napfény

C ATEGORY: Ispolzvanie mesterséges világítás

napfény

A cél ebben a fejezetben, hogy tanulmányozza a fizikai pozícióját K. A. Timiryazeva azonosságát hatása a növényekre napfény és a mesterséges fény. Ehhez először is meg kell emlékezni, hogy napfény vagy, pontosabban a napsugárzás eléri a növény, és a szabályokat is függ, hogy az elosztás az éves ciklus a bolygónk felszínét.

Ugyanígy szükséges és tájékoztatás alapvető fizikai jellemzői a legfontosabb mesterséges fényforrások, amelyek célja, hogy cserélje le a napsugárzás növekvő sokféle növényfaj.

Mindkettő szükséges, nem csak ^ Ahhoz, hogy megértsük az elért eredményeket és a megfelelő élettani értékelés, hanem a létesítmény egy egységes mérési elv és dózisok különböző típusú sugárzó energiát. Anélkül, helyes a sugárzás mérési technika nem lehet összehasonlítani az eredményeket a különböző műveleteket.

A fő forrása a fény és a hő a Föld felszínén a sugárzás a nap. Ez határozza meg az éghajlati viszonyok a különböző földrajzi szélességeken a lehetőségét, hogy egy normális életet növényi szervezetek. A hőmennyiség hozta napfény a földön óriási. Feltételezhető, hogy a napsugarak emelni a hőmérsékletet a talajfelszín 300 ° képest a bolygóközi térben. Egyidejűleg fűtés a felület, ami az elmozdulás a légtömegek, azok olyan nagy munka víz körforgásának a Föld légkörébe.

Nyilvánvaló, hogy egy ilyen hatalmas munka rshatsya csak egy hasonlóan jelentős mennyiségű „tergpi. Sőt, a becslések szerint mintegy csillagászok, napelemes Euchistaya folyamatosan jönnek a földre, azzal jellemezve, nagyon nagy mennyiségben. Ők úgy vélik, hogy egyenlő a 217 milliárd 316 millió litert. a. vagy, alternatív módon 543 milliárd gőzgépek, 400 erők, minden munkanapon, és 1 (0CH leállítása nélkül. Ebben az elektromos szempontból ez megfelel az 1 kW per 1 m2.

Egy teljesebb jellemzését a nap, mint egy energia átalakító visszahívás, hogy az említett hatalmas mennyiségű sugárzó energia hullott a földre csak egy része a Lyon-dvuhbil, hogy a Nap sugároz minden irányban.

Ábra. 1. Az elosztó energia a Nap színképében. (Szerint N. N. Kalitinu.)

Mi a természete ennek a sugárzásnak, ez ad közvetlenül a növényekre, - ezek a kérdések legérdekesebb a téma.

A legújabb tanulmányok arra engednek következtetni, hogy a sugárzó felület a nap (fotoszféra) hőmérséklete körülbelül 6000 ° C. Ezen a hőmérsékleten, minden ismert elemek vannak a gőz állapotban. Hőmérséklete sugárzó felület határozza meg a spektrális összetételét a sugárzás. Minél magasabb a hőmérséklet a test, annál több sugárzást, és a maximális mozog a rövidebb hullámhosszak. Ismerve a hőmérséklet egy test, lehetséges, hogy egy pontos ötlet a spektrális összetételét sugárzás és energia raspredetenii a spektrum. Analízis kapacitás elosztását a napsugárzás spektruma nagyon jó egyezést mutat a közvetlen mérés ezen mennyiségek kifinomult műszerek - spektrobolometrov. energiaelosztás minta látható ábrán. 1.

