CHƯƠNG BỨC XẠ MẶT TRỜI VÀ CÁN CÂN BỨC XẠ 2.1 Mặt trời dạng dòng xạ mặt trời Năng lượng mặt trời nguồn gốc chủ yếu cho sống mặt đất Nếu khơng có ánh sáng nhiệt mặt trời trái đất khơng thể có sống Năng lượng mặt trời có tác dụng lớn đời sống thực vật Nhiệt lượng định hoạt động sống thực vật, ánh sáng mặt trời nhân tố cần thiết để thực vật tạo chất hữu tác dụng quang hợp Mặt trời khối khí nóng bỏng mà thể tích lớn thể tích trái đất nhiều (khoảng 1300000lần); khối lượng chiếm 99,87% toàn khối lượng hệ mặt trời Mặt trời tỏa không gian xung quanh lượng xấp xỉ 3,71.1026 W, người ta tính 1km2 bề mặt đất (kể khí quyển) nhận khoảng 3,3.108 W, tương đương với cơng suất 330000kW Cơng suất dịng xạ mặt trời tính W/m2 Trong khí tượng nơng nghiệp cơng suất dịng xạ mặt trời thường biểu thị Calo đơn vị diện tích sau đơn vị thời gian - Cal/(cm2.phút) Dòng xạ Cal/(cm2.phút) tương đương với 698W/m2 Tại lớp biên phía khí quyển, với khoảng cách bình quân từ trái đất đến mặt trời bề mặt trái đất vng góc với tia sáng mặt trời hấp thụ lượng xạ mặt trời 1,98 Cal/(cm2.phút) = 1382 W/m2 - đại lượng gọi số mặt trời Trong khí có ba dòng xạ mặt trời: trực xạ, tán xạ phản xạ Bức xạ mặt trời tới trái đất trực tiếp từ đĩa mặt trời dạng chùm tia song song gọi trực xạ Một phần xạ mặt trời qua khí phát tán tạp chất ngồi trời xơn khí - tán xạ Bức xạ trực tiếp tới bề mặt nằm ngang tán xạ tác động đồng thời tạo thành xạ tổng cộng Một phần xạ mặt trời phản xạ lại bề mặt đất, mây gọi phản xạ 2.2 Ảnh hưởng xạ mặt trời lên q trình khí lớp sinh Bức xạ mặt trời nguồn lượng hầu hết tất trình sống tự nhiên diễn hàng ngày khí bề mặt đất Tia sáng mặt trời qua khí phát sinh nhiều tượng tự nhiên, hệ 16 phát tán màu bầu trời xanh, hồng màu mặt trời đỏ chân trời Khi tia mặt trời qua giọt nước tinh thể băng nhìn thấy cầu vồng, quầng sáng, vịng trịn quanh mặt trời số tượng quang học khác Bức xạ mặt trời đốt nóng bề mặt trái đất đại dương không đồng đều, tạo nên trộn lẫn khối khí tạo chuyển động khơng khí lên Dưới tác động dịng xạ mặt trời, bốc diễn bề mặt sông, hồ, đất xanh Hơi nước chuyển từ đại dương, biển gió đưa đến lục địa nguồn ẩm để tạo thành mưa cung cấp cho sông, hồ, dùng để tưới cho cánh đồng, vườn rừng Năng lượng mặt trời - nguồn sống trái đất Trung gian lượng mặt trời sống người xanh Nhà bác học người Nga Timirazep đưa vai trị xanh - chuyển hoá lượng mặt trời thành chất hữu thơng qua q trình quang hợp Tức từ CO2, nước chất khoáng đất, xanh tổng hợp thành chất hữu thải khí Ơxy Các chất hữu dùng để nuôi tất quan sống nguồn lượng lồi người (than đá, dầu mỏ, than bùn sản phẩm