Вся электронная библиотека >>>

 Погода в Москве >>>

  

 

Климат Москвы и Подмосковья


Раздел: Дом. Быт

 

Солнечная энергия, управляющая погодой и климатом

  

 

Все атмосферные процессы на Земле зависят от важнейшего источника энергии — Солнца. Раскаленный газовый шар в 1 300 тыс. раз больше, чем Земля, таково наше дневное светило. Его поверхность накалена до 6 тыс. градусов, а в недрах температура много выше — до 20 млн. градусов! Солнце подобно громадной физической лаборатории. Здесь в условиях колоссальных температур и давления происходят явления, которые на Земле в таких масштабах невозможны. Грандиозный процесс образования гелия из ядер водорода, который мы наблюдаем при взрыве водородной бомбы,— ничто по сравнению с явлениями внутри Солнца.

Солнце—источник света и тепла, источник жизни для всех обитателей Земли. С помощью солнечных лучей зеленые листья растений превращают углекислый газ и воду в белки, жиры и углеводы. Животные в свою очередь питаются растениями.

Солнце нагревает Землю, испаряет воду в океанах. Из этих испарений возникают облака, из которых выпадают осадки, питающие реки и создающие запасы пресной воды на Земле. Энергия ветра и воды — это преобразованная солнечная энергия. Мы питаемся, обогреваемся солнечными лучами, работаем с помощью Солнца. С полным основанием можно считать человека сыном Солнца.

Солнце излучает колоссальное количество тепла и света. На землю попадает менее двух- миллиардной части этого количества, но и его более чем достаточно для поддержания жизни на нашей планете. Тепло, получаемое Землей за год, в состоянии растопить слой льда в 36 м толщиной, покрывающий всю земную поверхность.

Каждый квадратный сантиметр поверхности Земли получает в среднем 1,2 малой калории. Когда Солнце в зените, атмосфера поглощает около 30% его излучения, когда оно у горизонта — около 90%. И все-таки Земля за сутки получает больше тепла, чем дает все топливо, сжигаемое человечеством за 100 лет!

По сравнению с солнечной энергией прочие источники тепла ничтожны. Вулканические извержения и лесные пожары могут сильно повысить температуру на некотором пространстве, но эти редкие явления не играют заметной роли в общем тепловом балансе Земли. Еще меньшее значение имеет тепло, получаемое человеком при сжигании топлива.

Огромное количество солнечной энергии, поступающее на Землю, до сих пор еще очень мало используется для технических целей. Правда, еще в конце прошлого столетия в Москве была установка, которая при помощи большого зеркала концентрировала солнечные лучи для плавления металлов. В фокусе зеркала получалась температура до 3 500°. Но дальше единичных примеров дело не шло. Запасы солнечной энергии неисчерпаемы. Достаточно сказать, что если бы удалось использовать только один ее процент, приходящийся на Сахару, человечество получило бы .в свое распоряжение энергии в 10 раз больше, чем необходимо для населения всего земного шарз.

Трудность использования солнечной энергии заключается в том, что для концентрирования лучей требуется большая поверхность, поэтому гелиоустановки довольно громоздки. Кроме того, они действуют только в ясные дни, а их в умеренных широтах немного. Использование солнечной энергии в больших размерах практически возможно только в тех стра- rtax, где много солнечных дней. В СССР это республики Средней Азии, где в Узбекистане более 280 ясных дней в году, а в Туркменской ССР еще больше. В этих районах солнечная энергия используется в народном хозяйстве. Например, на Ташкентском консервном заводе установлен гелиокотел, который дает до 100 кг пара в час. Безотказно действуют солнечные нагреватели для душевых установок. Оправдалп себя и солнечные кухни, солнечные сушилки для фруктов, овощей и т. д.

Однако гелиоустановки используют не более 8—10% солнечной энергии, попадающей на землю, так как лучистая энергия Солнца должна сначала превратиться в тепловую, а потом уже в механическую. При каждом таком переходе часть энергии теряется, особенно при переходе тепловой энергии в механическую.

