Päikesekiirgus: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub |
uus versioon |
||
1. rida:
<!--
{{vaidlustatud}}{{ToimetaAeg|kuu=jaanuar|aasta=2016}}
-->
[[Pilt:Solar irradiance spectrum 1992.gif|Päikesekiirguse spekter Maa atmosfääri ülapiiril lainearvude skaalas.|thumb]]
'''Päikesekiirgus''' on [[Päike|Päikeselt]] lähtuv
[[Elektromagnetiline_kiirgus|elektromagnetlainete]] ja aineosakeste voog. <ref
name="TTK"> Eensaar, A.
[http://eprints.tktk.ee/128/2/paikesekiirgus/pike_maa_energiaallikana.html,
"Päikesekiirgus atmosfääris"]. Tallinna Tehnikakõrgkool. 2012. (vaadatud:
09.11.2015)</ref> Päikesekiirguse voog mõjutab tugevasti elu Maal, sellest sõltub
atmosfääri soojenemine ja jahtumine, atmosfääri püsivus, vee aurumine ja
kondensatsioon, soojusenergia olemasolu ja üldisemalt Maa kliima. Suurem osa
päikesekiirgusest hajub maailmaruumis laiali. [[Maa_(planeet)|Maani]] jõuab vaid
pool miljardikku kogu kiirgusest ehk 5,4 x 10<sup>12</sup> tera[[Džaul|džauli]]
aastas.<ref name="KKT"> Russak, V., Kallis, A.
[http://www.ilmateenistus.ee/wp-content/uploads/2013/01/eesti_kiirguskliima_teatmik.pdf
"Eesti kiirguskliima teatmik"]. Tallinn. 2013. </ref> Maa keskmisel kaugusel
Päikesest Maa atmosfääri ülapiirile päikesekiirtega risti olevale pinnaühikule
langevat kiirgusvoo hulka nimetatakse [[solaarkonstant|solaarkonstandiks]].
Solaarkonstandi väärtus muutub Päikese 11-aastase tsükli kestel vahemikus
1361-1362 W/m^2. Atmosfääriväline päikesekiirguse spekter on ligikaudu võrdne
[[Absoluutselt_must_keha|absoluutselt musta keha]] kiirgusega temperatuuril 5800
K. <ref name="TTK" />
== Päikesekiirgus maapinnal ==
[[File:Päikese spekter.jpg|pisi|Päikese kiirgusvoo tiheduse muutumine atmosfääri
läbimisel]]
Läbi atmosfääri maapinnani jõudva päikesekiirguse voog sõltub
laiuskraadist, aastaajast ja kellaajast.<ref name="piiapost"> Post, P.
[http://ael.physic.ut.ee/KF.Private/Piia.Post/meteo/Kiirgusseadused.PDF "Kiirguslikud
protsessid atmosfääris"]. Materjalid üldmeteoroloogia kursuse jaoks.</ref>
Atmosfääri läbides osa kiirgust neeldub või hajub tagasi maailmaruumi, sest õhu
molekulid, [[aerosool]]i osakesed ja veepiisad pilvedes neelavad ja hajutavad kiirgust.
<ref name="KKT" /> <ref name="english"> Russell, R.
[http://www.windows2universe.org/sun/spectrum/multispectral_sun_overview.html "The
Multispectral Sun"]. 2007. (vaadatud: 09.11.2015)</ref>
Nii on maapinnani jõudev kiirgusvoog väiksem kui atmosfääri ülapiirile saabuv ja
selle spektraalne koostis on muutunud. Teadusharu, mis uurib päikesekiirguse
intensiivsust ja spektraalset koostist ning selle levi atmosfääris, hüdrosfääris
ja taimkattes ning päikesekiirguse peegeldumist aluspinnalt, on
[[aktinomeetria]]. Aktinomeetrias eristatakse nelja olulist kiirgusvoogu:
otsekiirgus, hajuskiirgus, summaarne kiirgus ja peegeldunud kiirgus.
===Otsekiirgus===
Otsekiirgus on see osa päikesekiirgusest, mis jõuab päikeseketta suunast
maapinnale praktiliselt paralleelsete kiirte kimbuna.
Otsekiirgust mõõdetakse kiirtega risti asetseval pinnal. Otsekiirguse
voog sõltub mitmest faktorist:
* Maa ja Päikese vahelisest kaugusest;
* päikese suunas pilvede olemasolust ja läbipaistvusest - paksematest pilvedest nagu rünkpilved ja kihtpilved päikesekiirgus ilma hajumata läbi ei jõua;
* atmosfääri läbipaistvusest, mida mõjutavad lisaks õhu püsikomponentidele kõige rohkem veeauru ja aerosooli hulk atmosfääris;
* päikese seniitkaugusest, sest sellest oleneb päikesekiirte tee pikkus atmosfääris.