trình quang hợp xanh kỷ nguyên trước đây) Ánh sáng mặt trời - nhân tố sống thay thực vật động vật Vì vậy, thể sống phải thích nghi với thay đổi cường độ xạ mặt trời thành phần phổ Độ dài ngày, cường độ xạ mặt trời xác định đặc tính thực vật Do tác động cường độ xạ khác nên tất xanh chia thành hai loại: ưa sáng chịu tối Trong điều kiện không đủ ánh sáng, gieo hạt (trong ngày âm u) làm tế bào phân hoá yếu làm đổ rạp Trong cánh đồng ngơ gieo dày, cường độ xạ mặt trời yếu, tạo bắp bị yếu Bức xạ mặt trời ảnh hưởng lên thành phần hóa học xanh Ví dụ: độ củ cải đường nho, lượng prơtít lấy hạt phụ thuộc vào số ngày nắng Lượng đường táo hay số khác phụ thuộc vào cường độ xạ mặt trời Tia cực tím mặt trời chiếu vào động vật ni mùa đơng có 17 thể tác dụng chữa số bệnh cho chúng để tăng sản lượng động vật nuôi 2.3 Thành phần phổ xạ mặt trời Hấp thụ tán xạ tia nắng khí độ cao mặt trời thay đổi Bức xạ mặt trời cấu tạo từ sóng điện từ có độ dài khác Độ dài sóng λ dược biểu diễn μm Sự phân bố lượng mặt trời theo độ dài bước sóng gọi phổ Phổ mặt trời chia thành ba phần: - cực tím (λ < 0,40 μm); - nhìn thấy ( 0,40 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm); - hồng ngoại (λ > 0,76 μm) Ở lớp biên phía khí quyển, phần nhìn thấy chiếm 46% toàn xạ mặt trời hấp thụ được, hồng ngoại - 47% cực tím - 7% Phần nhìn thấy tạo độ sáng Khi qua lăng kính, ánh sáng mặt trời phân thành tia sáng xếp theo độ dài bước sóng giảm dần sau: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Các tia sáng tác động lên mắt người màu trắng Tia hồng ngoại khơng nhìn thấy tạo thành nhiệt Khi qua lớp khí quyển, lượng mặt trời bị yếu bị chất khí tạp chất lơ lửng hấp thụ tán xạ, nên thành phần phổ thay đổi Trên hình 2.1 đưa phân bố lượng phổ mặt trời giới hạn khí bề mặt đất độ cao mặt trời thay đổi Bức xạ cực tím với bước sóng < 0,29 μm khơng thể tới bề mặt đất, bị hấp thụ tầng Ơzơn lớp khí cao Trong phần phổ nhìn thấy được, phần sóng ngắn (tia chàm, tím) bị yếu mạnh tán xạ phần sóng dài (tia đỏ, da cam) - yếu Phần phổ hồng ngoại có dãy thành phần lượng giảm dần hấp thụ nước CO2 Khi độ cao mặt trời thay đổi, quãng đường tia sáng mặt trời xuyên qua khí khơng giống (bảng 2.1) Mặt trời thấp, qng đường ngắn khối khí nhận lượng mặt trời nhỏ đơn vị quãng đường, lượng khí mặt trời cung cấp lượng m Khi mặt trời thiên đỉnh (tức tia sáng mặt trời chiếu vng góc tới bề mặt trái đất ), m có giá trị nhỏ Khi mặt trời đường chân trời, khối khí 18 mặt trời xuyên qua lớn so với mặt trời thiên đỉnh Hình 2.1 Sự phân bố lượng phổ mặt trời 1- biên phía khí 2- bề mặt đất độ cao mặt trời 35o 