Pelajaran: radiasi matahari, zona termal. Radiasi sinar matahari. Distribusi panas di permukaan bumi
Ciri-ciri iklim bumi ditentukan terutama oleh jumlah radiasi matahari yang masuk ke permukaannya dan karakteristik sirkulasi atmosfer. Jumlah radiasi matahari yang mencapai bumi bergantung pada garis lintang geografis.
Radiasi sinar matahari
Radiasi sinar matahari - seluruh rangkaian radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi. Selain sinar matahari tampak, ia juga mencakup radiasi ultraviolet dan inframerah yang tidak terlihat. Di atmosfer, radiasi matahari sebagian diserap dan sebagian lagi dihamburkan oleh awan. Perbedaan dibuat antara radiasi matahari langsung dan difus. Radiasi matahari langsung- radiasi matahari mencapai permukaan bumi berupa sinar sejajar yang memancar langsung dari Matahari. Radiasi matahari yang tersebar- bagian dari radiasi matahari langsung, yang dihamburkan oleh molekul gas, tiba di permukaan bumi dari seluruh kubah langit. Pada hari berawan, radiasi yang tersebar merupakan satu-satunya sumber energi di lapisan permukaan atmosfer. Total radiasi matahari mencakup radiasi matahari langsung dan menyebar dan mencapai permukaan bumi.
Meskipun sumber daya dan teknologi yang diperlukan tersedia di kawasan Eropa, kawasan gurun menghasilkan energi matahari dalam jumlah besar untuk proses fusi. Amerika Serikat telah mengajukan rencana serupa untuk penggunaan radiasi matahari secara kolektif. Di daerah lain penelitian ilmiah Ekstraksi energi matahari dari luar angkasa sedang dieksplorasi. Pendekatan-pendekatan ini juga menjanjikan. Namun, karena tingginya biaya yang ditimbulkan oleh proyek-proyek tersebut hingga saat ini, belum ada hasil penelitian lebih lanjut yang tersedia.
Berapakah ketergantungan daya radiasi pada sudut datang?
Saat mengekstraksi radiasi matahari untuk menghasilkan energi dan panas, harus diperhitungkan bahwa kekuatan radiasi bergantung pada sudut datang. Jika sinar matahari datang tegak lurus dengan bumi, efisiensi radiasinya jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sudut datang datar. Dampak ini juga diperburuk dengan besarnya jarak yang harus ditempuh radiasi matahari dengan sudut datang yang kecil.
Radiasi matahari merupakan sumber energi terpenting untuk proses atmosfer – pembentukan cuaca dan iklim, serta sumber kehidupan di Bumi. Di bawah pengaruh radiasi matahari, permukaan bumi memanas, dan dari situ atmosfer, uap air menguap, dan siklus air terjadi di alam.
Permukaan bumi, menyerap radiasi matahari (absorbed radiasi), memanas dan memancarkan panas ke atmosfer. Radiasi yang diserap permukaan bumi digunakan untuk memanaskan tanah, udara, dan air. Lapisan bawah atmosfer sebagian besar menghalangi radiasi terestrial. Bagian utama dari radiasi yang sampai ke permukaan bumi diserap oleh lahan subur (hingga 90%) dan hutan jenis konifera (hingga 80%). Sebagian radiasi matahari dipantulkan dari permukaan (radiasi pantulan). Salju yang baru turun, permukaan badan air, dan gurun berpasir memiliki reflektifitas terbesar.
Penilaian energi surya
Ketika membandingkan dampak finansial, terkait iklim, dan ekonomi yang terkait dengan energi surya, terdapat berbagai aspek yang muncul.
Manfaat menggunakan energi matahari
Dari perspektif teknologi iklim, penggunaan energi surya sebagai sumber pasokan energi bermanfaat karena listrik dan air dapat diproduksi dengan cara yang ramah lingkungan dan netral terhadap iklim. Produksi, pengoperasian, dan pembuangan setiap komponen tata surya dapat menolak persyaratan ini bahkan setelah diperiksa lebih dekat.Distribusi radiasi matahari di bumi bersifat zonal. Berkurang dari garis khatulistiwa ke kutub sesuai dengan berkurangnya sudut datangnya sinar matahari ke permukaan bumi. Aliran radiasi matahari ke permukaan bumi juga dipengaruhi oleh kekeruhan dan transparansi atmosfer.
