Bức xạ mặt trời, hay còn được coi là một dạng tài nguyên mà mặt trời mang lại cho con người, là một thuật ngữ chung cho sự chiếu xạ điện từ phát ra từ Mặt Trời. Bức xạ mặt trời có thể được hấp thụ và biến đổi thành các dạng năng lượng hữu ích, chẳng hạn như nhiệt và điện sử dụng cho nhiều công nghệ. Tuy nhiên, tính khả thi kỹ thuật và hoạt động của các công nghệ này tại một thời điểm cụ thể phụ thuộc vào nguồn năng lượng mặt trời có sẵn.
Mọi địa điểm trên Trái Đất đều nhận được ánh sáng mặt trời [trong một năm không có bất kỳ phần nào trên Trái Đất mà không được mặt trời chiếu sáng]. Lượng bức xạ mặt trời tới bất kỳ một điểm nào trên bề mặt Trái đất sẽ thay đổi tùy theo:
- Vị trí địa lý.
- Khoảng thời gian, thời điểm trong ngày.
- Theo mùa.
- Quang cảnh.
- Thời tiết.
Vì Trái đất tròn, mặt trời chiếu vào các bề mặt ở các góc khác nhau, từ 0° [ngay phía trên đường chân trời] đến 90° [trực tiếp từ trên cao]. Khi các tia sáng mặt trời thẳng đứng vuông góc, bề mặt Trái đất sẽ nhận năng lượng nhiều nhất có thể. Các tia mặt trời càng xiên, chúng càng dễ bị tán xạ và khuếch tán. Bởi vì Trái đất hình cầu, các vùng cực Bắc và Nam sẽ không bao giờ nhân được lượng bức xạ mặt trời theo góc 90° trong suốt cả năm.
Trái đất xoay quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình elip và mỗi phần trên Trái đất sẽ có một thời điểm gần Mặt trời nhất trong mỗi năm. Khi phần Trái đất ở gần Mặt trời nhất [mùa hè], bề mặt đất lúc đó sẽ nhận thêm một chút năng lượng mặt trời.
Vòng quay của Trái đất cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi hàng giờ của ánh sáng mặt trời. Vào sáng sớm và chiều muộn, mặt trời sẽ ở vị trí thấp trên bầu trời. Tia nắng của nó đi xa hơn trong bầu khí quyển [có thể tưởng tượng chúng song song với bề mặt trái đất], trong khi đó vào buổi trưa vị trí của nó sẽ ở trên đỉnh cao nhất và tia nắng sẽ chiếu trực tiếp xuống bề mặt, và tất nhiên thời điểm giữa trưa trong ngày nguồn năng lượng mặt trời đáp xuống mặt đất là nhiều nhất.
BỨC XẠ KHUẾCH TÁN VÀ BỨC XẠ TRỰC TIẾP
Khi ánh sáng mặt trời xuyên qua bầu khí quyển, một phần của nó sẽ bị hấp thụ, tán xạ và phản xạ bởi:
- Phân tử không khí.
- Hơi nước.
- Mây.
- Bụi bặm.
- Các chất ô nhiễm.
- Cháy rừng.
- Núi lửa.
Điều này được gọi là bức xạ mặt trời khuếch tán. Bức xạ mặt trời tới bề mặt Trái đất mà không bị khuếch tán được gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp. Tổng cả bức xạ mặt trời khuếch tán và trực tiếp gọi là bức xạ mặt trời toàn phần. Các yếu tố điều kiện khí quyển có thể làm giảm 10% bức xạ mặt trời trực tiếp vào những ngày đẹp trời thoáng đãng, và có thể giảm đến 100% trong những ngày có quá nhiều mây.
ĐO ĐẠC BỨC XẠ MẶT TRỜI
Các nhà khoa học đo lượng ánh sáng mặt trời tại các vị trí cụ thể theo các thời điểm khác nhau trong năm. Sau đó, họ ước tính lượng ánh sáng mặt trời tại các vùng có cùng vĩ độ với khí hậu tương tự. Các phép đo năng lượng mặt trời thường được biểu thị bằng tổng bức xạ trên một bề mặt ngang.
Dữ liệu bức xạ cho các hệ thống điện năng lượng mặt trời [hệ thống pin quang điện] thường được biểu thị dưới dạng kilowatt-giờ trên mét vuông [kWh/m2]. Ước tính trực tiếp về năng lượng mặt trời cũng có thể được biểu thị bằng watt trên một mét vuông [W/m2].