И вот перед учеными встал вопрос: нельзя ли лучистую энергию Солнца сразу же превращать в электрическую? В физических лабораториях, по свидетельству академика Иоффе, уже сейчас имеется возможность решить задачу получения электроэнергии от Солнца со значительно более ВЫСОКИМ к оэ ффициентом полезного действия. В этом нам помогут полупроводниковые термоэлементы и, фотоэлементы. бесплодные пустыни, крыши домов, покрытые такими фотоэлементами, превратятся в источники огромного количества энергии.

Мы узнали, сколько тепла приходит на Землю. Но поверхность Земли одновременно и расходует тепло. Часть энергии, полученной от Солнца, передается воздуху, часть излучается в атмосферу.

Днем расход тепла с избытком покрывается притоком его от Солнца, ночью же этого не происходит. Ночное излучение всего сильнее сказывается при ясной, сухой и тихой погоде. Тогда температура почвы может оказаться на 6—8° ниже температуры воздуха. Разница в температуре между чистым снегом и воздухом может доходить даже до 10°.

Весной и особенно осенью после теплого и ясного дня ночное охлаждение иногда приводит к заморозкам. Температура падает до 3—5° мороза и нередко пагубно сказывается на растениях. В сырую погоду земля отдает тепла значительно меньше. В этом случае водяной пар играет роль регулятора: с одной стороны, поглощая часгь солнечных лучей, он ослабляет нагревание земной поверхности, с другой — уменьшает ночное охлаждение. Облачный покров является своего рода покрывалом, предохраняющим землю от излучения, особенно если облака низкие и плотные.

Днем тепло от земной поверхности передается нижним слоям атмосферы. На это необходимо некоторое время. Поэтому максимальная температура воздуха наступает не в полдень, когда солнце выше всего над горизонтом, а в 2—3 часа дня. Летом в ясную погоду почва, особенно песчаная, нагревается так сильно, что температура ее поверхности может быть на 25—30° выше температуры воздуха.

Ночью остывающая почва охлаждает \\ воздух вокруг Земли. Но этот процесс протекает медленно и в небольшом слое воздуха, так как воздух является плохим проводником. Поэтому ночью минимальная температура на поверхности почвы и в приземном 'воздушном слое наступает почти одновременно — в момент восхода солнца.

Температура поверхности почвы влияет и на годовые изменения температуры воздуха. Выше всего солнце -поднимается над горизонтом 22 июня, в день летнего солнцестояния. Это самый длинный день — он продолжается 17 часов 33 минуты. А самым теплым месяцем, по многолетним данным, является июль. Самый короткий день — 7 часов 01 минута — в день зимнего солнцестояния —- 22 декабря. И самым холодным месяцем является не декабрь, как бы следовало ожидать, а январь. Таким образом, в тепловом состоянии нижнего слоя атмосферы все изменения, которые претерпевает земная поверхность, обычно отражаются с опозданием.

Продолжительность солнечного сияния зависит от долготы дня и количества облаков. Степень облачности неба определяется по десятибалльной шкале: 0 — ясно, 5 баллов — закрыто полнеба, 10 баллов — пасмурно. На практике удобнее обозначать ясное небо (облачность 0—2 балла), полуясное (облачность 3—7 баллов ) и пасмурное небо (облачность 8—10 баллов) в процентах.

Картину распределения облачности в Москве в течение года поможет выяснить таблица солнечного сияния в Москве. При этом надо отметить, что в городе солнца меньше, чем в Подмосковье. Это видно даже из сравненш! данных метеорологической станции бывш. Межевого института (близко к центру города) и станции Сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева (северо-западная окраина города).

Особенно велико различие в продолжительности солнечного сияния зимой, когда в городе много туманов от большого количества топок. В отдаленном Подмосковье число часог* солнечного сияния еще больше, чем в Тимирязевской академии, которая в настоящее время находится в черте города.

