Эффективное излучение – 7.3. Полуэмпирические формулы для расчета излучения атмосферы и эффективного излучения земной поверхности

Содержание

Эффективное излучение — это… Что такое Эффективное излучение?


Эффективное излучение

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Эффективная мощность
  • Эффективное поперечное сечение

Смотреть что такое «Эффективное излучение» в других словарях:

  • ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — разность между излучением земной поверхности и противоизлучением атмосферы. Измеряется пиргеометром. Эффективное излучение один из элементов теплового баланса земной поверхности. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция… …   Экологический словарь

  • эффективное излучение — Разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы …   Словарь по географии

  • эффективное излучение — efektyvioji spinduliuotė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūno savosios ir atsispindėjusios spinduliuotės suma. atitikmenys: angl. effective radiation vok. effektive Strahlung, f rus. эффективное излучение, n pranc. radiation effective, f …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • эффективное излучение — [effective radiation] сумма собственного и отраженного излучения тела. Смотри также: Излучение тепловое излучение собственное излучение селективное излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Излучение — [radiation] 1. Распространение в пространстве волны какой либо природы или потоки каких либо частиц. Классическая теория излучения (Макснелла) объяснила очень многие характерные черты электромагнитного излучения, однако не смогла дать… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Земное излучение —         тепловое излучение земной поверхности. Т. к. земная поверхность имеет сравнительно низкую температуру, она излучает электромагнитные волны длиной от 3 до 80 мкм, относящиеся к инфракрасной, не воспринимаемой глазом, области спектра. За… …   Большая советская энциклопедия

  • тепловое излучение — [thermal radiation] излучение в диапазоне X = 0,4 800 мкм, включающее видимое и инфракрасное излучение. ; Смотри также: Излучение эффективное излучение собственное излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • собственное излучение — [intrinsic emission, self radiation] излучение (1.) тела, определенное его физическими свойствами и температурой, без учета отраженного излучения; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • селективное излучение — [selective radiation] излучение в пределах только отдельных интервалов длин волн. Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • рентгеновское излучение — [X ray radiation] электромагнитное излучение с длиной волны между ультрафиолетовым и γ излучением; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии

22. Альбедо. Встречное излучение. Эффективное излучение.

Альбедо Земли Процентное отношение солнечной радиации, отданной земным шаром (вместе с атмосферой) обратно в мировое пространство, к солнечной радиации, поступившей на границу атмосферы. Отдача солнечной радиации Землей слагается из отражения от земной поверхности, рассеяния прямой радиации атмосферой в мировое пространство (обратного рассеяния) и отражения от верхней поверхности облаков. А. 3. в видимой части спектра (визуальное)—около 40%. Для интегрального потока солнечной радиации интегральное (энергетическое) А. 3. около 35%. В отсутствие облаков визуальное А. 3. было бы около 15%.

Излучение земной поверхности — тепловое инфракрасное, не воспринимаемое глазом излучение земной поверхности с длинами волн от 3 до 80 мкм. Поток собственного излучения земной поверхности направлен вверх и почти целиком поглощается атмосферой, нагревая ее. За счет собственного излучения земная поверхность теряет тепло. Атмосфера Земли поглощает земное излучение и снова возвращает большую его часть к Земле (встречное излучение).

Эффективное излучение земной поверхности — разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы.

23.Тепловой баланс земной поверхности

Тепловой баланс земной поверхности — алгебраическая сумма всех видов прихода и расхода тепла на поверхность суши и океана. Характер теплового баланса и его энергетический уровень определяют особенности и интенсивность большинства экзогенных процессов. Основными составляющими теплового баланса океана являются:

— радиационный баланс;

— затрата тепла на испарение;

— турбулентный теплообмен между поверхностью океана и атмосферой;

— вертикальный турбулентный теплообмен поверхности океана с нижележащими слоями; и

— горизонтальная океаническая адвекция.

