слънчева светлина
С ATEGORY: Ispolzvanie изкуствено осветление
слънчева светлина
Целта на тази глава е да изучава физическото положение К. А. Timiryazeva ефект за самоличност на растенията слънчева светлина и изкуствено осветление. За да направите това, на първо място ние трябва да помним, че е слънчева светлина или, по-точно, слънчевата радиация достига до централата, както и правилата, то е предмет на неговото разпределение в годишния цикъл на повърхността на нашата планета.
Също така е необходимо и информация за основните физични характеристики на най-важните източници на изкуствено осветление, предназначени да замените слънчевата радиация за отглеждане на голямо разнообразие от растителни видове.
И двете са необходими, не само ^ За да се разбере на получените резултати и правилното физиологично оценката, но и за създаването на единен принцип на измерване и дозиране на отделните видове лъчиста енергия. Без правилно последиците от техниките за измерване радиация не може да се сравни резултатите от различните операции.
Основният източник на светлина и топлина, за да повърхността на Земята е най-лъчение на слънцето. Той определя климатичните условия в различните географски ширини и възможността за нормален живот на растителните организми. Количеството топлина, които се внасяха слънчева светлина на земята е огромен. Може да се предположи, че слънчевите лъчи повишаване на температурата на повърхността на земята на 300 ° спрямо междупланетното пространство. Едновременно с нагряване на повърхността, което води до преместване на въздушните маси, те правят страхотна работа на водния цикъл в рамките на земната атмосфера.
Ясно е, че такава колосална работа може rshatsya само от също толкова значително количество "tergpi. В действителност, според изчисления на астрономите, слънчеви Euchistaya непрекъснато идва на земята, се характеризира с много големи количества. Те считат, че тя е равен на 217 милиарда 316 милиона литра. а. или, алтернативно, 543,000,000,000 на парни машини, 400 сили, всеки работен ден и 1 (0Ch без спиране. В електрически отношение това съответства на 1 кВт на 1 m2.
За по-пълна характеристика на слънцето като отзоваване енергиен преобразувател, който каза, огромно количество лъчиста енергия, която пада върху Земята е само една част от Лион-dvuhbil, че слънцето излъчва във всички посоки.
Фиг. 1. Разпределението на енергия в слънчевия спектър. (Според Н. Н. Kalitinu).
Какво е естеството на тази радиация, тя дава директно на растения, - това са най-интересните към темата на въпросите.
Последните проучвания водят до извода, че излъчващата повърхност на Слънцето (фотосферата) има температура от около 6000 °. При тази температура, всички известни елементи са в състояние на пара. Температура на излъчващата повърхност определя спектрален състав на радиация. Колкото по-висока от температурата на тялото, толкова по-лъчение, а максималният му се премества в малка дължина на вълната. Познаването на температурата на тялото, е възможно да се направи точна представа за спектрален състав на неговото излъчване и енергия raspredetenii спектъра. Анализът е изчислен за разпределение на капацитет за слънчева радиация спектър много добро споразумение с директно измерване на тези количества, използвайки сложни инструменти - spektrobolometrov. разпределението на енергия модел може да се види на фиг. 1.
Атмосферата заобикалящата земята, няколко промени характера на слънчевата радиация. Както се случва в резултат на експозицията си към максимална енергия на слънчевата радиация на повърхността при дължина на вълната около 550 повикващия в нормална човешка визия, чувство за жълто-зелена светлина. Любопитно е, че тази максимална в слънчевата радиация на повърхността много добре с максимална спектрална чувствителност на човешкото око. В двете страни на върха са друга спектрална радиация област, бързо преминаване от видимата област отвъд. Особено широка област на невидим слънчевата радиация извън оранжево-червен част на спектъра. Този така наречен инфрачервено лъчение. Срещу нея място в другия край на видимия спектър приема като един невидим човек ултравиолетова радиация, но тя е много пъти по-малък от инфрачервения спектър. Физичните характеристики са монохромни излъчване на вълната или честота на електромагнитната вълна, енергията на отделните частици или лъчиста поток - кванти. Дължина на вълната намалява от инфрачервена на ултравиолетово и количеството на фотони увеличава със същото движение на спектъра. Радиация лежи в рамките на една и съща вълна, наречена монохромни. Те са най-простите елементи на всяко лъчение. Има безкрайно много. Те са като непрекъсната поредица от елементи, които образуват непрекъснат спектър. Но само един малък сегмент от общите емисии е в нашите очи усещането на светлината.
