Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Географическое положение южно-американского материка обусловливает высокие значения солнечной радиации: большая часть получает её в размере 5000-6700 МДж/м2 (120-160 ккал/см2) в год. Радиационный баланс земной поверхности имеет отрицательное значение в зимнее время года только к югу от 45° ю.ш., то есть на очень небольшой части материка. Воздушные потоки, идущие со стороны Атлантического океана, свободно проникают на запад вплоть до подножия Анд. На западе и отчасти на севере барьер Анд оказывает влияние на воздушные течения, идущие с Тихого океана и Карибского моря. Гвианская и Бразильская ветви Южного Пассатного течения в Атлантическом океане создают у берегов Южной Америки зимнюю положительную аномалию порядка 3 °C. Перуанское же холодное течение в Тихом океане, проникающее почти до самого экватора, выносит на север массы холодных вод из Антарктики и снижает температуру в экваториальной зоне на 4 °C по сравнению со средней величиной для этих широт. По западной периферии атлантических максимумов выносятся массы относительно влажного тропического воздуха, который трансформируется, продвигаясь в глубь материка и отдавая значительную часть своей влаги окраинным поднятиям Бразильского и Гвианского нагорий. На восточной окраине материка к югу от экватора встречаются пассаты северного и южного полушарий, а в более западных районах в летнее время для каждого полушария наблюдается переход пассатных потоков в другое полушарие и образование муссонных ветров. Западная окраина материка на значительном протяжении подвержена воздействию восточной периферии Южно-Тихоокеанского максимума и связанных с ней южных и юго-западных ветров и пассатной инверсии. Крайний юг материка испытывает воздействие западного переноса умеренных широт.

Североатлантический максимум несколько смещен к югу, и оттекающий по его южной периферии воздушный поток в виде северо-восточного пассата захватывает северную часть Южной Америки. Он оставляет значительное количество осадков на восточных склонах Гвианского нагорья и на Гвианской низменности, а во внутренних районах нагорья и на низменности Ориноко - это уже сухой ветер, с которым связан период засухи. Пересекая экватор, воздушный поток трансформируется в экваториальный, меняет направление на северное и северо-западное и орошает дождями большую часть Бразильского нагорья и равнины Гран-Чако.

Со стороны Южно-Атлантического максимума в сторону нагретого материка дуют ветры муссонного характера, приносящие дожди на юго-восточную окраину Бразильского нагорья и Ла-Платскую низменность. Большая часть западного побережья, начиная от 30° и почти до экватора, находится под влиянием восточной периферии Южно-Тихоокеанского максимума и не получает осадков. Только участок побережья к северу от залива Гуаякиль испытывает воздействие экваториальных воздушных масс и орошается обильными дождями.

На крайний юг материка с запада приходит влажный океанический воздух, побережье Тихого океана и особенно западные склоны Анд получают большое количество осадков, а Патагонское плато, находящееся под прикрытием Анд и омываемое с востока холодным Фолклендским течением, становится центром формирования относительно сухих континентальных воздушных масс умеренных широт.

В июле вся северная часть материка оказывается под воздействием влажного экваториального воздуха, приносимого юго-западным муссоном, и не менее влажного морского тропического воздуха, поступающего со стороны Атлантического океана.

Над Бразильским нагорьем устанавливается высокое давление и преобладает сухая погода в связи с перемещением на север тропического максимума южного полушария. Только юго-восточная окраина нагорья попадает под воздействие юго-восточного пассата, приходящего непосредственно с Атлантического океана, и получает значительное, хотя и меньшее, чем летом, количество осадков.

В субтропических и умеренных широтах южного полушария господствует западный перенос и выпадают циклональные дожди. Патагония по-прежнему остается центром формирования относительно сухого и холодного воздуха, который временами прорывается на север вплоть до Амазонской низменности, вызывая там значительные понижения температуры.

Над центральной частью Тихоокеанского побережья от 30° ю.ш. почти до экватора, в июле, как и в январе, преобладают южные и юго-западные ветры, дующие параллельно берегу над водами холодного Перуанского течения. Низкий уровень инверсии препятствует выпадению дождей на Тихоокеанском побережье в этих широтах. Только на северном побережье, где пассат переходит в юго-западный муссон, выпадает значительное количество осадков.

Южная Америка расположена основной своей частью в пределах экваториального, обоих субэкваториальных и южного тропического климатических поясов. На крайнем юге она заходит в субтропический и умеренный пояса.

Экваториальный климатический пояс в Южной Америке охватывает всю Амазонскую низменность (кроме восточной части и крайнего юга), прилегающие части Гвианского нагорья и низменности Ориноко, а также Тихоокеанское побережье к северу от экватора. Для этого пояса характерны обильные осадки и равномерная высокая температура (24…28 °C) в течение всего года. Годовые суммы осадков колеблются от 1500 до 2500 мм, а на склонах Анд и на Тихоокеанском побережье количество осадков возрастает до 5000 - 7000 мм в год.

Осадки в этот район в течение всего года приносят южные и юго-западные ветры, их большие суммы объясняются орографическими причинами. В Амазонской низменности основная часть осадков выпадает за счет конвективных процессов в экваториальных воздушных массах. Обильные осадки намного превышают испаряемость, обусловливая в течение всего года высокий коэффициент увлажнения (везде значительно больше 100 %).

Вся северная часть Южной Америки, включая Оринокскую низменность, побережье Карибского моря, значительную часть Гвианского нагорья и Гвианскую низменность, расположена в субэкваториальном поясе северного полушария. В субэкваториальный пояс южного полушария входят север Бразильского нагорья и южная часть Амазонской низменности, а также часть Тихоокеанского побережья от экватора до 4-5° ю.ш. На востоке субэкваториальные пояса северного и южного полушарий соединяются. Отличительная черта субэкваториального климата - сезонность в распределении осадков - выражена на этой территории достаточно четко. В южном полушарии - на Бразильском нагорье, на юге Амазонской низменности и в нижнем течении Амазонки - период дождей, связанных с действием экваториального муссона, длится примерно с декабря по май, причем продолжительность его возрастает к экватору. На севере дождливый период продолжается с мая по декабрь. Зимой во время действия пассатов осадки не выпадают. Только на северном отрезке прибрежной части Бразильского нагорья, где пассаты, приходя с теплого океана, встречают на своем пути горы, дожди бывают и в зимнее время.

Наиболее высока температура в переходный период между концом сухого и началом влажного сезона, когда средняя месячная температура поднимается до 28… 30 °C. При этом никогда средняя температура не бывает ниже 20 °C.

В пределы тропического климатического пояса Южная Америка входит только в южном полушарии. Восток и юго-восток Бразильского нагорья находятся в области влажного пассатного климата, где осадки в течение всего года приносят потоки тропического воздуха со стороны Атлантики. Поднимаясь по склонам гор, воздух оставляет на наветренной стороне большое количество влаги. По режиму выпадения осадков и увлажнению этот климат близок к климату Амазонской низменности, но характеризуется более значительными температурными различиями между наиболее жарким и наиболее прохладным месяцами.