24. Теплопроводность почвы. Законы Фурье.

Пористость — порошкообразное измельчение массы — сильно затрудняет проведение тепла в почве, так как прикосновение отдельных частичек ее в высшей степени несовершенно, а лежащий между ними воздух обладает очень слабою теплопроводимостью. Влияние воды на передачу тепла в глубь почвы может быть разъяснена двумя следующими случаями. Во-первых, если почва только влажна, т. е. все водяные частички удерживаются большой капиллярной силой, вследствие чего затрудняется их циркуляция, то вода не может играть заметной роли при распределении теплоты в такой почве. В этом случае влажная почва относительно распределения теплоты по почвенным слоям будет действовать почти как сухая, т. е. как дурной проводник теплоты.

Теплопроводность влажной почвы больше, чем сухой, так как вода до некоторой степени вытесняет частицы воздуха, обладающие наислабейшею способностью проводить теплоту; притом почва теряет и свою пористость. Во-вторых, если почва настолько мокрая, что вода до некоторой степени может циркулировать, то подобная почва при нагревании сверху не передает нагретых водяных частичек в более глубокие горизонты; они находятся уже в положении самом благоприятном — устойчивого равновесия. Но если почва будет охлаждаться сверху, вследствие ли холодного ветра или лучеиспускания в мировое пространство, то охлажденные верхние частички жидкости получат стремление опускаться вниз, на место более теплых и глубже лежащих; вследствие чего охлаждение почвы будет чувствоваться на большей глубине, чем нагревание ее, но именно потому, что при охлаждении почвы участвуют большие массы частичек воды, в ней не обнаруживаются при этом такие крайности, как при противоположном явлении.

Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры -закон Фурье.

7.3. Полуэмпирические формулы для расчета излучения атмосферы и эффективного излучения земной поверхности

Земная поверхность, поглощая коротковолновую радиацию, од­новременно теряет энергию путем длинноволнового излучения. Зна­чительная часть излучения земной поверхности поглощается атмо­сферой. Атмосфера, в свою очередь, излучает длинноволновую радиацию, часть которой, направленная к земной поверхности, называется встречным излучением или противоизлучением атмо­сферы.

Поток встречного излучения атмосферы ВА представляет собой количество длинноволновой радиации, поступающей от атмосферы в единицу времени на единичную площадь земной поверхности. По­скольку земная поверхность не является абсолютно черным телом, то она поглощает часть поступившего потока, равную δВ

А.

Разность между собственным излучением земной поверхности B0 и поглощенной ею частью встречного излучения атмосферы на­зывают эффективным излучением земной поверхности.

Обозначая эффективное излучение через В* , получаем: В*=В0-δВА.

Температура атмосферы, как правило, ниже температуры земной поверхности, поэтому в большинстве случаев B0 > δBА и, следова­тельно, В* > 0, т. е. вследствие длинноволнового излучения земная поверхность почти всегда теряет энергию. Лишь в редких случаях очень сильных инверсий температуры и большой влажности возду­ха эффективное излучение может оказаться отрицательным (В* < 0). Эффективное излучение оказывает большое влияние на температурный режим земной поверхности, играет существенную роль в образовании радиационных заморозков и туманов, при снего­таянии и пр.

Эффективное излучение сильно зависит от содержания водяного пара в атмосфере и наличия облачности. О тесной связи между В* и давлением водяного пара е вблизи поверхности Земли свидетельст­вуют, например, данные наблюдений в С.-Петербурге:

Как видим, с увеличением е эффективное излучение В* уменьшает­ся. Объясняется это тем, что увеличивается встречное излучение ат­мосферы ВА.

7.4. Влияние облачности на встречное и эффективное излучение

Особенно большое влияние на встречное излучение атмосферы и эффективное излучение земной поверхности оказывает облачность. С увеличением количества и вертикальной протяженности облаков возрастает встречное излучение атмосферы и уменьшается эффек­тивное излучение.