Скоростта на разпространение на лъчиста поток е много висока в сравнение с всички други скорости. В междупланетното пространство, то е равно на всички електромагнитно излъчване и се изразява в следните стойности - 299 800 километра в секунда, или 2998 • 1010 см в секунда. За по-добра оценка на стойността на тази скорост има много визуално сравнение. Ако беше възможно между Земята и Слънцето да се изгради мост и го постави на влака пътуват с постоянна скорост от 60 километра в час, тя щеше да дойде от земята към слънцето над 285 години, а лъч слънчева светлина внезапни проверки през огромна дистанция в 8-та минута.
В среда причинява пречупване на лъчите с различна скорост на размножаване монохроматичен радиация варира. Така например, в стъкло и вода в червено лъчение пътува по-бързо от лилаво.
Дължината на всяка дължина на вълната на емисиите може да се измери и по този начин с голяма точност. Те (дължина) представляват много малка стойност не по-голяма от, например, за видимото излъчване на една хилядна от милиметъра. За да се експресира тях са следните единици: - една милионна част от метъра, или хилядна от милиметъра нанометра (съкращение ия) - една хилядна от микрон, ongstrem (съкращение А), или десет хилядна от дял микрона.
Основни цветни части от видимия спектър на излъчване в най-типичните им форма изразени със следните дължини на вълните:
Всички тези излъчвания в определена енергия съотношение между тях при едновременното им въздействие върху човешкото око създава впечатление на бяла светлина.
Когато мнението на вълните върху характера на радиация се смята, че енергията се разпределя равномерно в цялата вълна, но квантовата теория отрича това и го заменя с друг, идващ от концепцията за енергийна плътност отделни букети, порции - кванти. Енергия на единичен фотон от гледна точка на обикновените понятия на, е много малък, но по скалата на атомната явления е огромен. Смята се, че енергията на светлина квантовата е близо до кинетичната енергия на молекулата при температура от 20 000 °. Това kontsentrirovainostyo енергийни сметки за драматичен ефект, упражняван от светлина върху въпроса. Когато светлината се абсорбира в редица химични реакции настъпи вещества, които променят своята вътрешна структура. Тези реакции се наричат фотохимично.
Що се отнася до фотосинтеза, и като цяло за нормалното протичане на всички жизнени процеси fiziologifskih растения се нуждаят от светлина - лъчиста енергия, не само определен спектрален състав, но също така и на съответните съоръжения. И двете, както и продължителността на дневна светлина, зависи от естеството на постъпленията на повърхността на слънчевата радиация на земята.
В различни периоди от годината на различни ширини на височината на слънцето над хоризонта, варира от 0 до 90 °, и продължителността на дневната светлина - от пълна тъмнина до постоянното светене. И двата фактора определят сумата, която идва на земята слънчевата лъчиста енергия. Колкото по-малък от ъгъла, под който слънчевите лъчи падат на земята, толкова по-дълго на пътя на един слънчев лъч и по-атмосферно маса от земя, която се намира по пътя си.
