पृथ्वी की सतह पर सूर्य के प्रकाश का आपतन कोण. सौर विकिरण

हमारे ग्रह पर जीवन सूर्य के प्रकाश और गर्मी की मात्रा पर निर्भर करता है। एक क्षण के लिए भी यह कल्पना करना डरावना है कि यदि आकाश में सूर्य जैसा कोई तारा न होता तो क्या होता। घास की हर पत्ती, हर पत्ती, हर फूल को हवा में रहने वाले लोगों की तरह गर्मी और रोशनी की जरूरत होती है।

सूर्य की किरणों का आपतन कोण क्षितिज से ऊपर सूर्य की ऊंचाई के बराबर होता है

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली सूर्य की रोशनी और गर्मी की मात्रा किरणों के आपतन कोण के सीधे आनुपातिक होती है। सूर्य की किरणें 0 से 90 डिग्री के कोण पर पृथ्वी पर प्रहार कर सकती हैं। पृथ्वी पर किरणों के प्रभाव का कोण अलग-अलग है, क्योंकि हमारा ग्रह गोलाकार है। यह जितना बड़ा होता है, उतना ही हल्का और गर्म होता है।

इस प्रकार, यदि किरण 0 डिग्री के कोण पर आती है, तो यह पृथ्वी की सतह को गर्म किए बिना ही सरकती है। आपतन का यह कोण आर्कटिक वृत्त से परे, उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों पर होता है। समकोण पर सूर्य की किरणें भूमध्य रेखा और दक्षिण तथा के बीच की सतह पर पड़ती हैं

यदि सूर्य की किरणों का जमीन से टकराने का कोण सीधा हो तो यह इस बात का संकेत है

इस प्रकार, पृथ्वी की सतह पर किरणें और क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई बराबर होती है। वे भौगोलिक अक्षांश पर निर्भर करते हैं। शून्य अक्षांश के जितना करीब, किरणों का आपतन कोण 90 डिग्री के करीब, सूर्य क्षितिज से जितना ऊपर होगा, उतना ही गर्म और चमकीला होगा।

सूर्य क्षितिज के ऊपर अपनी ऊँचाई कैसे बदलता है?

क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई स्थिर नहीं है। इसके विपरीत, यह सदैव बदलता रहता है। इसका कारण पृथ्वी ग्रह की सूर्य तारे के चारों ओर निरंतर गति के साथ-साथ पृथ्वी ग्रह का अपनी धुरी पर घूमना है। परिणामस्वरूप, दिन के बाद रात आती है और ऋतुएँ एक दूसरे के बाद आती हैं।

उष्ण कटिबंध के बीच के क्षेत्र में सबसे अधिक गर्मी और रोशनी प्राप्त होती है; यहाँ दिन और रात की अवधि लगभग बराबर होती है, और सूर्य वर्ष में 2 बार अपने चरम पर होता है।

आर्कटिक सर्कल के ऊपर की सतह को कम गर्मी और रोशनी मिलती है, यहाँ रात जैसी अवधारणाएँ हैं, जो लगभग छह महीने तक चलती हैं;

शरद ऋतु और वसंत विषुव के दिन

4 मुख्य ज्योतिषीय तिथियां हैं, जो क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई से निर्धारित होती हैं। 23 सितंबर और 21 मार्च शरद और वसंत विषुव के दिन हैं। इसका मतलब यह है कि सितंबर और मार्च में इन दिनों क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई 90 डिग्री होती है।

दक्षिणी और सूर्य द्वारा समान रूप से प्रकाशित होते हैं, और रात की लंबाई दिन की लंबाई के बराबर होती है। जब उत्तरी गोलार्ध में ज्योतिषीय शरद ऋतु शुरू होती है, तो इसके विपरीत, दक्षिणी गोलार्ध में वसंत होता है। सर्दी और गर्मी के बारे में भी यही कहा जा सकता है। यदि दक्षिणी गोलार्ध में सर्दी है, तो उत्तरी गोलार्ध में गर्मी है।

ग्रीष्म और शीत संक्रांति के दिन

22 जून और 22 दिसंबर गर्मी के दिन हैं और 22 दिसंबर को उत्तरी गोलार्ध में सबसे छोटा दिन और सबसे लंबी रात होती है, और सर्दियों का सूरज पूरे वर्ष के लिए क्षितिज से सबसे कम ऊंचाई पर होता है।

66.5 डिग्री अक्षांश से ऊपर, सूर्य क्षितिज के नीचे होता है और उगता नहीं है। यह घटना, जब सर्दियों का सूरज क्षितिज तक नहीं उगता, ध्रुवीय रात कहलाती है। सबसे छोटी रात 67 डिग्री अक्षांश पर होती है और केवल 2 दिन तक चलती है, और सबसे लंबी रात ध्रुवों पर होती है और 6 महीने तक रहती है!

दिसंबर पूरे वर्ष का वह महीना है जब उत्तरी गोलार्ध में रातें सबसे लंबी होती हैं। मध्य रूस में लोग अंधेरे में ही काम के लिए उठते हैं और अंधेरे में ही लौटते भी हैं। यह कई लोगों के लिए एक कठिन महीना है, क्योंकि सूरज की रोशनी की कमी लोगों के शारीरिक और मानसिक स्वास्थ्य को प्रभावित करती है। इस कारण अवसाद भी विकसित हो सकता है।

मॉस्को में 2016 में 1 दिसंबर को सूर्योदय 08.33 बजे होगा। ऐसे में दिन की लंबाई 7 घंटे 29 मिनट होगी. यह बहुत जल्दी, 16.03 बजे होगा। रात्रि 16 घंटे 31 मिनट की होगी. इस प्रकार, यह पता चलता है कि रात की लंबाई दिन की लंबाई से 2 गुना अधिक है!

