Солнечная радиация

Солнечная радиация — основной источник энергии почти для всех природных процессов, происходящих в атмосфере и на поверхности Земли, и один из главных климатообразующих факторов.

В результате нагрева поверхности суши и океанов возникает перемещение воздушных масс и перемешивание воздуха, что обеспечивает постоянство основного газового состава атмосферы. Под действием солнечной радиации испаряется огромное количество воды, которая является основным источником осадков, питающих реки, орошающих луга, поля, сады и леса.

Растения на почвах с повышенным содержанием тех или иных элементов накапливают их в своих тканях. Поедание таких растений животными способно вызвать у них ряд заболеваний и даже привести к гибели. 

Растения в процессе фотосинтеза превращают энергию Солнца в органические вещества. Благодаря фотосинтезу они из углекислого газа, воды и минеральных веществ синтезируют первичные органические вещества, выделяя в атмосферу кислород.

Вся совокупность растений на Земле оценивается примерно в 150 млрд тонн. Органические вещества растений служат основой питания всех живых организмов, в том числе человека, а также важнейшим источником энергии для человечества, включая не только древесину, но и продукты фотосинтеза в предшествующие эпохи — торф, каменный уголь, нефть и газ.

Солнечный свет — незаменимый фактор жизни растений, которые реагируют на изменение интенсивности солнечной радиации и ее спектрального состава, на продолжительность дня. Степень силы света зависит от широты и долготы места, высоты над уровнем моря и облачности.

Большое значение имеет не только общее количество солнечной энергии, падающей на Землю, но и ежедневная продолжительность освещения (длина дня). Реакцию растений на продолжительность дня называют фотопериодизмом.

Если такие южные растения, как абрикос и грецкий орех, поместить в условия короткого дня, то вследствие более быстрого вызревания древесины они будут лучше перезимовывать на севере. Увеличение длительности светового дня компенсирует уменьшение количества теплых дней, отмечаемое при продвижении с юга на север.

Подавляющее большинство плодовых пород является светолюбивыми растениями. При недостаточном количестве света их рост и плодоношение ухудшаются.

По мере убывания требовательности к свету плодовые культуры располагаются в следующем порядке: абрикос, миндаль, персик, черешня, груша, яблоня, вишня, ягодные культуры.

С возрастом деревья и кустарники становятся светолюбивее, т.е. требуют большего простора при размещении их в саду.

Сила света в значительной степени зависит от расстояния между деревьями и мощности их развития: чем меньше расстояния и чем крупнее деревья, тем меньше они получают света. Поэтому при густом расположении деревьев в саду с крупногабаритными кронами ветви вытягиваются вверх, листья по строению становятся теневыми, мелкими и отмирают, особенно нижние, более затененные.

В результате этого обрастающие ветви прекращают расти и высыхают, кольчатки и другие плодоносные образования постепенно перемещаются на периферию кроны, урожайность дерева значительно падает.

Считается, что для лучшего обеспечения плодовых растений светом ряды следует располагать в меридиональном направлении, т.е. с севера на юг.

От интенсивности солнечной радиации зависит биохимический состав плодов и их окраска. Сильная солнечная радиация приводит к летним ожогам коры и плодов, а в морозную погоду вызывает зимние солнечные ожоги.

Солнечная активность имеет циклический характер, например, известен 11-летний цикл. С этим циклом связаны колебания численности живых организмов, в том числе вредителей плодовых культур.

Солнечная радиация состоит из электромагнитных волн различной длины. Распределение лучистой энергии по длинам волн называется спектром. Солнечный спектр делится натри части: ультрафиолетовую (Х<0,40 мкм), видимую (0,40 мкм<Х<0,76 мкм) и инфракрасную (Х>0,76 мкм).

Видимая часть спектра воспринимается человеческим глазом как белый цвет, который при прохождении через призму разлагается на красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые лучи.

У верхней границы атмосферы на видимую часть спектра приходится 46% всей поступающей солнечной радиации, на инфракрасную — 47%, на ультрафиолетовую — 7%.

При прохождении через атмосферу солнечная радиация ослабляется вследствие поглощения и рассеяния атмосферными газами и аэрозолями. При этом изменяется также и ее спектральный состав. Большая часть ультрафиолетовой радиации не доходит до поверхности Земли, будучи поглощенной озоном в высоких слоях атмосферы.

