Ktuong 2 (July 2015)

NAÊNG LÖÔÏNG BÖÙC XAÏ MAËT TRÔØI VAØ NHIEÄT ÑOÄ NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI I GIỚI THIỆU Mặt trời là một định tinh hình cầu trong thái dương hệ • Mặt trời • Thủy • Kim • Trái đất • Hỏa • Mộc • Thổ • Th[.]

NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI I GIỚI THIỆU - Mặt trời định tinh hình cầu thái dương hệ • • • • • • • • • Mặt trời Thủy Kim Trái đất Hỏa Mộc Thổ Thiên vương Hải vương - Cấu tạo gồm H2, He, O2 trạng thái plasma - Đường kính 1,39 triệu km; khỏang cách đến trái đất 149,5 triệu km - Mặt trời lò phản ứng hạt nhân khổng lồ, trung bình Mặt trời phát cơng suất khoảng 3,8x1020 MW - Khi qua bầu khí Trái đất, xạ mặt trời bị phản xạ bị hấp thụ, đến trái đất có khoảng 1,05 x 1018 KWh (0,000474%) - Nhiệt độ tâm từ 15x106 đến 40x106 oC Tuy nhiên nhiệt độ bề mặt khoảng 6.000oC - Thành phần hóa học vỏ ngòai Mặt trời gồm 70 - 71% hydro; 27 – 29% helium; – 3% nguyên tố nặng C, O2 - Cấu trúc vật lý Mặt trời gồm Lõi Sắc Quang Lớp nghịch đảo Hào quang - Tại tâm Mặt Trời, phản ứng tổng hợp hạt nhân chuyển hóa Hyđrơ thành Hêli xảy liên tục - Cứ giây có khoảng 8,9×1037 prơton (hạt nhân hiđrơ) chuyển hóa thành hạt nhân Hêli - Năng lượng Mặt trời lượng xạ điện từ xuất phát từ Mặt trời, dòng lượng tiếp tục phát phản ứng hạt nhân Mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm  Từ trường Mặt Trời/gió mặt trời :  Mọi vật chất Mặt Trời dạng plasma nhiệt độ cực cao  Mặt Trời quay nhanh xích đạo vĩ độ cao  Sự tự quay chênh lệch theo vĩ độ Mặt Trời làm cho dòng plasma xoắn vặn với phóng vào khơng gian với vận tốc 400 – 500 km/s tạo từ trường Mặt trời  Khi từ trường Mặt trời hoạt động mạnh, dịng điện tích phóng mạnh mẽ, tác động lên khí Trái Đất, tạo bão từ rối loạn vô tuyến  Đặc trương xạ Mặt trời cường độ lượng; quang chu kỳ; quang phổ dạng xạ mặt trời => tạo nên điều kiện thời tiết khí hậu  Hằng số Mặt Trời - Là lượng xạ toàn phần mặt trời truyền thẳng góc đến cm2 phút khoảng cách trung bình từ mặt trời đến trái đất - Hằng số mặt trời có giá trị tương đối, chúng tùy thuộc vào khoảng cách từ trái đất đến mặt trời, giá trị chúng biến thiên từ 1360 đến 1380Wm-2 II CƯỜNG ĐỘ BỨC XẠ MẶT TRỜI  Khái niệm Cương độ BXMT (I) lượng chiếu tới đơn vị diện tích đặt vng góc với tia tới đơn vị thời gian Đơn vị : calo/cm2/phút; calo/cm2/ngày Kcal/cm2/tháng; Kcal/cm2/năm Một số đơn vị khác: • Jun = 0,24 calo • Watt = 1J/s = 14,3 calo • Watt/m2 = = 100 lux • Cal/cm2/phút = 69 930 lux Bức xạ mặt trời (I) C A B Bức xạ sóng dài mặt đất (Eđ)  Khi nhận lượng xạ mặt trời, mặt đất nóng lên Theo định luật thứ nhiệt động học, nhiệt mặt đất tiếp tục chuyển hóa sang dạng khác, xạ sóng dài mặt đất  Bức xạ sóng dài mặt đất phụ thuộc vào nhiệt độ mặt đất, khả xạ tương đối () bề mặt  Khả xạ tương đối () tỷ số xạ mặt đất vật đen tuyệt đối Ơ nhiệt độ thông thường xạ mặt đất nhỏ xạ từ vật đen tuyệt đối Các bề mặt khác có khả xạ tương đối khác Bức xạ sóng dài khí (bức xạ nghịch khí quyển, Engh)  Tương tự mặt đất, khơng khí hấp thu lượng xạ mặt trời nóng lên xạ xung quanh (trong có phần hướng xuống mặt đất) dạng sóng dài  Cường độ xạ sóng dài khí đến mặt đất phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, vân độ, lượng nước, bụi khí  Ở vĩ độ trung bình, bầu trời quang mây, xạ bước sóng dài khí đền mặt đất khoảng 0,4 – 0,5 calo.cm2.s-1; trời đầy mây, xạ bước sóng dài khí tăng thêm khoảng 20 – 30%  Ở nước