Во внутренних частях материка в пределах тропического пояса (равнина Гран-Чако) климат засушливый, с летним максимумом осадков и резко выраженным сухим зимним периодом. По режиму осадков он близок к субэкваториальному, но отличается от него резкими скачками температуры, особенно в зимнее время, меньшими годовыми суммами осадков и недостаточным увлажнением.

Побережье Тихого океана между 5 и 30° ю.ш. характеризуется климатом береговых пустынь и полупустынь. Наиболее ярко этот климат выражен в пустыне Атакама, которая находится под воздействием восточной периферии Тихоокеанского максимума и инверсий температуры, создаваемых постоянным притоком относительно холодного воздуха из высоких широт и холодных вод мощного Перуанского течения. При относительной влажности воздуха до 80 % осадков выпадает очень мало - местами всего несколько миллиметров в год. Некоторой компенсацией почти полного отсутствия дождей служат обильные росы, выпадающие на побережье в зимнее время. Температура даже наиболее жарких месяцев редко превышает 20 °C, и сезонные амплитуды невелики.

К югу от 30° ю.ш. Южная Америка входит в пределы субтропического климатического пояса.

Юго-восток материка (южная окраина Бразильского нагорья, бассейн нижнего Уругвая, междуречье Параны и Уругвая, восточная часть Пампы) характеризуется равномерно влажным субтропическим климатом. Летом влагу приносят северо-восточные ветры муссонного характера, зимой осадки выпадают в связи с циклонической деятельностью по полярному фронту. Лето в этих районах очень жаркое, зима мягкая, со средними месячными температурами около 10 °C, но бывают падения температуры значительно ниже 0 °C в связи с вторжениями относительно холодных воздушных масс с юга.

Для внутриматериковых районов субтропического пояса (Западная Пампа) характерен засушливый субтропический климат. Влаги с Атлантического океана туда попадает немного, и осадки (не более 500 мм в год), выпадающие летом, имеют главным образом конвективное происхождение. В течение всего года наблюдаются резкие колебания температуры и частые понижения их зимой ниже 0 °C при средних месячных температурах 10 °C.

На Тихоокеанском побережье от 30 до 37° ю.ш. климат субтропический, с сухим летом. Под влиянием восточной периферии Тихоокеанского максимума лето там почти бездождное и нежаркое (особенно на самом побережье). Зима мягкая и дождливая. Сезонные амплитуды температуры незначительны.

В умеренном поясе (к югу от 40° ю.ш.) расположена самая узкая часть Южной Америки. В Патагонии находится центр формирования континентального воздуха умеренных широт. Осадки в эти широты приносят западные ветры, путь которым в Патагонию преграждают Анды, поэтому и количество их не превышает 250-300 мм. Зимой бывают сильные холода в связи с проникновением холодного воздуха с юга. Морозы в исключительных случаях достигают −30 - −35 °C, однако средние месячные температуры положительны.

На крайнем юго-западе материка и на прибрежных островах климат умеренно теплый, океанический. Вся эта область находится под воздействием интенсивной циклонической деятельности и притока океанического воздуха умеренных широт. На западных склонах Анд особенно много осадков выпадает в зимнее время. Летом дождей бывает меньше, но преобладает пасмурная облачная погода. Годовые суммы осадков везде превышают 2000 мм. Различия в температурах летних и зимних месяцев невелики.

Яркое светило припекает нас горячими лучами и заставляет задуматься о значении радиации в нашей жизни, ее пользе и вреде. Что же такое солнечная радиация? Урок школьной физики предлагает нам для начала ознакомиться с понятием электромагнитной радиации в целом. Этим термином обозначают еще одну форму материи - отличную от вещества. Сюда относится и видимый свет, и спектр, не воспринимаемый глазом. То есть рентгеновские лучи, гамма-лучи, ультрафиолетовые и инфракрасные.

Электромагнитные волны

При наличии источника-излучателя радиации ее электромагнитные волны распространяются во всех направлениях со скоростью света. Эти волны, как любые другие, имеют определенные характеристики. К ним относятся частота колебаний и длина волны. Свойством испускать радиацию обладают любые тела, чья температура отличается от абсолютного нуля.

Солнце - основной и мощнейший источник радиации вблизи нашей планеты. В свою очередь, Земля (ее атмосфера и поверхность) и сама излучает радиацию, но в другом диапазоне. Наблюдение за температурными условиями на планете в течение длительных промежутков времени породило гипотезу о равновесии количества тепла, получаемого от Солнца и отдаваемого в космическое пространство.

Радиация солнца: спектральный состав

Абсолютное большинство (около 99%) солнечной энергии в спектре лежит в интервале длин волн от 0,1 до 4 мкм. Оставшийся 1% - лучи большей и меньшей длины, включая радиоволны и рентгеновское излучение. Около половины лучистой энергии солнца приходится на тот спектр, который мы воспринимаем взглядом, примерно 44% - на инфракрасное излучение, 9% - на ультрафиолетовое. Откуда нам известно, как делится солнечная радиация? Расчет ее распределения возможен благодаря исследованиям с космических спутников.

Есть вещества, способные приходить в особое состояние и излучать дополнительную радиацию другого волнового диапазона. К примеру, встречается свечение при низких температурах, не характерных для испускания света данным веществом. Данный вид радиации, получивший название люминесцентной, не поддается обычным принципам теплового излучения.

Явление люминесценции происходит после поглощения веществом некоторого количества энергии и перехода в другое состояние (т. н. возбужденное), более энергетически высокое, чем при собственной температуре вещества. Люминесценция появляется при обратном переходе - из возбужденного в привычное состояние. В природе мы можем наблюдать ее в виде ночных свечений неба и полярного сияния.

Наше светило

Энергия солнечных лучей - почти единственный источник тепла для нашей планеты. Собственная радиация, идущая из ее глубин к поверхности, имеет интенсивность, меньшую примерно в 5 тысяч раз. При этом видимый свет - один из важнейших факторов жизни на планете - лишь часть солнечной радиации.

Энергия солнечных лучей переходит в тепло меньшей частью - в атмосфере, большей - на поверхности Земли. Там она расходуется на нагревание воды и почвы (верхних слоев), которые затем отдают тепло воздуху. Будучи нагретыми, атмосфера и земная поверхность, в свою очередь, испускают инфракрасные лучи в космос, при этом охлаждаясь.

Солнечная радиация: определение

Ту радиацию, которая идет к поверхности нашей планеты непосредственно от солнечного диска, принято именовать прямой солнечной радиацией. Солнце распространяет ее во всех направлениях. С учетом огромного расстояния от Земли до Солнца, прямая солнечная радиация в любой точке земной поверхности может быть представлена как пучок параллельных лучей, источник которых - практически в бесконечности. Площадь, расположенная перпендикулярно лучам солнечного света, получает, таким образом, ее наибольшее количество.