Dibandingkan dengan lautan, benua menerima lebih banyak radiasi matahari karena lebih sedikit (15-30%) tutupan awan di atasnya. Di belahan bumi utara, yang sebagian besar buminya ditempati oleh benua, total radiasinya lebih tinggi dibandingkan di belahan bumi selatan. Antartika, yang udaranya bersih dan atmosfernya sangat transparan, menerima radiasi matahari langsung dalam jumlah besar. Namun, karena tingginya reflektifitas permukaan Antartika, suhu udara menjadi negatif.
DENGAN Hari ini tribunnya selalu panjang dan bebas. Produksi energi surya tidak langsung dari angin, air dan biomassa tidak terbatas dan dapat digunakan secara gratis. Biaya hanya timbul untuk teknologi produksi energi surya langsung dan tidak langsung. Energi surya tidak bergantung pada bahan bakar fosil, yang pasokannya secara bertahap semakin menipis di Bumi. Tata surya modern dapat dipasang dan dihubungkan dengan cepat, mudah dan efisien. Mereka menawarkan masa pakai sekitar 20 tahun, membuat pembelian menjadi lebih berharga.
Zona panas
Bergantung pada jumlah radiasi matahari yang masuk ke permukaan bumi, terdapat 7 zona termal di dunia: panas, dua zona sedang, dua zona dingin, dan dua zona beku abadi. Batas-batas zona termal adalah isoterm. Zona panas dibatasi dari utara dan selatan oleh rata-rata isoterm tahunan sebesar +20 °C (Gbr. 9). Dua zona beriklim sedang di utara dan selatan zona panas dibatasi di sisi khatulistiwa oleh isoterm tahunan rata-rata +20 °C, dan di sisi lintang tinggi oleh isoterm +10 °C (suhu udara rata-rata terpanas bulan - Juli di belahan bumi utara dan Januari di belahan bumi selatan) . Batas utara kira-kira bertepatan dengan batas sebaran hutan. Dua zona dingin di utara dan selatan zona beriklim sedang di belahan bumi utara dan selatan terletak di antara isoterm +10°C dan 0°C pada bulan terpanas. Kedua zona embun beku abadi dibatasi oleh isoterm 0 °C pada bulan terpanas dari zona dingin. Kerajaan salju dan es abadi meluas ke Kutub Utara dan Selatan.
Distribusi panas di permukaan bumi
Dalam produksi panel surya silikon digunakan, yang terbuat dari pasir kuarsa, yang dapat ditemukan di Bumi cara yang berbeda. Komponen tata surya lainnya tidak berbahaya dan dapat didaur ulang. Depresiasi energi mengacu pada waktu yang diperlukan suatu teknologi untuk memulihkan energi energiknya sebagai energi. Mulai dari ekstraksi bahan mentah hingga pemeliharaan dan pembuangan, perhitungan ini mengkompensasi segala sesuatu yang berkaitan dengan produksi energi. Tata surya termal untuk air panas Saya sudah berada di sini selama sekitar satu setengah tahun, sistem pemanas dan pemeliharaan air membutuhkan waktu dua hingga empat tahun.
Distribusi suhu udara di bumi
Sama seperti radiasi matahari, suhu udara di bumi bervariasi secara zonasi dari ekuator hingga kutub. Pola ini secara jelas tercermin dalam peta distribusi isoterm pada bulan-bulan terpanas (Juli di Belahan Bumi Utara, Januari di Belahan Bumi Selatan) dan terdingin (Januari di Belahan Bumi Utara, Juli di Belahan Bumi Selatan) dalam setahun. Paralel “terhangat” adalah 10° LU. w. - ekuator termal, dimana suhu udara rata-rata +28 °C. Di musim panas suhunya bergeser ke 20° LU. lintang, di musim dingin suhunya mendekati 5° LU. w. Sebagian besar daratan terletak di belahan bumi utara, dan karenanya ekuator termal bergerak ke utara.
