпбелла – Стокса (рисунок 14).

Модель гелиографа DSU12 фирмы Vaisala работает на основе замыкания контакта под действием прямого солнечного излучения выше заданного уровня. Длительность солнечного сияния в течение дня – это сумма продолжительности данных замыканий и может быть легко записана логгером. DSU12 содержит шесть чувствительных зачерненных температурных биметаллических пар элементов, расположенных по окружности.

Гелиограф DSU12 может использоваться на широтах между 0° и 65° в любом полушарии. Датчик необходимо устанавливать на открытом, не попадающим в тень в течение всего дня месте. Благодаря своей форме и геометрии пар элементов DSU12 не нуждается в специальной настройке для широты местности или времени года. Прибор снабжен 2-жильным экранированным кабелем длиной два метра.

     Технические данные: Спектральная характеристика: меньше чем –3 дБ между 350 и 1600 нм. Точность: ±20% . Рабочая температура: -20°С…+50°С.

Рисунок 13 – Гелиографа DSU12 фирмы Vaisala

Рисунок 14  — Гелиограф Кемпбелла – Стокса.

3 Использование солнечной радиации в сельском хозяйстве

Высокое поглощение радиации имеет место в сомкнутых посевах и фитоценозах. До смыкания посевов коэффициент пропускания больше, чем коэффициент поглощения, особенно в начальные фазы развития растений, когда листовой индекс ценоза низок. Значит, КПД ФАР зависит не только от сумм ФАР, поступающих за вегетационный период, но и от роста листовой поверхности и ее ориентации.

Несмотря на то что поток приходящей радиации невозможно регулировать, все же для обеспечения продукционного процесса и формирования урожая ее можно использовать в разной степени. Известно, что максимум притока суммарной радиации и ФАР отмечается в конце июня—начале июля. Поэтому опаздывание с севом, в частности, таких культур, всходы которых в ранние фазы растут медленно, приводит к значительному недоиспользованию радиации и несоответствию потребностей растений фактическому режиму ФАР. К тому времени, когда площадь листьев достигает оптимальных размеров, интенсивность ФАР оказывается уже значительно сниженной, поэтому уменьшается КПД ФАР и урожай снижается (рисунок 15). Только листовая поверхность многолетних трав, как можно видеть из рисунка, достигает максимума, причем очень высокого, ко времени наступления максимума приходящей ФАР. Следовательно, целесообразно принять все меры, чтобы к этому времени и на других посевах листовая поверхность достигала наибольшей площади с тем, чтобы максимально использовать солнечную радиацию. Основные меры, содействующие этому совпадению, — ранний посев, а также выбор культур и сортов с интенсивным ростом в начальные фазы развития.

Рисунок 15 – Ход дневных сумм суммарной радиации и относительной площади листьев посевов разных культур: кукурузы (2), картофеля (3), многолетних трав (4) в течение вегетационного периода (по Ю.В. Селлу и Х.Г. Тоомингу)

Повышения КПД ФАР можно также добиться, регулируя количество солнечной радиации, получаемое растением, путем создания определенной густоты посева и посадки.

Этого же можно достичь и методом расположения направления рядов, гребней. Еще в 1822 г. И.А. Стебут заметил, что освещенность растений и использование ими солнечной энергии меняются в зависимости от направления рядов растения. Так, ряды, направленные с севера на юг, полнее используют рассеянную радиацию утренних и вечерних часов и меньше перегреваются в полдень. Эта идея используется при формировании, например, кустарников, которым придают форму прямоугольника, ориентированного меньшими сторонами на юг и север.

Кроме того, оптимизировать радиационный режим в кронах можно формированием их. Так, деревья с малообъемными кронами разных форм (веретеновидное, пальметта и др.), как показывает отечественный и зарубежный опыт, высокоурожайны и высокорентабельны. При этом повышаются и товарные качества плодов. Более благоприятные условия для пропускания и поглощения ФАР складываются также в садах со слаборослыми деревьями с малой толщиной крон.