इस वर्ष शीतकालीन संक्रांति 21 दिसंबर को है। सबसे छोटा दिन ठीक 7 घंटे तक चलेगा। फिर 2 दिन तक यही स्थिति रहेगी. और 24 दिसंबर से शुरू होने वाला दिन धीरे-धीरे ही सही लेकिन निश्चित तौर पर लाभ दिलाने वाला रहेगा।

औसतन, प्रति दिन दिन का एक मिनट जोड़ा जाएगा। माह के अंत में दिसंबर में सूर्योदय ठीक 9 बजे होगा, जो कि 1 दिसंबर से 27 मिनट देर से है।

22 जून ग्रीष्म संक्रांति है। सब कुछ ठीक इसके विपरीत होता है. पूरे वर्ष के लिए, यह तिथि अवधि में सबसे बड़ा दिन और सबसे छोटी रात होती है। यह उत्तरी गोलार्ध पर लागू होता है।

युज़्नी में इसका उल्टा है। इस दिन के साथ दिलचस्प प्राकृतिक घटनाएं जुड़ी हुई हैं। एक ध्रुवीय दिन आर्कटिक वृत्त के ऊपर शुरू होता है; उत्तरी ध्रुव पर सूर्य 6 महीने तक अस्त नहीं होता है। जून में सेंट पीटर्सबर्ग में रहस्यमय सफेद रातें शुरू होती हैं। वे लगभग मध्य जून से दो से तीन सप्ताह तक रहते हैं।

ये सभी 4 ज्योतिषीय तिथियां 1-2 दिनों तक बदल सकती हैं, क्योंकि सौर वर्ष हमेशा कैलेंडर वर्ष के साथ मेल नहीं खाता है। लीप वर्ष के दौरान भी बदलाव होते हैं।

क्षितिज से सूर्य की ऊँचाई और जलवायु परिस्थितियाँ

सूर्य जलवायु निर्माण करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। पृथ्वी की सतह के एक विशिष्ट क्षेत्र पर क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई कैसे बदलती है, इसके आधार पर जलवायु परिस्थितियाँ और मौसम बदलते हैं।

उदाहरण के लिए, सुदूर उत्तर में, सूर्य की किरणें बहुत छोटे कोण पर पड़ती हैं और केवल पृथ्वी की सतह पर ही सरकती हैं, बिना उसे गर्म किए। इस कारक के कारण, यहां की जलवायु अत्यंत कठोर है, यहां पर्माफ्रॉस्ट, बर्फ़ीली हवाओं और बर्फ़ के साथ ठंडी सर्दियाँ होती हैं।

क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई जितनी अधिक होगी, जलवायु उतनी ही गर्म होगी। उदाहरण के लिए, भूमध्य रेखा पर यह असामान्य रूप से गर्म और उष्णकटिबंधीय है। भूमध्य रेखा क्षेत्र में मौसमी उतार-चढ़ाव भी व्यावहारिक रूप से महसूस नहीं किए जाते हैं, इन क्षेत्रों में शाश्वत गर्मी होती है।

क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊँचाई मापना

जैसा कि वे कहते हैं, हर आविष्कारी चीज़ सरल होती है। तो यह यहाँ है. क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई मापने का उपकरण बिल्कुल सरल है। यह एक क्षैतिज सतह है जिसके बीच में 1 मीटर लंबा एक खंभा है। धूप वाले दिन में दोपहर के समय ध्रुव अपनी सबसे छोटी छाया बनाता है। इस सबसे छोटी छाया की मदद से गणना और मापन किया जाता है। आपको छाया के अंत और ध्रुव के अंत को छाया के अंत से जोड़ने वाले खंड के बीच के कोण को मापने की आवश्यकता है। यह कोण मान क्षितिज के ऊपर सूर्य का कोण होगा। इस उपकरण को ग्नोमन कहा जाता है।

ग्नोमोन एक प्राचीन ज्योतिषीय उपकरण है। क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई मापने के लिए अन्य उपकरण भी हैं, जैसे कि सेक्स्टेंट, क्वाड्रेंट और एस्ट्रोलैब।

सबसे महत्वपूर्ण स्रोत जिससे पृथ्वी की सतह और वायुमंडल को तापीय ऊर्जा प्राप्त होती है वह सूर्य है। यह ब्रह्मांडीय अंतरिक्ष में भारी मात्रा में उज्ज्वल ऊर्जा भेजता है: थर्मल, प्रकाश, पराबैंगनी। सूर्य द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें 300,000 किमी/सेकेंड की गति से यात्रा करती हैं।

पृथ्वी की सतह का गर्म होना सूर्य की किरणों के आपतन कोण पर निर्भर करता है। सूर्य की सभी किरणें पृथ्वी की सतह पर एक-दूसरे के समानांतर आती हैं, लेकिन चूँकि पृथ्वी गोलाकार है, इसलिए सूर्य की किरणें इसकी सतह के विभिन्न भागों पर अलग-अलग कोणों पर पड़ती हैं। जब सूर्य अपने चरम पर होता है तो उसकी किरणें लंबवत पड़ती हैं और पृथ्वी अधिक गर्म हो जाती है।

सूर्य द्वारा भेजी गई दीप्तिमान ऊर्जा के संपूर्ण समुच्चय को कहा जाता है सौर विकिरण,यह आमतौर पर प्रति वर्ष प्रति इकाई सतह क्षेत्र कैलोरी में व्यक्त किया जाता है।