Đây là bức xạ điện từ [năng lượng ánh sáng] phát ra từ mặt trời. Năng lượng này được truyền thông qua không gian trong các đơn vị điện từ năng lượng được gọi là photon. Năng lượng sức mạnh của các năng lượng mặt trời mà đạt đến bên ngoài khí quyển của chúng tôi được gọi là hằng số năng lượng mặt trời và có giá trị khoảng 2. 0 calo mỗi phút mỗi vuông cm. Khoảng một nửa [1. 0 cal min -1 cm -2] tất cả bức xạ mặt trời vào thượng tầng khí quyển có sẵn tại bề mặt trái đất. Mất năm mươi phần trăm, khoảng 32% phản ánh trở lại vào không gian của đám mây, bụi hoặc phun; 18 phần trăm còn lại được hấp thụ bởi mây, bụi, nước và các loại khí trong khí quyển. Ngắn bước sóng năng lượng cao được hấp thụ bởi trái đất là re-radiated tại bước sóng dài hơn, thấp năng lượng chủ yếu ở vùng IR bước sóng. Các chiều dài sóng năng lượng thấp hơn là, một phần, ngăn thoát vào không gian của các khí nhà kính trong khí quyển. Bức xạ mặt trời là nguồn nhiên liệu cung cấp một cơ chế cho tất cả các quá trình sinh học trên trái đất. Mà không có bức xạ mặt trời, cuộc sống trên trái đất sẽ không tồn tại. [Tuyên bố này, tất nhiên, neglects sự đóng góp để nhiệt độ bề mặt của trái đất từ phân rã phóng xạ trong trái đất. ]
Đây là nội dụng được tự động tạo ra. Bạn có thể giúp cải thiện nó.
- Tin tức liên quan:
- Ngữ cảnh:
- Tham chiếu khác:
Thêm vào Bảng chú giải thuật ngữ của tôi
Đề bài
Quan sát kĩ hình 11.2 ban chuẩn hoặc hình 14.1 ban nâng cao, em hãy điền vào chỗ chấm [...] tỉ lệ các thành phần lượng bức xạ Mặt Trời chiếu đến bề mặt Trái Đất và tiến hành vẽ biểu đồ hình tròn thể hiện sự phân phối đó.
* Lượng bức xạ phản hồi vào không gian vũ trụ là..............%
* Lượng bức xạ được khí quyển hấp thụ là............................%
* Lượng bức xạ được mặt đất hấp thụ là..............................%
* Lượng bức xạ đến mặt đất bị phản hồi vào không gian vũ trụ là..............%
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Lời giải chi tiết
* Lượng bức xạ phản hồi vào không gian vũ trụ là 30%.
* Lượng bức xạ được khí quyển hấp thụ là 19%.
* Lượng bức xạ được mặt đất hấp thụ là 47%.
* Lượng bức xạ đến mặt đất bị phản hồi vào không gian vũ trụ là 4%.
Loigiaihay.com
- lý thuyết
- trắc nghiệm
- hỏi đáp
- bài tập sgk
Bức xạ mặt trời được bề mặt trái đất hấp thụ là bao nhiêu% khí quyển hấp thụ vào nhiêu % phân bố vào không gian vũ trụ là bao nhiêu %
Các câu hỏi tương tự
Bức xạ mặt trời là một biến số khí tượng quan trọng dùng để xác định lượng "nhiệt" mà chúng ta sẽ nhận được từ mặt trời trên bề mặt trái đất. Lượng bức xạ mặt trời này đang bị thay đổi do biến đổi khí hậu và sự lưu giữ các khí nhà kính.
Bức xạ mặt trời có khả năng đốt nóng bề mặt đất và các vật [thậm chí của chúng tôi] mà hầu như không làm nóng không khí. Hơn nữa, biến này rất quan trọng để đánh giá công việc chúng ta đang làm trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Bạn có muốn biết mọi thứ về bức xạ mặt trời?
Bức xạ mặt trời đi qua bầu khí quyển
Khi chúng ta ở bãi biển vào một trong những ngày hè nóng nực này, chúng ta nằm "phơi nắng". Khi ở trong khăn tắm lâu hơn, chúng ta nhận thấy cách cơ thể nóng lên và tăng nhiệt độ, cho đến khi chúng ta cần đi tắm hoặc vào trong bóng râm vì bị bỏng. Điều gì đã xảy ra ở đây, nếu không khí không quá nóng? Điều gì đã xảy ra là những tia nắng mặt trời đã xuyên qua bầu khí quyển của chúng ta và làm ấm cơ thể chúng ta mà không làm nóng không khí.