В видимой части спектра значительно ослабляется (в основном за счет рассеивания) наиболее коротковолновый участок (синие и фиолетовые лучи) и в меньшей степени — длинноволновый участок (оранжевые и красные лучи).

Инфракрасная часть спектра также имеет ряд участков пониженной энергии, связанных с поглощением ее водяным паром и углекислым газом. Ультрафиолетовая радиация способствует дифференциации клеток и тканей, замедляет их рост.

Количество ультрафиолетовой радиации, поступающей к растениям на высотах, близких куровнюморя, невелико. В высокогорных районах (выше 4 км) энергия ультрафиолетовых лучей в два-три раза больше, чем над уровнем моря. Инфракрасная радиация производит тепловое действие. Она поглощается водой, содержащейся в растениях, увеличивая испарение, что играет существенную роль в их энергетическом режиме.

В высокогорных районах энергия инфракрасных лучей возрастает. Это в значительной мере компенсирует недостаточное количество тепла, получаемое здесь растениями от окружающего воздуха. Часть спектра солнечной радиации, находящаяся в интервале длин волн 0,38-0,71 мкм называется фотосинтетиче-ски активной радиацией (ФАР), которая используется в процессе фотосинтеза и является одним из важнейших факторов продуктивности сельскохозяйственных растений.

Правильное представление о ФАР, учет ее распределения по территории и во времени имеет большое значение для получения высоких урожаев. Обычно коэффициент использования растениями солнечной энергии составляет 1-3 %. Установлено, что для фотосинтеза необходима интенсивность солнечной радиации, превышающая определенное значение, ниже которого расход органических веществ на дыхание будет больше, чем их образование в процессе фотосинтеза.

В дневное время поступления ФАР обычно превышает это значение, но в насаждениях, а также в теплицах в пасмурные дни интенсивность ФАР бывает недостаточной. Особенно это проявляется в густых насаждениях и в крупногабаритных кронах, что приводит к снижению фотосинтеза и к уменьшению продуктивности садов.

Земля и атмосфера, воспринимая солнечную радиацию, поглощают и отражают ее, обмениваясь энергетическими потоками. Коротковолновую радиацию Солнца атмосфера в значительной степени пропускает, а излучение земной поверхности ослабляет, поглощая ее водяным паром и углекислым газом, содержащимися в воздухе. Это свойство атмосферы называется оранжерейным эффектом, поскольку она действует подобно стеклам в теплицах: хорошо пропускает солнечные лучи, нагревающие почву и растения, но плохо выпускает во внешнее пространство тепловое излучение нагревшейся почвы.

Если поступление радиации больше расхода, то радиационный баланс положителен и деятельный слой земли нагревается. При отрицательном радиационном балансе этот слой охлаждается. В теплое время года радиационный баланс днем положителен.

Примерно за 1 - 2 ч до захода солнца он становится отрицательным, а утром снова делается положительным — в среднем через 1 ч после восхода солнца.

Поступление прямой радиации на земную поверхность зависит от угла падения солнечных лучей. Максимум энергии приходит к поверхности, если лучи падают на нее под углом 90°. С уменьшением угла падения на единицу поверхности количество радиации уменьшается. Если земная поверхность негоризонтальна, как это большей частью и бывает в природе, то угол падения солнечных лучей на такую поверхность зависит уже не только от высоты солнца, но и от наклона поверхности и от ее ориентировки (экспозиции) по странам света.

Склон крутизной 10°, обращенный к северу, в полдень получает вдвое меньшее количество прямой радиации, чем южный склон такой же крутизны. В первом случае оно составляет лишь 67%, а во втором уже 128% поступления радиации на горизонтальную поверхность. Количество солнечной радиации, получаемой северными и южными склонами, значительно различается и в течение всего года, что влияет на выбор месторасположения растений.

"Как быстро растут растения" Еще Плиний писал в «Естественной истории», что деревья растут с различной скоростью: «Некоторые деревья по природе растут медленно, и прежде всего те, которые рождаются только из семян, и отличаются долговечностью. Те же, которые быстро гибнут, быстро и растут, как, например, смоковничное и гранатовое деревья, слива, яблоня, груша, мирт, ива». Большинство растений растет со скоростью 0,005 миллиметра в минуту, что составляет около 0,7 сантиметра в сутки. Подробнее о скорости роста растений Вы найдете, прочитав эту статью.

