Освещенность солнцем планет солнечной системы
Одним из необходимых условий существования жизни на других планетах Солнечной системы является наличие определенного не только теплового, но и светового режима. Каковы же освещенность солнечным светом других планет? Каковы их световые солнечные постоянные?
или время суток, при которых на Земле имеет место такая освещенность, вычисленная по средним многолетним данным (при ясном небе в Павловске, под Ленинградом). Из таблицы видно, что заатмосферная освещенность на Меркурии в 6,7 раза, а на Венере почти в два раза больше, чем на Земле. На Марсе освещенность такая, как на Земле в ясный полдень весной или осенью. На Юпитере и Сатурне — такая, как на Земле, когда Солнце уже склоняется к горизонту. Хуже всего освещены Уран, Нептун и Плутон. Там всегда сумерки или ночь. Таких светлых дней, как на Земле, не бывает никогда.
Действительная освещенность у поверхности каждой планеты, если она окружена плотными облаками, как Венера, может быть значительно меньше.
А как обстоят дела с освещенностью земного спутника Луны? Аналогичные расчеты для Луны в моменты ее нахождения на самом большом (149,9·10 6 км) и самом малом (149,1·10 6 км) расстояниях от Солнца дают следующие световые лунные постоянные: 135000 лк и 136000 лк. Как и следовало ожидать, освещенность Луны такая же, как и Земли, поскольку расстояние от Луны до Земли (384 000 км) составляет менее 0,2% расстояния от Земли до Солнца. Изменяются световые солнечные постоянные Земли и Луны при перемещении их от точки афелия к точке перигелия всего на 0,7%, т. е. менее 1%.
Источник
Освещенность солнцем планет солнечной системы
Освещенность других планет Солнечной системы
Одним из необходимых условий существования жизни на других планетах Солнечной системы является наличие определенного не только теплового, но и светового режима. Каковы же освещенность солнечным светом других планет? Каковы их световые солнечные постоянные?
Заатмосферная освещенность планет Солнечной системы
* ( Если заатмосферная освещенность планеты меньше земной, то приведены высоты Солнца или время суток, при которых на Земле имеет место такая освещенность, вычисленная по средним многолетним данным (при ясном небе в Павловске, под Ленинградом)’.)
Из таблицы видно, что заатмосферная освещенность на Меркурии в 6,7 раза, а на Венере почти в два раза больше, чем на Земле. На Марсе освещенность такая, как на Земле в ясный полдень весной или осенью. На Юпитере и Сатурне — такая, как на Земле, когда Солнце уже склоняется к горизонту. Хуже всего освещены Уран, Нептун и Плутон. Там всегда сумерки или ночь. Таких светлых дней, как на Земле, не бывает никогда.
Действительная освещенность у поверхности каждой планеты, если она окружена плотными облаками, как Венера, может быть значительно меньше.
А как обстоят дела с освещенностью земного спутника Луны? Аналогичные расчеты для Луны в моменты ее нахождения на самом большом (149,9 ⋅ 10 6 км) и самом малом (149,1 ⋅ 10 6 км) расстояниях от Солнца дают следующие световые лунные постоянные: 135 000 лк и 136 000 лк. Как и следовало ожидать, освещенность Луны такая же, как и Земли, поскольку расстояние от Луны до Земли (384 000 км) составляет менее 0,2% расстояния от Земли до Солнца. Изменяются световые солнечные постоянные Земли и Луны при перемещении их от точки афелия к точке перигелия всего на 0,7%, т. е. менее 1%.
Несмотря на то что освещенность на Луне такая же по величине, как на Земле, условия освещения существенно различаются. Ввиду отсутствия атмосферы, на Луне нет рассеянного света и освещенность предметов такая, как если бы они находились в луче прожектора — резкие контрасты света и тени. После захода Солнца мгновенно наступает ночь, нет фазы сумерек, смягчающих резкую смену освещенности.
Источник
Уровень освещённости на планетах Солнечной системы
Дата публикации: 06.10.2019 2019-10-06
Статья просмотрена: 891 раз
Библиографическое описание:
Татьянина, Е. Р. Уровень освещённости на планетах Солнечной системы / Е. Р. Татьянина, О. И. Брылева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2019. — № 8 (28). — С. 62-65. — URL: https://moluch.ru/young/archive/28/1670/ (дата обращения: 17.06.2021).
1.Введение
Мы живём на планете Земля, которая входит в систему планет и других небесных тел, вращающихся вокруг звезды, названной Солнцем. Планеты составляют основу Солнечной системы. Планеты находятся на разных расстояниях от Солнца и вращаются вокруг него по орбитам с разной скоростью, в одном направлении. Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше её орбита, тем короче путь, который ей приходится пробегать.