Điều gì đó tương tự như những gì xảy ra với chúng ta trong tình huống này là những gì xảy ra với Trái đất: Bầu khí quyển gần như 'trong suốt' với bức xạ mặt trời, nhưng bề mặt Trái đất và các thiên thể khác nằm trên đó hấp thụ nó. Năng lượng do Mặt trời truyền đến Trái đất được gọi là năng lượng bức xạ hay bức xạ. Bức xạ truyền trong không gian dưới dạng sóng mang năng lượng. Tùy thuộc vào lượng năng lượng mà chúng mang theo, chúng được phân loại dọc theo phổ điện từ. Chúng ta có từ những sóng năng lượng nhất như tia gamma, tia X và tia cực tím, cũng như những sóng ít năng lượng hơn như tia hồng ngoại, vi sóng và sóng vô tuyến.
Tất cả các vật thể đều phát ra bức xạ dựa trên nhiệt độ của chúng. Điều này được đưa ra bởi Định luật Stefan-Boltzmann trong đó nói rằng năng lượng do một cơ thể tỏa ra tỷ lệ thuận với lũy thừa thứ tư của nhiệt độ. Đây là lý do tại sao cả Mặt trời, một mảnh gỗ đang cháy, cơ thể của chúng ta và thậm chí là một mảnh băng đều tỏa ra năng lượng một cách liên tục.
Điều này khiến chúng ta tự đặt ra một câu hỏi: tại sao chúng ta có thể "nhìn thấy" bức xạ được phát ra từ mặt trời hoặc miếng gỗ đang cháy và chúng ta không thể nhìn thấy bức xạ do chúng ta phát ra, bề mặt của Trái đất hoặc mảnh gỗ. của băng? Cũng, điều này phụ thuộc phần lớn vào nhiệt độ đạt được của mỗi người trong số họ, và do đó, lượng năng lượng mà chúng chủ yếu phát ra. Nhiệt độ của các vật thể càng cao thì lượng năng lượng chúng phát ra trong sóng càng lớn và đó là lý do chúng sẽ được nhìn thấy nhiều hơn.
Mặt trời ở nhiệt độ 6.000 K và phát ra bức xạ chủ yếu ở các sóng trong phạm vi nhìn thấy [thường được gọi là sóng ánh sáng], nó cũng phát ra bức xạ cực tím [có nhiều năng lượng hơn và đó là lý do tại sao nó đốt cháy da của chúng ta khi tiếp xúc lâu] và Phần còn lại nó phát ra là bức xạ hồng ngoại mà mắt người không cảm nhận được. Đó là lý do tại sao chúng ta không thể cảm nhận được bức xạ mà cơ thể chúng ta phát ra. Cơ thể con người ở nhiệt độ khoảng 37 độ C và bức xạ mà nó phát ra nằm trong vùng hồng ngoại.
Bức xạ mặt trời hoạt động như thế nào
Chắc chắn khi biết rằng các cơ thể liên tục phát ra bức xạ và năng lượng sẽ mang đến một câu hỏi khác trong đầu bạn. Tại sao, nếu các cơ thể phát ra năng lượng và bức xạ, chúng không dần nguội đi? Câu trả lời cho câu hỏi này là đơn giản: trong khi chúng đang phát ra năng lượng, chúng cũng đang hấp thụ nó. Có một định luật khác, đó là định luật cân bằng bức xạ, nói rằng một vật phát ra cùng một lượng năng lượng mà nó hấp thụ, đó là lý do tại sao chúng có thể duy trì nhiệt độ không đổi.
Do đó, trong hệ thống bầu khí quyển trái đất của chúng ta, một loạt các quá trình diễn ra trong đó năng lượng được hấp thụ, phát ra và phản xạ, do đó sự cân bằng cuối cùng giữa bức xạ đi tới đỉnh khí quyển từ Mặt trời và bức xạ đi ra ngoài không gian bằng không. Nói cách khác, nhiệt độ trung bình hàng năm không đổi. Khi bức xạ Mặt trời đi vào Trái đất, phần lớn nó bị bề mặt Trái đất hấp thụ. Rất ít bức xạ tới bị mây và không khí hấp thụ. Phần còn lại của bức xạ được phản xạ bởi bề mặt, khí, mây và được đưa trở lại không gian vũ trụ.
Lượng bức xạ được phản xạ bởi một cơ thể đối với bức xạ tới được gọi là 'albedo'. Do đó, chúng ta có thể nói rằng hệ thống khí quyển trái đất có albedo trung bình là 30%. Tuyết mới rơi hoặc một số vũ tích phát triển theo chiều thẳng đứng có albedo gần 90%, trong khi sa mạc có khoảng 25% và đại dương khoảng 10% [chúng hấp thụ gần như tất cả bức xạ truyền tới chúng].
Làm thế nào để chúng ta đo bức xạ?