3- bề mặt đất độ cao mặt trời 15o Bảng 2.1 Khối lượng khí độ cao mặt trời khác Độ cao mặt trời so với đường chân trời, o Khối lượng khí , m 60 30 1,15 15 3,82 10,4 15,36 25,96 ≈35 Năng lượng mặt trời qua khối khơng khí lớn hấp thụ phát tán mạnh thành phần phổ chúng thay đổi nhiều Các phần tử khí gây tán xạ khí Khi kích thước phần tử khí nhỏ 0,1 độ dài sóng xạ mặt trời, tn theo định luật tán xạ phân tử - định luật Relêy, tức cường độ tán xạ phân tử tỷ lệ nghịch với độ dài sóng mũ Do tia sáng nhìn thấy có bước sóng nhỏ tia màu tím, độ dài sóng vào khoảng hai lần nhỏ so với tia màu đỏ, phát tán mạnh khoảng 16 lần ( 24 = 16) Bước sóng tia màu tím ngắn bước sóng tia lam chàm, chúng phát tán mạnh 19 Trong sóng ánh sáng, tán xạ mặt trời có tia màu lam chàm; lượng ban đầu mặt trời trước phát tán lớn nhiều so với tia màu tím , bầu trời có mây quan sát màu lam Nhờ tán xạ mặt trời mà ta giải thích tượng hồng sau: sau mặt trời lặn, lớp khí phía cịn tia mặt trời chiếu sáng tiếp tục phát tán, phần xạ phát tán tới bề mặt đất - ánh sáng hồng Hồng dài hay ngắn phụ thuộc vào vĩ độ địa lý thời gian năm Ở phía nam thường kéo dài 30 - 35 phút; vĩ độ lớn hồng lâu; phía bắc (>60o vĩ bắc) vào mùa hè kéo dài đêm (đêm trắng) Sự phát tán xạ bụi, tinh thể băng, mây mưa mà độ lớn chúng thường lớn độ dài sóng ánh sáng khơng phụ thuộc vào độ dài sóng ánh sáng Một số phần tử mà bán kính chúng lớn 10-3 mm (giọt sương mù mây) phát tán tất phần tử phổ mặt trời nên sương mù mây có màu trắng Khả chiếu sáng mặt trời vào lớp phủ thực vật phụ thuộc vào đặc tính lớp phủ thực vật Ngoài ra, mật độ thân số lượng định khác đặc điểm khí hậu loại thực vật phía Ở nơi thực vật rậm rạp che phần lớn ánh sáng mặt trời, cịn lượng nhỏ ánh sáng mặt trời chiếu tới mặt đất Trong tất nhân tố khí tượng xạ mặt trời gây ảnh hưởng trực tiếp lớn sinh trưởng phát dục thực vật Ánh sáng mặt trời ảnh hưởng trực tiếp tới thực vật q trình điều tiết đồng hố q trình bốc nước mà cịn gián tiếp đốt nóng đất trồng khơng khí Trong tồn q trình sống thực vật cần có lượng mặt trời Thí dụ hạt giống mọc mầm chịu ảnh hưởng nhiệt độ đất xung quanh Thực vật từ lúc nảy mầm lúc thân cứng cáp muốn tạo chất hữu hình thành tồn chất diệp lục, cần có lượng mặt trời Trong toàn lượng mặt trời chiếu lên thân có phần nhỏ dùng để tạo chất hữu cơ, số lượng cịn lại dùng vào q trình bốc phần chuyển thành nhiệt Hệ số sử dụng lượng mặt trời thực vật thực vật 1-5%, tới 10% 20 2.4 Ý nghĩa sinh học phần phổ Bức xạ quang hợp Ánh sáng mặt trời có tác dụng quan trọng đời sống thực vật, ảnh hưởng tới nhiều trình sinh thái trực tiếp