सौर विकिरण पृथ्वी के वायु क्षोभमंडल के तापमान शासन को निर्धारित करता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सौर विकिरण की कुल मात्रा पृथ्वी द्वारा प्राप्त ऊर्जा की मात्रा से दो अरब गुना अधिक है।

पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले विकिरण में प्रत्यक्ष और फैलाना शामिल है।

वह विकिरण जो बादल रहित आकाश के नीचे सीधे सूर्य के प्रकाश के रूप में सूर्य से पृथ्वी पर आता है, कहलाता है सीधा।यह सबसे अधिक मात्रा में ऊष्मा और प्रकाश वहन करता है। यदि हमारे ग्रह पर कोई वायुमंडल नहीं होता, तो पृथ्वी की सतह को केवल प्रत्यक्ष विकिरण प्राप्त होता।

हालाँकि, वायुमंडल से गुजरते हुए, लगभग एक चौथाई सौर विकिरण गैस अणुओं और अशुद्धियों द्वारा बिखर जाता है और सीधे मार्ग से भटक जाता है। उनमें से कुछ बनते हुए पृथ्वी की सतह तक पहुँच जाते हैं बिखरा हुआ सौर विकिरण.बिखरे हुए विकिरण के कारण, प्रकाश उन स्थानों में प्रवेश करता है जहां प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश (प्रत्यक्ष विकिरण) प्रवेश नहीं करता है। यह विकिरण दिन का प्रकाश बनाता है और आकाश को रंग देता है।

कुल सौर विकिरण

सूर्य की सभी किरणें पृथ्वी पर पहुँचती हैं कुल सौर विकिरण,यानी, प्रत्यक्ष और विसरित विकिरण की समग्रता (चित्र 1)।

चावल। 1. वर्ष के लिए कुल सौर विकिरण

पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण का वितरण

सौर विकिरण पृथ्वी पर असमान रूप से वितरित है। निर्भर करता है:

1. वायु घनत्व और आर्द्रता पर - वे जितने अधिक होंगे, पृथ्वी की सतह को उतना ही कम विकिरण प्राप्त होगा;

2. क्षेत्र के भौगोलिक अक्षांश के आधार पर - ध्रुवों से भूमध्य रेखा तक विकिरण की मात्रा बढ़ जाती है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण की मात्रा उस पथ की लंबाई पर निर्भर करती है जिस पर सूर्य की किरणें वायुमंडल से गुजरती हैं। जब सूर्य अपने चरम पर होता है (किरणों का आपतन कोण 90° होता है), तो उसकी किरणें सबसे छोटे रास्ते से पृथ्वी पर टकराती हैं और तीव्रता से एक छोटे से क्षेत्र में अपनी ऊर्जा छोड़ती हैं। पृथ्वी पर, यह 23° उत्तर के बीच बैंड में होता है। डब्ल्यू और 23° एस. श., अर्थात् उष्ण कटिबंध के बीच। जैसे-जैसे आप इस क्षेत्र से दूर दक्षिण या उत्तर की ओर जाते हैं, सूर्य की किरणों की पथ लंबाई बढ़ती जाती है, अर्थात पृथ्वी की सतह पर उनके आपतन का कोण कम होता जाता है। किरणें एक छोटे कोण पर पृथ्वी पर पड़ने लगती हैं, मानो फिसलती हुई ध्रुवों के क्षेत्र में स्पर्श रेखा के पास आ रही हों। परिणामस्वरूप, समान ऊर्जा प्रवाह एक बड़े क्षेत्र में वितरित हो जाता है, इसलिए परावर्तित ऊर्जा की मात्रा बढ़ जाती है। इस प्रकार, भूमध्य रेखा के क्षेत्र में, जहां सूर्य की किरणें पृथ्वी की सतह पर 90° के कोण पर पड़ती हैं, पृथ्वी की सतह द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष सौर विकिरण की मात्रा अधिक होती है, और जैसे-जैसे हम ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं, यह मात्रा तेजी से बढ़ती है घट जाती है. इसके अलावा, वर्ष के अलग-अलग समय में दिन की लंबाई क्षेत्र के अक्षांश पर निर्भर करती है, जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण की मात्रा भी निर्धारित करती है;

3. पृथ्वी की वार्षिक और दैनिक गति से - मध्य और उच्च अक्षांशों में, सौर विकिरण का प्रवाह ऋतुओं के अनुसार बहुत भिन्न होता है, जो सूर्य की दोपहर की ऊँचाई और दिन की लंबाई में परिवर्तन से जुड़ा होता है;

4. पृथ्वी की सतह की प्रकृति पर - सतह जितनी हल्की होगी, वह उतनी ही अधिक सूर्य की रोशनी को परावर्तित करेगी। किसी सतह की विकिरण को परावर्तित करने की क्षमता कहलाती है albedo(लैटिन श्वेतता से)। बर्फ विशेष रूप से दृढ़ता से (90%), रेत कमजोर (35%), और काली मिट्टी और भी कमजोर (4%) विकिरण को प्रतिबिंबित करती है।

पृथ्वी की सतह सौर विकिरण को अवशोषित करती है (अवशोषित विकिरण),गर्म हो जाता है और वातावरण में गर्मी विकीर्णित कर देता है (परावर्तित विकिरण).वायुमंडल की निचली परतें बड़े पैमाने पर स्थलीय विकिरण को रोकती हैं। पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित विकिरण मिट्टी, हवा और पानी को गर्म करने पर खर्च किया जाता है।