По данным наблюдений в Одессе, эффективное излучение В* за­висит от формы облаков следующим образом

Кроме того, эффективное излучение существенно зависит от ко­личества облаков п:

Теоретический учет влияния облачности на эффективное излуче­ние представляет большие трудности. Однако можно воспользовать­ся приближенными соотношениями. Облако толщиной в несколько сотен метров практически можно рассматривать как черное тело: оно поглощает всю падающую на него инфракрасную радиацию. Лишь вблизи нижней и верхней границ наблюдаются слои, которые по своим свойствам излучения и поглощения отличаются от абсо­лютно черного тела (в них радиация поглощается частично), но тол­щина этих слоев составляет для облаков нижнего и среднего ярусов несколько десятков метров. Если вертикальная протяженность об­лака превышает эти значения, то в первом приближении облако в целом можно отнести к черному телу.

.

Длинноволновое излучение Земли и атмосферы » СтудИзба

2.5.5. Длинноволновое излучение Земли и атмосферы

Земное излучение Е3несколько меньше излучения абсолютно черного тела при той же температуре и пропорционально четвер­той степени абсолютной температуры земной поверхности. Оно выражается уравнением

где б — относительная излучательная способность, показывающая, какую долю излучения абсолютно черного тела (сгГ4) составляет его излучение. Для разных поверхностей эта величина различна (табл. 10).

Величина а называется постоянной Стефана — Больцмана  Она равна 5,67-10-8 Вт/(м24).

Таблица 10 Относительная   излучательная  способность  б  разных   поверхностей

Вид поверхности

г

Вид поверхности

8

Чернозем

0,87

Вода

0,96

Песок

0,89

Снег

0,995

Луг

0,94

Излучение земной поверхности происходит непрерывно. Чем выше температура излучающей поверхности, тем интенсивнее ее излучение. Также непрерывно происходит излучение атмосферы, которая, поглощая часть солнечной радиации и излучения земной поверхности, сама излучает длинноволновую радиацию.

В умеренных широтах при безоблачном небе излучение атмо­сферы составляет 280—350 Вт/м2, а в случае облачного неба оно на 20—30% больше. Около 62—64% этого излучения направлено к земной поверхности. Приход его на земную поверхность состав­ляет встречное излучение атмосферы Еа.

Разность этих двух потоков характеризует потерю лучистой ергии деятельным слоем. Эту разность называют эффективным лучением ЕЭф- Приближенно оно выражается уравнением

Эффективное излучение деятельного слоя зависит от его тем­пературы, от температуры и влажности воздуха, а также от об­лачности. С повышением температуры земной поверхности ^Эф увеличивается, а с повышением температуры и влажности возду­ха уменьшается. Особенно влияют на эффективное излучение об­лака, так как капли облаков излучают почти так же, как и дея­тельный слой Земли. Если облака плотные и температура их ‘ близка к температуре деятельного слоя, то Е3аи тогда ^ЭФ~0. В среднем эффективное излучение ночью и днем при ясном небе в разных пунктах земной поверхности изменяется в пределах 70—140 Вт/м2.

Суточный ход эффективного излучения характеризуется мак­симумом в 12—14 ч и минимумом перед восходом Солнца. Макси­мум достигает 210—280 Вт/м2. Годовой ход эффективного излу­чения в районах с континентальным климатом характеризуется максимумом в летние месяцы и минимумом в зимние. В районах с морским климатом годовой ход эффективного излучения выра­жен слабее, чем в районах, расположенных в глубине континента (табл. 11).