Плотность потока радиации (или энергетическая освещенность) служит мерой ее количества, падающего на определенную поверхность. Это объем лучистой энергии, попадающей в единицу времени на единицу площади. Измеряется данная величина - энергетическая освещенность - в Вт/м 2 . Наша Земля, как всем известно, обращается вокруг Солнца по эллипсоидной орбите. Солнце находится в одном из фокусов данного эллипса. Поэтому ежегодно в определенное время (в начале января) Земля занимает положение ближе всего к Солнцу и в другое (в начале июля) - дальше всего от него. При этом величина энергетической освещенности меняется в обратной пропорции относительно квадрата расстояния до светила.

Куда девается дошедшая до Земли солнечная радиация? Виды ее определяются множеством факторов. В зависимости от географической широты, влажности, облачности, часть ее рассеивается в атмосфере, часть поглощается, но большинство все же достигает поверхности планеты. При этом незначительное количество отражается, а основное - поглощается земной поверхностью, под действием чего та подвергается нагреванию. Рассеянная же солнечная радиация частично также попадает на земную поверхность, частично ею поглощается и частично отражается. Остаток ее уходит в космическое пространство.

Как происходит распределение

Однородна ли солнечная радиация? Виды ее после всех "потерь" в атмосфере могут различаться по своему спектральному составу. Ведь лучи с различными длинами и рассеиваются, и поглощаются по-разному. В среднем атмосферой поглощается около 23% ее первоначального количества. Примерно 26% всего потока превращается в рассеянную радиацию, 2/3 которой попадает затем на Землю. В сущности, это уже другой вид радиации, отличный от первоначального. Рассеянная радиация посылается на Землю не диском Солнца, а небесным сводом. Она имеет другой спектральный состав.

Поглощает радиацию главным образом озон - видимый спектр, и ультрафиолетовые лучи. Излучение инфракрасного диапазона поглощается углекислым газом (диоксидом углерода), которого, кстати, в атмосфере очень немного.

Рассеяние радиации, ослабляющее ее, происходит для любых длин волн спектра. В процессе его частицы, попадая под электромагнитное воздействие, перераспределяют энергию падающей волны во всех направлениях. То есть частицы служат точечными источниками энергии.

Дневной свет

Вследствие рассеяния свет, идущий от солнца, при прохождении слоев атмосфер изменяет цвет. Практическое значение рассеяния - в создании дневного света. Если бы Земля была лишена атмосферы, освещение существовало бы лишь в местах попадания прямых или отраженных поверхностью лучей солнца. То есть атмосфера - источник освещения днем. Благодаря ей светло и в местах, недоступных прямым лучам, и тогда, когда солнце скрывается за тучами. Именно рассеяние придает воздуху цвет - мы видим небо голубым.

А от чего зависит солнечная радиация еще? Не следует сбрасывать со счетов и фактор мутности. Ведь ослабление радиации происходит двумя путями - собственно атмосферой и водяным паром, а также различными примесями. Уровень запыленности возрастает летом (как и содержание в атмосфере водяного пара).

Суммарная радиация

Под ней подразумевается общее количество радиации, падающей на земную поверхность, - и прямой, и рассеянной. Суммарная солнечная радиация уменьшается при облачной погоде.

По этой причине летом суммарная радиация в среднем выше до полудня, чем после него. А в первом полугодии - больше, чем во втором.

Что происходит с суммарной радиацией на земной поверхности? Попадая туда, она в большинстве своем поглощается верхним слоем почвы или воды и превращается в тепло, часть ее при этом отражается. Степень отражения зависит от характера земной поверхности. Показатель, выражающий процентное отношение отраженной солнечной радиации к общему ее количеству, попадающему на поверхность, именуют альбедо поверхности.

Под понятием собственного излучения земной поверхности понимают длинноволновую радиацию, излучаемую растительностью, снежным покровом, верхними слоями воды и почвы. Радиационным балансом поверхности именуют разность между ее поглощенным количеством и излучаемым.

Эффективное излучение

Доказано, что встречное излучение практически всегда меньше, чем земное. Из-за этого поверхность земли несет тепловые потери. Разность величин собственного излучения поверхности и атмосферного получило название эффективного излучения. Это фактически чистая потеря энергии и как результат - тепла ночью.

Существует оно и в дневные часы. Но в течение дня частично компенсируется или даже перекрывается поглощенной радиацией. Поэтому поверхность земли теплее днем, чем ночью.

О географическом распределении радиации

Солнечная радиация на Земле в течение года распределяется неравномерно. Ее распределение несет зональный характер, причем изолинии (соединяющие точки одинаковых значений) радиационного потока вовсе не идентичны широтным кругам. Такое несоответствие вызвано различными уровнями облачности и прозрачности атмосферы в разных районах Земного шара.

Наибольшее значение суммарная солнечная радиация в течение года имеет в субтропических пустынях с малооблачной атмосферой. Гораздо меньше оно в лесных областях экваториального пояса. Причина этого - повышенная облачность. По направлению к обоим полюсам этот показатель убывает. Но в районе полюсов возрастает заново - в северном полушарии меньше, в районе снежной и малооблачной Антарктиды - больше. Над поверхностью океанов в среднем солнечная радиация меньше, чем над материками.

Почти повсюду на Земле поверхность имеет положительный радиационный баланс, то есть за одно и то же время приток радиации больше эффективного излучения. Исключение составляют области Антарктиды и Гренландии с их ледяными плато.

Грозит ли нам глобальное потепление?

Но вышесказанное не означает ежегодного потепления земной поверхности. Излишек поглощенной радиации компенсируется утечкой тепла с поверхности в атмосферу, что происходит при изменениях фазы воды (испарении, конденсации в виде облаков).

Таким образом, радиационного равновесия как такового на поверхности Земли не существует. Зато имеет место тепловое равновесие - поступление и убыль тепла уравновешивается разными путями, в том числе радиационным.

Распределение баланса по карте

В одних и тех же широтах Земного шара радиационный баланс больше на поверхности океана, чем над сушей. Объяснить это можно тем, что слой, поглощающий радиацию, в океанах имеет большую толщину, в то же время эффективное излучение там меньше из-за холода морской поверхности по сравнению с сушей.

Значительные колебания амплитуды распределения его наблюдаются в пустынях. Баланс там ниже из-за высокого эффективного излучения в условиях сухого воздуха и малой облачности. В меньшей степени он понижен в районах муссонного климата. В теплый сезон облачность там повышена, а поглощенная солнечная радиация меньше, чем в других районах той же широты.

Конечно же, главный фактор, от которого зависит среднегодовое солнечное излучение, это широта того или иного района. Рекордные "порции" ультрафиолета достаются странам, расположенным вблизи экватора. Это Северо-Восточная Африка, ее восточное побережье, Аравийский полуостров, север и запад Австралии, часть островов Индонезии, западная часть побережья Южной Америки.

В Европе самую большую дозу как света, так и радиации принимают на себя Турция, юг Испании, Сицилия, Сардиния, острова Греции, побережье Франции (южная часть), а также часть областей Италии, Кипр и Крит.

А как у нас?