कुल विकिरण का वह भाग जो पृथ्वी की सतह के परावर्तन तथा तापीय विकिरण के बाद शेष रहता है, कहलाता है विकिरण संतुलन.पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन दिन के दौरान और वर्ष के मौसम के अनुसार बदलता रहता है, लेकिन ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका के बर्फीले रेगिस्तानों को छोड़कर, वर्ष के दौरान औसतन हर जगह इसका सकारात्मक मूल्य होता है। विकिरण संतुलन निम्न अक्षांशों (20° N और 20° S के बीच) पर अपने अधिकतम मान तक पहुँच जाता है - 42*10 2 J/m 2 से अधिक, दोनों गोलार्धों में लगभग 60° के अक्षांश पर यह घटकर 8*10 2 हो जाता है। - 13*10 2 जे/एम 2।

सूर्य की किरणें अपनी ऊर्जा का 20% तक वायुमंडल को देती हैं, जो हवा की पूरी मोटाई में वितरित होती है, और इसलिए उनके कारण होने वाली हवा का ताप अपेक्षाकृत कम होता है। सूर्य पृथ्वी की सतह को गर्म करता है, जिसके कारण गर्मी वायुमंडलीय हवा में स्थानांतरित हो जाती है कंवेक्शन(अक्षांश से. कंवेक्शन- वितरण), यानी पृथ्वी की सतह पर गर्म हवा की ऊर्ध्वाधर गति, जिसके स्थान पर ठंडी हवा उतरती है। इस प्रकार वायुमंडल को अधिकांश ऊष्मा प्राप्त होती है - औसतन, सीधे सूर्य से तीन गुना अधिक।

कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प की उपस्थिति पृथ्वी की सतह से परावर्तित गर्मी को स्वतंत्र रूप से बाहरी अंतरिक्ष में जाने की अनुमति नहीं देती है। वो बनाते हैं ग्रीनहाउस प्रभाव,जिसकी बदौलत दिन के दौरान पृथ्वी पर तापमान का अंतर 15 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होता है। वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की अनुपस्थिति में, पृथ्वी की सतह रात भर में 40-50 डिग्री सेल्सियस तक ठंडी हो जाएगी।

मानव आर्थिक गतिविधि के बढ़ते पैमाने के परिणामस्वरूप - ताप विद्युत संयंत्रों में कोयले और तेल का दहन, औद्योगिक उद्यमों से उत्सर्जन और ऑटोमोबाइल उत्सर्जन में वृद्धि - वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे वृद्धि होती है ग्रीनहाउस प्रभाव में और वैश्विक जलवायु परिवर्तन का खतरा है।

सूर्य की किरणें, वायुमंडल से गुजरते हुए, पृथ्वी की सतह से टकराती हैं और उसे गर्म करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप वातावरण में गर्मी फैलती है। यह क्षोभमंडल की एक विशिष्ट विशेषता बताता है: ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में कमी। लेकिन ऐसे मामले भी होते हैं जब वायुमंडल की ऊपरी परतें निचली परतों की तुलना में अधिक गर्म हो जाती हैं। इस घटना को कहा जाता है तापमान व्युत्क्रमण(लैटिन इनवर्सियो से - पलटना)।

थोड़े समय में गर्मी के प्रवाह में परिवर्तन और परिदृश्य आवरण में इसका असमान वितरण कई परिस्थितियों से प्रभावित होता है, जिनमें से हम सबसे महत्वपूर्ण पर विचार करेंगे।

विकिरण में छोटे आवधिक परिवर्तन मुख्य रूप से इस तथ्य पर निर्भर करते हैं कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर एक अण्डाकार कक्षा में घूमती है और इसलिए, सूर्य से इसकी दूरी बदलती रहती है। पेरीहेलियन पर, यानी सूर्य के निकटतम कक्षा के बिंदु पर (वर्तमान युग में 1 जनवरी को पृथ्वी वहीं है), दूरी 147 मिलियन किमी है; अपहेलियन पर, यानी, सूर्य से कक्षा का सबसे दूर बिंदु (3 जुलाई), यह दूरी पहले से ही 152 मिलियन किमी है; अंतर 5 मिलियन किमी है। इसके अनुसार, जनवरी की शुरुआत में विकिरण औसत की तुलना में 3.4% बढ़ जाता है (अर्थात, पृथ्वी से सूर्य की औसत दूरी के लिए गणना की जाती है), और जुलाई की शुरुआत में यह 3.5% कम हो जाता है।

एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक जो पृथ्वी की सतह के किसी विशेष क्षेत्र द्वारा प्राप्त विकिरण की मात्रा को निर्धारित करता है वह सूर्य की किरणों का आपतन कोण है। यदि किरणों के लंबवत आपतित होने पर विकिरण की तीव्रता J है, तो जब वे सतह से कोण α पर मिलती हैं, तो विकिरण की तीव्रता J पाप α होगी: कोण जितना तीव्र होगा, किरणों की किरण की ऊर्जा उतनी ही बड़ी होगी वितरित किया जाना चाहिए और इसलिए, यह प्रति इकाई क्षेत्र उतना ही कम होगा।

पृथ्वी की सतह के साथ सूर्य की किरणों द्वारा बनाया गया कोण इलाके, भौगोलिक अक्षांश और क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करता है, जो दिन और पूरे वर्ष दोनों के दौरान बदलता रहता है।

असमान भूभाग पर (चाहे हम पहाड़ों या छोटी असमान सतहों के बारे में बात कर रहे हों), राहत के विभिन्न तत्व सूर्य द्वारा अलग-अलग तरह से प्रकाशित होते हैं। धूप वाली पहाड़ी पर किरणों का आपतन कोण पहाड़ी के तल पर स्थित मैदान की तुलना में अधिक होता है, लेकिन विपरीत ढलान पर यह कोण बहुत छोटा होता है। लेनिनग्राद के पास, दक्षिण की ओर और 10° के कोण पर झुकी हुई पहाड़ी, खार्कोव के पास क्षैतिज मंच के समान तापीय स्थितियों में है।

