44635 SNC03573

Promieniowanie w atmosferze

„ Helios, potomek Umnosa i Gai, brat Jutrzenki i Księżyca, wyrusza co ranka z kraju Indów i poprzedzany rydwanem Jutrzenki podróżuje szeroką drogą, biegnącą środkiem nieba. Cały dzień spędza w drodze, wieczorem dopiero dociera do Oceanu, w którym kąpią się jego zmęczone rumaki. Sam wypoczywa w złotym pałacu, skąd wyrusza na powrót ku Wschodowi, drogą wiodącą pod ziemią łub raczej pod Okeanosem, która na szczęście jest krótsza od trasy pokonywanej za dnia przez sklepienie niebieskie " Tak wyglądał obraz Słońca - bóstwa-tylana według wierzeń greckich z czasów przed Homerem (za P. Grimal, „Słownik mitołogii greckiej i rzymskiej”, Ossolineum, 1990).

P. R. Crowe, współczesny klimatolog, opisuje krąg światła słonecznego, który przesuwa się po Ziemi ze wschodu na zachód z prędkością ponad 1000 km/h. Środek tego kręgu, to jest miejsce największego naświetlenia powierzchni ziemskiej przez zenitalne promienie Słońca, przemieszcza się po równoleżnikach, każdego dnia innym - w czasie przesilenia letniego jest to zwrotnik Raka, na początku jesieni - równik, na początku I zimy - zwrotnik Koziorożca, na początku wiosny - znowu równik. Połowa promieniowania słonecznego, skupiona wokół środka wędrującego kręgu, pada na 1/7 powierzchni kuli ziemskiej (dokładnie 14,6%), druga połowa - rozkłada się nierównomiernie na 55,4% powierzchni Ziemi. Tak więc gros energii promienistej, ogrzewającej Ziemię, skupia się na stosunkowo niewielkim i szybko przesuwającym się po powierzchni Ziemi kręgu słonecznym. Krąg ten spełnia rolę pulsującej lampy, rzucającej na dany obszar kuli ziemskiej zmieniającą się z dnia na dzień wiązkę promieni.

Codzienne wędrówki Słońca nad powierzchnią Ziemi, zarówno w ujęciu mitologii greckiej, jak i według naszych wyobrażeń naukowych, stanowią najistotniejszy element mechanizmu zasilającego Ziemię energią promieniowania słonecznego. Działanie tego mechanizmu ma charakter dynamiczny i cykliczny. Kulistość Ziemi i jej ruch obrotowy sprawiają, że ogrzewanie się naszego globu w promieniach Słońca jest nierównomierne i zmienne*

Warto yor* dodać, że Ziemia ^zbiera” zaledwie drobną wiązkę rozchodzącego y t przy mię<ty\'pŁaneianiej promieniowania Słońca, otrzymuje 1/2200080000 eocm w Mm niowywanej przez Słońce. O rozmiarach znfcfia energii słonecznej hradaygy moc, którą ocenia stę na 3,845 -10* W. Na Ziemię pada 1353 WtwP.Jcss

to tzw. stała słoneczna; o przemianach określonej przez tę liczbę porcji energii promienistej -jej konwersji w energię cieplną i energię kinetyczną atmosfeiy - będziemy pisać w tym rozdziale.

a

a

5

l

I

Usłonecznieniem (ang. sunshine duration) nazywa się czas trwania bezpośredniego promieniowania słonecznego, docierającego do powierzchni Ziemi w określonym miejscu. Jest to więc czas. w którym tarcza Słońca nie jest zasłonięta przez chmury. Usłonecznienie możliwe jest czasem od wschodu do zachodu Słońca w danym miejscu i dniu roku; może się nieco różnić od długości dnia wskutek lokalnego zasłonięcia horyzontu. Usłonecznienie względne jest stosunkiem usłonecznie-nia rzeczywistego w danym dniu do usłonecznienia możliwego. Usłonecznienie należy do podstawowych wskaźników klimatologicznych; jego miarą jest liczba godzin w ciągu doby. miesiąca, sezonu lub roku. podczas których „świeciło słońce" (są to tzw. sumy usłonecznienia). zależy od zachmurzenia, pory roku i szerokości geograficznej. Usłonecznienie nie uwzględnia jednak natężenia promieniowania słonecznego. Ilość energii promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię Ziemi nazywamy nasłonecznieniem - insolacją (łac. insolatio - nasłonecznienie). Średnie dobowe wartości usłonecznienia możliwego, rzeczywistego (w godzinach) i względnego (%) w Warszawie (wg Kuczmarskiej, za Radomskim. 1987) przedstawia poniższe zestawienie:

Pora roku	możliwe	Usłonecznienie rzeczywiste	względne
zima	8,7	1,5	17
wiosna	13,8	5,6	41
lato	15,8	7,4	47
jesień	10,7	3,6	34
rok	12^	43	37

3.1. Natura promieniowania

W procesach klimatycznych najważniejszą rolę odgrywają cztery sposoby przekazywania energii: promieniowanie, zwane też czasem radiacją, przewodnictwo cząsteczkowe (lub molekularne) i turbulencyjne oraz ciepło utajone. Przewodnictwo molekularne oznacza bezpośrednią wymianę energii między cząsteczkami. Aby przepływ energii mógł nastąpić, obie stykające się cząsteczki muszą mieć różną energię kinetyczną, czyli różną temperaturę. Transport energii od ciała o wyższej do ciała o niższej temperaturze nazywa się ciepłem. W procesie przewodnictwa turbulencyjnego przepływ ciepła jest w rzeczywistości przepływem masy obdarzonej pewną energią. Ciepło utajone jest wydzielane i pobierane podczas przemian fazowych. Zarówno obie formy przewodnictwa, jak i przepływ ciepła utajonego, do przenoszenia energii wymagają nośnika, będącego ciałem stałym, cieczą lub gazem. Promieniowanie jest natomiast formą przekazu energii za pomocą fali elektromagnetycznej poruszającej się z prędkością światła, dlatego nie wymaga istnienia materialnego nośnika. Energia transportowana jest w porcjach kwantami.