Saules radiācijas nozīme atmosfēras procesos

Saules radiācijas nozīme atmosfēras procesos

Zemes virsma galvenokārt sasilst Saules radiācijas ietekmē. Salīdzinājumā ar to zemes dzīļu un cilvēka radītais siltumstarojums ir neicīgs.Saules radiācija (Starojums) ir elektromagnētiskie viļņi, kuru garums mainās no 0,1, līdz 4 mikrometriem (um). Saules redzamais, infrasarkanais un ultravioletais starojums brīvi iet cauri Zemes atmosfērai un nes 99 % no Saules elektromagnētiskā starojuma enerģijas. Ultravioletais starojums ir apmēram 8 % no saules starojuma. Tas izraisa ādas iedegumu. Pārmērīgs ādas apstarojums ir kaitīgs veselībai un var izraisīt ādas vēzi. Īpaši uzmanīgi jāsauļojas Polārajos apgabalos un tiem tuvākajos rajonos , īpaši Dienvidu puslodē, kur ozona slānis ir plānāks. Bīstami ir ilgi sauļoties arī augstu kalnos, kur gaiss ir retinātāks, tīrāks un dzidrāks nekā zemienēs. Infrasarkanais starojums (aptuveni 36 % no visa starojuma) ir ar īpaši gariem viļņiem. Tas cilvēka acij nav redzams, bet sajūtams, kā siltums, jo ar infrasarkanā starojuma palīdzību notiek siltuma pārnese.

Kas ir Saules radiācija?

Saules radiācija ir Saules starojuma daudzums, kas sasniedz zemi. Tā ir galvenais visā Zemes ģeogrāfiskajā ainavapvalkā notiekošo procesu enerģijas avots. Saules radiāciju mēra cal/cm2 laika vienībā (minūtē, mēnesī, gadā)

===================================

Izejot cauri atmosfērai, Saules starojuma daudzums samazinās. Daļa no tā atstarojoties no mākoņiem, atgriežas kosmosā, daļu absorbē atmosfēra, un daļa pārvēršas siltuma enerģijā. Saules radiāciju absorbēozons atmosfērā un ūdens tvaiki, mākoņi un aerosoli atmosfērā. Zemes virsmu sasniedz tikai apmēram puse no atmosfērā nonākušās Saules enerģijas. Daļa no Saules radiācijas tiešā veidā nonāk līdz zemes virsmai. Daļu izkliedē mākoņi, un tā nonāk līdz zemes virsmai izkliedētās radiācijas veidā. Saulainākā laikā lielāka ir tiešās radiācijas daļa, bet mākoņainākā laikā līdz Zemes virsmai nonāk tikai izkliedētā radiācija. Tiešā un izkliedētā radiācija kopā veido summāro radiāciju.

Lielākais Saules radiācijas daudzums, kas sasniedz Zemes virsmu, tiek absorbēts, tāpēc Zemes virsma uzsilst. Daļa radiācijas atstarojas atpakaļ atmosfērā. Jo virsma ir tumšāka un mitrāka, jo vairāk absorbē un mazāk atstaro Saules enerģiju. Visvairāk (>90%) atstaro tikko uzkritis sniegs. Šajā gadījumā albedo - atstarotās un tiešās radiācijas attiecība - 90 un pat vairāk. Viens no mazākajiem albedo (0,05-0,10) ir ūdens virsmai, kad saule atrodas augstu virs debess līnijas.

Lielākais albedo ir - vairāk nekā 0,90 - ir tikko uzkritušam sniegam.

Kas ir albedo?

Albedo ir skaitlis, kas rāda kādu daļu no Saules staru enerģijas priekšmets atstaro. Otru daļu no Saules staru enerģijas absorbē - uzsūc sevī. Atstarotās un absorbētās enerģijas daudzums atkarīgs no zemes virsmas krāsas, mitruma, struktūras, kā arī no Saules augstuma virs horizonta un atmosfēras stāvokļa.