Солнечная суммарная радиация в России распределена, на первый взгляд, неожиданно. На территории нашей страны, как ни странно, вовсе не черноморские курорты держат пальму первенства. Самые большие дозы солнечного излучения приходятся на территории, пограничные с Китаем, и Северную Землю. В целом солнечная радиация в России особой интенсивностью не отличается, что вполне объясняется нашим северным географическим положением. Минимальное количество солнечного света достается северо-западному региону - Санкт-Петербургу вместе с прилегающими районами.

Солнечная радиация в России уступает показателям Украины. Там больше всего ультрафиолета достается Крыму и территориям за Дунаем, на втором месте - Карпаты с южными областями Украины.

Суммарная (к ней относится и прямая, и рассеянная) солнечная радиация, попадающая на горизонтальную поверхность, приводится по месяцам в специально разработанных таблицах для разных территорий и измеряется в МДж/м 2 . Например, солнечная радиация в Москве имеет показатели от 31-58 в зимние месяцы до 568-615 летом.

О солнечной инсоляции

Инсоляция, или объем полезного излучения, падающего на освещаемую солнцем поверхность, значительно варьируется в разных географических точках. Годовая инсоляция рассчитывается на один квадратный метр в мегаваттах. Например, в Москве эта величина - 1,01, в Архангельске - 0,85, в Астрахани - 1,38 МВт.

При определении ее нужно учитывать такие факторы, как время года (зимой ниже освещенность и долгота дня), характер местности (горы могут загораживать солнце), характерные для данной местности погодные условия - туман, частые дожди и облачность. Световоспринимающая плоскость может быть ориентирована вертикально, горизонтально или под наклоном. Количество инсоляции, как и распределение солнечной радиации в России, представляет собой данные, сгруппированные в таблицу по городам и областям с указанием географической широты.

Южная Америка расположена по обе стороны от экватора, но основная ее часть лежит в южном полушарии. Самая ши­рокая часть материка находится между экватором и южным тропиком, в субтропических и умеренных широтах лежит его суженная и расчлененная оконечность.

Географическое положение между 12° с. ш. и 56° ю. ш. обус­ловливает высокие суммы солнечной радиации почти на всей территории Южной Америки. Большая часть ее получает 120- 160 ккал/см 2 (5000-6700 МДж/м 2) в год, и лишь на крайнем юге эта величина снижается до 80 ккал/см 2 (3300 МДж/м 2). Радиационный баланс земной поверхности имеет отрицатель­ное значение в зимнее время года только к югу от 45° ю. ш., т. е. на очень небольшой части материка.

Важным фактором климатообразования в Южной Америке, как и в Северной, является ее орография. Воздушные потоки, идущие со стороны Атлантического океана, свободно прони­кают на запад вплоть до подножия Анд. На западе и отчасти на севере барьер Анд оказывает влияние на движение воздуш­ных течений, идущих с Тихого океана и Карибского моря. Велико значение также течений Атлантического и Тихого океанов у берегов материка. Гвианская и Бразильская ветви Южного Пассатного течения в Атлантическом океане создают у берегов Южной Америки зимнюю положительную аномалию порядка 3°С. Перуанское же холодное течение в Тихом океане, проникающее почти до самого экватора, выносит на север массы холодных вод из Антарктики и снижает температуру в экваториальной зоне на 4°С по сравнению со средней для этих широт.

Важнейший тип циркуляции атмосферы для большей части Южной Америки - пассатная циркуляция обоих полушарий. По западной периферии атлантических максимумов выносятся массы относительно влажного тропического воздуха, который испытывает трансформацию, продвигаясь в глубь материка и отдавая значительную часть своей влаги окраинным подня­тиям Бразильского и Гвианского нагорий.

На восточной окраине материка, к югу от экватора, встре­чаются пассаты северного и южного полушарий, а в более за­падных районах в летнее время каждого полушария наблю­дается переход пассатных потоков в другое полушарие и обра­зование муссонных ветров.

Западная окраина материка на значительном протяжении подвержена воздействию восточной периферии Южно-Тихо­океанского максимума и связанных с ней южных и юго-запад­ных ветров и пассатной инверсии.

Крайний юг материка испытывает воздействие западного переноса умеренных широт.

В январе наиболее прогрета та часть Южной Америки, ко­торая лежит к югу от экватора, и над ней формируется об­ласть пониженного давления. Североатлантический максимум несколько смещен к югу, и оттекающий по его южной пери­ферии воздушный поток в виде северо-восточного пассата захватывает северную часть Южной Америки. Он оставляет значительное количество осадков на восточных склонах Гвиан­ского нагорья и на Гвианской низменности, а во внутренних районах нагорья и на низменности Ориноко представляет собой сухой ветер, с которым связан период засухи. Пересекая эк­ватор, воздух этого потока трансформируется в экваториаль­ный, меняет направление на северное и северо-западное и орошает дождями большую часть Бразильского нагорья и равнины Гран-Чако.

Со стороны Южно-Атлантического максимума в сторону нагретого материка дуют ветры муссонного характера, при­носящие дожди на юго-восточную окраину Бразильского на­горья и Ла-Платскую низменность.

Большая часть западного побережья, начиная от 30° ю. ш. и почти до экватора, находится под влиянием восточной пери­ферии Южно-Тихоокеанского максимума и не получает осад­ков. Только отрезок побережья к северу от залива Гуаякиль находится под воздействием экваториальных воздушных масс и орошается обильными дождями.

На крайний юг материка с запада приходит влажный океа­нический воздух. При этом побережье Тихого океана и особенно западные склоны Анд получают обильные осадки, а Патагон-ское плато, находящееся под прикрытием Анд и омываемое с востока холодным течением, становится центром формиро­вания относительно сухих континентальных воздушных масс умеренных широт.

В июле вся северная часть материка оказывается под воз­действием влажного экваториального воздуха, приносимого юго-западным муссонном, и не менее влажного морского тропического воздуха, поступающего со стороны Атлантиче­ского океана.

Над Бразильским нагорьем устанавливается высокое давле­ние и сухая погода в связи с перемещением на север тропиче­ского максимума южного полушария. Только юго-восточная окраина нагорья попадает под воздействие юго-восточного пас­сата, приходящего непосредственно с Атлантического океана, и получает значительное, хотя и меньшее, чем летом, коли­чество осадков.

В субтропических и умеренных широтах южного полушария господствует западный перенос и выпадают циклональные дожди. Патагония по-прежнему остается центром формирования от­носительно сухого и холодного воздуха, который временами прорывается на север и проникает вплоть до Амазонской низменности, вызывая там значительные понижения темпе­ратуры.

Над центральной частью Тихоокеанского побережья в июле, как и в январе, от 30° ю. ш. до экватора преобладают южные и юго-западные ветры, дующие параллельно берегу над водами холодного Перуанского течения, что приводит к большой су­хости на Тихоокеанском побережье в этих широтах. Только на северном его отрезке, где пассат переходит в юго-западный мус­сон, выпадает значительное количество осадков.

Южная Америка расположена основной своей частью в пре­делах экваториального, обоих субэкваториальных и южного тропического климатических поясов. На крайнем юге она захо­дит в субтропический и умеренный пояса.