Планеты расположены в следующем порядке от светила: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. [2]
Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс,) довольно сильно отличаются от следующих четырёх. Так как они состоят, подобно Земле, из твёрдых пород, то называются планетами земного типа. В отличие от них, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, состоящие в основном из водорода, называют планетами-гигантами. [1]
Меня заинтересовало, как будет изменяться уровень количества света по мере удаления от Солнца.
Гипотеза: я думаю, что по мере удаления от Солнца уровень яркости света уменьшается
Цель: исследовать уровень количества света на разных расстояниях, используя измерительный модуль «Свет».
Задачи:
- Изучить информацию по данной теме.
- Изготовить модель Солнечной системы в масштабе.
- Измерить количество света, поступающего от источника света на разные расстояния
2. Практическая часть.
Измерение количества света, поступающего от источника света на разные расстояния с использованием измерительного модуля «Свет».
Оборудование и материалы:
- ПК сустановленным ПО РROLog;
- Модуль сопряженияUSB-200;
- Измерительный модуль «Свет».
- Настольная лампа с лампочкой на 50 Вт.
- Клейкая лента (скотч) или стикеры.
- Маркер.
- Мерная линейка.
Методика проведения исследования
I. Изготовление модели Солнечной системы в масштабе, которая будет показывать относительное расстояние планет до Солнца (приложение)
- Кладем линейку рядом с источником света тем краем, на котором находится отметка 0 см.
- Отмеряем 10 см от лампы и помечаем это место, наклеив кусочек липкой ленты с надписью «Меркурий».
- Отмеряем 20 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Венера».
- Отмеряем 30 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Земля».
- Отмеряем 40 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Марс».
II. Работа с модулем «Свет» (см. приложение)
- Включаем лампу и максимально затеняем комнату.
- Помещаем модуль туда, где на модели находится Меркурий. Чувствительное окно измерительного модуля направляем на лампу.
- Смотрим показания на экране компьютера, чтобы узнать уровень яркости света. Вращаем модуль, чтобы получить как можно более высокие показания. Полученные данные заносим в таблицу.
- Повторяем эксперимент с другими планетами.
- Составляем таблицу с результатами наблюдений. [3]
Количество света, поступающего от источника света на разные расстояния
Планета
Расстояние (см)
Количество света, Лк (люкс-единица измерения освещённости)
Источник
Солнечная постоянная
Солнечные постоянная Е 0 является внеземной облученностью ( интенсивность ) в среднем в течение многих лет , который ударяет землю от солнца на среднем расстоянии от земли к солнцу без влияния атмосферы перпендикулярна к направлению излучения. Термин «константа» используется условно, хотя он не является естественной константой .
Оглавление
Создание и сезонные колебания
В 2015 году солнечная постоянная была определена МАС по новым результатам измерений.
Э. 0 знак равно 1361 W. м 2 <\ displaystyle E_ <0>= 1361 \ mathrm <\ frac 
(Резолюция B3) и с тех пор выполняется в CODATA .
Из-за эксцентриситета орбиты расстояние между Землей и Солнцем колеблется от 147,1 до 152,1 миллиона километров каждый год. При этом освещенность за пределами атмосферы колеблется от 1325 до 1420 Вт / м². Таким образом, в перигелии это значение примерно на 3,4 процента выше, а в афелии примерно на 3,3 процента ниже среднегодового значения.
В ясную погоду три четверти излучаемой солнечной энергии поступает на уровень моря, поскольку часть ее отражается и поглощается атмосферой. Таким образом, солнечная энергия, поступающая на землю, падает примерно до 1000 Вт / м² даже в ясную погоду. Даже легкие перистые облака позволяют этому значению упасть примерно до половины исходного значения и, следовательно, ниже 700 Вт / м².
Среднее значение солнечной постоянной было установлено в 1982 году Всемирной метеорологической организацией в Женеве:
Э. 0 знак равно 1367 W. м 2 знак равно 1367 J м 2 s знак равно 1367 k грамм s 3-й <\ Displaystyle E_ <0>= 1367 \ \ mathrm <\ frac >>> .
Колебания и длительное увеличение
Сила излучения самого солнца почти постоянна. Одиннадцатилетний цикл солнечных пятен также вызывает колебания — как в видимом спектре, так и в общей радиации — менее чем на 0,1 процента.