Таблица 11

Годовой  ход суточных  сумм эффективного  излучения при безоблачном небе (МДж/м2) (по П. Н. Тверскому)

Станция

I

II

III

IV

V

VI

Якутск

5,46

6,63

7,60

7,56

8,69

8,06

Карадаг  (Кр^ым)

9,87

9,78

10,16

9,66

8,56

8,48

Станция

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Якутск

7,98

6,72

6,72

5,96

5,37

5,12

Карадаг (Крым)

9,32

8,78

9,19

10,58

10,41

9,57

Излучение земной поверхности поглощается водяным паром и Углекислым газом, содержащимися в воздухе. Но коротковол­новую радиацию Солнца атмосфера в значительной степени про-Солнечная радиация

49

пускает. Это свойство атмосферы называется «оранжерейным эф,       „  П03воляет рассчитывать   количество   радиации, поглощенной фектом», поскольку атмосфера при этом действует подобно сте^.   ди~евами и почвой, в зависимости от высоты Солнца, структуры лам в теплицах: стекло хорошо пропускает солнечные лучи, на.   п°сева  фазы развития растений. Для оценки разных приемов ре-гревающие почву и растения в теплице, но плохо пропускает во   Пулиро’вания температуры и влажности почвы, испарения и дру-внешнее пространство тепловое    излучение    нагревшейся   почвы,   г^   величин определяют радиационный баланс сельскохозяйствен-Расчеты показывают, что при отсутствии атмосферы средняя тем.   г   хполей при различных типах растительного покрова, пература деятельного слоя Земли была бы на 38° С ниже факти­чески наблюдающейся и Земля была бы покрыта вечным льдом, 2.5.7. Методы измерения солнечной радиации

и составляющих радиационного баланса 2.5.6. Уравнение радиационного баланса

Для измерения потоков солнечной радиации применяются аб-

Радиационный баланс земной поверхности складывается из солк>тные и относительные методы и соответственно разработаны приходящей прямой и рассеянной радиации, а также встречного абсолютные и относительные актинометрические приборы. Абсо-излучения атмосферы. Расходную часть баланса составляют отра-^ Лютные приборы обычно,применяют только для тарировки и по-женная солнечная радиация и излучение земной поверхности. Цверки относительных приборов.

Уравнение радиационного баланса имеет следующий вид:      Ш     Относительные   приборы   применяются   при   регуляр-

, Цных наблюдениях на сети метеостанций, а также в экспедициях В == $’ + & ~~ Я* ~~ ез + Е&, Риприполевых наблюдениях. Из них наиболее широко использу­йте В — радиационный баланс; 5′ —прямая радиация, приходя- ются термоэлектрические приборы: актинометр, пиранометр и аль-щая на горизонтальную поверхность; О — рассеянная радиация; бедометр. Приемником солнечной радиации у этих приборов слу-Я« — отраженная радиация; Е3— излучение земной поверхности; жат термобатареи, составленные из двух металлов (обычно ман-Е — встречное излучение атмосферы ганина и константана). В зависимости от интенсивности радиации 3 Уравнение радиационного баланса может быть записано межДУ спаями термобатареи создается разность температур и воз-гг никает электрический ток различной силы, который измеряется

гальванометром. Для перевода делений шкалы гальванометра в абсолютные единицы применяются переводные множители, ко­торые определяются для данной пары: актинометрический при­бор — гальванометр.

Актинометр термоэлектрический (М-3) Савино­ва — Янишевского служит для измерения прямой радиации, при­ходящий на поверхность, перпендикулярную к солнечным лучам. Пиранометр (М-80М) Янишевского служит для измере­ния суммарной и рассеянной радиации, приходящей на горизон­тальную поверхность.

При наблюдениях приемная часть пиранометра устанавливает­ся горизонтально. Для определения рассеянной радиации пирано­метр затеняется от прямой радиации теневым экраном в виде круглого диска, закрепленного на стержне на расстоянии 60 см Если приход радиации больше расхода, то радиационный ба- °т приемной поверхности. При измерении суммарной радиации те-ланс положителен и деятельный слой Земли нагревается. При невой экран отводится в сторону. Измерив суммарную С! и рас-отрицательном радиационном балансе этот слой охлаждается, сеянную О радиацию, можно по формуле 5′ = (2—В рассчитать Радиационный баланс днем обычно положителен, а ночью отри- прямую радиацию 5′, приходящую на горизонтальную поверх-цателен. Примерно за 1—2 ч до захода Солнца он становится от- ность.