सर्दियों में, दक्षिण की ओर की ओर खड़ी ढलानें, कोमल ढलानों की तुलना में बेहतर गर्म होती हैं (क्योंकि सूर्य आमतौर पर क्षितिज से नीचे होता है)। गर्मियों में, दक्षिणी एक्सपोज़र वाली कोमल ढलानों को अधिक गर्मी प्राप्त होती है, जबकि खड़ी ढलानों को क्षैतिज सतह की तुलना में कम गर्मी प्राप्त होती है। हमारे गोलार्ध में उत्तरी दिशा की ओर वाले ढलानों पर सभी मौसमों में सबसे कम मात्रा में विकिरण प्राप्त होता है।

भौगोलिक अक्षांश पर सूर्य की किरणों के आपतन कोण की निर्भरता काफी जटिल है, क्योंकि क्रांतिवृत्त के झुकाव के मौजूदा कोण के साथ, किसी दिए गए स्थान पर सूर्य की ऊंचाई (जिसका अर्थ है सूर्य की किरणों के आपतन कोण पर) क्षितिज तल) न केवल प्रति दिन, बल्कि पूरे वर्ष बदलता रहता है। अक्षांश φ पर दोपहर की उच्चतम ऊंचाई। विषुव के दिन सूर्य 90° - φ, ग्रीष्म संक्रांति के दिन 90° - φ +23°.5 और शीतकालीन संक्रांति के दिन 90° - φ - 23°.5 तक पहुँच जाता है।

परिणामस्वरूप, एक वर्ष में भूमध्य रेखा पर दोपहर के समय सूर्य किरणों का आपतन कोण अधिकतम 90° से 66°.5 तक तथा ध्रुव पर -23°.5 से + 23°.5 तक, अर्थात व्यावहारिक रूप से 0° तक होता है। से +23°.5 (चूँकि ऋणात्मक कोण क्षितिज के नीचे सूर्य के विसर्जन की मात्रा को दर्शाता है)।

पृथ्वी का गैसीय आवरण सौर विकिरण के परिवर्तन में प्रमुख भूमिका निभाता है। वायु, जलवाष्प और धूल के कण सूर्य के प्रकाश को बिखेरते हैं; इसके कारण, दिन में रोशनी होती है और सीधी धूप नहीं होती है। इसके अलावा, वायुमंडल एक निश्चित मात्रा में उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करता है, यानी इसे गर्मी में परिवर्तित करता है। अंततः, जो वायुमंडल में प्रवेश करता है वह आंशिक रूप से बाह्य अंतरिक्ष में वापस परावर्तित हो जाता है। बादल विशेष रूप से मजबूत परावर्तक होते हैं।

नतीजतन, वायुमंडल की सीमा पर प्राप्त सभी विकिरण पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचते हैं, लेकिन इसका केवल एक हिस्सा, और, इसके अलावा, गुणात्मक रूप से (वर्णक्रमीय संरचना के संदर्भ में) बदल जाता है, क्योंकि 0.3 μ से छोटी तरंगें ऊर्जावान रूप से अवशोषित होती हैं ऑक्सीजन और ओजोन द्वारा, पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंच पाते हैं और दृश्यमान तरंगें अलग-अलग तरह से बिखर जाती हैं।

जाहिर है, वायुमंडल की अनुपस्थिति में, पृथ्वी का तापीय शासन वास्तव में जो देखा गया है उससे भिन्न होगा। कई गणनाओं और तुलनाओं के लिए, विकिरण पर वायुमंडल के प्रभाव को खत्म करना और विकिरण की अवधारणा को उसके शुद्ध रूप में रखना अक्सर सुविधाजनक होता है। इस प्रयोजन के लिए, तथाकथित सौर स्थिरांक की गणना की जाती है, अर्थात प्रति मिनट ऊष्मा की मात्रा। प्रति 1 वर्ग. सूर्य की किरणों के लंबवत एक काली सतह (सभी विकिरण को अवशोषित करने वाली) का सेमी, जिसे पृथ्वी सूर्य से अपनी औसत दूरी पर और वायुमंडल की अनुपस्थिति में प्राप्त करेगी। सौर स्थिरांक 1.9 कैलोरी है।

वायुमंडल की उपस्थिति में, विकिरण को प्रभावित करने वाला एक कारक, जैसे वायुमंडल में सौर किरण की पथ लंबाई, विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है। सौर किरण को हवा की जितनी अधिक मोटाई में प्रवेश करना होगा, वह प्रकीर्णन, परावर्तन और अवशोषण की प्रक्रियाओं में उतनी ही अधिक ऊर्जा खो देगी। किरण पथ की लंबाई सीधे क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर निर्भर करती है और इसलिए, दिन और मौसम के समय पर निर्भर करती है। यदि 90° की सौर ऊंचाई पर वायुमंडल के माध्यम से सौर किरण की पथ लंबाई को एकता के रूप में लिया जाता है, तो 40° की सौर ऊंचाई पर पथ की लंबाई दोगुनी हो जाएगी, 10° की ऊंचाई पर यह 5.7 के बराबर हो जाएगी, वगैरह।

पृथ्वी की सतह के तापीय शासन के लिए, सूर्य द्वारा इसकी रोशनी की अवधि भी बहुत महत्वपूर्ण है। चूँकि सूर्य केवल दिन के दौरान चमकता है, इसलिए यहाँ निर्धारण कारक दिन की लंबाई होगी, जो मौसम के साथ बदलती है।