Большой интерес представляет таблица отношения фактического солнечного сияния (в среднем за много лет) к возможному. Эта таблица, составленная для Москвы, тоже косвенно отражает облачность неба

В зимние месяцы Москва из-за облачности получает немного более десятой части возможного солнечного сияния. Но и в летние месяцы до наших мест доходит только половина прямого солнечного света.

Солнце является главным двигателем в огромной природной машине циркуляции воздуха атмосферы, которая определяет и погоду и климат. Атмосфера непрерывно находится в движении, которое поддерживается постоянным контрастом температур между полюсами и экватором. На экваторе и в тропиках солнце поднимается над горизонтом очень высоко и излучает на поверхность земли очень много тепла. В полярных областях зимой солнце совсем не появляется, почти полгода длится морозная полярная ночь, а летом, в полярный лень, лучи низко стоящего солнца скользят по ледяному покрову. Почти все солнечное тепло расходуется на растапливание многолетних льдов.

Такая разность температур на земной поверхности приводит в движение огромные объемы воздуха, которые называются воздушными массами. Каждая масса несет с собой свою погоду, вот почему их смена часто вызывает резкие изменения: зимой — оттепели после сильных морозов, летом — внезапное похолодание в яркий солнечный день.

В атмосфере идет непрерывная борьба теплых и холодных течений, стремящихся вырав- нять разность температур между севером и югом. Борьба эта происходит с переменным успехом. То теплые массы берут перевес и проникают в виде «теплого языка» далеко к северу, иногда до Новой Земли, Земли Франца- Иосифа и даже до полюса. То массы арктического воздуха в виде гигантской «капли» прорываются на юг и, сметая па своем пути теплый воздух, обрушиваются на Крым и республики Средней Азии. Особенно резко выражена эта борьба зимой, когда разность температур между севером и югом возрастает.

Арена, на которой развертывается борьба воздушных течений, часто приходится как раз на самые населенные части земного шара — умеренные широты. Здесь же расположена и хМосква. И она время от времени испытывает на себе капризы погоды, что особенно заметно, когда соприкасаются различные воздушные массы. На их границе часто возникают огромные вихри — циклоны. В то же время в периоды затишья, «хорошей» погоды Москва оказывается в массе воздуха умеренных, а иногда даже тропических широт.

Погода меняется особенно резко при прохождении циклонов. Резкая смена погоды, в первую очередь скачок температуры, заметна даже в том случае, если вы едете в пригородном поезде на расстояние в 30—40 км.

Атмосферная циркуляция является, следовательно, весьма существенным фактором формирования погоды и климата. Несмотря на постоянство солнечной радиации, циркуляция атмосферы очень изменчива. Здесь, действительно, год на год не приходится. Существует мнение, что это связано с процессами на Солнце, ПОЛУЧИВШИМИ название солнечной ак- тивности (пятна, факелы, вспышки).

Солнечная активность внешне проявляется в периодическом возникновении на солнечном диске пятен — огромных вихрей раскаленного газа. Пятна похожи на наши земные циклоны, по несравненно больших размеров. Так, например, в мае 1958 г. на Солнце была видна группа пятен диаметром 185 тыс. км, т. е. в 15 раз больше диаметра Земли. Пятна сопровождаются мощными облаками горяч е г о водорода и кальция. Вихрям сопутствуют кратковременные вспышки (факелы) горячих газов. Иногда около пятен наблюдается увеличение яркости части солнечного диска в виде облака. Облако в течение минуты разгорается до ослепительной яркости и начинает быстро расползаться в стороны, подобно капле чернил на промокательной бумаге. Вспышка продолжается обычно несколько минут, но иногда и более часа, и потом постепенно угасает. Это явление называется хромосферной вспышкой (извержением). 9, 10 и 11 мая 1959 г. на Солнце произошли чудовищные извержения, самые крупные из когда-либо отмеченных. Особенно сильной была вспышка 11 мая: она продолжалась около трех часов. Область, охваченная извержением, была почти в 20 раз ярче остальной поверхности Солнца. Поперечник зоны возмущения составил около 200 тыс. км\