Otsekiirguse voog muutub suurtes piirides. Selgelt tulevad välja ööpäevane ja
aastane käik. Väiksematel laiuskraadidel sisaldab atmosfäär rohkem veeauru ja
lisandeid kui suurematel laiustel, seega on otsekiirguse maksimaalne voog
suurematel laiuskraadidel suurem.
Eestis jäävad otsekiirguse kuusummad vahemikku 50 kuni 600 MJ/m<sup>2</sup>.<ref name="TTK" /><ref name="KKT" />
===Hajuskiirgus===
Hajuskiirgus on see osa päikesekiirgusest, mis pärast hajumist õhu molekulidel,
aerosoolil, veeaurul ja pilvedes jõuab maapinnale kõikvõimalikest suundadest.
Hajuskiirguse voogu mõjutab lisaks päikese seniitkaugusele kõige rohkem see, kui
suur osa taevasfäärist on kaetud pilvedega, kuidas pilved paiknevad päikese
suhtes ning kui paksud on pilved. Selge taeva korral kujundab hajuskiirguse voo
päikese seniitkaugus ning veeauru ja aerosooli hulk atmosfääris. Hajuskiirguses
on lühema lainepikkusega kiirguse osakaal suurem kui otsekiirguses.
Hajuskiirguse puhul on oluline osa ka lumikattel. Viimase olemasolul suureneb
maapinnale langenud kiirguse tagasipeegeldumine, mis omakorda hajub atmosfääris
tagasi maa suunas ja suurendab nii hajuskiirguse hulka.
Hajuskiirguse kuusummad Eestis on vahemikus 20 kuni 300 MJ/m<sup>2</sup>.<ref name="TTK" />
===Summaarne kiirgus===
Summaarne kiirgus on horisontaalsele pinnale langeva otsekiirguse ja
hajuskiirguse summa. Otsekiirguse ja hajuskiirguse osa summaarses kiirguses
sõltub tugevasti päikese kõrgusest, pilvede hulgast ning liigist ja atmosfääri
läbipaistvusest. Summaarse kiirguse voog sõltub samadest teguritest kui ta
komponendid. Osa sõltuvusi on aga nõrgemad, sest mõju otse- ja hajuskiirgusele on
vastupidine (pilvisus, atmosfääri läbipaistvus).
Summaarse kiirguse spektraalne koostis sõltub otse- ja hajuskiirguse
spektraalsest koostisest ja nende voogude suhtest.<ref name="KKT" />
Eestis on summaarse kiirguse keskmised kuusummad vahemikus 20 kuni 630
MJ/m<sup>2</sup>.<ref name="TTK" /> Hea atmosfääri läbipaistvuse, suure päikese
kõrguse ja sobiva pilvede paigutuse korral võib summaarse kiirguse vootiheduse
hetkväärtus ületada solaarkonstanti.
===Peegeldunud kiirgus===
Osa maapinnale langenud kiirgusest peegeldub tagasi atmosfääri.
Kuivõrd maapind ei ole kunagi peegelsile vaid on kare, konarlik ja/või kaetud
taimedega, siis peegeldub maapinnale langenud kiirgus difuusselt kõikvõimalikesse
suundadesse. Maapinnalt peegeldumist iseloomustab [[Albeedo|albeedoga]], s.o.
kogu kõikvõimalikesse suundadesse peegeldunud voo suhe summaarse kiirguse voogu.
<ref name="KKT" />
== Mõõtmine ==
[[Aktinomeetria|Aktinomeetrias]] käsitletakse enamasti kiirgustingimusi
horisontaalsel pinnal. Sõltuvalt kiirguse lainepikkusest jaotatakse see lühi- ja
pikalaineliseks kiirguseks. Kui kiirguse lainepikkus jääb vahemikku 0,2–4,0 µm,
loetakse see lühilaineliseks. Pikalaineliseks piirkonnaks on 4–100 µm.
Päikesekiirgus on 99% ulatuses lühilaineline. Päeval on kogu lühilaineline
kiirgus kas Päikeselt saabuv või atmosfääris ja maapinnal hajunud päikesekiirgus.
Pikalainelises kiirguses domineerib maapinna ja atmosfääri omakiirgus. Otsest
kiirgust mõõdetakse [[Aktinomeeter|aktinomeetriga]]. Summaarset ja peegeldunud
kiirgust mõõdetakse [[püranomeeter|püranomeetritega]]. Hajuskiirgust mõõdetakse
püranomeetriga, millel on otsene kiirgus varjutatud kas variringiga või
kellamehhanismiga liigutatava varikettaga. <ref name="KKT" />
===Ajalugu===
Päikesekiirguse olemuse vastu hakati huvi tundma 17. sajandil, kui
[[Galileo_Galilei|Galileo]] uuris Päikese plekke ja [[Isaac_Newton|Newton]]
avastas valguse spektraalse iseloomu. Esimese aktinomeetri valmistas 19.