A légkörben a földön, néhány megváltoztatja jellegét a napsugárzás. Ennek eredményeként a kitettség maximális energiája napsugárzás a felületen történik a hullámhossza mintegy 550 hívó a normál emberi látás, egyfajta sárga-zöld fény. Érdekes, hogy ez a maximális napsugárzás a felületen nagyon jól a maximális spektrális érzékenysége az emberi szem. Mindkét oldalán a csúcs más spektrális sugárzási tér, gyorsan halad a látható tartományban túl. Különösen széles területe láthatatlan napsugárzás kívül a narancssárga-vörös része a spektrum. Ez az úgynevezett infravörös sugárzás. Szemben vele egy helyet, a másik végén a látható spektrum tart, mint egy láthatatlan ember ultraibolya sugárzás, de ez sokszor kisebb, mint az infravörös. A fizikai jellemzők a monokromatikus sugárzás hullámhosszát vagy gyakoriságát az elektromágneses hullám, az energia a különálló részecskék, vagy a sugárzási fluxus - kvantumokat. Hullámhossz csökken infravörös ultraibolya, és a mennyiség a fotonok növekszik ugyanazt a mozgást, a spektrum. Sugárzás belül fekvő ugyanazon a hullámhosszon, az úgynevezett monokróm. Ezek a legegyszerűbb elemekből bármilyen sugárzás. Végtelen sok. Ezek, mint egy folyamatos sorozatának elemek alkotják folytonos spektrumú. De csak az egyik kis szegmense az aggregált kibocsátás a szemünk fényérzékelésben.

A sebesség terjedési sugárzási fluxus rendkívül magas, összehasonlítva az összes többi sebességet. A bolygóközi térben, ez egyenlő az összes elektromágneses sugárzás és fejezzük ki az alábbi értékek - 299 800 kilométer másodpercenként, vagy 2998 • 1010 cm másodpercenként. A jobb értékének megbecsülése ezt a sebességet, van egy nagyon vizuális összehasonlítást. Ha lehetséges lenne a Föld és a Nap építeni a hidat, és tedd a vonaton állandó sebessége 60 kilométer per óra, akkor jöttek a földre, hogy a nap alatt 285 év, és egy napsugár végigsöpör egy hatalmas távolságot 8 perc alatt.

A környezetben okozva fénytörési sugarak különböző terjedési sebessége monokromatikus sugárzás változik. Például, az üveg és a víz piros sugárzás halad gyorsabban, mint lila.

A hossza minden emissziós hullámhossz mérhető, és így nagy pontossággal. Ezek (hossza) képviselnek nagyon kis érték nem nagyobb, mint, például, a látható sugárzás egy ezredmilliméteres. Kifejezni őket a következő egységeket: - egy milliomod egy méter, vagy egy ezredmilliméteres nanométer (rövidítve th) - egy ezred mikronos, ongstrem (rövidítve A), vagy egy tíz-ezred mikronos részesedést.

Alapvető színezett tartománya a látható spektrum a sugárzás a legjellemzőbb formában kifejezve a következő hullámhosszokon:

Mindezek sugárzás egy bizonyos energia aránya náluk a szimultán hatása az emberi szem a benyomást kelti a fehér fény.

Amikor a hullám véleményét az a sugárzás úgy gondoljuk, hogy az energia egyenletesen oszlik el a hullám, de a kvantumelmélet tagadja ezt, és a helyére egy másik, jön a koncepció energiasűrűség egyes fürtök, részletekben - kvantum. Energiája egyetlen foton a szempontból a hétköznapi fogalmak, nagyon kicsi, de a skála atomi jelenségek óriási. Úgy véljük, hogy az energia a fény kvantum közel van a kinetikus energia a molekula hőmérsékleten 20 000 °. Ez kontsentrirovainostyo energia teszi drámai hatást fejt ki fény ügyben. Amikor fény elnyelődik számos kémiai reakció fordul elő anyagokat, amelyek megváltoztatják a belső szerkezetét. Ezeket a reakciókat nevezzük fotokémiai.

Ami a fotoszintézis, és általában a normál áramlását összes létfontosságú folyamat fiziologifskih növényeket kell fény - sugárzó energiát, nem csak egy adott spektrális összetétele, hanem a megfelelő létesítmények. Mindkét, valamint a napi időtartama fény, jellegétől függ a bevétel felületén a napsugárzás a föld.

Különböző időpontokban az év különböző szélességi a nap feletti magassága horizont változik 0 és 90 °, és a napi megvilágítás időtartama - a teljes sötétségben a folyamatos megvilágítás. Mindkét tényező határozza meg az összeget jön a földre napelemes sugárzó energiát. Minél kisebb a szög, ahol a napsugarak esik a földre, a hosszabb utat a napsugár és a légköri tömege föld abban rejlik, hogy az útjába kerül.