अंत में, यह याद रखना चाहिए कि यद्यपि विकिरण की तीव्रता को उस सतह के संबंध में मापा जाता है जो सभी विकिरण को अवशोषित करती है, वास्तव में, विभिन्न प्रकृति के पिंडों पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा समान रूप से अवशोषित नहीं होती है। परावर्तित विकिरण और आपतित विकिरण के अनुपात को एल्बिडो कहा जाता है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि काली मिट्टी, हल्की चट्टानें, घास वाले क्षेत्र, जलाशय की सतह आदि का एल्बिडो बहुत भिन्न होता है। हल्की रेत 30-35%, काली मिट्टी (ह्यूमस) 26%, हरी घास 26% विकिरण को परावर्तित करती है। ताजी गिरी हुई साफ और सूखी बर्फ के लिए, अल्बेडो 97% तक पहुंच सकता है। गीली मिट्टी सूखी मिट्टी की तुलना में विकिरण को अलग तरह से अवशोषित करती है: नीली सूखी मिट्टी 23% विकिरण को दर्शाती है, वही गीली मिट्टी 16% विकिरण को दर्शाती है। नतीजतन, विकिरण के समान प्रवाह के साथ भी, समान राहत स्थितियों के तहत, पृथ्वी की सतह पर विभिन्न बिंदुओं को अलग-अलग मात्रा में गर्मी प्राप्त होगी।

विकिरण के उतार-चढ़ाव में एक निश्चित लय निर्धारित करने वाले आवधिक कारकों में से ऋतुओं के परिवर्तन का विशेष महत्व है।

दिन के अलग-अलग समय में एक ही भौगोलिक बिंदु पर, सूर्य की किरणें अलग-अलग कोणों से पृथ्वी पर पड़ती हैं। इस कोण की गणना करके और भौगोलिक निर्देशांक को जानकर, आप खगोलीय समय की सटीक गणना कर सकते हैं। विपरीत प्रभाव भी संभव है. एक क्रोनोमीटर का उपयोग करना जो सटीक खगोलीय समय दिखाता है, आप एक बिंदु को भू-संदर्भित कर सकते हैं।

आपको चाहिये होगा

• - सूक्ति;
• - शासक;
• - क्षैतिज सतह;
• - क्षैतिज सतह स्थापित करने के लिए तरल स्तर;
• - कैलकुलेटर;
• - स्पर्शरेखा और कोटैंजेंट की तालिकाएँ।

निर्देश

• एक कड़ाई से क्षैतिज सतह खोजें. इसे एक स्तर का उपयोग करके जांचें। आप बबल या इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का उपयोग कर सकते हैं। यदि आप तरल स्तर का उपयोग कर रहे हैं, तो बुलबुला बिल्कुल केंद्र में होना चाहिए। आगे के काम में आसानी के लिए, सतह पर कागज की एक शीट सुरक्षित करें। इस मामले में ग्राफ़ पेपर का उपयोग करना सबसे अच्छा है। क्षैतिज सतह के रूप में, आप मोटी, टिकाऊ प्लाईवुड की एक शीट ले सकते हैं। इस पर कोई गड्ढा या उभार नहीं होना चाहिए।
• ग्राफ़ पेपर पर एक बिंदु या क्रॉस बनाएं। ग्नोमन को लंबवत रूप से स्थापित करें ताकि इसकी धुरी आपके निशान के साथ मेल खाए। ग्नोमन एक छड़ी या ध्रुव है जिसे सख्ती से लंबवत रूप से स्थापित किया गया है। इसके शीर्ष पर एक नुकीले शंकु का आकार है।
• सूक्ति की छाया के अंतिम बिंदु पर, दूसरा बिंदु रखें। इसे बिंदु ए के रूप में नामित करें, और पहले को बिंदु सी के रूप में नामित करें। सूक्ति की ऊंचाई आपको पर्याप्त सटीकता के साथ ज्ञात होनी चाहिए। सूक्ति जितनी बड़ी होगी, परिणाम उतना ही सटीक होगा।
• किसी भी तरह से बिंदु A से बिंदु C तक की दूरी मापें। सुनिश्चित करें कि इकाइयाँ सूक्ति की ऊँचाई के समान हों। यदि आवश्यक हो, तो सबसे सुविधाजनक इकाइयों में कनवर्ट करें।
• कागज की एक अलग शीट पर, प्राप्त आंकड़ों का उपयोग करके एक चित्र बनाएं। चित्र का परिणाम एक समकोण त्रिभुज होना चाहिए, जिसका समकोण C सूक्ति का स्थान है, भुजा CA छाया की लंबाई है, और भुजा CB सूक्ति की ऊंचाई है।
• सूत्र tgA=BC/AC का उपयोग करके स्पर्शरेखा या कोटैंजेंट का उपयोग करके कोण A की गणना करें। स्पर्श रेखा को जानकर वास्तविक कोण ज्ञात कीजिए।
• परिणामी कोण क्षैतिज सतह और सूर्य की किरण के बीच का कोण है। आपतन कोण सतह पर डाले गए लम्ब और किरण के बीच का कोण है। यानी यह 90º-A के बराबर है.

