Все приведенные нами до сих пор информацию о солнечном луче ограничивались по большей части размерами напряжения солнечной радиации, другими словами притоком тепла в 1 60 секунд.
какое количество же этого тепла приобретает земной шар как в целом, так и для отдельных мест за тот либо второй временной отрезок? На данный момент ученые имеют возможность подсчитать приход радиации по земному шару за день, год и месяц.
Мы, например, с удивлением определим, что в самый долгий летний сутки полюс приобретает тепла солнечной радиации на 36 процентов больше, чем экватор. Кроме того при наличии воздуха с таким маленьким коэффициентом прозрачности, как 0,7, полюс фактически приобретает практически столько же тепла, сколько экватор — всего на 5 процентов меньше. Так как в отечественном представлении Арктика сочетается с понятием о постоянном холоде, а область экватора — с жарой, то данный вывод думается нам по началу абсурдным. В конечном итоге же дело обстоит так.
На полюсе высота Солнца относительно маленькая: в сутки летнего солнцестояния она образовывает 23 минут и 30 градуса. Но сутки продолжается в том месте 24 часа. На экваторе же сутки длится 12 часов, причем за это время высота Солнца изменяется от 0 до 90 градусов. В следствии, как показывает подсчет, в эти дни, и и в ближайшие к ним, полюс приобретает тепла больше, чем экватор.
Но на полюсе на нагрев употребляется не все тепло, которое гуда попадает: большинство лучистой энергии отражается от никакого участия и снега в нагревании не принимает. На экваторе же благодаря маленькой отражательной свойству обнаженной земли, растительности и воды большинство солнечных лучей, достигающих земной поверхности, поглощается ею и идет на нагревание.
В сутки зимнего солнцестояния, начиная с широты 70 градусов и выше, Солнце совсем не поднимается над горизонтом. Экватор же в данный сутки приобретает столько же тепла, сколько и в сутки летнего солнцестояния. Для экватора воздух снижает приток тепла солнечных лучей на 42 процента, а для мест, расположенных севернее, — намного больше; наряду с этим чем больше широта, тем посильнее отражается влияние воздуха.
Прозрачность воздуха существенно изменяется с широтой, достигает большой величины в полярной области и, понемногу уменьшаясь, доходит до минимальной величины в области экватора. Это обусловлено в большинстве случаев трансформацией содержания водяных паров а атмосфере в зависимости от широты (температуры).
Весьма интересно подсчитать, как изменялся бы приток тепла солнечной радиации в зависимости от широты при безоблачном небе, другими словами при безоблачной настоящей атмосфере.
Выясняется, в Москве при неизменно безоблачном небе в мае, июль и июнь получалось бы больше тепла солнечной радиации, чем на экваторе, кроме того на полюсе во вторую половину мая, в июне и первой половине июля его получалось бы больше, чем на экваторе; в июне и первой половине июля полюс приобретал бы больше, чем Москва.
Таков был бы приток солнечной радиации, если бы небо все время оставалось безоблачным. В действительности этого нет, наличие облачности очень сильно воздействует на полученные выводы. Но облачность — очень изменчивый метеорологический элемент, и к тому же сейчас мало изученный. Вот по какой причине расчетами тут многого не сделаешь, и: приходится прибегнуть к изучению ярких наблюдений.
Еще лет 10-15 назад, говоря о притоке тепла солнечной радиации к земной поверхности, ограничивались в большинстве случаев приближенными расчетами, потому что ярких, постоянных записей солнечной радиации: практически не было. За последние же 15 лет дело изменилось. Сейчас имеется уже пара десятков актинометрических станций, трудящихся без. всякого перерыва в продолжение нескольких лет и расположенных в. разных местах земного шара.
Особенно много таких станций находится на территории. СССР. Работа этих станций посредством актинографов дает нам возможность выяснить в естественных условиях приход тепла солнечной радиации за день, месяц, год.