=================================

Sasilis ķermenis izdala infrasarkano siltuma starojumu un rezultātā pats atdziest. Jo augstāka ir zemes virsmas temperatūra un zemāka atmosfēras temperatūra, jo lielāks būs Zemes infrasarkanā siltuma starojums, tāpēc tās virsma atdzisīs ātrāk. Īpaši liela siltuma plūsma paceļas no sasilušās Zemes virsas skaidrās vasaras naktīs. Ja laiks ir apmācies, giass ir silts un satur lielu ūdens tvaiku daudzumu, tad ievērojama atmosfēras siltuma daļa tiek atstarota atpakaļ. Veidojas atmosfēras pretstarojums.

Kas ir atmosfēras pretstarojums?

Atmosfēras pretstarojums ir atmosfēras garo viļņu starojums, kas virzīts pret zemes virsmu. Tā intensitāte atkarīga no ūdens tvaiku CO2 un ozona daudzuma atmosfērā.

==============================

Noteiktos apstākļos, piemēram, ja virs sasilušās zemes pārvietojas mitras un siltas jūras gaisa masas, rodas mākoņi, un tad atmosfēras pretstarojums ir lielāks nekā Zemes siltuma starojums. Tādā gadījumā atmosfēras gaiss sasilda zemi.

Parasti starpība starp zemes siltuma starojumu un atmosfēras pretstarojumu ir pozitīva. Tas nozīmē, ka Saules radiācijas sasildītā Zemes virsa atdod vairāk siltuma nekā saņem no atmosfēras. Jo skaidrāks laiks un dzidrāks gaiss, jo lielāks ir zemes siltuma daudzums.

Radiācijas bilance ir starpība starp starojuma plūsmām, ko absorbē un iztaro zemes virsma. Pozitīva radiācijas bilnace nozīmē to, ka Zemes virsa saņem no Saules lielāku enerģijas daudzumu nekā atdod siltuma starojuma veidā un Zemes virsa sasilst. Negatīva radiācijas bilance veidojas naktī. Latvijā kopējā radiācijas bilance ir pozitīva. Negatīva tā ir tikai ziemas periodā, īpaši tad, kad zemes virsmu klāj sniega sega. Apgabalos ar ilggadēju negatīvu saules radiācijas bilanci veidojas ledāji vai daudzgadīgais sasalums. 

Radiācijas bilance parāda faktisko staru enerģijas pieplūdumu vai aizplūdumu, no kura atkarīgi siltuma apstākļi uz Zemes - sasilšana vai atdzišana

===========================

Kopējā zemeslodes radiācijas bilance ir līdzsvarā, taču atšķirības starp siltuma joslām ir lielas. Karstajā joslā ir raksturīga sasilšana, turpretī polārajos apgabalos dominē stipra atdzišana. Pēdējās desmitgadēs siltumnīcas efekta dēļ vērojama planētas radiācijas bilances paaugstināšanās. Šo pasiltināšanos izsauc siltumnīcas efekta gāzu koncentrācijas pieaugums atmosfērā, tāpēc atmosfēra absorbē vairāk Zemes siltuma starojuma, neļaujot tam aizplūst Visuma telpā. Tādejādi pašreizējais klimata pasiltināšanās process saistīts nevis ar lielāku radiācijas pieplūdumu, bet ar aizplūstošās radiācijas samazināšanos. Zemes virsa galvenokārt izstaro infrasarkano starojumu, kuru vairākas atmosfēru veidojošās gāzes spēj intensīvi absorbēt.