Пояс экваториального климата в Южной Америке включает почти всю Амазонскую низменность, кроме восточной части и крайнего юга, прилегающие части Гвианского нагорья и низменности Ориноко. В пределы экваториального пояса входит также Тихоокеанское побережье к северу от экватора. Для этого пояса характерны обильные осадки и равномерная высокая температура (+ 24, +28°С) в течение всего года. Годовые суммы осадков колеблются от 1500 до 2500 мм, и только на скло­нах Анд и на Тихоокеанском побережье количество осадков возрастает до 5000-7000 мм в год. Осадки в этот район в течение всего года приносят южные и юго-западные ветры, и большие суммы их объясняются орографическими причи­нами. В Амазонской низменности основная часть осадков выпадает за счет конвективных процессов в экваториальных воздушных массах. Обильные осадки намного превышают ис­паряемость, обусловливая в течение всего года высокий коэф­фициент увлажнения (везде значительно больше 100%).

Вся северная часть Южной Америки, включая Оринокскую низменность, побережье Карибского моря, значительную часть Гвианского нагорья и Гвианскую низменность, лежит в субэква­ториальном поясе северного полушария. В субэкваториальный пояс южного полушария входят север Бразильского нагорья и южная часть Амазонской низменности, а также часть тихо­океанского побережья от экватора до 4-5° ю. ш. На востоке субэкваториальные пояса северного и южного полушарий соединяются. Отличительная черта субэкваториального кли­мата - сезонность в распределении осадков - выражена на всей этой территории достаточно четко. В южном полуша­рии - на Бразильском нагорье, на юге Амазонской низмен­ности и в нижнем течении Амазонки - период дождей, связан­ных с действием экваториального муссона, длится примерно с декабря по май, причем продолжительность его возрастает к эк­ватору. На севере дождливый период продолжается с мая по декабрь. Зимой во время действия пассатов осадки не выпа­дают. Только на северном отрезке прибрежной части Бразиль­ского нагорья, где пассаты, приходя с теплого океана, встре­чают на своем пути горы, дожди бывают и в зимнее время.

Наиболее высока температура в переходный период между концом сухого и началом влажного сезона, когда средняя ме­сячная температура поднимается до +28, +30 6 С. При этом никогда средняя температура не бывает ниже +20°С.

В пределы тропического климатического пояса Южная Аме­рика входит только в южном полушарии. Восток и юго-восток Бразильского нагорья находятся в области влажного пассат­ного климата, где осадки в течение всего года приносят потоки тропического воздуха со стороны Атлантики. Поднимаясь по склонам гор, воздух оставляет на наветренной стороне большое количество влаги. По режиму осадков и увлажнению этот климат близок к климату Амазонской низменности, но харак­теризуется более значительными температурными различиями между наиболее жарким и наиболее прохладным месяцами.

Внутри материка в тропическом поясе (равнина Гран-Чако) климат засушливый, с летним максимумом осадков и резко вы­раженным сухим зимним периодом. По режиму осадков он близок к субэкваториальному, но отличается от него резкими скачками температуры, особенно в зимнее время, меньшими годовыми суммами осадков и недостаточным увлажнением. Побережье Тихого океана между 5 и 30° ю. ш. лежит в об­ласти климата береговых пустынь и полупустынь. Наиболее ярко этот климат выражен в пустыне Атакама, которая на­ходится под воздействием восточной периферии Тихоокеан­ского максимума и инверсий температуры, создаваемых постоянным притоком относительно холодного воздуха из вы­соких широт и холодных вод мощного Перуанского течения. При относительной влажности воздуха до 80% осадков выпа­дает очень мало - местами всего несколько миллиметров в год. Некоторой компенсацией почти полного отсутствия дож­дей служат обильные росы, выпадающие на побережье в зим­нее время. Температура даже наиболее жарких месяцев редко превышает +20°С, и сезонные амплитуды невелики.

К югу от 30° ю. ш. Южная Америка входит в пределы субтропического климатического пояса.

Юго-восток материка (южная окраина Бразильского на­горья, бассейн нижнего Уругвая, междуречье Параны и Уруг­вая, восточная часть Пампы) имеет равномерный влажный субтропический климат. Летом влагу приносят северо-восточ­ные ветры муссонного характера, зимой осадки выпадают в связи с циклонической деятельностью по полярному фронту. Лето в этих районах очень жаркое, зима мягкая, со средними месячными температурами около +10°С, но бывают падения температуры значительно ниже 0°С в связи с вторжениями относительно холодных воздушных масс с юга.

Для внутриматериковых районов субтропического пояса (Западная Пампа) характерен засушливый субтропический климат. Влаги с Атлантического океана туда попадает немного, и осадки (не более 500 мм в год), выпадающие летом, имеют главным образом конвективное происхождение. В течение всего года наблюдаются резкие колебания температуры и частые понижения их зимой ниже 0°С при средних Месячных темпе­ратурах + 10°С.

На Тихоокеанском побережье (от 30 до 37° ю. ш) климат субтропический, с сухим летом. Под влиянием восточной пери­ферии Тихоокеанского максимума лето там почти бездождное и нежаркое (особенно на самом побережье). Зима мягкая и дождливая. Сезонные амплитуды температуры незначительны.

В умеренном поясе (к югу от 40° ю. ш.) лежит самая узкая часть Южной Америки. В Патагонии находится центр форми­рования континентального воздуха умеренных широт. Осадки в эти широты приносят западные ветры, путь которым в Пата­гонию преграждают Анды, поэтому и количество их не превышает 250-300 мм. Зимой бывают сильные холода в связи с проникновением холодного воздуха с юга. Морозы в исключительных случаях достигают -30, -35°С, однако средние месячные температуры положительны.

На крайнем юго-западе материка и на прибрежных островах климат умеренно теплый, океанический. Вся эта область нахо­дится под воздействием интенсивной циклонической деятель­ности и притока океанического воздуха умеренных широт. На западных склонах Анд особенно много осадков выпадает в зимнее время. Летом дождей бывает меньше, но преобладает пасмурная облачная погода. Годовые суммы осадков везде пре­вышают 2000 мм. Различия в температурах летних и зимних месяцев невелики.

Инсоляции в центральной зоне РФ, помещенное 28.10.08 г. на сайте по просьбам посетителей, неожиданно вызвало резкий рост посещаемости сайта. Тема статьи оказалась актуальной. Сегодня, в помощь проектировщикам, озабоченным не только формальным соблюдением п. 7.3 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01, но и действительным выполнением требований нормативного раздела 2 этого документа, мы излагаем способы построения графика для контрольного расчета инсоляции в день летнего солнцестояния (22 июня). Способы пригодны также для построения графиков расчета инсоляции в любой день года и на любых широтах земного шара, в том числе, для кукольных расчетов в северной и южной зонах РФ.