Để đo bức xạ mặt trời mà chúng ta nhận được tại một điểm, chúng ta sử dụng một thiết bị gọi là pyranometer. Phần này bao gồm một cảm biến được bao bọc trong một bán cầu trong suốt để truyền tất cả các bức xạ có bước sóng rất nhỏ. Cảm biến này có các phân đoạn đen và trắng xen kẽ giúp hấp thụ lượng bức xạ theo một cách khác. Sự tương phản nhiệt độ giữa các phân đoạn này được hiệu chỉnh theo thông lượng bức xạ [đo bằng watt trên mét vuông].
Ước tính lượng bức xạ mặt trời mà chúng ta nhận được cũng có thể thu được bằng cách đo số giờ nắng mà chúng ta có. Để làm điều này, chúng tôi sử dụng một công cụ được gọi là máy ảnh nhật ký. Điều này được hình thành bởi một quả cầu thủy tinh hướng về phía nam địa lý, hoạt động như một kính lúp lớn, tập trung tất cả bức xạ nhận được vào một điểm nóng sáng đốt cháy một băng giấy đặc biệt được chia vạch với các giờ trong ngày.
Bức xạ mặt trời và tăng hiệu ứng nhà kính
Trước đó chúng ta đã đề cập rằng lượng bức xạ mặt trời đi vào Trái đất và bức xạ đi vào Trái đất là như nhau. Điều này không hoàn toàn đúng, vì nếu vậy, nhiệt độ trung bình toàn cầu của hành tinh chúng ta sẽ là -88 độ. Chúng ta cần một cái gì đó giúp chúng ta giữ nhiệt để có thể có một nhiệt độ dễ chịu và có thể sống được như vậy để tạo ra sự sống trên hành tinh. Đó là nơi chúng tôi giới thiệu hiệu ứng nhà kính. Khi bức xạ mặt trời chiếu vào bề mặt Trái đất, nó quay trở lại gần một nửa bầu khí quyển để đẩy nó ra ngoài không gian. Chúng tôi đã nhận xét rằng mây, không khí và phần còn lại của các thành phần khí quyển hấp thụ một phần nhỏ bức xạ mặt trời. Tuy nhiên, lượng hấp thụ này không đủ để có thể duy trì nhiệt độ ổn định và giúp hành tinh của chúng ta có thể sinh sống được. Làm thế nào chúng ta có thể sống với những nhiệt độ này?
Cái gọi là khí nhà kính là những khí giữ lại một phần nhiệt độ phát ra từ bề mặt trái đất quay trở lại bầu khí quyển. Khí nhà kính là: hơi nước, khí cacbonic [CO2], ôxit nitơ, ôxit lưu huỳnh, mêtan, v.v. Mỗi loại khí nhà kính có khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời khác nhau. Nó càng có nhiều khả năng hấp thụ bức xạ, nó sẽ giữ lại nhiều nhiệt hơn và không cho phép nó quay trở lại không gian bên ngoài.
Trong suốt lịch sử loài người, nồng độ khí nhà kính [bao gồm nhiều nhất là CO2] ngày càng gia tăng. Sự gia tăng của sự gia tăng này là do cuộc cách mạng công nghiệp và việc đốt nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp, năng lượng và vận tải. Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và than đá, gây ra khí thải CO2 và mêtan. Những khí này trong một sự phát thải ngày càng tăng khiến chúng giữ lại một lượng lớn bức xạ mặt trời và không cho phép nó quay trở lại không gian vũ trụ.
Đây được gọi là hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên, việc tăng hiệu ứng này chúng tôi gọi là nhà kính nó phản tác dụng, vì những gì chúng ta đang làm đang ngày càng làm tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu. Càng tập trung nhiều khí hấp thụ bức xạ này trong khí quyển, chúng sẽ giữ lại nhiều nhiệt hơn và do đó, nhiệt độ sẽ tăng lên.
Bức xạ mặt trời và biến đổi khí hậu
Sự nóng lên toàn cầu được biết đến trên toàn thế giới. Sự gia tăng nhiệt độ này do bức xạ mặt trời bị giữ lại nhiều gây ra sự thay đổi khí hậu toàn cầu. Nó không chỉ có nghĩa là nhiệt độ trung bình của hành tinh sẽ tăng lên, mà khí hậu và mọi thứ kéo theo sẽ thay đổi.
Sự gia tăng nhiệt độ gây ra sự mất ổn định trong các dòng không khí, khối lượng đại dương, sự phân bố của các loài, sự liên tiếp của các mùa, gia tăng các hiện tượng khí tượng khắc nghiệt [như hạn hán, lũ lụt, bão ...], v.v.. Đó là lý do tại sao để lấy lại cân bằng bức xạ của chúng ta một cách ổn định, chúng ta phải giảm phát thải khí nhà kính và lấy lại khí hậu của chúng ta.