Колкото по-ниска е слънцето над хоризонта, толкова по-голяма от масата на атмосферата са му светлина, преди да достигне земята. И тъй като атмосферата не е за слънчева светлина безразличен среда а по-скоро поглъща и разпръсва на съставните й елементи, масата й не може да не се отрази на количеството и качеството на светлината по повърхността на земята. Опитът показва, че когато средната състоянието на атмосферния прозрачност, в зависимост от тяхната маса, да стигнете до земята след количества лъчиста енергия: височината на слънцето в C0 ° -70%, на височина от 30 ° - 60%, а при изправяне на слънцето над хоризонта 5 ° - само 20% от радиация. Много важна роля в количественото разпределение на лъчиста енергия играе и ъгълът, под който пада върху усвояването му повърхност (фиг. 2). Колкото по-малък от ъгъла на падане на лъча на повърхността, е разпределена върху по-голяма площ, неговата енергия и, следователно, по-малко енергия се получи всяка точка на тази повърхност. Когато слънчев лъч попада върху земната повърхност под ъгъл от 30 °, че всяка единица получава тази повърхностна енергия е по-малко от два пъти в сравнение с повърхността, върху която гредата засяга вертикално, т.е.. Е. ъгъл от 90 °. Разбираемо е, че още по-голямо намаляване на заболеваемостта и ъгъла ще намали количеството на лъчиста енергия на единица площ. По този начин, когато слънцето надморска височина от 10 градуса количество енергия на единица площ, е само една шеста от инцидента под прав ъгъл и височина от 5 ° само една дванадесета от своя дял.
Фиг. 2. solnechnoyUradiatsin напрежение зависимост от ъгъла на падане. (Според Н. Kalitpnu).
Ето защо през зимата на ниска височина на слънцето над хоризонта и къси дни усвояването на лъчиста енергия на повърхността на земята, не е достатъчно.
Различните части на атмосферата по различни начини абсорбират и разпръсване на преминаване през тях слънчева светлина. Poatomu спектрален състав на слънчевата радиация на границата на атмосферата и земната повърхност е малко по-различна. Той не остават постоянни през целия ден и през цялата година, особено в умерените ширини и високи.
След като в земната атмосфера, слънчева радиация, разсеяна от молекули на газове и суспендирани частици, включително прах, ледени кристали и водни капки. Естеството и дисперсията на емисионния спектър на атмосферата варира и се определя от дължината на вълната на излъчване и размера на частиците на разсейване. Колкото по-кратък от дължината на вълната, по-голямата разсейване. Така че по-голямата част късовълнова ултравиолетова, достигайки повърхността на земята, тяхната дисперсия в атмосферата повече от 30 пъти в сравнение с червената част на спектъра. Още по-важно да се промени спектрален състав достига повърхността на земята, има ролята на усвояването на атмосферата. Прозрачност на последното не е една и съща за различни региони на слънчевия спектър.
Най-големите промени под влиянието на атмосферната радиация е изложена на региона на ултравиолетова. Тя е силно разпръснати и се абсорбира повече. Основната абсорбер на ултравиолетови лъчи, озон в атмосферата се намира в горната си част (в стратосферата). Поради присъствието, спектъра на слънчевата радиация, падаща върху земята, на края отрязани в ултравиолетовия при дължина на вълната от 291 ц.
Въздействието на излъчване на живите клетки живак кварцови лампи, излъчващи ултравиолетова радиация с дължина на вълната по-къс от 290 m \ I, показа му разрушително действие.
Инфрачервен излъчване се абсорбира частично въглероден диоксид и водна пара в атмосферата, което много, общото количество от тях е предмет на значителни колебания.
Видимата част от слънчевата радиация преминава най-малко промяната в преминаването им през атмосферата. Затова максималната енергия на излъчване, което е в sinefioletovoy площ се движи атмосфера сравнително малка степен, ако слънцето е близо до зенита и атмосферата е чист.
Основната идея на дневната промяната в спектрален състав на директна слънчева радиация на повърхността на земята е дадена на фиг. 15, която показва връзката между трите основни области на неговата: инфрачервена, видима и ултравиолетова в зависимост от височината на слънцето над хоризонта. Дори и с положението на слънцето е точно над (зенита), която е само в южните ширини, в инфрачервени радиационни сметки за 50% от общия размер на слънчевата радиация. При тези условия видимото излъчване е само 46% и ултравиолетовия само 4% от общата слънчева радиация. При намаляване на височината на слънцето от 30 ° до размера на инфрачервеното излъчване се увеличава до 53%, и видимата и ултравиолетовата пада до 44% от първата и втората до 3%.