В УФ-диапазоне ниже 170 нм излучение может изменяться в 2 раза. В рентгеновском диапазоне от 0,2 до 3 нм выход излучения может быть увеличен до двух порядков, т.е. ЧАС. в 100 раз. В случае солнечных вспышек в рентгеновском диапазоне от 0,1 до 0,8 нм возможны изменения более чем на пять порядков величины (то есть в более чем 100 000 раз: A1 до> X17 по состоянию на 4 ноября 2003 г.).
Среднесрочные возмущения земной орбиты, которые также влияют на освещенность Земли, описываются циклами Миланковича .
В долгосрочной перспективе, в результате естественного развития как звезды главной последовательности, выход солнечной радиации увеличивается примерно на один процент каждые 100 миллионов лет. Вскоре после создания его светимость составляла всего около 70 процентов от текущего значения. При оценке климата в ранней истории Земли этот аспект должен быть принят во внимание, тогда как он не играл никакой роли со времен истории человечества.
Угловая зависимость
Выход на квадратный метр всегда относится к площади, перпендикулярной излучению. Если солнце расположено не перпендикулярно облучаемой поверхности, мощность излучения по отношению к облучаемой площади составляет:
Э. 0 ⋅ грех ( α ) <\ Displaystyle E_ <0>\ cdot \ sin (\ alpha)> , где — угол между направлением падения излучения и поверхностью. α <\ Displaystyle \ альфа \! \;>
Больше фактов
Мощность излучения солнца, постоянно светящего на Землю, может быть рассчитана как произведение солнечной постоянной ( E 0 = 1361 Вт / м 2 ) на площадь земного контура . Контур Земли представляет собой примерно круг со (средним) радиусом Земли R 0 = 6 371 км. Полная мощность излучения Солнца, поступающего на Землю, соответственно составляет около 174 петаватт (ПВт):
Э. 0 ⋅ π Р. 0 2 знак равно 173 , 55 ⋅ 10 15-е W. <\ Displaystyle E_ <0>\ cdot \ pi R_ <0>^ <2>= 173 <,>55 \ cdot 10 ^ <15>\, \ mathrm
Общая поверхность Земли в четыре раза больше площади земного контура. Земля постоянно посылает тепловое излучение со всей поверхности в космос с четвертью солнечной постоянной ( E 0 = 1361 Вт / м 2 ) . Температура поверхности Земли изменилась таким образом, что здесь есть равновесие. 340 W. м 2 <\ displaystyle 340 <\ mathrm <\ frac
Для сравнения, мировая потребность человечества в энергии составляла 140 ПВтч в 2010 году (166 ПВтч или 14,282 ГТЭ или 600 ЭДж в 2018 году по данным МЭА). Таким образом, Солнце излучает на Землю чуть больше энергии за один час, чем текущая годовая мировая потребность человечества в энергии.
Атмосфера Земли и ее климат влияют на глобальную радиацию на поверхности Земли. Геометрический эффект описывает воздушную массу ( масса воздуха ).
Чтобы исключить влияние атмосферы, измерения солнечной постоянной в космосе производятся с 1978 года. Спутник SOHO , запущенный в 1995 году , непрерывно наблюдает за Солнцем с помощью радиометра Virgo. Измерения координируются Королевским метеорологическим институтом Бельгии .
Сияющая сила солнца
Из солнечной постоянной ( E 0 = 1361 Вт / м 2 ) может быть мощность излучения Φ вычислить солнце, реагируя с поверхностью A этого шара- оболочки, умноженной на солнце, радиус центрального Эрдаба составляет r = 149,6 x 10 9 м имеет:
Φ знак равно Э. 0 А. знак равно Э. 0 ⋅ 4-й π р 2 знак равно 3,828 ⋅ 10 26 W. <\ Displaystyle \ Phi = E_ <0>A = E_ <0>\ times 4 \ pi r ^ <2>= 3 <,>828 \ times 10 ^ <26>\, \ mathrm
Величину лучистой мощности Солнца также можно оценить с помощью закона Стефана-Больцмана и, наоборот, можно оценить солнечную постоянную.
Освещенность солнца в Германии
| Погодные условия | летом | зима |
|---|---|---|
| в основном чистое небо | до 1000 Вт / м² | до 500 Вт / м² |
| от легкой до средней облачности | до 600 Вт / м² | до 300 Вт / м² |
| тяжелый облачный покров или облачный туман | до 300 Вт / м² | до 150 Вт / м² |
Имеется в виду солнечная радиация, падающая на один квадратный метр поверхности вблизи земли, когда солнце находится на пике около полудня ( обратите внимание на летнее время !), А поверхность ориентирована под прямым углом к падающей радиации.
Солнечные постоянные планет
В следующей таблице приведены солнечные постоянные для планет и некоторых других небесных тел Солнечной системы:
Источник