gián tiếp định chất lượng số lượng sản phẩm Ánh sáng điều kiện cần thiết để thực vật tạo chất hữu cơ, phận màu xanh thực vật tạo chất hữu từ CO2 tác dụng ánh sáng Năng lượng mặt trời nguồn lượng thực vật màu xanh tạo chất hữu tác dụng quang hợp làm cho động chuyển thành tiềm Đối với trình sinh học xanh, xạ với bước sóng nhỏ μm có ý nghĩa lớn, xạ cực tím, xạ quang hợp xạ hồng ngoại Bức xạ cực tím có khả phân hố tế bào mô, làm chậm sinh sản tế bào Lượng xạ cực tím mà xanh hấp thụ độ cao gần với mực biển không lớn Trong vùng núi ( độ cao > 4km) lượng tia cực tím lớn - lần so với mực biển Bức xạ hồng ngoại gây nên tác động nhiệt Nó nước xanh hấp thụ, làm tăng khả bốc đóng vai trị quan trọng chế độ lượng Tại vùng núi cao, ảnh hưởng lượng tia hồng ngoại tăng, điều hồ thiếu hụt nhiệt xanh từ môi trường xung quanh Bức xạ quang hợp Trong trình quang hợp xanh, tất phổ xạ mặt trời sử dụng mà phần nằm khoảng bước sóng từ 0,38 đến 0,71 μm; xạ quang hợp Trong trình quang hợp, để tạo chất hữu cơ, xanh dùng tới 10% xạ quang hợp Để mùa màng đạt suất cao, xạ quang hợp phải phân bố theo vị trí địa lý theo thời gian cách hợp lý xạ quang hợp nhân tố quan trọng cho sản lượng nông nghiệp Cường độ xạ mặt trời phải lớn giá trị xác định để xanh quang hợp Giá trị gọi “điểm điều hoà”; loại xanh khác nhau, khác nhau; dao động từ 20,9 đến 34,9 W/m2 Nếu thấp giá trị chất hữu q trình hơ hấp xanh lớn 21 nhiều so với chất hữu tạo thành trình quang hợp Trên hình 2.2, đường cong ánh sáng loại xanh khác khác phụ thuộc cường độ quang hợp cường độ x mt tri Cờng độ quang hợp, mgCO /(dm giờ) 80 70 60 50 40 30 20 10 10 14 18 21 24 28 31 35 38 42 70 35 0 Cờng độ xạ, W/m Hỡnh 2.2 ng cong ánh sáng cường độ quang hợp số xanh: - dưa chuột - ngô - củ cải Khi cường độ xạ quang hợp tăng từ “điểm điều hoà” đến 209,4 279,2 W/m2, khả quang hợp tăng Khi xạ quang hợp tăng tiếp, tăng quang hợp chậm lại; ban ngày dòng xạ quang hợp thường lớn giá trị này, gieo hạt chỗ râm vào ngày âm u, cường độ xạ quang hợp thường không đủ Đặc biệt, cánh đồng gieo dày đặc, dẫn tới khả quang hợp yếu làm giảm sản lượng trồng Satilốp I.S nhận định rằng: non xanh có “điểm điều hồ” nhỏ Để xác định xạ quang hợp theo số liệu trực xạ tán xạ, Guliep B.I., 22 Toming Kh.G Ephimơva N.A đưa phương trình: Qbxqh = 0,43ΣS’ + 0,57ΣD (2.1) ΣS’- lượng trực xạ tới bề mặt nằm ngang; ΣD - lượng tán xạ 2.5 Cán cân xạ thành phần cán cân xạ Bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất phần phản xạ lại, phần đất hấp thụ Song mặt đất không hấp thụ xạ mà tự cịn tán xạ khí xung quanh Khí hấp thụ phần xạ mặt trời phần