Siltumnīcas efekta gāzes ir galvenais siltuma starojuma absorbētājs atmosfērā. Tās ir ūdens tvaiki, kā arī ogļskābā gāze (CO2),  metāns (CH4) slāpekļa oksīds (N2O) piezemes ozons un freoni un citas gāzes

===============================

Kā zināms, siltumnīcā gaisa temperatūra ir daudz augstāka nekā apkārtējā vidē. Saules īsviļņu radiācija, kas siltumnīcā nonāk caur stiklu vai plēvi, sasniedz augsnes virsmu in to stipri sasilda. Turpretī Zemes garo vilņu siltuma starojumu stikls vai plēve aiztur. Zemes atmosfērā norisinās līdzīgs process. Saules īsviļņu starojums iet cauri atmosfērai, bet garo viļņu siltuma aizplūšana atpakaļ visumā ir apgrūtināta un izraisa atmosfēras sasilšanu. Jo augstāka ir siltumnīcas efekta gāzu koncentrācija, jo vairāk infrasarkanā starojuma tiek aizturēts atmosfērā un pieaug Zemes virsas temperatūra.

Situmnīcas efekts ir dabisks process. Ja atmosfēru veidotu tikai slāpeklis un skābeklis - gāzes, kas neietekmē siltuma starojumu, - Zemes vidējā temperatūra būtu tikai + 6 grādi (pēc citiem avotiem -18 grādi). Faktiski Zemes vidējā temperatūra ir +15 grādi. Tajos ģeoloģiskajos periodos, kad CO2 daudzums atmosfērā bijis augstāks, uz Zemes ir dominējis silts klimats. Ja tas bijis zems, tad pārsvarā ir bijis auksts klimats ar kontinentālajiem un kalnu apledojumiem. Pat nelielas siltumnīcas efekta izraisošo gāzu daudzuma izmaiņas atmosfērā rada temperatūras izmaiņas uz Zemes. Mainās ledāju platība, okeāna līmenis, straumju režīms, ģeogrāfisko ainavu izplatība un klimats. Pēdējo 150 gadu laikā ievērojami pieaugusi trīš nozīmīgāko siltumnīcas efekta gāzu (CO2, CH4, N2O) Koncetrācija atmosfērā. Vienādā koncentrācijā CH4 var veicināt siltuma uzkrāšanos 21 reizi vairāk, bet NOx - 270 reižu vairāk nekā CO2.

Rakstā izmanotie avoti:

  • Wikipedia
  • Zinaida Melbārde, Maija Rozīte, Līga Zelča "Pasaules Ģeogrāfija Vidusskolai" grāmatas materiāli.
Kā Tu vērtē šo rakstu?
  1. 29.11.2013 22:15

    Paldies Weatherman!
    Ļoti labs un izglītojošs raksts. :)

    Ielādē...
  2. lightning - Līvāni
    30.11.2013 01:43

    Ļoti laba un noderīga informācija, paldies! :)

    Ielādē...
  3. 30.11.2013 11:49

    Man raksts patīk!

    Ielādē...
  4. 30.11.2013 12:44

    Labs raksts, ta tik turpinaat :)
    Kas attiec'as uz CO un visp'ar GS, tad nav jau autora vaina,liel'aka dala pieejamas oficialas informacijas tiesi to mums ari iestasta pedeja desmitgade, kaut ari neatkarigi avoti apgalvo, ka liela mera tas ir blefs un kartejais biznesa projekts un Zeme nemaz tik strauji nesasilst, ka sakuma bija prognozets, bet CO2 gazes koncentracija un klimata pasiltin'a'sanai ir pilnigi pretejas attiecibas- sakuma kapj temperatura un tas jau izraisa 'so g'a'zu koncentracijas palielina'sanos...
    tomer ari tagad skolas jaunas macibu gramatas turpina iepotet to pa'su m'itu par globalo sasil'sanu un siltumnicas efekta gazem...
    P.S. pec remonta datoram vairs nestrada garumzimju un citu 'keburu uzliksanas funkcija, tapec rakstu ar kludam...

    Ielādē...
    1. 30.11.2013 12:51

      Viens no garumzīmju risinājumiem šeit.