рицательным, а утром, в среднем за 1  ч после восхода Солнца      Альбедоме-тр — это пиранометр, приспособленный также снова делается положительным. Ход радиационного баланса днем Для измерения отраженной радиации. Для этого служит устрой-при ясном небе близок к ходу прямой радиации. ^тво, позволяющее поворачивать приемную часть прибора вверх Изучение радиационного   баланса   сельскохозяйственных уго- 1Для измерения С}) и вниз (для измерения #к). Определив альбе-

4 1097

и в другом виде:

где Р — суммарная радиация; ЕЭф — эффективное излучение. В пасмурную погоду при отсутствии прямой радиации

или

Ночью

о _ р      р _ _ р

О — ^я ‘-я ——         ‘-‘

Эф. 50

Глава 2

Солнечная радиация    51

дометром суммарную и отраженную радиацию, вычисляют альбе­до подстилающей поверхности. Для полевых измерений использу­ют альбедометр походный М-69.

Балансомер термоэлектрический М-ЮМ. Этот прибор применяется для измерения радиационного баланса под­стилающей поверхности.

Кроме рассмотренных приборов, используют также люкс­метры — фотометрические приборы для измерения освещенно­сти, спектрофотометры, различные приборы для измере­ния ФАР и т. д. Многие актинометрические приборы приспособ­лены для непрерывной записи составляющих радиационного баланса.

Важной характеристикой режима солнечной радиации являет­ся продолжительность солнечного сияния. Для ее определения служит гелиограф.

В полевых условиях наиболее часто применяются пираномет-ры, походные альбедометры, балансомеры и люксметры. Для на­блюдений среди растений наиболее удобны походные альбедомет­ры и люксметры, а также специальные микропиранометры.

Основы актинометрии. Уравнение баланса радиации. Эффективное излучение. ТЭР климата и ТЭР испарения.

· Основы актинометрии

АКТИНОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения лучистой энергии. К задачам актинометрии относятся исследование прямой солнечной радиации, поглощение и рассеяние ее молекулами атмосферы, различными твердыми и жидкими примесями, а также определение длинноволнового излучения земли и атмосферы.

В основу методов измерения лучистой энергии положен принцип превращения одного вида энергии в другой. При поглощении лучистой энергии солнца зачерненной поверхностью какого-либо приемника происходит переход лучистой энергии в тепловую. Регистрируя выделяющееся при этом количество тепла или повышение температуры приемной поверхности прибора, можно измерить величину потока солнечной радиации, падающего на прямую поверхность. Подобного рода принципы измерения лучистой энергии положены в основу калориметрического метода. Явление фотоэффекта и фотохимические воздействия использованы в фотоэлектрических и фотографических методах измерения.

При А. применяются приборы, в которых поток лучистой энергии определяется разностью температур приемной поверхности и окружающей среды, которая измеряется величиной тока, возникающего в цепи последовательно соединенных термопар. Такого рода приборы являются относительными и нуждаются в градуировке путем сравнения их показаний с показаниями абсолютных приборов.

· Уравнение баланса радиации

Радиационный баланс атмосферы и подстилающей поверхности, сумма прихода и расхода лучистой энергии, поглощаемой и излучаемой атмосферой и подстилающей поверхностью.

Для атмосферы Радиационный баланс состоит из приходной части — поглощённой прямой и рассеянной солнечной радиации, а также поглощённого длинноволнового (инфракрасного) излучения земной поверхности, и расходной части — потери тепла за счёт длинноволнового излучения атмосферы в направлении к земной поверхности (т. н. противоизлучение атмосферы) и в мировое пространство.