Эти устройства — актинографы — достаточно сложны, требуют постоянного ухода, записи их нуждаются в кропотливой обработке, но они дают только полезные результаты.
самые длительные постоянные последовательности записей прихода солнечной радиации принадлежат Павловску. Для этого места мы имеем постоянные, изо дня в сутки, без всяких пропусков, записи с 1912 по 1941 год, другими словами за 30-летний период. Нигде в другом месте земного шара этого не сделано.
Актинограф разрешает нам подсчитать приход радиации на 1 квадратный сантиметр вертикальной либо горизонтальной поверхности за день; складывая суточные величины, приобретаем месячные, складываем месячные, — приобретаем годовые, притом в естественных условиях, при прозрачности атмосферы и той облачности, каковые были в действительности.
Так как главными факторами, воздействующими на приток тепла для разных мест земного шара, являются высота Солнца над горизонтом и длительность дня, то в общем выводе мы должны ожидать, что в естественных условиях при перемещении с севера на юг сумма приходящей солнечной радиации будет возрастать.
На рис. 9 продемонстрирован приход тепла солнечной радиации на горизонтальную поверхность для трех пунктов СССР. Нижняя кривая относится к бухте Негромкой; это самая северная в мире актинометрическая станция (широта 80°3?). Средняя кривая в собственности Павловску (широта 59°7?), а верхняя — Ташкенту (широта 41°3?). Так, станции расположены друг от друга на расстоянии практически 20 градусов. В бухте Негромкой в течение пяти месяцев — с октября по февраль — нет никакого прихода, поскольку сейчас года Солнце не появляется из-под горизонта. Максимум прихода падает на июль — 3,2 громадной калории. В Павловске приход радиации в течение года изменяется от 0,07 громадной калории в декабре до 8,4 громадной калории в июле. В Ташкенте большой приход в июле 16,7 громадной калории, минимальный в декабре — 1,9 громадной калории.
Так, в случае, если мы сравним приход радиации в этих трех пунктах для июля, то заметим, что Павловск приобретает в два с половиной раза больше, чем бухта Негромкая, а Ташкент — в пять раза больше.
Зная приход солнечной радиации в естественных условиях для последовательности пунктов, возможно вычислить, каков был бы он для тех же мест при отсутствии воздуха либо при совершенном ее состоянии. Этим методом мы найдём роль настоящей атмосферы в разных климатических условиях.
На рис. 10, 11, 12 приводим в графическом виде результаты подсчетов для трех пунктов СССР. Верхняя кривая дает приход радиации, каким он был бы при отсутствии воздуха, средняя — при совершенной атмосфере, нижняя — при настоящей атмосфере. Так, незаштрихованные области показывают, сколько радиации не доходит до земной поверхности, поглощаясь совершенной воздухом; горизонтальная штриховка — какое количество поглощает воздух в естественных условиях, а черный цвет — какое количество доходит до земной поверхности. Эти картинки весьма наглядно характеризуют солнечный климат выбранных для иллюстрации пунктов. Отлично видно, как много тепла солнечной радиации задерживается облаками и атмосферой, в особенности в северных районах.
Конкретно это тепло исчезает для земной поверхности, но большая его часть идет на нагревание воздуха, а часть достигает земной поверхности косвенным образом — в виде рассеянной радиации и длинноволнового излучения воздуха.
Остается еще сравнить годовые суммы радиации для разных мест земного шара. Такое сравнение сделано в табл. 5, где приведены годовые суммы, приходящиеся на 1 квадратный сантиметр горизонтальной поверхности для последовательности советских и зарубежных пунктов. Величина радиации дана в громадных калориях.
Из данной таблицы видно, как возрастает приток тепла солнечной радиации по мере перемещения с севера на юг, действительно, со большими отклонениями, вызываемыми местными климатическими условиями.
Минимальная сумма приходится на самый северный пункт — бухту Негромкую, а большая — на Ташкент. Величиной поступающей радиации Ташкент сильно выделяются из всех других, что подчеркивает солнечность этого места.