Minél kisebb a Nap a horizont felett van, annál nagyobb a tömeg a légkörbe a fényt, mielőtt eléri a földre. És mivel a légkör nem a napfény közömbös közegben, hanem elnyeli, és szétszórja azokat az azt alkotó elemek, a tömege nem lehet, de befolyásolja mind a mennyiségét és minőségét a fény a föld felszínén. A tapasztalat azt mutatja, hogy ha az átlagos állapota légköri átláthatóság, attól függően, hogy a tömege, éri el a talajt, következő mennyiségű sugárzási energia: a magassága a nap a C0 ° -70%, a magassága 30 ° - 60%, és állás közben a nap horizont fölötti 5 ° - csak 20% -a sugárzást. Egy nagyon fontos szerepet játszik a mennyiségi eloszlását a sugárzó energia játszik, és a szög, ahol esik annak elnyelő felület (ábra. 2). Minél kisebb a beesési szög a fény a felületre, a eloszlik egy nagyobb területen, az energia, és ezért a kevesebb energiát kapott minden pontján ezen a felületen. Amikor napenergia ray esemény a Föld felszínén szögben 30 °, hogy minden egyes egység fogadja ezt a felületi energiája kevesebb, mint kétszerese, mint a felület, amelyen a gerenda ütközik függőlegesen, azaz. E. egy szög 90 °. Magától értetődik, hogy még nagyobb csökkenését beesési és szög a csökkentheti a sugárzási energia egységnyi területen. Így, amikor a Nap magassága 10 fok energia mennyisége egységnyi területen, mindössze egyhatoda az incidens alatt derékszögben, és a magassága 5 ° csak egy tizenketted része a maga részét.

Ábra. 2. solnechnoyUradiatsin feszültségfüggése beesési szög. (Szerint N. Kalitpnu.)

Ezért a téli alacsony magasságban a nap a horizont fölött és rövid nap felszívódását sugárzó energia a Föld felszínén nem elég.

Különböző részei a légkör különböző módokon felszívja és szórás a rajtuk áthaladó napfény. Poatomu spektrális összetételét napsugárzás határán a Föld légkörének és földfelszín némileg eltérő. Ő nem állandó marad egész nap, és egész évben, főleg a mérsékelt és magas földrajzi szélességeken.

Miután a Föld légkörébe, napsugárzás szóródik molekulák gázok és szuszpendált részecskék, beleértve a por, jégkristályok és a vízcseppek. A természete és diszperziós az emissziós spektrum a légkör változik, és úgy határozzuk meg, a sugárzás hullámhossza, és a mérete a szóró részecskék. A rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb disszipáció. Így a legtöbb rövidhullámú ultraibolya, elérve a Föld felszínét, a diszperziós a légkörben több mint 30-szor, mint a vörös spektrális tartományban. Még ennél is fontosabb, hogy módosítsa a spektrális összetétele eléri a Föld felszínét, van szerepe elnyeli a légkörben. Átláthatóság az utolsó nem azonos a különböző régióiban a Nap színképében.

A legnagyobb változások hatására a légköri sugárzás van kitéve az ultraibolya tartományban. Ő erősen szétszórt és felszívódik. A fő abszorber, ultraibolya sugárzás, az ózon a légkörben található a felső részén (a sztratoszférában). Mivel a jelenlétét, a spektrum a napsugárzás eléri a föld a ultraibolya végén végződik hullámhosszon 291 mu.

A hatás a sugárzás élő sejteken higanyt kvarclámpák ultraibolya sugárzás kibocsátására a rövidebb hullámhosszú 290 m \ i, megmutatta romboló hatása.

Az infravörös sugárzás részben abszorbeált szén-dioxid és vízgőz a légkörben, amely egy csomó, a teljes összeg a velük kötött jelentős ingadozásokat.

A látható része a napsugárzás megy keresztül a legkevésbé változást a áthaladás a légkörbe. Ezért a maximális sugárzás energiája, ami sinefioletovoy területen mozog környezetben viszonylag kis mértékben, ha a nap közel van a zeniten, és a hangulat is tiszta.

Az általános elképzelés a napi változás a spektrális összetételét közvetlen napsugárzással a föld felszínén ábrán adtuk meg. A 15. ábrán a kapcsolat a három fő terület az ő: infravörös, látható és ultraibolya magasságától függően a nap a horizont felett. Még a helyzetét a nap közvetlenül fölött (a zenit), amely csak a déli szélességi, az infravörös sugárzást számlák 50% -a teljes összeg a napsugárzás. Ilyen körülmények között a látható sugárzás csak 46%, és az ultraibolya csak 4% -a a teljes napsugárzást. Amikor magasságának csökkentésével a nap 30 ° mennyiségű infravörös sugárzás növeli a 53%, és a látható és az ultraibolya esik 44% -a az első és a második maximum 3%.