"पृथ्वी सौर मंडल के एक ग्रह के रूप में" विषय पर समस्याओं को हल करने के लिए मेमो

एक ही समानांतर पर स्थित विभिन्न बिंदुओं पर क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई निर्धारित करने के कार्यों को पूरा करने के लिए, ग्रीनविच मेरिडियन के समय पर डेटा का उपयोग करके दोपहर मेरिडियन निर्धारित करना आवश्यक है। दोपहर का मध्याह्न रेखा सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

(12 घंटे - ग्रीनविच मेरिडियन का समय) *15º - यदि मेरिडियन पूर्वी गोलार्ध में है;

(ग्रीनविच मेरिडियन का समय 12 घंटे है) *15º - यदि मेरिडियन पश्चिमी गोलार्ध में है।

असाइनमेंट में प्रस्तावित मेरिडियन दोपहर के मेरिडियन के जितने करीब होंगे, सूर्य उनमें उतना ही अधिक दूर, उतना ही निचला होगा;

उदाहरण 1। .

निर्धारित करें कि 21 मार्च को ऑस्ट्रेलिया के मानचित्र पर अक्षरों द्वारा दर्शाए गए बिंदुओं में से किस बिंदु पर सूर्य स्थित होगाऊपरवाला सुबह 5 बजे सौर समय ग्रीनविच मेरिडियन पर क्षितिज के ऊपर। अपने उत्तर का तर्क लिखिए।

उत्तर। बिंदु A पर,

बिंदु A दोपहर के मध्याह्न रेखा (12 - 5)*15º =120º पूर्व के अन्य बिंदुओं की तुलना में अधिक निकट है।

उदाहरण 2.निर्धारित करें कि उत्तरी अमेरिका के मानचित्र पर सूर्य किस अक्षरांकित बिंदु पर स्थित होगा सबसे कम 18:00 ग्रीनविच मेरिडियन समय पर क्षितिज के ऊपर। अपना तर्क लिखिए.

उत्तर। बिंदु A (18-12)*15 परº =90 º

2. विभिन्न बिंदुओं पर क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई निर्धारित करने के लिए कार्यों को पूरा करना जो समान समानांतर पर नहीं हैं, और जब सर्दी (22 दिसंबर) या गर्मी (22 जून) संक्रांति के दिन का संकेत हो, आप की जरूरत है

याद रखें कि पृथ्वी वामावर्त दिशा में घूमती है और बिंदु जितना पूर्व में होगा, सूर्य उतनी ही जल्दी क्षितिज से ऊपर उठेगा;

ध्रुवीय वृत्तों और कटिबंधों के सापेक्ष कार्य में निर्दिष्ट बिंदुओं की स्थिति का विश्लेषण करें। उदाहरण के लिए, यदि प्रश्न दिन को इंगित करता है - 20 दिसंबर, तो इसका मतलब शीतकालीन संक्रांति के करीब एक दिन है, जब आर्कटिक सर्कल के उत्तर में क्षेत्र में ध्रुवीय रात देखी जाती है। इसका मतलब यह है कि बिंदु जितना दूर उत्तर में स्थित होगा, सूर्य क्षितिज से उतना ही देर से ऊपर उठेगा, जितना दूर दक्षिण में होगा, उतना ही जल्दी।

निर्धारित करें कि 20 दिसंबर को सूर्य उत्तरी अमेरिका के मानचित्र पर अक्षरों द्वारा इंगित बिंदुओं में से कौन सा है सबसे पहलेग्रीनविच के समय के अनुसार मध्याह्न रेखा क्षितिज से ऊपर उठेगी। अपना तर्क लिखिए.

उत्तर। बिंदु C पर.

बिंदु A, बिंदु C के पूर्व में स्थित है, और बिंदु C उत्तर में स्थित है (20 दिसंबर को, दिन की लंबाई उत्तरी ध्रुव के करीब जितनी छोटी होगी)।

1. कक्षीय तल पर पृथ्वी की धुरी के झुकाव के कोण में परिवर्तन के संबंध में दिन (रात) की लंबाई निर्धारित करने के कार्यों को पूरा करने के लिए, आपको यह याद रखना होगा - पृथ्वी की धुरी के झुकाव के कोण की डिग्री माप पृथ्वी की कक्षा का तल उस समानांतर को निर्धारित करता है जिस पर आर्कटिक वृत्त स्थित होगा। फिर कार्य में प्रस्तावित स्थिति का विश्लेषण किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि कोई क्षेत्र लंबे दिन के उजाले की स्थिति में है (उत्तरी गोलार्ध में जून में), तो क्षेत्र आर्कटिक सर्कल के जितना करीब होगा, दिन उतना ही दूर होगा, दिन उतना ही छोटा होगा;

निर्धारित करें कि कौन सा समानांतर है: 20° N, 10° N, भूमध्य रेखा पर, 10° S, या 20° S। - क्या दिन की अधिकतम लंबाई उस दिन देखी जाएगी जब पृथ्वी चित्र संख्या 3 में दिखाई गई स्थिति पर कक्षा में है? आपने जवाब का औचित्य साबित करें।

उत्तर।अधिकतम अवधि अक्षांश 20 S पर होगी।

बिंदु 3 पर पृथ्वी शीतकालीन संक्रांति के दिन - 22 दिसंबर, लंबी दिन की रोशनी की स्थिति में - दक्षिणी गोलार्ध में होती है। बिंदु A सबसे दक्षिणी स्थान पर है।

चित्र में अक्षरों द्वारा दर्शाए गए समानांतरों में से किसमें 22 दिसंबर को दिन का समय सबसे कम था?

