Saulės spinduliai

Saulės spinduliuotė – energija, kurią spinduliuoja Saulė (tiek elektromagnetinių bangų, tiek ir dalelių pavidalu). Saulės spinduliavimo spektras artimas spektrui absoliučiai juodo kūno, kurio temperatūra yra apie 5800˚K. Elektromagnetinės spinduliuotės dedamoji sklinda šviesos greičiu. Apie pusę spinduliavimo energijos tenka regimojo spektro daliai.

Suminės Saulės spinduliuotės žemėlapis

Saulės spinduliuotė

99 % energijos Saulė išspinduliuoja trumposiomis 0,1–4 μm bangomis. Daugiausia energijos Saulė išspinduliuoja regimųjų ir infraraudonųjų bangų diapazone (atitinkamai 47 ir 44 %); ultravioletinių – tik 9 %.

pagal bangų ilgį skirstomas:

• gama λ < 10–5 μm;
• rentgeno 10–5 < λ < 10–2 μm;
• ultravioletinė (UV) 0,01 < λ < 0,4 μm;
• regimoji 0,4 < λ < 0,7 μm;
• infraraudonoji (IR) 0,72 < λ < 1000 μm;
• radijo bangų 1 mm < λ < 108 m.

Energijos maksimumas tenka 0,4738 μm ilgio bangai (). Mažesnes kaip 0,36 μm Saulės spinduliuotės bangas Žemės atmosfera beveik visiškai sugeria, todėl Žemės paviršiaus nepasiekia gyvybei pavojingi gama, rentgeno ir trumpieji ultravioletiniai spinduliai; jie reikšmingi viršutiniuose atmosferos sluoksniuose vykstantiems procesams.

Saulės konstanta

Saulės konstanta yra saulės elektromagnetinės spinduliuotės kiekis, tenkantis ploto vienetui, išmatuotas ties išorine Žemės atmosferos riba, statmenai krypčiai į Saulę. Vidutinė iš palydovų gauta Saulės konstantos vertė yra 1366 W į kvadratinį metrą,, tačiau per metus ji kinta apie 6,9 % – tarp 1412 W/m² sausio mėnesį iki 1321 W/m² liepos mėnesį (Žemę pasiekianti energija kinta, nes Žemė skrieja aplink Saulę elipsine orbita, ir vasarą Saulė yra toliau nuo Žemės, o žiemą arčiau). Tiesą sakant, Saulės konstanta nėra pastovi ir per ilgus laiko tarpus – ji kinta ir dėl Saulės aktyvumo (gali kisti ±1 W∕m² ribose).

Spinduliuotė

Žemės paviršių pasiekia 40–60 % Saulės spinduliuotės. Likusi atspindima, sugeriama ar išskaidoma. Jos patekimo į Žemę kiekis priklauso nuo konkrečios vietovės debesuotumo ir artumo atogrąžoms. Daugiausia horizontaliosios Saulės spinduliuotės tenka Altiplanui Pietų Amerikoje (~2700 kWh/m² per metus), pietų Sacharai ir Saheliui, Arabijos pusiasaliui, Namibo dykumai, šiaurės vakarų Australijai, Himalajams, Ramiajam vandenynui ties pusiauju (2250–2500 kWh/m²); mažiausiai – poliarinėms, subpoliarinėms, subantarktinėms sritims (<800 kWh/m²).

Dėl ekliptikos polinkio į dangaus pusiaują, Saulės spindulių kritimo kampas į Žemės paviršių svyruoja 23,5 laipsnio. Todėl būna du laikotarpiai, periodus – žiema ir vasara. Joninės ir Kalėdos – ilgiausia ir trumpiausia diena. Kai Saulės spinduliai pasiekia Žemę, atmosfera dalį spindulių praleidžia, o dalį išsklaido ir sugeria. Todėl šviečiant Saulei šviečia ir dangaus sfera. Skiriamas dvejopas spinduliavimas: tiesioginis – spinduliai ateina iš Saulės disko, ir difuzinis – spinduliavimas nuo išskaidytos Saulės šviesos (jis atsakingas už sutemų reiškinį). Giedrą dieną tiesioginio spinduliavimo poveikis didesnis nei ūkanotą dieną.

Saulės spinduliai kertantys atmosferos paviršių yra laužiami. Tai aktualu, kai Saulė artėja prie horizonto (pasireiškia reiškinys – Saulė atrodo aukščiau nei būtų pasaulyje, neturinčiame atmosferos). Ilgesnio ilgio bangos išskaidomos mažiau. Tam tikro ilgio bangos yra absorbuojamos molekulių – deguonies, azoto, anglies dvideginio bei vandens garų.

Žiemą apšvietimo intensyvumas Lietuvoje yra mažesnis. Saulėčiausia vieta Lietuvoje yra Nida. Intensyvumas apie 1042 kWh/m². Mažiausiai saulėta yra Biržuose. Ten tik 926 kWh/m². Vilniuje apie 939 kWh/m². Didžiausias spinduliavimas orientuojamas į pietus (Saulės kryptimi).

Saulės spinduliuotės balansas

Be tiesioginės spinduliuotės, Žemės paviršių pasiekia ir sklaidžioji spinduliuotė (išsisklaidę atmosferoje Saulės spinduliai). Tiesioginė ir sklaidžioji spinduliuotė sudaro bendrąją Saulės spinduliuotę. Žemės paviršių pasiekia tik 45 % visų Saulės spindulių, patekusių į atmosferą, energijos. Didesnę jos dalį atspindi arba sugeria atmosfera. Nemažai Saulės spinduliuotės atspindi ir sugeria debesys. Saulės spinduliuotės kiekis matuojamas kcal/cm2 per metus. Lietuvoje bendroji Saulės spinduliuotė sudaro 84–88 kcal/cm² per metus.

Išnašos

1. Arūnas Bukantis. Saulės spinduliuotė. Visuotinė lietuvių enciklopedija, T. XXI (Sam–Skl). – Vilnius: Mokslo ir enciklopedijų leidybos institutas, 2012
2. „Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present“. Nuoroda tikrinta 2005 m. spalio 5 d..
3. Global Solar Atlas