Untuk sistem fotovoltaik, hal ini bergantung pada teknologinya. Sel surya monokristalin membutuhkan waktu sekitar lima tahun, sedangkan modul polikristalin mencapai hal ini dalam waktu sekitar dua setengah tahun. dihitung dengan penuh semangat dalam satu setengah tahun. Dengan mempertimbangkan subsidi, pembiayaan dan pendapatan, sistem fotovoltaik memerlukan waktu antara sembilan dan enam belas tahun agar dapat layak secara ekonomi. Namun tren ini membawa kemajuan teknologi ke arah yang lebih cepat. Fungsi sistem panas matahari serta sistem fotovoltaik bebas dari emisi polutan apa pun.
Suhu udara di semua garis paralel di Belahan Bumi Utara lebih tinggi daripada suhu udara di garis paralel serupa di Belahan Bumi Selatan. Suhu rata-rata tahunan di belahan bumi utara adalah +15.2 °C, dan di belahan bumi selatan - +13.2 °C. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa di Belahan Bumi Selatan lautan menempati wilayah yang lebih luas, sehingga lebih banyak panas yang terbuang untuk penguapan dari permukaannya. Selain itu, benua Antartika yang tertutup es abadi memberikan efek pendinginan di belahan bumi selatan.
Kerugian Menggunakan Energi Matahari
Mengoperasikan sistem di lokasi juga menghilangkan biaya transportasi energi yang signifikan. Tata surya biasanya tidak diperlukan. Tata surya bergantung pada kondisi cuaca, lokasi, dan musim. Satu tanaman berbanding lurus. Mencapai efisiensi yang lebih besar biasanya memerlukan investasi yang lebih tinggi. Efisiensi tata surya juga belum optimal; pada batas atas, energinya belum dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan kapasitas produksi dimanfaatkan.
Suhu rata-rata tahunan di Arktik adalah 10-14 °C lebih tinggi dibandingkan di Antartika. Hal ini sangat ditentukan oleh fakta bahwa Antartika ditutupi oleh lapisan glasial yang luas, dan sebagian besar wilayah Arktik diwakili oleh Samudra Arktik, tempat arus hangat menembus dari garis lintang yang lebih rendah. Misalnya, Arus Norwegia mempunyai efek pemanasan di Samudra Arktik.
Kesimpulan: Teknologi tenaga surya modern merupakan tren masa depan
Sistem fotovoltaik yang terhubung ke jaringan listrik harus membayar jumlah yang diprorata untuk memperluas jaringan listrik melebihi ukuran tertentu. Sistem fotovoltaik juga dibersihkan secara teratur dan tanpa musim dingin atau salju. Kesimpulannya, pemanfaatan masa depan dapat menentukan pasokan energi bumi. Berkat teknologi lingkungan dan iklim serta tingginya keluaran energi matahari, kita dapat mengharapkan peningkatan lebih lanjut dalam efisiensi dan efektivitas biaya tata surya.
Di kedua sisi garis khatulistiwa terdapat garis lintang khatulistiwa dan tropis, dimana suhu rata-rata pada musim dingin dan musim panas sangat tinggi. Di lautan, isotermik didistribusikan secara merata, hampir bertepatan dengan kesejajaran. Di sepanjang pantai benua, mereka sangat melengkung. Hal ini disebabkan oleh pemanasan yang tidak merata antara daratan dan lautan. Selain itu, suhu udara di dekat pantai dipengaruhi oleh arus hangat dan dingin serta angin yang bertiup. Hal ini terutama terlihat di Belahan Bumi Utara, tempat sebagian besar daratan berada. (Lacak distribusi suhu melintasi zona termal menggunakan atlas.)