ta, vào mùa đơng, lượng nước khí cao  xạ bước sóng dài khí lớn  oi bức, khó chịu; ngược lại trời quang, độ ẩm thấp  lạnh giá Bức xạ hữu hiệu (Ehh) Ehh = Eđ - Engh  Bức xạ hữu hiệu phản ánh biến động lượng mặt đất trình xạ: Ehh > 0: nhiệt độ mặt đất giảm Ehh  0: nhiệt độ mặt đất biến đổi  Bức xạ hữu hiệu phụ thuộc vào trạng thái thời tiết, độ ẩm khơng khí, nhiệt độ, lượng mây, hàm lượng CO2 CO khơng khí, … - Hàng ngày Ehh đạt cực đại vào lúc 12:00 – 14:00, cực tiểu lúc 4:00 – 5:00 - Trong năm, Ehh mùa hè lớn mùa đơng - Ehh vùng khí hậu lục địa lớn vùng khí hậu ven biển - Hàm lượng CO2 CO khơng khí cao  Ehh giảm  nhiệt độ mặt đất tăng: tượng hiệu ứng nhà kính Cân xạ mặt trời mặt đất B = S’ + D + Engh – Rn – Eđ = Q – Ehh – Rn B: cân lượng xạ mặt đất; S’: xạ mặt trời trực tiếp (trực xạ); D: xạ khuếch tán; Engh: xạ sóng dài khí (búc xạ nghịch khí quyển); Rn: phản xạ; Eđ: xạ sóng dài mặt đất; Q: xạ tổng cộng (tổng xạ); Ehh: xạ hữu hiệu  Thơng thường cân xạ ban ngày có giá trị dương, ban đêm có giá trị âm Ngoại trừ vùng địa cực quanh năm băng tuyết, cân xạ vùng khác có giá trị dương, cân xạ vùng xích đạo vùng nội chí tuyến có trị số lớn  Cân xạ âm mặt đất nhiệt lạnh nhanh chóng Nguyên nhân gây nên tượng suy giảm cường độ xạ mặt trời xuyên qua khí - Hơi nước, khí CO2, O3, bụi, … khí hấp thu lượng xạ mặt trời tạo thành nhiệt gây hàng loạt phản ứng ion hóa - Các tia xạ mặt trời bị khuyếch tán theo nhiều hướng khác vào bầu khí - Một phần lớn lượng xạ mặt trời bị đám mây phản xạ trở lại vào không gian Ảnh hưởng xạ mặt trời đến sống sinh vật – Quá trình quanh hợp Diệp lục tố hấp thu lượng xạ mặt trời giúp thực vật đồng hóa H2O CO2 (chất vô cơ) thành chất hữu cho sống sinh vật 6CO2 + 6H2O ánh sáng diệp lục C6H12O6 + 6O2 • Bức xạ quang hợp (Photosynthesis Active Radiation, PAR) phần lượng xạ mặt trời thực vật sử dụng để tiến hành quang hợp, có bước sóng  từ 0,38 – 0,71, • Điểm bù ánh sáng thực vật cường độ xạ mặt trời tối thấp mà trồng quang hợp tích lũy sản phẩm hữu cơ, thường có giá trị từ 0,02 – 0,03 cal.cm-2.s-1 – Hiệu suất sử dụng xạ mặt trời thực vật • Hiệu suất sử dụng xạ mặt trời hệ sinh thái tỷ lệ phần lượng mà hệ sử dụng cho hoạt động sống tổng lượng đến đơn vị diện tích thời gian • Thực vật sử dụng lượng xạ mặt trời cho quang hợp, hiệu suất sử dụng xạ mặt trời hệ sinh thái khác • Để sử dụng tốt lượng xạ mặt trời  Người ta xây dựng biện pháp kỹ thuật canh tác tối ưu để trì diện tích thích hợp giai đoạn sinh trưởng trồng  Khuynh hướng nhà sinh lý thực vật chọn tạo giống tạo giống có hình dáng thích hợp để nhận nhiều ánh sáng IV QUANG PHỔ BỨC XẠ MẶT TRỜI - Quang phổ BXMT dãi sóng liên tục gồm tia có bước sóng λ từ μ đến vô - Tuy nhiên, bước sóng ngắn dài có lượng nhỏ nên thực tế xét sóng điện từ có bước sóng từ 0,2 – 24,0 μ chia thành dãy ... hấp thu lượng xạ mặt trời giúp thực vật đồng hóa H2O CO2 (chất vơ cơ) thành chất hữu cho sống sinh vật 6CO2 + 6H2O ánh sáng diệp lục C6H12O6 + 6O2 • Bức xạ quang hợp (Photosynthesis Active Radiation,... calo/cm2/phút; calo/cm2/ngày Kcal/cm2/tháng; Kcal/cm2/năm Một số đơn vị khác: • Jun = 0 ,24 calo • Watt = 1J/s = 14,3 calo • Watt/m2 = = 100 lux • Cal/cm2/phút = 69 930 lux Bức xạ mặt trời (I) C A B... đất đơn vị thời gian (calo/cm2/s1) I: cường độ xạ mặt trời (calo/cm2/s1) E: diện tích mặt phẳng [CB] vng góc với tia tới (cm2) F: diện tích mặt phẳng nằm ngang [AB] (cm2) ho: góc chùm tia tới mặt