Valgus atmosfääris
Maa kaugus Päikesest on 147...152 mlj. km. Keskmiselt jõuab Maa atmosfäärini päikesekiirtega risti asetsevale pinnale kiirgusvoog 1376 W/m² ehk 1,97 cal · cmˉ²· minˉ¹. Seda suurust nimetatakse solaarkonstandiks ja see on väga suur energiahulk. Kiirgusvoo lainepikkus jääb vahemikku 100-4000 nm. Solaarkonstandi energeetilisest väärtusest moodustab infrapunane kiirgus umbes poole ja nähtav valgus ning UV-kiirgus kokku teise poole (Joonis 45).
Veepinnani jõudva kiirguse hulk sõltub viiest faktorist: atmosfääri koostisest, geograafilisest laiuskraadist, aasta- ja kellaajast, ilmastikust ja reljeefist. Atmosfääri jõudes valgus hajub ja neeldub. Atmosfääri sisenenud lühilainelisest kiirgusest hajuvad kõige enam sinised ja violetsed kiired. Sellepärast paistab taevas sinise, mitte aga mustana. Päikesepaistelise ilmaga saame eristada otsest kiirgust (S') - päikeseketta suunast paralleelsete kiirte kimbuna langev kiirgus ja hajunud kiirgust (D) - taevavõlvi helendust (helenduva taevavõlvi iga punkti võib vaadelda punktvalgusallikana), mis kokku moodustavad summaarse kiirguse (Q).
Ilusa ilmaga on keskmiselt S’= 40% ja D = 60%. Pilves ilmaga esineb ainult hajuskiirgus.
Atmosfääri läbimisel nõrgeneb valgus mõnedel lainepikkustel väga tugevasti. Osoonikiht neelab ära spektri ultravioletse osa, mis on lühem kui 290 nm. Nähtava valguse ja infrapunase osas neelavad tugevasti veeaur, süsihappegaas ja õhuaerosool (joonis 46).
Atmosfääri läbimisel nõrgeneb valgus mõnedel lainepikkustel väga tugevasti. Osoonikiht neelab ära spektri ultravioletse osa, mis on lühem kui 290 nm. Nähtava valguse ja infrapunase osas neelavad tugevasti veeaur, süsihappegaas ja õhuaerosool (joonis 46).
Väga määravaks on ka piirkonna geograafiline asend. Igal ajahetkel sõltub maapinnale langev kiirguse intensiivsus Päikese kõrgusest horisondi kohal (ho). Päikese kõrgus mõjutab kiirgusnivoo tihedust kahel viisil, kuid ühesuunaliselt:
Kiirgusvoo tihedus horisontaalsel pinnal on proportsionaalne kiirte langemisnurga siinusega ja pöördvõrdeline kiirte langemisnurga pöördsiinuse e. koosekansiga. Koefitsient f sõltub atmosfääri läbipaistvusest.
Päikese nurk muutub pidevalt päeva jooksul ja sõltub lisaks sellele geograafilisest laiusest ning aastaajast. Kiirguse päevasumma sõltub lisaks kiirguse intensiivsusele ka päevapikkusest. Ekvaatoril on kiirgussummad enam-vähem konstantsed, sest päevad on ühepikkused.
Päikese nurk muutub pidevalt päeva jooksul ja sõltub lisaks sellele geograafilisest laiusest ning aastaajast. Kiirguse päevasumma sõltub lisaks kiirguse intensiivsusele ka päevapikkusest. Ekvaatoril on kiirgussummad enam-vähem konstantsed, sest päevad on ühepikkused.
Parasvöötmes ja polaaraladel sõltub päikesekiirte langemisnurk oluliselt aastaajast ning talveperioodil peavad päikesekiired atmosfääris läbima tunduvalt pikema teekonna kui suvel. Polaaröö aja, mis kestab kuni kolmandiku aastast, puudub aga otsene päikesekiirgus sootuks (Joonis 47). Suvised kiirgussummad on meie aladel aga märgatavalt suuremad ekvaatori omadest.
|
Aastane keskmine maksimaalne kiirgussumma on ekvaatoril 420 W/m² ja polaarjoonel vaid 197 W/m² . Pilvkate võib neid maksimume vähendada kuni poole võrra.