Приходную часть Радиационный баланс подстилающей поверхности составляют: поглощённая подстилающей поверхностью прямая и рассеянная солнечная радиация, а также поглощённое противоизлучение атмосферы; расходная часть состоит из потери тепла подстилающей поверхностью за счёт собственного теплового излучения.

Радиационный баланс является составной частью теплового баланса атмосферы и подстилающей поверхности.

· Эффективное излучение

Разница между собственным излучением тела и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением. Его значение и выражает действительный поток тепла от Земли или воды к атмосфере.



Величина эффективного излучения зависит от ряда факторов:

От температуры почвы или воды: чем она выше, тем больше тело теряет тепла излучением: В жаркий летний день и земля, и вода много излучают тепла в воздух и температура его повышается. Теплый воздух дает большой и встречный поток. Возрастает общий уровень эффективного излучения. Ночью, когда нагревание почвы и воды прекращается, уменьшается и их излучение. Перед утром оно становится совсем незначительным. Соответственно понижается и температура воздуха.

От влажности воздуха: водяной пар улавливает длинноволновое излучение и удерживает тепло. Влажная атмосфера посылает к Земле значительный встречный поток, эффективное излучение уменьшается. По этой причине во влажных климатах и при влажной погоде ночи не бывают так холодны, как в сухую погоду, и в странах с сухим климатом.

От туманов и облаков: капли воды облаков и туманов действуют, как и водяной пар, но в еще большей степени. Ночи при туманной и облачной погоде бывают обычно теплыми.

От близости или удаленности водоемов: водная масса, будучи теплоемкой, дольше, чем суша, удерживает тепло. Увеличением влажности, образованием облаков и туманов водоемы снимают эффективное излучение. По этой причине наибольшая потеря тепла зимой и ночью и, следовательно, резкие колебания ночной и дневной температур свойственны сухим внутриматериковым странам — Центральной и Средней Азии, Восточной Сибири и Антарктиде.

От абсолютной высоты местности: в горах, с уменьшением плотности воздуха уменьшается встречное и увеличивается эффективное излучение.

От растительности: мощный растительный покров, особенно леса, снижают эффективное излучение. В пустынях оно резко увеличивается.



От характера почво-грунтов: мощные и рыхлые почвы дольше удерживают и больше излучают тепло, каменистые почвы и особенно пески пустынь скорее его теряют и остывают.

· ТЭР климата и ТЭР испарения (ТЭР — теплоэнергетические ресурсы)

ТЭР климата – количество энергии, которое затрачивается на нагревание воздуха, почвы, на фактические затраты тепла на испарения, на таяние почвенного льда.

Энергетической базой природных процессов являются теплоэнергетические ресурсы климата, формирующиеся в результате прихода прямой и рассеянной радиации на земную поверхность и обеспечивающие ее влагообмен с приземной атмосферой.

В формировании теплоэнергетических ресурсов климата участвуют: R + — положительная составляющая радиационного баланса — разность между поглощенной коротковолновой (прямой и рассеянной) радиацией Солнца и балансом длинноволнового излучения в дневные и частично в сумеречные часы суток; Р + — положительная составляющая турбулентного теплообмена — часть адвективного тепла, приносимого,в связи с циркуляцией атмосферного воздуха.

ТЭР испарения – это количеств энергии, которое затрачивается на все виды испарения: с водной поверхности, с поверхности суши, транспирации.

Вопрос. Атмосферные осадки

Осадкаминазывают воду, выпадающую в жидком или твердом состоянии на поверхность земного шара и наземные предметы из облаков или из воздуха, вследствие конденсации содержащегося в нем водяного пара.Осадки в зависимости от фазового состояния разделяются на: твердые (снег, град, снежная крупа, гололед, иней), жидкие ( дождь), смешанные ( снег с дождем, мокрый снег).Осадки характеризуются тремя параметрами: количеством, интенсивностью и продолжительностью их выпадения.Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в мм, который образовался бы на горизонтальной поверхности от выпавших осадков при отсутствии просачивания в землю, стекания и испарения.