Когато положението на слънцето в хоризонта и ултравиолетови лъчи, изчезва напълно от поток от лъчиста енергия достига Земята, и в този момент той е само инфрачервена - 72%, а видимото - 28%.
Що се отнася до видимата област на светлината, неговата спектрален състав, при различни условия на слънцето над хоризонта е показано на фиг. 4. Както може да се види, когато стоят в зенита на слънцето всичките пет основни компонента на бяла светлина на - червено, жълто, зелено, синьо и лилаво - са почти в същото съотношение. Когато слънцето се приближава към хоризонта червено-
оранжев част на видимата светлина се увеличава, а останалата част от областта, г-н специално синьо-виолетов, рязко намалява. Още по височината на слънцето при 10 ° половината от видимото излъчване съдържа червени лъчи, а другата половина от една четвърт имат па жълт радиация, а останалите три части заедно представляват спектър на излъчване само 0,25. Когато положението на слънцето на хоризонта изглежда червено, тъй като по това време (височина слънце от около 0,5 °) три-четвърти от видимото излъчване достига Земята е червената област на спектъра. По това време, излъчване на синьо-виолетов на повърхността на земята липсва. и на жълтозелени сметки за 0.25 цялата видима светлина.
В допълнение към директното излъчване на Слънцето, както е описано по-горе, за живота на растенията е много важно и е с така наречената дифузна радиация. Последният представлява същата слънчева радиация, но усеща само от отделните частици на атмосферата и различни земни повърхности. На облачни дни, когато слънцето е предмет на облаци, за растението идва само разсеяна радиация. Тъй като много от тези дни, че е интересно да се знае, какво е този вид светлина. Основната разлика от прякото излъчване се крие във факта, че последният има посока поток от лъчиста енергия от слънцето облъчен нанометра до всеки обект или повърхност, а дифузната слънчева радиация не е цялостната идея, и тя идва от всички точки на небето. Това прави разсеяна радиация е най-голям обем. Втората разлика от тези потоци се намалява тяхната неравно спектрален състав. По този начин, разпръснати радиация в присъствието на безоблачна небе преобладава късовълнова част под облачно небе, напротив, на радиация максимално движи Т; дълги вълни.
Фиг. 3. спектрален състав на слънчевата радиация при различни височини на слънцето над хоризонта. 1 - инфрачервен; 2 - видима; 3 - ултравиолетова. (Според Н. Н. Kalitinu).
Тъй като източникът на разсеяна радиация лъч слънчева светлина, а след това всички основни закони, дадени за директна слънчева радиация, са до известна степен и разпръснати. По-специално, интензитетът на разсеяна радиация варира в зависимост от височината на слънцето над хоризонта. Нараства с увеличаване на надморската височина и го намалява с намаляването на последните. С ясно небе количеството разсеяна радиация зависи от атмосферата. Най-чиста атмосферата, по-малко разсеяна радиация; по-голяма от атмосферни допълнителни диспергиращи центрове (прах и други подобни. стр.), по-разсеяна радиация. Въпреки това, както се вижда от преки измервания, размерът на разсеяна радиация по време на безоблачно небе е много малък и нейната роля в цялостната енорията на лъчиста енергия, за да повърхността на Земята е незначителен. Положението е различно, при облачно небе. По това време, размерът на разсеяна светлина се увеличава значително, като облаци, водни капчици, състоящи PZ LAI ледени кристали са добре разсейване и отразяващи среда. Ролята на разсеяна радиация е особено висок за северния полярен и hpirot където пряка слънчева светлина, често не е така. За растения, най-важното е т.нар общо излъчване, състояща ЗЗ пряка и разсеяна слънчева.