Ha a helyzet a Nap a horizont ultraibolya sugárzás teljesen eltűnik a sugárzási fluxus eléri a Földet, és ebben az időben ő csak az infravörös - 72%, és a látható - 28%.

Ami a látható fény tartományban, annak spektrális összetételű, különböző körülmények között a nap a horizont felett ábrán látható. 4. Amint látható, ha állva a zeniten a nap mind az öt fő összetevői a fehér fény - piros, sárga, zöld, kék és lila - szinte azonos arányban. Ahogy a nap közeledik a horizont piros-

narancs része a látható fény növekszik, és az összes egyéb területeken, különösen az n kék-lila, meredeken csökken. Már a magassága a nap 10 ° fele a látható sugárzás tartalmaznak vörös sugarak és a másik fele a egynegyede van pas sárga sugárzás, és a maradék három részletben együtt egy spektrumát sugárzás csak 0,25. Amikor a helyzetét a Nap a horizonton úgy tűnik, vörös, mert ebben az időben (Sun magassága körülbelül 0,5 °) háromnegyede a látható sugárzás eléri a föld vörös tartományában a spektrum. Ebben az időben, a kék-ibolya sugárzás a föld felszínén hiányzik. és a sárga-zöld számlák 0,25 minden látható fényt.

Amellett, hogy a közvetlen napsugárzás, a fentiekben tárgyalt, a növényi élet nagyon fontos, és van egy úgynevezett szórt sugárzás. Az utóbbi jelentése azonos az napsugárzás, de csak tükrözi az egyes részecskék a légkör és a különböző földfelszíni felületek. Felhős napokon, amikor a nap a felhők borították, hogy a növény jön csak szórt sugárzás. Mivel ezeknek a napokban, érdemes tudni, mi ez a fajta fény. A fő különbség a direkt sugárzás abban a tényben rejlik, hogy az utóbbi egy irányított fluxus sugárzó energiát a nap besugárzott nm bármilyen tárgy vagy felület, míg a diffúz napsugárzás nem a teljes tolóerő, és jön az összes pont az égen. Ez teszi a szórt sugárzás a legtöbb kötet. A második különbség az ezek a folyamatok csökken azok egyenlőtlen spektrális összetételét. Így a szórt sugárzás jelenlétében felhőtlen égen dominál rövidhullámú része alatt felhős ég, éppen ellenkezőleg, a sugárzási maximum mozog t; hosszabb hullámhosszak felé.

Ábra. 3. A spektrális összetételét napsugárzás különböző magasságokban a nap a horizont felett. 1 - infravörös; 2 - látható; 3 - ultraviola. (Szerint N. N. Kalitinu.)

Mivel a forrás a szórt sugárzás egy sugár napfény, akkor az összes alapvető törvényeket adott közvetlen napsugárzás, amelyek bizonyos mértékig, és szétszóródtak. Különösen, az intenzitás a szórt sugárzás függően változik a magassága a nap a horizont felett. Növeli a magasság növekedésével, és ez csökkenti a csökkenés az utóbbi. Tiszta égbolt összegének szórt sugárzás függ a légkör. Minél tisztább a légkör, a kevesebb szórt sugárzás; nagyobb, mint a légköri további diszperziós központok (a port és hasonlókat. o.), a több szórt sugárzás. Azonban, amint azt a közvetlen mérések, az összeg a szórt sugárzás során felhőtlen ég nagyon kicsi és szerepe az általános plébánia sugárzó energia a Föld felszínén elhanyagolható. Más a helyzet a felhős ég alatt. Ebben az időben, az összeg a szórt fény jelentősen megnő, a felhők, a vízcseppek álló pz LAI jégkristályok jó szóródási és visszaverő közeg. A szerepe a szórt sugárzás különösen magas az északi és a poláris hpirot ahol közvetlen napfény gyakran nem ez a helyzet. Növények számára, a legfontosabb az úgynevezett teljes sugárzás álló pz közvetlen és szórt napenergia.