Matahari kita adalah penjamin kehidupan di Bumi. Gangguan ini terjadi di lingkungan luar angkasa bumi yang berjarak lebih dari 70 km dari bumi. Mereka dapat berkembang dengan sangat cepat. Untuk memahami fenomena ini dan memahaminya dengan lebih baik, lahirlah suatu disiplin ilmu: meteorologi spasial. Sebuah perjalanan ke dunia yang sangat sibuk.
Matahari bertanggung jawab atas radiasi elektromagnetik, radiasi kosmik, dan angin matahari yang terus-menerus atau fenomena letusan, semua sumber energi yang berinteraksi dengan lingkungan kosmik Bumi. Radiasi elektromagnetik matahari memindai berbagai panjang gelombang, mulai dari sinar gamma, ultraviolet dan cahaya tampak hingga gelombang radio. Tabel 1 mencantumkan panjang gelombang ini dan energi yang terkait. Angin ini memperoleh kecepatan yang sangat sporadis mendekati kecepatan cahaya: partikel-partikelnya kemudian disebut radiasi kosmik dengan energi beberapa juta elektron volt, yang sumber kedua ditemukan di bintang-bintang di Galaksi.
Di belahan bumi selatan, distribusi suhu lebih merata. Namun, ia memiliki daerah panasnya sendiri - Gurun Kalahari dan Australia Tengah, di mana suhu pada bulan Januari naik di atas +45 °C, dan pada bulan Juli turun hingga -5 °C. Kutub dinginnya adalah Antartika, yang suhu minimum absolutnya tercatat –91,2 °C.
Perjalanan suhu udara tahunan ditentukan oleh perjalanan radiasi matahari dan bergantung pada garis lintang geografis. Di daerah beriklim sedang, suhu udara maksimum diamati pada bulan Juli di Belahan Bumi Utara, pada bulan Januari di Belahan Bumi Selatan, dan suhu minimum pada bulan Januari di Belahan Bumi Utara, pada bulan Juli di Belahan Bumi Selatan. Di luar negeri, batas maksimum dan minimum tertunda selama satu bulan. Amplitudo tahunan suhu udara meningkat seiring dengan garis lintang. Nilai tertingginya mencapai di benua, dan nilai yang jauh lebih rendah di lautan dan pantai laut. Amplitudo suhu udara tahunan terkecil (2 °C) diamati di garis lintang khatulistiwa. Suhu tertinggi (lebih dari 60 °C) terjadi di garis lintang subarktik di benua tersebut.
Nama radiasi kosmik membingungkan dan merupakan kelangsungan sejarah. Kita tidak berbicara tentang radiasi, tapi tentang partikel. Radiasi matahari: dari sinar infra merah hingga sinar gamma. angin matahari dan radiasi sinar matahari mempunyai amplitudo yang berbeda. Variabilitas ini disebut aktivitas matahari. Periode yang sangat tenang mengikuti periode aktif dengan siklus 10 hingga 13 tahun yang terkenal yang disebut siklus Schwabe, atau siklus matahari saja.
Di lapisan atas atmosfer bumi, biasanya di bawah 105 km dari permukaan tanah, komponen utamanya adalah molekul oksigen dan nitrogen. Di atas 200 km dan hingga 600 km, gas-gas tersebut digantikan oleh oksigen atom, dan gas-gas yang lebih kecil adalah hidrogen, helium, argon, dan atom nitrogen. Ini panas disebabkan oleh radiasi matahari yang paling energik di luar ultraviolet.
Banyaknya radiasi matahari yang sampai ke bumi bergantung pada sudut datangnya sinar matahari, tingkat kekeruhan dan transparansi atmosfer. Sama seperti radiasi matahari, suhu udara di bumi tersebar secara zonal dan menurun dari ekuator hingga kutub.