Однако все эти приемы будут давать эффект, если процесс фотосинтеза обеспечен водой и минеральным питанием. По данным А.А. Ничипоровича, для обеспечения 1% КПД ФАР необходимо примерно 250…500 м³ воды, 25…35 кг азота и калия, 10… 15 кг фосфора и около 10 кг остальных элементов минерального питания. По его мнению, перспективно также выведение сортов с более высоким отношением сухой биомассы хозяйственно ценных органов (зерно, плоды, корнеплоды и т.д.) к площади листьев, которая работала на формирование урожая. Это особенно актуально для засушливых зон.

Кроме того, важные элементы агротехники, позволяющие увеличить эффективность использования ФАР растениями, — борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур и уничтожение сорняков.

Использовать солнечную энергию в современной практике можно, преобразуя ее в тепловую и электрическую энергию с помощью гелиоустановок.

Гелиоустановки типа «горячий ящик» используют для нагрева воды, сушки фруктов и овощей, опреснения минерализованной воды и т.д. «Горячий ящик» обычно изготовляют в виде плоского прямоугольника, часто застекленного, герметичного (водонагреватель) или с вентиляционными отверстиями (гелиосушилка), который обращен тепловоспринимающей поверхностью к солнечным лучам. Гелиоустановки подобного типа экономят топливо и значительно сокращают, например, время сушки овощей и фруктов, при этом качество и содержание витамина С в них выше, чем при естественной сушке. По принципу «горячего ящика» устраивают также парники и теплицы.

Для получения температур более 100 °С применяют метод концентрации солнечной энергии. Концентраторами являются зеркальные отражатели различной формы, собирающие солнечные лучи в своем фокусе. Тело, помещенное в фокус параболического зеркала, может быть нагрето до 3000…4000 °С.

Все большее распространение получает использование солнечной энергии для получения тепла и света. Например, в Швеции выработанная в солнечные дни электроэнергия поступает в общую энергосистему, в результате экономятся органические энергоресурсы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многие тысячелетия люди воспринимали лишь видимую часть волнового излучения Солнца. Позднее было обнаружено, что Солнце излучает не только видимый, но и невидимый простым глазом свет, а также заряженные частицы. Было установлено, что солнечная радиация способна преобразовать атмосферу Земли и взаимодействовать с ее поверхностью. Подводя итог в данной работе можно отметить что, солнечная радиация сильно влияет на Землю только в дневное время, безусловно — когда Солнце находится над горизонтом.

Также солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце даже в полночь находится над горизонтом. Показано, что сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой — при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстояния между планетой и звездой).

Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (зависит от эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации. Цель работы достигнута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Говорушко С. М. Солнечная энергетика и ее экологические проблемы // Альтернативная энергетика и экология. – 2011. – №4. – с. 30–31.
2. Парежева Т.В., Воропай Н.Н. Мониторинг коротковолновой радиации в Тункинской котловине // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климатоэкологическому мониторингу: Тезисы докладов российской конференции / Под ред. М. В. Кабанова. – Томск: ИМКЭС СО РАН, 2017. – С. 76-77.
3. Рыбакова Ж. В. Физическая метеорология / Ж. В. Рыбакова. – Т.:ТГПУ, 2012. – 378с.
4. Хромов С. П. Метеорология и климатология / С. П. Хромов, М. А. Петросянцев. – М.: Наука, 2006. – 582 с
5. Федоров В.М. Исторические этапы в изучении многолетних вариаций солнечной активности [Электронный ресурс] / В.М. Федоров. – URL: http://solarclimate.com/sc/sactivnost.htm.
6. Витинский Ю.И. Солнечная активность / Ю.И. Витинский. – М.: Наука, 1983. – 192 с.
7. Foukal P.V. Solar astrophysics / P.V. Foukal. – Weinheim: Wiley-VCH, 2018. – 480 p
8. Горбаренко Е. В. Климатические изменения радиационных параметров атмосферы по данным наблюдений в метеорологической обсерватории МГУ / Е. В. Горбаренко // Метеорология и гидрология. – 2016. – №12. – с. 5–7.
9. Кураков С.А. Система автономного мониторинга состояния окружающей среды // Датчики и системы. – 2018. – № 4. – С. 29-32