В общем случае график для расчета инсоляции методом проекций с числовыми отметками (инсографик) представляет собою семейство горизонталей рельефа конической поверхности, образованной видимым вращением солнечного луча, падающего в расчетную точку. Законы видимого движения Солнца, вращения луча и изменения теней были открыты в глубокой древности. В девятой книге трактата римского архитектора Витрувия (I век до н.э.) «Десять книг об архитектуре» приводится аналемма , лежащая в основе построения траекторий движения тени в 12 месяцев года от вертикального стержня - гномона . Это древнее построение «циферблата» солнечных часов, по существу, и является построением горизонталей и азимутальных линий инсографиков.

Установим на горизонтальной плоскости гномон OZ" требуемой высоты (рис.1,а) и очертим радиусом OZ" небесную сферу (НС) с центром O в вершине гномона. Диаметр ZZ" НС, параллельный направлению силы тяжести в пункте наблюдения называют отвесной линией . Отвесная линия пересекает НС в зените Z , расположенным над головой наблюдателя, и в надире Z" - под его ногами. Большой круг NS НС, перпендикулярный отвесной линии, называется истинным или математическим горизонтом . Истинный горизонт делит НС на видимую (с зенитом) и невидимую (с надиром) половины.

Рис.1. Построение графиков для расчета инсоляции в характерные дни года на широтах южнее полярного круга

Диаметр PP" , вокруг которого происходит видимое суточное вращение НС, называют осью мира . Ось мира пересекается с НС в северном полюсе мира P , расположенном ближе к зениту, и в южном P" , - ближе к надиру. В северном полушарии Земли положение северного полюс мира совпадет с неподвижной Полярной звездой, расположенной на кончике хвоста созвездия Малой Медведицы.

Большой круг НС, проходящий через отвесную линию и ось мира, называют небесным меридианом . На рис.1,а, сделанном в плоскости небесного меридиана, он совпадает с проекцией НС на плоскость чертежа. Небесный меридиан пересекается с истинным горизонтом по полуденной линии NS и делит НС на восточную (за плоскостью чертежа) и западную (перед плоскостью) половины. Большой круг НС QQ" , перпендикулярный оси мира, называют небесным экватором .

Для фиксации объектов на НС используют горизонтальную и экваториальную системы небесных координат . В горизонтальной системе положение точки на НС определяется ее высотой h и азимутом A . Угловая высота h отсчитывается от истинного горизонта от 0 до 90° к зениту, и от 0 до -90° к надиру. Геодезические азимуты отсчитываются от точки севера N в восточном направлении от 0 до 360°, астрономические - от точки юга S в западном направлении от 0 до 180° и от 0 до -180° в восточном. В экваториальной системе положение точки определяется ее склонением δ и часовым углом t . Склонение отсчитывается от небесного экватора от 0 до 90° к северному полюсу мира, и от 0 до -90° к южному полюсу. Часовые углы отсчитываются в плоскости экватора от северного направления меридиана от 0 до 360° в градусной мере или от 0 до 24 часов - в часовой мере. Небесные координаты связаны с географическими координатами простым равенством - высота h полюса мира P равна географической широте φ расчетного пункта. Приведенное на рис.1 построение сделано для φ = 55° с.ш.

Видимое годовое движение Солнца происходит по эклиптике EE" - большому кругу НС, наклоненному к небесному экватору по углом δ = 23,45º. В день летнего солнцестояния (22 июня) Солнце находится в точке E" эклиптики и в результате видимого суточного вращения НС вокруг оси мира описывает на НС самую высокую солнечную параллель E1 E" . В точках ее пересечения V2 с истинным горизонтом в восточной половине НС Солнце восходит, а в западной половине заходит за горизонт. Расположенная над горизонтом часть V2 OE" конической поверхности, образованной вращением падающего в вершину O гномона солнечного луча, будет лучевым конусом, а ее продолжение BOV1 до пересечения с горизонтальной плоскостью AT основания гномона будет теневым конусом, образующим на этой плоскости траекторию движения тени от вершины гномона.

В день осеннего равноденствия (22 сентября) Солнце окажется в точке O эклиптики, его склонение будет равно 0 и солнечный конус выродится в плоскость небесного экватора. Траекторией движения тени от вершины гномона в этот день будет прямая линия, проходящая перпендикулярно полуденной линии через точку C пересечения плоскости экватора с плоскостью AT . В день зимнего солнцестояния (22 декабря) Солнце достигнет точки E на эклиптике (δ = -23,45º) и его суточное вращение опишет на НС самую низкую солнечную параллель EE2 . При дальнейшем движении по эклиптике симметрично начнется подъем солнечной параллели в точку O весеннего равноденствия (22 марта) и 22 июня следующего года Солнце снова возвратится в точку E" летнего солнцестояния.

В Древнем Риме гармоническое колебание солнечной параллели определяли c помощью лунного круга с диаметром (логотомом ) E"E2 . На рис.1,а половина этого круга разделена на 30-градусные месячные промежутки, проекция которых на логотом дает склонение солнечной параллели на НС и изменение угла раствора солнечного конуса в указанные номинальные числа года. Как видно на рис.1,а, в примыкающие к равноденствиям месяцы инсоляция имеет самый неустойчивый, скоропреходящий характер. С 22 марта по 22 апреля солнечное склонение возрастает примерно на 12º, в следующий месяц его рост замедляется до 8º, а вблизи солнцестояний увеличивается всего на 3º. Поэтому расчеты на дни начала (окончания) нормативных периодов мало характеризуют инсоляцию.

Приведенная на рис.1,а аналемма составляет астрономическую основу построения теней.

Развернем истинный горизонт на плоскость меридиана и спроецируем на его круг точки V1 и V2 заката Солнца. По направлениям OV и OV" тени от гномона уйдут в бесконечность и, следовательно, совпадут с направлениями асимптот гиперболы. В горизонтальной плоскости AT (рис.1,б) проведем полуденную линию и спроецируем на нее вершины A и B гиперболы, гномон Z"" и точку T" пересечения оси мира с плоскостью AT . Разделим ось AB гиперболы пополам и через ее центр O" проведем ее асимптоты O"m и O"n . Восстановим из вершин A и B перпендикуляры до пересечения с асимптотами и радиусом O"D опишем вокруг прямоугольника ADD"B полуокружность, которая пересечется с полуденной линией в фокусах F1 и F2 гиперболы.

Построим правую (летнюю) ветвь гиперболы исходя из ее определения, как геометрического места точек, разность расстояний которых от двух заданных точек - фокусов F1 и F2 есть величина постоянная и равная 2a . Выберем для этого произвольную точку M1 на оси гиперболы за фокусом F2 и радиусом r1 , равным удалению AM1 точки M1 от ближайшей вершины A гиперболы, из фокуса F2 проведем дугу окружности вблизи асимптоты. Затем, радиусом R1 , равным расстоянию BM1 точки M1 от удаленной вершины B гиперболы, из фокуса F1 проведем вторую дугу. Точка пересечения дуг по определению принадлежит искомой ветви гиперболы. Выбирая с необходимой градацией последующие точки M2 , M3 ,... и т.д. и аналогично повторяя дуговые засечки радиусами r2 и R2 ,... и т.д. можно построить точки и соединить их кривой с любой требуемой точностью. Левая (зимняя - 22 декабря) ветвь гиперболы будет симметрична построенной.