4
Buchneva Valentina Nikolaevna Institusi pendidikan kota "Sekolah menengah No. 7, Novotroitsk, wilayah Orenburg" Ringkasan singkat
Pelajaran untuk siswa kelas 6, dirancang untuk 1 jam pelajaran. Selama pembelajaran, kami menggunakan teknik untuk mengembangkan pemikiran kritis, mengembangkan keterampilan pendidikan umum, dan sebagian besar waktu siswamemperoleh pengetahuan sendiri; teknik pengajaran refleksi diri digunakan. Pekerjaan rumah, kecuali wajib bagi semua siswa,Ini juga ditawarkan dengan kompleksitas yang meningkat bagi mereka yang tertarik. Pelajaran direkomendasikan untuk dilakukan baik di sekolah menengah maupun di gimnasium.Subjek: “Distribusi sinar matahari dan panas di Bumi.”
Sasaran:
1. Pendidikan: mengenalkan siswa pada istilah “tropis”, “lingkaran Arktik”, “hari titik balik matahari”, “hari ekuinoks”, “puncak”.
2. Mengembangkan : membentuk gambaran tentang sebab-sebab yang menyebabkannyapergantian musim, berkembang berpikir kritis; keterampilan komunikasi dan berbicara dalam logika pertanyaan yang diajukan.
3. Edukasi: mengajarkan kemandirian siswa dalam memperoleh ilmu pengetahuan, mengajarkan refleksi terhadap kegiatan belajar.
Peralatan: Bola dunia, senter, telurium, slide presentasi, buku teksT.P. Gerasimova, N.P. Neklyukova Kursus dasar geografi, kelas 6, atlas geografis dengan seperangkat peta kontur.
Selama kelas
Tahapan pembelajaran dan isi tahapan
Energi radiasi ini sedemikian rupa sehingga dapat menggairahkan, memecah molekul, atau mengionisasi atmosfer, mis. untuk memecah setidaknya satu elektron ke partikel target. Semua foton ini, yang begitu energik sehingga dapat mencegah munculnya kehidupan jika mencapai tingkat atmosfer atau tanah yang lebih rendah, terhenti oleh berbagai fenomena yang terjadi di termosfer dan menyerap energinya. Oleh karena itu, kita mempunyai perisai di atas kepala kita terhadap radiasi matahari.
Bagian atmosfer yang terdiri dari ion dan elektron disebut ionosfer. Faktanya, media ini terionisasi sebagian, yaitu. terdiri dari campuran gas netral - pada dasarnya molekul nitrogen, ion oksigen molekul atau atom, dan elektron. Ini adalah wujud materi yang sangat spesifik yang disebut plasma, campuran cairan "netral" dan cairan "bermuatan listrik" yang berinteraksi.
1. Mengapa bumi diterangi dan dipanaskan secara berbeda pada waktu yang berbeda? Untuk menjawab pertanyaan ini, buka buku teks di halaman 132 (& 44)
Perhatikan Gambar 84 Gerakan tahunan Bumi mengelilingi Matahari.Mari kita lihat bagaimana hal ini terjadi dengan menggunakan telurium
2. Pembentukan konsep “tropis”, “lingkaran kutub”"puncak". -Zenith adalah titik tertinggi bola langit di atas kepala pengamat.
Mari kita melakukan penelitian. Kami meletakkan bola dunia dan menyorotkan senter langsung ke daerah tropis utara.-Belahan bumi manakah yang mendapat penerangan lebih baik dan menerima lebih banyak panas? (Sebelah utara)-Di garis bumi manakah sinar-sinar jatuh secara vertikal (atau di manakah titik puncak bumi sekarang)?Siswa akan melihat dan menentukan bahwa ini adalah garis tropis utara.Kemudian putar bola dunia dan sorotkan senter ke daerah tropis selatan.- Dimana matahari pada titik puncaknya sekarang? (Di daerah tropis selatan)Apa itu daerah tropis?Daerah tropis adalah garis dimana matahari berada pada titik puncaknya.-Berapa banyak daerah tropis yang kita lihat sekarang? (dua)Mari kita tentukan garis lintang geografisnya (23*30 LU dan 23*30 LS)Lingkaran Arktik terletak sejajar 66 derajat 30 menit dari garis khatulistiwa. Lingkaran kutub utara dan selatan.Di antara Lingkaran Arktik dan Kutub terdapat malam kutub dan siang kutub. Lihat presentasi tentang topik pelajaran.3. Zona penerangan. (Atlas halaman 31)-Berapa total zona penerangan yang ada?-Zona manakah yang menerima panas dan cahaya paling banyak?-Di zona terang manakah wilayah Anda berada?Kerjakan peta belahan bumi. Tunjukkan 5 zona: 1 tropis, dua sedang, dan dua kutub.