Бурные процессы на Солнце приводят к электромагнитным возмущениям на Земле. Появляются колебания магнитной стрелки компаса (магнитные бури), сильные помехи в работе телеграфа и радио, на севере увеличивается количество полярных сияний. Чрезвычайно возрастает ультрафиолетовое излучение Солнца, которому, как известно, обязана своим существованием ионосфера Земли, отражающая радиоволны и обеспечивающая радиосвязь. Ультрафиолетовые лучи почти целиком поглощаются высокими слоями атмосферы. Это явление играет большую роль, так как в большом количестве ультрафиолетовые лучи губительны для всего живого на Земле. Та безвредная часть их, которая доходит до поверхности Земли, способна лишь вызвать здоровый загар кожи (и то, если не злоупотреблять солнцем). В дни возрастания ультрафиолетового излучения в ионосфере возникают бури, ухудшается радиосвязь. Видимо, нарушается и температурный режим ионосферы. За состоянием ионосферы следят путем запуска метеорологических ракет и особенно при помощи искусственных спутников Земли.

Несомненно, что существует прямая связь между общей циркуляцией атмосферы и солнечной активностью. В годы максимума активности солнечной деятельности чрезвычайно усиливается циркуляция воздушных масс атмосферы, обостряются столкновения теплых ' и холодных течений. Контрасты между движущимися воздушными массами возрастают, и на границе их встреч появляются мощные циклоны и антициклоны. Циклоны порождают частые грозы, бури, ураганы, ливни. Атмосфера бушует; бушует и погода. При антициклонах наступает затишье.

Связь явлений в земной атмосфере с солнечной активностью частично уже используется при долгосрочных прогнозах погоды. Но пока это только первые, робкие шаги.

По сообщениям прессы, очень высокая солнечная активность в последние годы вызвала много метеорологических катастроф на всем земном шаре. Пронеслись они и над Москвой и Подмосковьем, о чем будет рассказано ниже, в разделе «Выдающиеся явления погоды».

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Климат Москвы и Подмосковья

 




Смотрите также:

 

Солнечная космическая электростанция СКЭС солнечная гелиоэнергетика

Глава 4. Солнечная энергетика. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. К настоящему времени достигнут большой прогресс в преобразовании солнечной энергии различными методами.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЖИЛЫХ ДОМАХ. Солнечное...

Для использования солнечной энергии больше всего подходят те конструкции, вклад которых в тепловой режим здания наибольший.
солнечная погода в Европе может установиться как на. длительный срок, так и на непродолжительный период.

 

Микроклимат в теплице. Получение урожая. РОЛЬ МИКРОКЛИМАТА...

Следовательно, создание и регулирование микроклимата теплиц невозможны без учета воздействия факторов наружного климата и погодных условий.
При перемене солнечной. погоды на пасмурную возникает дефицит углеводов и задержка роста растений из-за того, что в...

 

Солнечная энергетика. Характеристика солнечной радиации....

Из солнечной энергии методом термодинамического преобразования можно получать электричество практически так же, как и из других источников.
Такой способ управления позволяет следить за Солнцем даже при пасмурной погоде.

 

КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ. Кпд коллектора солнечной энергии

Солнечная радиация, поглощаемая в коллекторе солнечной энергии нагревает теплоноситель до темп-ры обычно не более 90°С. Для поглощения солнечной радиации К.с.э
Кпд коллектора солнечной энергии зависит от его конструкции, климата местности и условий эксплуатации.

 

Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения ФЭП....

Концентраторы солнечной энергии. Одним из препятствий на пути использования солнечного излучения в энергетике является его низкая плотность.
Характер работы устройств двух типов различен, так как плоская система эффективна даже в облачную погоду, в то время как...

 

Последние добавления:

 

Витус Беринг   мотоциклы и велосипеды    рыбалка    кристаллы   Изготовление и продажа сувениров