Для определения азимутов направления тени от гномона построим часовые линии - следы пересечения часовых плоскостей с горизонтальной плоскостью. Для этого спроецируем НС в направлении оси мира на горизонтальную плоскость GZ и определим большую полуось r эллипса, образованного пересечением проецирующего НС цилиндра с этой плоскостью. Построим на ней (см. рис.1,в) точки эллипса, зафиксированные через равные промежутки времени так, как это было сделано ранее при построении инсографика для дней равноденствия , и проведем через них часовые линии.

Перенесем полученные на рис.1,в часовые линии на рис.1,б так, чтобы точка T совместилась со следом оси мира T" на полуденной линии. Тогда точки пересечения часовых линий с траекториями движения тени будут положениями тени от вершины гномона в указанные на часовых линиях моменты времени. Соединив эти точки с основанием Z"" гномона, получим его тени в три характерных дня года на данной широте. Графическое построение теней наглядно демонстрирует, что скорость азимутального перемещения тени возрастает с увеличением склонения Солнца. Поэтому продолжительность инсоляции помещений и территорий через просветы между затеняющими зданиями уменьшается от дней начала (окончания) нормативного периода к его середине - летнему солнцестоянию.

В силу симметрии солнечного конуса относительно его вершины, повернутые на 180º тени от гномона превращаются в горизонталь с превышением над расчетной точкой Z"" , равным высоте гномона, и в азимутальные линии инсографика. Для построения промежуточных горизонталей отрезки азимутальных линий разной длины следует поделить на равное количество участков и соединить их границы подобными гиперболами так, как это показано на рис.3.

На рис.1 и 3 азимутальные линии построены через равные промежутки неравномерного истинного солнечного времени , не совпадающего со среднем временем , которое показывают наши часы. Продолжительность средних суток может примерно на 1 минуту отличаться от истинных суток, а построенные в среднем времени азимутальные линии в зависимости от дня года могут быть асимметрично смещены относительно полуденной линии в пределах ±14-16 минут. Расчетная продолжительность инсоляции не зависит от того, в каком времени построены инсографики. поэтому усложнять расчеты инсоляции учетом среднего и поясного времени нецелесообразно.

Приведенный на рис.1. способ построения инсографиков довольно трудоемок. В северной зоне РФ вершина зимней ветви гиперболы по мере приближения к полярному кругу (φ = 66,55º) устремляется в бесконечность, что затрудняет реализацию этого способа. На полярном круге 22 июня траектория тени превращается в параболу, а при φ > 66,55º - в эллипс. Поэтому для практического построения инсографиков на северных широтах приходится пользоваться более простым и универсальным, но менее точным способом, показанным на рис.2. Введенная выше терминология и подробно рассмотренные закономерности видимого движения Солнца и изменения теней позволяют изложить его более кратко.

Развернем малый круг E1 E" солнечной параллели в день летнего солнцестояния на плоскость чертежа, перенесем на него точку захода и разделим дневную часть круга на 15-градусные часовые отрезки. Спроецируем их на параллель и через вершину конуса O проведем его часовые сечения, проходящие через ось мира, до пересечения с горизонтальной плоскостью. На плане проведем полуденную линию с основанием Z"" гномона и следом оси мира T" . Построим аналогично рис.1,в сходящиеся в T" часовые линии и через точки их пересечения с соответствующими часовыми сечениями конуса проведем траекторию изменения тени от вершины гномона и его полные тени, сходящиеся в основании Z"" . Для построения инсографика на 22 апреля (августа) склонение параллели следует принять равным 11,72°. В южной зоне РФ инсографики на 22 февраля (октября) лучше строить первым способом, который обеспечивает более высокую точность построения гипербол.

Построение графиков в ArchiCAD и AutoCAD может значительно повысить их точность и облегчить работу, которая, однако, останется довольно кропотливой и рутинной. Показанные на рис.3 инсографики построены модулем InsoGraph, разработанным 10 лет назад для отладки программы Lara. Наша программа практически мгновенно рассчитывает годовой режим инсоляции помещений и территорий наиболее рациональным и наглядным методом центрального проецирования.

Недавно (26.07.2008 г.) компания Autodesk® приобрела американскую программу Ecotect™, которая использует аналогичный метод расчета годового режима инсоляции, но значительно уступает нашей программе по удобству и наглядности интерфейса, разработанного для специфических потребностей российской проектной практики. Пользователи, знакомые с американской программой, могут самостоятельно убедиться в этом на показанном на рис.4, 5 примере графического представления результатов расчета, выдаваемых научной версией программы Lara. Пояснения к рисункам даны в ранее опубликованной статье .

К сожалению, разработанная 10 лет назад российская Lara так и осталась в научной версии, недоступной проектировщикам. В нашей художественной галерее выставлены документальные автопортреты чиновников, сорвавших ее доработку до коммерческой версии. Вы можете выразить свое мнение об этих шедеврах чиновного творчества в книге отзывов художественной галереи. А пока-что, господа, стройте инсографики и считайте вручную, как это предписывает СанПиН. Мы сочувствуем вам и, как видите, стараемся помочь в меру своих знаний, опыта и возможностей.

В ходе дискуссии в журнале «Светотехника» (2006, №1, стр.61) разработчик раздела 7 СанПиН, заведующий лабораторией естественного освещения НИИ строительной физики РААСН к.т.н. В.А.Земцов разъяснил, что в этом разделе «показан общий подход к расчету продолжительности инсоляции, и он не является в полном смысле методикой. Тем более это касается приложения, где изображены схемы определения расчетной точки для окон, окон с балконами, окон с лоджией, окон с прилегающей стеной. Санитарные нормы не ставили своей целью разрабатывать методы расчета продолжительности инсоляции». О том, что показанный им «общий подход» основан на искажении содержания п.11 Санитарных норм СН 2605-82 (статья 292 УК РФ «Служебный подлог») и противоречит школьному принципу необходимости и достаточности условий выполнения норм, В.А.Земцов скромно умолчал. В заключение дискуссии редколлегия журнала «Светотехника» (2006, №3, стр.66) потребовала «скорейшей замены ошибочного раздела 7 СанПиН кратким пунктом, предписывающим производить расчетную проверку выполнения нормативных требований раздела 2 СанПиН на день начала нормативного периода и день летнего солнцестояния (22 июня)» и предложила «на время перехода к точным компьютерным расчетам годового режима инсоляции... разработать и издать «Методические указания по расчету инсоляции». С тех пор прошло почти три года, исправлять ошибки никто не торопится.

Нас беспокоит будущее российских городов, которое не обещает быть солнечным и светлым. Не дожидаясь «Методических указаний...», мы постараемся по возможности скорее дать в следующей статье рекомендации по ручному расчету инсоляции методом проекций с числовыми отметками.

Д.Бахарев

Солнечная энергия – источник жизни на Земле. Это свет и тепло, без которых не может жить человек. При этом существует минимальный уровень солнечной энергии, при котором жизнь человека является комфортной. Под комфортом в данном случае подразумевается не только наличие естественного освещения, но и состояние здоровья – недостаток солнечного света приводит к различным заболеваниям. Кроме того, энергия солнца может быть использована не только для обеспечения комфортного существования живых существ (человека, растений, животных) светом и теплом, но и для получения электро- и тепловой энергии.