lớn tán xạ từ bề mặt đất, tự phát tia hồng ngoại; phần lớn tán xạ khí hướng tới bề mặt đất, gọi tán xạ nghịch khí Hiệu số dòng lượng mà mặt hoạt động nhận dòng lượng gọi cán cân xạ mặt hoạt động Cán cân xạ tạo thành từ xạ sóng ngắn xạ sóng dài, bao gồm thành phần cán cân xạ sau: 1- trực xạ S’ 2- tán xạ D 3- phản xạ Rk 4- phát xạ sóng dài mặt đất Eđ 5- phát xạ sóng dài nghịch khí Ekq Trực xạ S’: cường độ trực xạ phụ thuộc vào độ cao mặt trời độ suốt khí quyển; tăng với tăng độ cao mặt trời Ở độ cao 1km, cường độ xạ mặt trời tăng lên vào khoảng 69,8 - 139,6 W/m2; độ cao 45km, cường độ xạ mặt trời xấp xỉ 1186,6 W/m2 Trực xạ thường bị mây tầng thấp hấp thụ hoàn toàn không xuyên qua Sự thay đổi trực xạ ngày quang mây biểu diễn đường cong với giá trị cực đại vào 12 trưa (hình 2.3) Biến trình năm xạ mặt trời cực rõ ràng mùa đơng xạ mặt trời không tồn tại, mà mùa hè có đạt tới 907,4W/m2 Tại miền vĩ độ trung bình, giá trị cực đại trực xạ khơng vào mùa hè mà vào mùa xn, vào tháng mùa hè tăng nước bụi nên độ suốt 23 khí giảm Tán xạ D: giá trị cực đại xạ phát tán thường nhỏ giá trị cực đại xạ trực tiếp, đạt tới 150 - 250 W/m2 Mặt trời thấp, khí bẩn xạ phát tán xạ tổng cộng lớn Mặt trời không bị đám mây che phủ, dòng xạ phát tán tăng vài lần so với trời đầy mây Lớp tuyết phủ làm tăng khả phản xạ bề mặt hoạt động, chúng làm phản hồi tới 70 - 90% trực xạ, mà sau lượng phản xạ tiếp tục bị khí phát tán Càng lên cao tán xạ bầu trời sáng, gim Cờng độ xạ, W/m 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 22 20 18 16 14 12 10 Thêi gian ngµy, giê Hình 2.3 Biến trình ngày trực xạ - bề mặt vng góc với tia sáng mặt trời - bề mặt nằm ngang Biến trình ngày năm tán xạ trời sáng nói chung giống biến trình ngày năm trực xạ Song buổi sáng xạ phát tán xuất trước lúc mặt trời mọc kết thúc vào buổi chiều sau mặt trời lặn tức vào lúc hồng Giá trị cực đại tán xạ thường quan sát vào mùa hè Tổng xạ Q tổng cộng trực xạ S’ tán xạ D đến bề mặt nằm ngang: 24 Q = S’ + D (2.2) Mối liên quan trực xạ tán xạ thành phần tổng xạ phụ thuộc vào độ cao mặt trời, độ mây phủ độ nhiễm bẩn khí Phản xạ Rk: phần tổng xạ tới mặt hoạt động bị bề mặt trái đất phản hồi lại Tỷ số phần phản xạ Rk toàn tổng xạ Q gọi khả phản hồi hay Albeđo bề mặt Albeđơ bề mặt phản hồi tính theo cơng thức: (2.3) A = Rk/Q ,% Albeđô bề mặt tự nhiên phụ thuộc vào màu sắc, độ lồi lõm, độ ẩm bề mặt (bảng 2.2) Bảng 2.2 Albeđô bề mặt tự nhiên Bề mặt Albeđô,% Bề mặt Albeđô, % tuyết khô 80 – 95 cánh đồng khoai 15 - 25 tuyết bị bẩn 40 – 50 cánh đồng ngô 20 - 25 băng đại dương 30 – 40 đồng cỏ 15 - 25 đất tối – 