4. Tahap refleksi
Gambarlah Tabel 9 ke dalam buku catatan Anda dan isilah. Lalu saya tunjukkan slide dengan tabel yang diisi dengan benar di atasnya. Pertanyaan buat pilihan 1 - halus; Opsi 2 – pertanyaan tebal tentang topik yang dipelajari dan menanyakannya satu sama lain.Jawablah pertanyaan guru-Istilah apa yang telah kita pelajari hari ini?- Kapankah siang sama dengan malam di bumi?- Mungkinkah Bumi berputar mengelilingi Matahari, tetapi musim tidak berubah? (Ya, jika sumbu bumi tegak lurus terhadap bidang orbit bumi.)
Pekerjaan rumah .
& 44. Tugas 2 di halaman 136 tentang peta kontur.
Soal: Berapa kecepatan bumi berputar pada orbitnya mengelilingi matahari? (Jawab 30 km/detik.)
Pekerjaan rumah bagi yang berminat.
Gunakan senter untuk mengetahui bagaimana iluminasi bergantung pada arah sinar.
Bumi mengelilingi Matahari dalam waktu satu tahun. Karena sumbu bumi - garis khayal yang melewati pusat planet di antara kutub - memiliki kemiringan 23,5 derajat, setiap tahun pada waktu tertentu belahan bumi Utara dan Selatan secara bergantian menerima lebih banyak panas dan cahaya dari Matahari, kemudian lebih sedikit. Dalam kasus terakhir, cuaca menjadi lebih dingin dan siang hari berkurang. Coba periksa dengan senter.
Efek partikel jauh
Gambar ini secara skematis menunjukkan bentuk lingkungan spasial. Zona biru luar adalah magnetopause, di dalamnya terdapat beberapa cangkang berwarna. Peringatan: Ini adalah pertunjukan. Faktanya, tidak ada pembagian yang jelas dan terlihat. Zona penyambungan kembali, yang kurang diketahui, terletak di sudut kanan bawah gambar. Dengan tidak adanya angin matahari pengaruh Medan gaya Bumi akan terasa simetris mengelilingi planet ini: sisi timur, barat, siang atau malam tidak dapat dibedakan dari sudut pandang magnet.
Diperlukan:
Selembar karton putih dan senter.
Pertunjukan:
1. Arahkan sinar senter secara vertikal pada selembar karton putih sehingga permukaan yang diterangi berbentuk lingkaran.
2.Dari jarak yang sama, arahkan sinar senter pada suatu sudut - permukaan besar berbentuk oval sudah menyala, tetapi penerangannya kurang dari lingkaran. Hal yang sama terjadi dengan sinar matahari. Lebih dekat ke kutub, mereka jatuh ke tanah pada sudut yang lebih tajam, dan permukaan yang diterangi oleh mereka menerima sedikit cahaya dan panas. Lebih dekat ke ekuator, sinar jatuh secara vertikal atau hampir vertikal, dan permukaannya menerima lebih banyak panas.
Aksi angin matahari terhadap medan geomagnetik membentuk gelombang kejut dengan sekitar 15 sinar bumi di hulu bumi dan menyebabkan partikel angin matahari mengikuti bentuk medan geomagnetik. Hanya sedikit partikel yang dapat melewati batas - magnetopause - di mana tekanan medan magnet menghilangkan tekanan medan magnet. Batasan ini biasanya adalah 10 sinar bumi pada siang hari, yang bisa turun di bawah 6 sinar matahari selama peristiwa matahari yang sangat intens. Bagian dalam rongga ini, yang dipengaruhi oleh medan geomagnetik, disebut magnetosfer.
(Dicetak dan dibagikan kepada yang berminat)