Количественным показателем при оценке потока солнечной солнечной энергии служит величина, которая носит название инсоляция . Википедия дает такое определение этой величины:

Инсоля́ция (лат. in-sol от in – внутрь + solis – солнце) - облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией), поток солнечной радиации на поверхность; облучение поверхности или пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент центр солнечного диска.

Инсоляция измеряется числом единиц энергии, падающей на единицу поверхности за единицу времени. Обычно инсоляцию измеряют в кВт*час/м 2 . На следующем рисунке приведены данные о величине инсоляции в различных регионах мира.

Глобальная карта инсоляции

Величина инсоляции зависит от высоты Солнца над горизонтом, от географической широты места, от угла наклона земной поверхности, от ориентации земной поверхности по отношению к сторонам горизонта.

Показатель инсоляции влияет на множество областей нашей жизни, начиная от комфортности проживания и заканчивая энергетикой.

Инсоляция и комфорт проживания

Комфорт проживания человека в том или ином помещении во многом связан с естественным освещением, которое имеет место в данном помещении в течение суток. Однако показатели инсоляции жилых помещений и уровень освещенности не являются тождественными друг другу.

Следует заметить, что инсоляция – это не только количество солнечного света, попадающего в жилое помещение в течение суток или, как принято при нормативных расчетах, в течение календарного нормативного периода, это еще и наличие либо отсутствие фотобиологического эффекта – естественное облучение помещений оказывает бактерицидное воздействие, то есть, если помещение хорошо освещается солнцем, оно является куда как более полезным для здоровья.

Исследования показали, что для эффективного воздействия такого рода достаточно, чтобы инсоляция помещения составляла около 1,5 часов в день, причем даже не комнаты, а подоконника.

С целью обеспечения комфорта проживания и здоровья населения, устанавливаются санитарно-гигиенические нормы уровня инсоляции жилых помещений, в соответствии с которыми ведется строительство жилых и административных зданий (нормирование можно проверить в разделах, посвященных инсоляции, СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях», а также СанПиН 2.2.1/2.2.2.1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий»).

Санитарные нормы и правила устанавливают нормативную продолжительность инсоляции в единицах времени, которая должна обеспечиваться для соответствующих зданий и сооружений.

Нормативная инсоляция зависит от географической широты. Выделяется три условных зоны – северная(севернее 58 град. с.ш.) , центральная (58 град.с.ш. – 48 град.с.ш.) и южная (южнее 48 град.с.ш.) – для которых расчетным образом определяется продолжительность инсоляции. В связи с этим особое значение приобретают методы расчета инсоляции.

В настоящее время существует несколько методов расчета инсоляции, которые применяются для расчета инсоляции жилых помещений в градостроительстве: геометрические и энергетические. С помощью геометрических методов определяется направление и площадь сечения потока солнечных лучей в определенное время дня и/или года. С помощью энергетических методов определяется плотность потока солнечных лучей, облученность и экспозиция поверхности в различных единицах измерения (эти единицы измерения могут быть световые, бактерицидные, эритемные и так далее).

Расчет инсоляции жилых помещений проводится как вручную, так и с помощью специализированных программ. В России в настоящее время используется «Солярис» — программа для расчета инсоляции. Также активно применяется японская программа MicroShadow for ArchiCA, использующая ручной метод ортогонального проецирования. Однако, некоторые специалисты утверждают, что данные программы не позволяют сделать достаточно корректный расчет, на который можно было бы с уверенностью опираться при проектировании зданий и сооружений, и в результате уровень инсоляции может не соответствовать желаемому и необходимому для комфортного проживания. Например, Д.В.Бахарев предлагает использовать программу, основанную на методе центрального проецирования вместо ортогонального.

Инсоляция и солнечная энергетика

Во время постоянного подорожания энергоносителей традиционного вида особое значение получает альтернативная энергетика, одной из важнейших частей которой является использование солнечной энергии, то есть – солнечная энергетика.

Этот вид энергетики основан на использовании солнечной энергии с преобразованием ее в электрическую и/или тепловую энергию с помощью соответствующих приборов. Для улавливания энергии солнца используются фотоэлектрические панели, и их эффективность напрямую зависит от уровня инсоляции в данной местности.

Очевидно, что чем выше инсоляция, тем эффективнее работают гелиопанели, так как на них поступает больше энергии. Современные солнечные панели оснащены двигателями, которые позволяют им разворачиваться и следовать за солнцем в течение светового дня (наподобие того, как поворачиваются за солнцем многие цветы) – это повышает КПД солнечных электростанций.

К сожалению, солнечные электростанции имеют существенные ограничения: в темное время суток они не работают, также значительно снижается их эффективность (иногда до нуля) в туманные и пасмурные дни. Поэтому обычно такие электростанции оснащаются «солнечными аккумуляторами», которые запасают энергию в светлое время суток и отдают в темное, таким образом обеспечивается непрерывность работы солнечных электростанций.

В южных широтах, где уровень инсоляции высок практически в течение всего календарного года, гелиоэлектростанции могут быть использованы сами по себе, в то время как в тех широтах, где уровень инсоляции снижен, а также где климатические условия предполагают наличие большого количества туманных и пасмурных дней, приходится к фотоэлектрическим панелям добавлять не только аккумуляторы, но и электростанции другого типа – ветряные или гидроэлектростанции, которые подключаются к выработке электроэнергии (и/или тепловой энергии), когда уровень инсоляции в данной местности существенно снижает производительность гелиоэлектростанций.

Особенно широко в последнее время распространились фотоэлектрические панели, предназначенные для получения энергии в индивидуальных коттеджах и загородных домах. Они используются в сочетании с ветрогенераторами, что позволяет владельцам такой загородной недвижимости постоянно получать собственную электроэнергию и не зависеть от внешних поставщиков.

Потенциал солнечной энергетики России

Распределение суммарной солнечной радиации на территории РФ (изображение кликабельно).

В силу протяженности территории России уровни солнечной радиации в различных регионах существенно варьируются. Так, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт-час/м 2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт-час/м 2 в год. Ее значения демонстрируют также большие сезонные колебания. Например, на широте 55° (Москва) солнечная радиация составляет в январе 4.69 кВт-час/м 2 в день, а в июле - 11.41 кВт-час/м 2 в день.

Существенное значение имеет также количество часов в сутках, в течение которого в данном месте светит солнце. Эта величина очень различна для разных регионов. Причем на нее влияет не только географическая широта местности, но и другие факторы, например, расположение в гористой местности или просто наличие неподалеку горной гряды, которая закрывает солнце в утренние или вечерние часы.

На приведенных картах хорошо видно, что во многих труднодоступных регионах нашей страны (даже за полярным кругом), куда проводить линии электроснабжения экономически нецелесообразно, солнечная энергия может обеспечить потребности населения в электричестве, свете и тепле.