15 thảo nguyên 20 - 30 đất sét khô 20 – 35 rừng kim 10 - 15 đất cát khô 25 – 45 rừng xanh 15 - 20 Albeđô cánh đồng vào buổi sáng buổi chiều lớn so với thời gian khác ngày, mặt trời thấp, khả phản hồi thành phần tổng xạ mạnh, mạnh trực xạ phản hồi lại từ bề mặt không phẳng nông nghiệp, đất cày đồng cỏ Albeđô bề mặt nước nhỏ bề mặt đất, tia sáng mặt trời, đặc biệt mặt trời cao, chiếu xuống nước bị nước hấp thụ phát tán phần nhỏ phản hồi lại từ bề mặt nước Một phần tổng xạ bề mặt đất hấp thụ gọi xạ hấp thụ Sự phát xạ sóng dài mặt đất khí quyển: phát xạ mặt đất Eđ nhỏ phát xạ vật đen hoàn toàn nhiệt độ tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối mũ 4, biểu diễn phương trình Stephan-Bosman sau: 25 Eđ = δ.σ.T4 (2.4) đó, δ - hệ số phát xạ tương đối bề mặt đất so với vật đen tuyệt đối; σ.T4 - cường độ phát xạ từ bề mặt vật đen tuyệt đối Đối với bề mặt khác δ có giá trị khác (bảng 2.3) Giá trị σ = 5,67.10-8 W/(m2.k4) = 8,2.1011Cal/cm2 số Stephan-Bosman Sự phát xạ bề mặt đất diễn liên tục, khí hấp thụ phần xạ mặt trời phần lớn lượng phát xạ từ bề mặt đất, tự phát xạ sóng dài Khoảng 62 - 64% lượng phát xạ hướng tới bề mặt đất phát xạ nghịch khí Ekq Hiệu hai dòng phát xạ gọi phát xạ hữu hiệu: Ehh = Eđ - δ.Ekq (2.5) δ - hệ số hấp thụ phát xạ nghịch khí bề mặt đất (bảng 2.3) Bảng 2.3 Khả phát xạ (hoặc hấp thụ phát xạ nghịch) mặt đất Dạng bề mặt mùn khô cát khô đồng cỏ nước tuyết rơi δ 0,974 0,954 0,984 0,893 0,986 Phát xạ hữu hiệu mặt hoạt động phụ thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ, độ suốt khơng khí mây Nhiệt độ mặt hoạt động tăng Ehh tăng, cịn tăng nhiệt độ độ ẩm khơng khí Ehh giảm Mây làm ảnh hưởng lớn lên Ehh, giọt mây phát xạ giống mặt hoạt động trái đất Nếu mây dày đặc nhiệt độ mây gần với nhiệt độ mặt hoạt động Eđ ≈ Ekq Ehh ≈ Phương trình cán cân xạ có dạng: B = S’+ D - Rk - Eđ + Ekq B = Q - Rk - Ehh (2.6) 26 Trong điều kiện thời tiết âm u: S’ = B = D - Rk - Eđ +Ekq (2.7) = D - Rk - Ehh Ban đêm: B = Ekq - Eđ = -Ehh Nếu dòng xạ tới mặt hoạt động lớn dịng phản hồi từ cán cân xạ dương mặt hoạt động trái đất làm nóng lên; cán cân xạ âm lớp lạnh Vào mùa nóng năm, cán cân xạ ban ngày dương, sau mặt trời lặn - cán cân xạ đạt giá trị âm; bắt đầu dương vào buổi sáng sau mặt trời mọc khoảng tiếng Biến trình ngày cán cân xạ trời sáng, gần giống biến trình ngày trực xạ Nghiên cứu cán cân xạ ngồi cánh đồng, tính lượng xạ mà hấp thụ thay đổi độ cao mặt trời, cấu trúc đồng ruộng chu kỳ sinh trưởng Để đánh giá mức độ điều tiết nhiệt độ đất, người ta xác định cán cân xạ đồng ruộng với dạng lớp phủ thực vật khác nhau, mà