4. किसी क्षेत्र का भौगोलिक अक्षांश ज्ञात करने के लिए क्षेत्र के अक्षांश पर सूर्य की किरणों के आपतन कोण की निर्भरता को ध्यान में रखा जाता है। विषुव के दिनों में(मार्च 21 एवं सितम्बर 23), जब सूर्य की किरणें भूमध्य रेखा पर लंबवत पड़ती हैं, तो भौगोलिक अक्षांश ज्ञात करने के लिए सूत्र का उपयोग किया जाता है:

90 º - सूर्य के प्रकाश का आपतन कोण = क्षेत्र का अक्षांश (उत्तर या दक्षिण का निर्धारण वस्तुओं द्वारा डाली गई छाया से होता है)।

संक्रांति (22 जून और 22 दिसंबर) के दिनों में, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि सूर्य की किरणें उष्णकटिबंधीय (23.5) पर लंबवत (90º के कोण पर) पड़ती हैं। º एन और 23.5º एस). इसलिए, प्रकाशित गोलार्ध में किसी क्षेत्र का अक्षांश निर्धारित करने के लिए (उदाहरण के लिए, उत्तरी गोलार्ध में 22 जून), सूत्र का उपयोग किया जाता है:

90º- (सूरज की रोशनी का आपतन कोण - 23.5º) = क्षेत्र का अक्षांश

अप्रकाशित गोलार्ध में किसी क्षेत्र का अक्षांश निर्धारित करने के लिए (उदाहरण के लिए, उत्तरी गोलार्ध में 22 दिसंबर), सूत्र का उपयोग किया जाता है:

90º - (सूरज की रोशनी का आपतन कोण + 23.5º) = क्षेत्र का अक्षांश

उदाहरण 1।

किसी बिंदु के भौगोलिक निर्देशांक निर्धारित करें यदि यह ज्ञात हो कि विषुव के दिनों में दोपहर का सूर्य क्षितिज के ऊपर 40 की ऊंचाई पर होता हैº (वस्तु की छाया उत्तर की ओर पड़ती है), और स्थानीय समय ग्रीनविच मेरिडियन से 3 घंटे आगे है। अपनी गणना और तर्क रिकॉर्ड करें

उत्तर। 50ºN, 60ºE

90 º - 40 º = 50 º ( उत्तरी अक्षांश , क्योंकि उत्तरी गोलार्ध में वस्तुओं की छाया उत्तर की ओर पड़ती है)

(12-9)x15 =60º ( ईडी। , क्योंकि स्थानीय समय ग्रीनविच से आगे है, जिसका अर्थ है कि बिंदु आगे पूर्व में स्थित है)

उदाहरण 2.

संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित किसी बिंदु के भौगोलिक निर्देशांक निर्धारित करें यदि यह ज्ञात हो कि 21 मार्च को शाम 5 बजे ग्रीनविच मेरिडियन का सौर समय है, इस बिंदु पर दोपहर है और सूर्य क्षितिज से 50° की ऊंचाई पर है। अपना तर्क लिखिए.

उत्तर। 40ºN, 75ºW

90 º -50 º =40 º ( उत्तरी अक्षांश - क्योंकि संयुक्त राज्य अमेरिका उत्तरी गोलार्ध में है)

(17 घंटे -12 घंटे)*15 = 75º (एच।डी।, क्योंकि यह ग्रीनविच मेरिडियन के पश्चिम में 3 समय क्षेत्रों में स्थित है)

उदाहरण 3.

किसी स्थान का भौगोलिक अक्षांश निर्धारित करें यदि यह ज्ञात हो कि 22 जून को दोपहर का सूर्य क्षितिज के ऊपर 35 की ऊंचाई पर खड़ा हैº उत्तरी अक्षांश अपनी गणना लिखिए.

उत्तर।78,5 º उत्तरी अक्षांश

90 º -(35 º -23.5 º) = 78.5 N अक्षांश.

5. मेरिडियन (क्षेत्र का भौगोलिक देशांतर) जिस पर बिंदु स्थित है, को निर्धारित करने के लिए ग्रीनविच मेरिडियन के समय और स्थानीय सौर समय के आधार पर, उनके बीच के समय के अंतर को निर्धारित करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, यदि ग्रीनविच मेरिडियन पर दोपहर (12 बजे) है, और निर्दिष्ट बिंदु पर स्थानीय सौर समय 8 बजे है, तो अंतर (12-8) 4 घंटे है। एक समय क्षेत्र की लंबाई 15º है। वांछित मध्याह्न रेखा निर्धारित करने के लिए, गणना 4 x 15º = 60º है। उस गोलार्ध को निर्धारित करने के लिए जिसमें दी गई मेरिडियन स्थित है, आपको यह याद रखना होगा कि पृथ्वी पश्चिम से पूर्व (वामावर्त) की ओर घूमती है। इसका मतलब यह है कि यदि ग्रीनविच मेरिडियन का समय किसी दिए गए बिंदु से अधिक है, तो बिंदु पश्चिमी गोलार्ध में स्थित है (जैसा कि प्रस्तावित उदाहरण में है)। यदि ग्रीनविच मेरिडियन समय किसी दिए गए बिंदु से कम है, तो बिंदु पूर्वी गोलार्ध में है।

उदाहरण।

यदि यह ज्ञात हो कि दोपहर के समय ग्रीनविच मध्याह्न रेखा पर स्थानीय सौर समय 16 घंटे है तो वह बिंदु किस मध्याह्न रेखा पर स्थित है? अपना तर्क लिखिए.

उत्तर। यह बिंदु मध्याह्न रेखा 60 पर स्थित हैº ईडी।

16 घंटे. -12 घंटे. = 4 घंटे (समय का अंतर)

4x15 º = 60 º

पूर्वी देशांतर, क्योंकि बिंदु 16.00 पर, जब ग्रीनविच पर अभी भी 12.00 बजे हैं (अर्थात बिंदु आगे पूर्व में है)