"Целебный воздух". Люди давно заметили, что некоторые растения обладают антимикробными свойствами. Оказывается, защитными силами для растительных организмов являются летучие вещества. Надземные части растений выделяют фитонциды в атмосферу, подземные — в почву, водные — в воду. Эта статья о растениях - борцах за здоровый воздух.

"Зеленая электростанция". Существует еще один путь использования человеком солнечной энергии, усвоенной растениями, - непосредственная трансформация световой энергии в электрическую. Способность хлорофилла под действием света отдавать и присоединять электроны лежит в основе работы генераторов, содержащих хлорофилл.

"Новый источник горючего". В последние годы человечество столкнулось с дефицитом энергоресурсов. Грядущее истощение запасов нефти и газа побуждает ученых искать новые, желательно возобновляемые источники энергии, к числу которых принадлежат растения.

"Растения и ... мыло". В природе встречается довольно много растений, способных образовывать пену. Это происходит из-за наличия в них сапонинов — аморфных, хорошо растворимых в воде веществ, обладающих способностью давать пенящиеся растворы.

"Сказочная репка на современных полях". Многие помнят, наверное, сказку о том, как из посаженного в подполе семени гороха выросло растение таких размеров, что пришлось прорубать крышу. В мифах и сказках разных народов очень часто фигурируют растения, поражающие воображение своими исключительными размерами. Примеры гигантизма отдельных растений в мифах и в природе, а также причины существования гигантских растений Вы узнаете, прочитав эту статью.

"Рост и развитие — не одно и то же". Растения, как и животные, обладают способностью к росту. В течение своей жизни, иногда очень продолжительной, деревья увеличиваются в массе и объеме, у них появляются новые ветки и листья. Чем принципиально отличаются понятия роста и развития растения?

"Поющие и рыдающие растения" - очерк о растениях, издающих необычные звуки.

"Сад Тартарена". В Японии с давних времен распространено искусство выращивания в домашних условиях карликовых растений. Оно получило название «бонсай», то есть «растущий на подносе». Абрикос, ель, клен, сосна, кедр, выращиваемые в небольших сосудах, достигают в возрасте 400 лет 50—100 сантиметров.

"Карликовые растения в природе" - примеры растений-карликов, причины карликовости.

"Красный цвет — символ созидания". Красные лучи, по представлениям К. А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни. В статье-притче "Красное знамя", написанной им в июне 1917 года, читаем: «Если красный цвет является фактическим признаком, выражением работоспособности света в творческом процессе созидания жизни, то не следует ли признать его самой подходящей эмблемой, выражением работоспособности света знания, света науки?».

Из коллекции книг. Несколько замечательных справочников:

1. Справочник современного ландшафтного дизайнера (Феникс)

2. Садоводство. Универсальный справочник (Урал Ltd.)

3. Цветы в саду или 1000 цветов для вашего сада. Иллюстрированный справочник (Фитон+)

4. Ваш сад и огород (Домашний справочник) (Книжный Дом)

5. Справочник-определитель. Садово-парковые растения России ()

6. Садовые цветы и растения. Универсальный справочник (Урал Ltd.)

7. Защита овощей от болезней и вредителей. Справочник (Колос)

8. Мир комнатных растений. Новейший справочник (n/a)

9. Комнатные растения. Универсальный справочник (Урал Ltd.)

10. Цветы в вашем доме. Справочник от А до Я (Аст-Пресс)

Знаете ли вы, что сегодняшняя система образования опирается на передачу знаний, устаревших задолго до того, как войти в учебники? Полученные знания даже в самом хорошем учебном заведении уже через несколько лет лет полностью становятся неактуальными и во многом совершенно бесполезными.

Что же делать? Выход один: постоянно работать над собой занимаясь саморазвитием и самообразованием. Помочь же Вам в этом - и есть главная цель сайта http://povny.info

Cайт посвящен вопросам самообразования и личностно-профессионального развития. Этот сайт Вы найдете, перейдя по этой ссылке: http://povny.info

Всего хорошего!

Андрей Повный, electroby@mail.ru
ЗЕЛЕНЫЙ МИР - http://flora.povny.info

Copyright © 2006 by Повный Андрей . Все права защищены.
Разрешается републикация материалов рассылки 
с обязательным указанием ссылки 
на сайт "Зеленый мир" - http://flora.povny.info