lớp phủ nên Albeđô cánh đồng thay đổi 2.6 Phân bố địa lý độ dài ngày cán cân xạ Độ dài chiếu sáng ngày thay đổi phụ thuộc vào thời gian năm vĩ độ địa lý (bảng 2.4) Trên xích đạo, độ dài ngày trung bình năm 12giờ ± 30 phút Độ dài ngày từ xích đạo đến cực sau ngày xuân phân (21/III) tăng phía Bắc giảm phía Nam; sau ngày thu phân (23/IX) ngược lại Ở Bắc bán cầu, ngày 22/VI ngày dài nhất, độ dài ngày vùng Bắc cực 24 tiếng Ở vùng cực ngày kéo dài liên tục vào mùa hè đêm liên tục vào mùa đông; vùng vĩ độ trung bình, độ dài ngày năm dao động từ đến 17,5 tiếng Mùa hè, thời gian ngày Bắc bán cầu dài làm thời kỳ quang hợp xanh dài Do cỏ, thảo ngun thực vật sống tích lũy lượng lượng lớn mùa hè để nuôi sống thực vật Tổng cán cân xạ có giá trị dương, trừ nơi có tuyết băng bao phủ quanh năm (Bắc cực Nam cực) 27 Bảng 2.4 Độ dài ngày sinh học (thời gian sáng, phút) vào ngày 15 hàng tháng( theo Shulghin) Vĩ tuyến,o Tháng 10 20 30 40 50 60 70 I 12 54 12 22 11 54 11 19 10 41 49 32 44 II 12 51 12 35 12 18 12 01 11 39 11 16 10 42 40 III 12 51 12 48 12 46 12 48 12 49 12 57 13 08 13 36 IV 12 50 13 06 13 24 13 47 14 13 14 55 16 07 18 55 V 12 53 13 21 13 55 14 35 15 27 16 45 19 16 24 00 VI 12 53 13 31 14 12 15 02 16 08 17 50 22 19 24 00 VII 12 54 13 26 14 04 14 48 15 51 17 24 20 46 24 00 VIII 12 51 13 13 13 37 14 06 14 47 15 46 17 37 23 16 IX 12 50 12 55 13 00 13 02 13 26 13 46 14 23 15 38 X 12 51 12 39 12 27 12 17 12 06 11 57 11 41 11 18 XI 12 51 12 25 12 00 11 31 11 00 10 19 26 12 XII 12 53 12 21 11 47 10 09 10 26 26 54 16 2.7 Ảnh hưởng bề mặt nghiêng xạ mặt trời Dòng xạ trực tiếp đến bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc chiếu tia mặt trời Giá trị lượng cực đại tới bề mặt trái đất tia sáng chiếu góc 90o Góc chiếu nhỏ lên đơn vị bề mặt đất lượng xạ yếu Dòng trực xạ tới bề mặt nằm ngang S’ dòng xạ lên bề mặt vng góc với tia sáng S90 nhân với sin độ cao mặt trời hΘ (hΘ - góc tia sáng mặt trời bề mặt nằm ngang): S’ = S90 sin hΘ (2.8) Giả sử S90 = 837,6W/m2 hΘ = 30o S’ = 418,8W/m2 Nếu bề mặt đất khơng nằm ngang S’ tới bề mặt khơng phụ thuộc vào hΘ mà cịn vào độ nghiêng bề mặt hướng ánh sáng Người ta tính S90 = 837,6W/m2 , hΘ = 30o, độ nghiêng dốc 10o, hướng phía Bắc vào trưa, S’B = 286,2W/m2 , cịn hướng phía Nam S’N = -537,5W/m2 ; tương B 28 đương với S’B = 67%S’ S’N = 128%S’ Bằng tính tốn khảo sát người ta nhận S’ mặt trời dốc phía Bắc phía Nam khác cịn phụ thuộc vào thời gian năm ( bảng 2.5) B Bảng 2.5 Tỷ số tổng xạ mặt trời dốc nghiêng hướng Bắc hướng Nam với tổng xạ trực tiếp tới mặt nằm ngang Vĩ độ Tháng III IV V VI VII VIII IX