1 Мм осадков = 10 т воды на 1 га.

Интенсивность осадковизмеряют в миллиметрах в минуту (мм/мин) или в час (мм/ч).

Продолжительность выпадения осадков измеряют в часах или в минутах от начала до окончания их выпадения.

Осадки выпадающие их облаков делятся на 3 типа:

Обложные ( нижний ярус, слоистые облака).

Моросящие (нижний ярус, слоистые облака).

Ливневые ( кучевые облака вертикального развития).

Наблюдения за осадками включают: 1. визуальные – вид осадков, их интенсивность, время начала и конца выпадения 2. измерение количества осадков с помощью приборов – осадкомера и дождемера Третьякова, полевого дождемера Давитая, плювиографа, суммарного осадкомера, напочвенного осадкомера.

Световая эффективность излучения — это… Что такое Световая эффективность излучения?

Светова́я эффекти́вность излуче́ния – физическая величина, равная отношению светового потока к соответствующему потоку излучения[1][2]:

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): лм.Вт-1.

Монохроматическое излучение

В случае монохроматического излучения с длиной волны определение принимает вид:

Единица силы света кандела определена в СИ так, что выполняется

где  — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, физический смысл которой заключается в том, что она представляет собой относительную чувствительность среднего человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света,  — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения, равное 683 лм/Вт[3].

С учётом последнего соотношения выражение для приобретает вид:

Из полученной формулы следует, что:

  • характер спектральной зависимости световой эффективности монохроматического излучения такой же, как и у спектральной зависимости относительной чувствительности человеческого глаза . В частности, положения максимумов обеих зависимостей совпадают и находятся на длине волны 555 нм (свет жёлто-зелёного цвета).
  • максимально возможное значение световой эффективности имеет излучение с длиной волны 555 нм, для него равна 683 лм/Вт[3].

Непрерывный спектр

Если излучение обладает непрерывным спектром и занимает участок спектра конечного размера, то для выполняется:

где — спектральная плотность величины , определяемая как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:

Здесь под понимается поток той части излучения, у которого длина волны меньше текущего значения .

С учётом определения световой эффективности из последнего соотношения следует

или, что то же самое:

Световой коэффициент полезного действия

Световым коэффициентом полезного действия (КПД) называют безразмерную величину, определяемую в общем случае соотношением[2]:

или ему эквивалентным:

Из определения следует, что численные значения и в СИ различаются в 683 раза. Ясно также, что максимальное значение, равное единице, световой КПД принимает в случае монохроматического излучения с длиной волны 555 нм, на которой максимальна и равна единице.

Примеры

Зависимость световой эффективности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры.

Спектральный состав излучения многих источников света близок к спектральному составу излучения абсолютно чёрного тела (АЧТ). У одних из них, таких как Солнце, лампы накаливания и др., это связано с тепловой природой излучения. У других — светодиоды, люминесцентные лампы и т. д. — такой спектральный состав является целью и результатом использования специально разработанной конструкции.

Величина световой эффективности излучения АЧТ определяется его температурой. При относительно низких температурах излучение АЧТ располагается главным в инфракрасной области спектра. Затем, при повышении температуры, максимум спектрального распределения излучения смещается сначала в видимую область, а затем и далее, в ультрафиолетовую. Результатом этого является немонотонное поведение температурной зависимости эффективности излучения АЧТ и наличие у неё максимума. Следует отметить, что даже в максимуме световой КПД излучения АЧТ невелик, составляя лишь 14 %.

