2.1. Năng lượng bức xạ mặt trời
Trong toàn bộ bức xạ của mặt trời, bức xạ liờn quan trực tiếp đến cỏc phản ứng hạt nhõn xảy ra trong nhõn mặt trời khụng quỏ 3%. Bức xạ γ ban đầu khi đi qua 5.105km chiều dày của lớp vật chất mặt trời, bị biến đổi rất mạnh. Tất cả cỏc dạng của bức xạ điện từ đều cú bản chất súng và chỳng khỏc nhau ở bước súng. Bức xạ γ là súng ngắn nhất trong cỏc súng đú (hỡnh 2.1). Từ tõm mặt trời đi ra do sự va chạm hoặc tỏn xạ mà năng lượng của chỳng giảm đi và bõy giờ chỳng ứng với bức xạ cú bước súng dài. Như vậy bức xạ chuyển thành bức xạ Rơngen cú bước súng dài hơn. Gần đến bề mặt mặt trời nơi cú nhiệt độ đủ thấp để cú thể tồn tại vật chất trong trạng thỏi nguyờn tử và cỏc cơ chế khỏc bắt đầu xảy ra.
Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong khụng gian bờn ngoài mặt trời là một phổ rộng trong đú cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 10-1 - 10 àm và hầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng bước súng 0,38 - 0,78 àm đú là vựng nhỡn thấy của phổ.
Chựm tia truyền thẳng từ mặt trời gọi là bức xạ trực xạ. Tổng hợp cỏc tia trực xạ và tỏn xạ gọi là tổng xạ. Mật độ dũng bức xạ trực xạ ở ngoài lớp khớ
10exp -8 10exp -6 10exp -4 10exp -2 10exp 0 10exp 2 10exp 4 10exp 6 10exp 8 10exp 10
Tia Gamma Tử ngoại Radar, TV, Radio
Radio Radio Súng dài Súng ngắn
Bức xạ nhiệt
Tia Cosmic Tia X . Gần xa
Tia hồng ngoại 25
Ánh sỏng trong thấy 0.38 - 0.78
Năng lượng mặt trời 3
ĐỘ DAèI BƯỚC SểNG (
quyển, tớnh đối với với 1m2 bề mặt đặt vuụng gúc với tia bức xạ, được tớnh theo cụng thứ :
q=ϕD T_ .C T0( /100)4 Ở đõy ϕD T− - hệ số gúc bức xạ giữa trỏi đất và mặt trời ϕD T− =β2
4 /
β - gúc nhỡn mặt trời và β ≈ 32’ như hỡnh 2.2
C0 = 5,67 W/m2.K4 - hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối T ≈ 5762 oK -nhiệt độ bề mặt mặt trời (xem giống vật đen tuyệt đối) Vậy 4 2 100 5762 . 67 , 5 . 4 60 . 360 32 . 14 , 3 . 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = q ≈ 1353 W/m2 32' 149 500 000 km ± 1.7% Mặt trời Trỏi đất D = 1 390 000 km D'= 12 700 km Hỡnh 1.2 : Gúc nhỡn mặt trời
Do khoảng cỏch giữa trỏi đất và mặt trời thay đổi theo mựa trong năm nờn βcũng thay đổi do đú q cũng thay đổi nhưng độ thay đổi này khụng lớn lắm nờn cú thể xem q là khụng đổi và được gọi là hằng số mặt trời.
Khi truyền qua lớp khớ quyển bao bọc quanh trỏi đất cỏc chựm tia bức xạ bị hấp thụ và tỏn xạ bởi tầng ụzụn, hơi nước và bụi trong khớ quyển, chỉ một phần năng lượng được truyền trực tiếp tới trỏi đất. Đầu tiờn ụxy phõn tử bỡnh thường O2 phõn ly thành ụxy nguyờn tử O, để phỏ vỡ liờn kết phõn tử đú, cần phải cú cỏc photon bước súng ngắn hơn 0,18àm, do đú cỏc photon (xem bức xạ như cỏc hạt rời rạc - photon) cú năng lượng như vậy bị hấp thụ hoàn toàn. Chỉ một phần cỏc nguyờn tử ụxy kết hợp thành cỏc phõn tử, cũn đại đa số cỏc
nguyờn tử tương tỏc với cỏc phõn tử ụxy khỏc để tạo thành phõn tử ụzụn O3, ụzụn cũng hấp thụ bức xạ tử ngoại nhưng với mức độ thấp hơn so với ụxy, dưới tỏc dụng của cỏc photon với bước súng ngắn hơn 0,32àm, sự phõn tỏch O3 thành O2 và O xảy ra. Như vậy hầu như toàn bộ năng lượng của bức xạ tử ngoại được sử dụng để duy trỡ quỏ trỡnh phõn ly và hợp nhất của O, O2 và O3, đú là một quỏ trỡnh ổn định. Do quỏ trỡnh này, khi đi qua khớ quyển, bức xạ tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lượng nhỏ hơn.
1353 W/m21000 W/m2