Dốc 10o, hướng Bắc 50 0,75 0,86 0,91 0,94 0,93 0,90 0,80 60 0,64 0,80 0,88 0,90 0,88 0,86 0,73 Dốc 10o, hướng Nam 50 1,22 1,11 1,04 1,01 1,02 1,07 1,14 60 1,34 1,14 1,06 1,07 1,04 1,12 1,21 o Dốc 20 , hướng Bắc 50 0,48 0,70 0,83 0,87 0,85 0,76 0,60 60 0,27 0,60 0,77 0,81 0,80 0,68 0,44 Dốc 20o, hướng Nam 50 1,38 1,18 1,07 1,02 1,04 1,12 1,28 60 1,65 1,29 1,12 1,04 1,07 1,20 1,42 2.8 Sự hấp thụ phân bố xạ mặt trời cánh đồng Diện tích trồng trọt hệ quang học phức tạp, phân bố lại dịng xạ mặt trời: Trong cánh đồng gieo trồng thưa, trời sáng rõ, trực xạ tán xạ xâm nhập tới lớp phía dưới, chí tới bề mặt đất Trong cánh đồng gieo trồng dày đặc, trồng phát triển cao, 20 25% xạ phản hồi lại (chủ yếu tia màu xanh phần phổ nhìn thấy), phần xạ cịn lại hấp thụ lớp phía (chủ yếu tia màu đỏ chàm), xuyên qua tán qua lọc Dòng xạ lớp phía nhỏ nhiều lần so với cánh đồng thưa, làm xấu điều kiện quang hợp thấp; điều kiện thời tiết âm u - ảnh 29 hưởng đến lớp trung bình Ví dụ: lúc trưa dòng xạ tổng cộng 942,3 - 977,2W/m2 , cánh đồng ngô với độ cao 160 - 170 cm mật độ gieo 169 nghìn cây/ha: Ở độ cao 125cm so với bề mặt đất, lượng xạ 684 W/m2 ; Ở độ cao 20cm so với bề mặt đất, lượng xạ 390,9 W/m2 Một số quan trọng tác động quang hợp tỷ số diện tích bề mặt đơn vị diện tích cánh đồng Vào thời kỳ đầu giai đoạn sinh trưởng (gieo - nảy mầm ), diện tích cịn ít, 10 - 20% diện tích cánh đồng, điều có nghĩa 80 - 90% diện tích gieo trồng không hấp thụ ánh sáng mặt trời cho quang hợp Cây xanh hấp thụ xạ mặt trời chủ yếu qua bề mặt (hình 2.4), đạt giá trị lớn diện tích 35000 - 45000m2/ha (phụ thuộc vào cấu trúc đồng ruộng đặc tính xanh) Diện tích bề mặt lớn lấy hạt thường khảo sát vào thời kỳ hoa Sù hÊp thô xạ mặt trời, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 Diện tích cây, nghìnm /ha 45 50 Hình 2.4 Sự hấp thụ xạ mặt trời (%) cánh đồng phụ thuộc vào diện tích bề mặt (nghìn m2 /ha) 2.9 Sử dụng xạ mặt trời sản xuất nông nghiệp Nhiệm vụ sử dụng xạ mặt trời đầy đủ sản xuất 30 ... 55 13 00 13 02 13 26 13 46 14 23 15 38 X 12 51 12 39 12 27 12 17 12 06 11 57 11 41 11 18 XI 12 51 12 25 12 00 11 31 11 00 10 19 26 12 XII 12 53 12 21 11 47 10 09 10 26 26 54 16 2. 7 Ảnh hưởng bề... năm (Bắc cực Nam cực) 27 Bảng 2. 4 Độ dài ngày sinh học (thời gian sáng, phút) vào ngày 15 hàng tháng( theo Shulghin) Vĩ tuyến,o Tháng 10 20 30 40 50 60 70 I 12 54 12 22 11 54 11 19 10 41 49 32. .. 16 24 00 VI 12 53 13 31 14 12 15 02 16 08 17 50 22 19 24 00 VII 12 54 13 26 14 04 14 48 15 51 17 24 20 46 24 00 VIII 12 51 13 13 13 37 14 06 14 47 15 46 17 37 23 16 IX 12 50 12 55 13 00 13 02