Излучение
 
Световая эффективность, лм/Вт Световй КПД, %
Свет стандартной лампы накаливания с температурой нити 2800 K 15[4] 2,2 %
Излучение Солнца 97[2] 14 %
«Идеальный» белый свет — излучение абсолютно чёрного тела с Т=5800 К, «обрезанное» на 400 и 700 нм 251[4] 37 %
Теоретический предел для белого света с цветовой температурой 5800 К 310[5] 45 %
Теоретический предел для белого света с цветовой температурой 2800 К 370[5] 54 %
Излучение абсолютно чёрного тела с температурой 6630 К[6] 95 14 %
Излучение гелий-неонового лазера с длиной волны 632,8 нм 162[4] 24 %
2-я гармоника излучения лазера на неодимовом стекле, длина волны 532 нм 604[4] 88 %
Монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм 683,002 100 %

Примечания

  1. Cветовая эффективность излучения – Статья в Физической энциклопедии.
  2. 1 2 3 Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — 272 с. — 7 500 экз.
  3. 1 2 Значение 683 лм/Вт, повсеместно принятое для практического использования, является приближённым, более точное значение 683,002 лм/Вт. Подробности приведены в статье кандела.
  4. 1 2 3 4 Murphy T. Maximum Efficiency of White Light. Архивировано из первоисточника 14 декабря 2012. Проверено 12 октября 2012.
  5. 1 2 Murphy T. W., Jr. Maximum spectral luminous efficacy of white light // J. Appl. Phys.. — 2012. — Vol. 111. — № 10. — ISSN 1089-7550.
  6. Температура, при которой световая эффективность излучения абсолютно чёрного тела достигает максимума.

эффективное излучение Земли — со всех языков на русский

См. также в других словарях:

  • Тепловой баланс Земли — Тепловой баланс Земли, соотношение прихода и расхода энергии (лучистой и тепловой) на земной поверхности, в атмосфере и в системе Земля атмосфера. Основным источником энергии для подавляющего большинства физических, химических и биологических… …   Большая советская энциклопедия

  • Длинноволновое излучение —         в атмосфере, инфракрасное (тепловое) излучение земной поверхности, атмосферы и облаков. При существующих на земной поверхности, в тропосфере и стратосфере температурах (примерно от 200 до 330 К) подавляющая часть (до 99%) Д. и. заключена… …   Большая советская энциклопедия

  • Тормозное излучение —         электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие Т. и. включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических магнитных… …   Большая советская энциклопедия

  • Климат — (Climate) Основные типы климата, изменение климата, благоприятный климат, климат в странах мира Показатели климата, климат в Великобритании, климат в Италии, климат в Канаде, климат в Польше, климат в Украине Содержание Содержание Раздел 1.… …   Энциклопедия инвестора

  • Актинометрия —         раздел геофизики, в котором изучаются перенос и превращения излучения в атмосфере, гидросфере и на поверхности Земли; в узком смысле слова А. совокупность методов измерений радиации Земли в метеорологии. Источником энергии процессов,… …   Большая советская энциклопедия

  • Тепловой баланс — I Тепловой баланс         сопоставление прихода и расхода (полезно использованной и потерянной) теплоты в различных тепловых процессах (См. Тепловой процесс). В технике Т. б. используется для анализа тепловых процессов, осуществляющихся в паровых …   Большая советская энциклопедия

  • Северная Земля — Северная Земля …   Википедия

  • Фазированная антенная решётка — Огромная наземная ФАР системы предупреждения о ракетном нападении на Аляске, США …   Википедия

  • Фазированная антенная решетка — Огромная наземная ФАР системы предупреждения о ракетном нападении на Аляске, США Система управления вооружением современного истребителя Фазированная антенная решётка в волновой теории группа антенных излучателей, в которых относительная… …   Википедия

  • Фазированная решетка — Огромная наземная ФАР системы предупреждения о ракетном нападении на Аляске, США Система управления вооружением современного истребителя Фазированная антенная решётка в волновой теории группа антенных излучателей, в которых относительная… …   Википедия

  • Фазированная решётка — Огромная наземная ФАР системы предупреждения о ракетном нападении на Аляске, США Система управления вооружением современного истребителя Фазированная антенная решётка в волновой теории группа антенных излучателей, в которых относительная… …   Википедия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.