      Ielādē...
    2. lightning - Līvāni
      01.12.2013 00:51

      Bet tā jau visos laikos bijis - pie varas esošie (un mūsdienās arī modē kliedzošie) vienmēr ir izmantojuši dažāda veida propagandu, lai uzspiestu citiem savus viedokļus. Globālā sasilšana ir tieši šāda metode/biznesa projekts. Mūsdienās ar masu apziņu manipulēt ir ārkārtīgi viegli, jo daudzi nemaz neiedziļinās tajā info, kas viņiem tiek sniegta, tā info tiek naturāli uzspiesta, neprasot, gribi to vai ne. Un daudzi it kā neatkarīgi masu mediji būtībā ir vien lielu kompāniju vai pat it kā nepieļaujamu karteļu pakaļlaižas, nereti arī valstu oficiālo viedokļu paudēji, kas neļauj domāt savādāk - spilgtākais piemērs ir Krievija. Tur savulaik bija vairākas TV kompānijas, kas varēja atļauties paust pretēju viedokli Kremlim, taču jau pasen tās visas ir "pārņēmis paspārnē" "varenais ērglis" un nu visi dzied vienā meldiņā. Brīžiem pat pretīgi kļūst klausīties, sl… Lasīt vairāk: novitusi.meteolapa.lv

      Ielādē...
  5. Mulkari - Saulkrastu nov.
    02.12.2013 16:15

    Siltumnīcas gāzu daudzums joprojām ir pārāk mazs, lai pasaulē būtu vienmērīgi patīkams klimats bez aukstām ziemām kā tas ir bijis, kad uz Zemes dzīvojās dinozauri un arī vēlāk eocēna klimatiskā optimuma laikā.

    Ielādē...
  6. Dūmaka - Latvija
    29.11.2013 21:30

    "Īpaši uzmanīgi jāsauļojas Polārajos apgabalos un tiem tuvākajos rajonos , īpaši Dienvidu puslodē, kur ozona slānis ir plānāks."
    Pēc šī tālāk nelasīju... Atkal jau mani tūlīt nogānīs ... pielūdzēji, tomēr varbūt vispirms palūkoties uz sausiem faktiem! Nez kāpēc man likās, ka Interneta laikmetā (visās parastajās bibliotēkās pieeja Internetam ir bez maksas) cilvēki zina, ka vismazāk ozona ir virs ekvatora, kur Saules radiācija jau tā ir īpaši liela staru krišanas leņķa dēļ. Savukārt polārajos apgabalos ozona daudzums dabiski ir ļoti liels, tāpēc pat tā deficīta gadījumos nav iespējams "apdegt" kā uz ekvatora, vēl jo vairāk tāpēc, ka stari krīt pārāk lēzeni, "aizķeroties" Zemes atmosfēras blīvajos slāņos. Protams, augstie kalni ir ārpus konkurences un līderi ir Himalaji ar Andiem. Turienes vasarās līmenis regulāri pārsniedz 18.
    Arī par siltumnīc… Lasīt vairāk: novitusi.meteolapa.lv

    Ielādē...
    1. hemingway - Latvija
      30.11.2013 08:47
      Ielādē...
      1. Dūmaka - Latvija
        30.11.2013 09:04

        Varbūt varējāt vēl bērnu pasaku grāmatu iedot? Notiek maldināšana par siltumnīcas efektu kā tādu. Sākotnēji kļūda bija nejauša, bet vēlāk saprata, ka ir izdevīgi no mušas (tām dažām gāzītēm) izpūst ziloni (GS).

        Ielādē...
        1. Nelabojams - Ķoņu pag.
          02.12.2013 09:43

          Šeit gan piekrītu. Globālā sasilšana (ne velti tagad ir politkorekti teikt "globālās klimata pārmaiņas") ir 20 miljardu bizness, kas tiek mērķtiecīgi kultivēts.

          Ielādē...
          1. Dūmaka - Latvija
            02.12.2013 11:01

            Vispār jau nupat Varšavā runa bija par 70 un 100 miljardiem - ne jau 1 gadā, bet līdz 2020. gadam. Summiņa tā neko, zinot, cik maz tērē kosmosa apguvei un citiem faktiski svarīgākiem pasākumiem. Patiesībā neviena saistītā konvencija neliek paralizēt ekonomiku, lai izmainītu klimatu. Cīņa ir pret sasilšanu, nevis izmaiņām kā tādam. Nevienā punktā saistošajos dokumentos nav apskatīti atdzišanas riski un pasākumi to novēršanai.

            Ielādē...
    2. Nelabojams - Ķoņu pag.
      02.12.2013 09:40

      Tavā bildītē ir viens atsevišķs NOAA mērījums, turklāt polārās vasaras sākumā, kad ozona līmenis ir maksimāls. Kopaina izskatās pavisam citādi: en.wikipedia.org
      Saules radiācija atmosfērā nav tas pats, kas uz Zemes virsmas. Tieši otrādi - augstajos platuma grādos Saules starojums šķērso biezāku atmosfēras slāni, turklāt polārās dienas laikā nepārtraukti gandrīz pusgada garumā. Tāpēc fotoķīmiskie procesi tur ir 1) daudz intensīvāki, 2) norisinās lielākā "reakcijas masā". Pati jau nonāc pretrunā ar sevi, rakstot, ka "...stari krīt pārāk lēzeni, "aizķeroties" Zemes atmosfēras blīvajos slāņos" - tieš tā, runa ir par atmosfēras fotoķīmiju, kas notiek, starojumam "aizķeroties" atmosfērā! Nevis par to, kas notiek uz Zemes virsmas.

      Ielādē...
      1. Dūmaka - Latvija
        02.12.2013 10:57

        "runa ir par atmosfēras fotoķīmiju, kas notiek, starojumam "aizķeroties" atmosfērā! Nevis par to, kas notiek uz Zemes virsmas."

        Raksta autors cenšas baidīt cilvēkus, ka polārajos apgabalos varot nosvilināt ādu, kas, protams, IR MUĻĶĪBAS.
        Nav nekādas atšķirības starp sezonas sākumu, vidu un beigām - tropos vienmēr ir augsta UV radiācija, jo stratosfērā virs tropiem ir ļoti maza ozona koncentrācija, turklāt saules stari krīt stāvāk kā polārajos apgabalos. Kurā caurumā kādas pretrunas???

        Ielādē...
        1. Nelabojams - Ķoņu pag.
          03.12.2013 21:05

          Nevajag būt tik kategoriskai par lietām, ko acīmredzami nepārzini.
          1. Palasi polārpētnieku rakstus. Viena no viņu mūžīgajām likstām ir saules apdegumi.
          2. Puntaarenasā (vistālāk uz dienvidiem esošā pilsēta) kopš ozona cauruma palielināšanās krasi palielinājies ādas vēža gadījumu skaits.
          3. UV radiācija dalās trijās daļās - mīkstajā (UV-A), ko ozons aiztur vāji un kas ir relatīvi nekaitīgs veselībai, vidējā (UV-B), kas ir veselībai ļoti bīstama un cietā (UV-C), kas ir nāvējoša, taču B un C aiztur atmosfēras augšslāņu ozons.
          Par to, kā un kas notiek, var atrast, piem., Brimblecombe P.: Air Composition and Chemistry. Cambridge University, 1996. Esmu šīm lietām savulaik veltījis kādus 15 gadus dzīves.

          Ielādē...
  7. 03.02.2014 18:03

    Izrādās ka, pēc savas rašanās katrs fotons "grūstās" pa saules centru apmēram gadu, līdz nokļūst līdz saules malai .... bet tam pietiek ar 8 minūtēm, lai aizlidotu līdz Zemei!

    Ielādē...