sajandil inglise astronoom [[John Herschel|John Herschel]]. See kujutas endast
suurt ja tundlikku termomeetrit, millega sai määrata kindlal ajaperioodil
termomeetri poolt neelatud kiirguse [[Soojushulk|soojushulga]]. <ref name="KKT" />
=== Mõõtmine Eestis ===
Eestis on päikesekiirgust mõõdetud juba ligi 80 aastat. Esialgu olid mõõtmised
küll episoodilised ja puudulikud. Korrapäraste ja pidevate mõõtmiste algus jääb
20. sajandi keskpaika, mil kiirgust hakati mõõtma Tartu aktinomeetriajaamas
(alates 01.10.1965 Tõraveres) ja pisut hiljem ka Tiirikoja järvejaamas. 1953–1964
toimusid mõõtmised ka Kuusiku meteoroloogiajaamas ja Tooma soojaamas.<ref
name="mootmised">[http://www.ilmateenistus.ee/ilmatarkus/mootetehnika/mootmised-maapinnal/paikesekiirgus/
Mõõtmised maapinnal]. Riigi ilmateenistus. (vaadatud: 09.11.2015) </ref>
Piisavalt usaldusväärse pikkusega mõõtmiste aegread on seega Tõravere ja
Tiirikoja kohta. Need on ka ühed pikematest vaatlusridadest Põhja-Euroopas.
Ülejäänud paikade kiirgusrežiimi leidmiseks tuleb kasutada empiirilisi valemeid.
Hoolimata sellest, et Eesti on pindalalt väike, erinevad kiirgustingimused eri
kohtades suuresti. Näiteks Tõravere jaam asub sisemaal kaugel suurtest
veekogudest, aga Tiirikoja jaam on Peipsi järve lähedal, mis sealset
kiirgusrežiimi tugevalt mõjutab. <ref name="TTK" />
Hetkel mõõdetakse Eestis päikesekiirgust üheksas jaamas: Tartu-Tõravere,
Tiirikoja, Tallinn-Harku, Pärnu, Vilsandi, Pakri, Narva-Jõesuu, Roomassaare ja
Haapsalu. 14 jaama mõõdavad ka veel päikesepaiste kestust.<ref name="horisont">
Kallis, A. [http://www.horisont.ee/node/507 "Miks me mõõdame päikesekiirgust?"]
Horisont 3/2008. Tallinn.</ref> Tõravere aktinomeetriajaam kuulub ülemaailmsesse
päikesekiirguse mõõtmise baasjaamade võrku BSRN (Baseline Surface Radiation
Network, http://www.gewex.org/bsrn.html).
==Mõju inimestele==
Päikeselt saabuvatest kiirgusvahemikest mõjutab inimest otseselt enim
[[Ultraviolettkiirgus|ultraviolettkiirguse]] piirkond. UV-kiirgus on vajalik
[[D-vitamiin|D-vitamiini]] tekkimiseks. D-vitamiinil on oluline roll organismi
kaltsiumiringes.<ref name="dvit"> Kull, M.
[http://www.kliinikum.ee/attachments/article/118/D_vitamiinist_TA.pdf
"D-vitamiinist"]. Tartu Ülikooli kliinikum. 2014. Tartu.</ref> Samas liiga
suurtes [[Doos_(üldmõiste)|doosides]] kahjustab see inimeste tervist. UV-kiirguse
jõudmist maapinnale takistab [[Osoonikiht|osoonikiht]], ilma milleta oleks elu
Maal võimatu.<ref
name="RI">[http://www.ilmateenistus.ee/ilmatarkus/kasulik-teada/paike/ "Päike ja
UV-kiirgus"]. Riigi Ilmateenistus. (vaadatud: 09.11.2015)</ref>
UV-kiirguse ohtlik mõju väljendub enim nahapõletuste tekkes. Mõju hindamiseks
kasutatakse [[UV-indeks|UV-indeksit]]. Indeksi väärtus sõltub kiirguse
lainepikkusest, päikese kõrgusest ja pilvisusest. Öösel on indeksi väärtus 0. Kui
indeks on 6 või rohkem, tekib heleda nahaga inimestel (sh ka eestlastel) põletus
25 minutiga. Eestis on kõrgeim UV-indeksi väärtus olnud 8,6, mis mõõdeti
Tõraveres 6. juulil 2008.<ref name="RI" /> <ref name="aastaraamat"> Kallis, A.
"2008. aasta ilma meenutades". 2008. (lk 7)</ref>
<!--
'''Päikesekiirgus''' on [[Päike|Päikeselt]] lähtuv [[Elektromagnetiline_kiirgus|elektromagnetlainete]] ja aineosakeste voog ehk Päikese poolt kiiratud energia. <ref name="TTK"> Eensaar, A. [http://eprints.tktk.ee/128/2/paikesekiirgus/pike_maa_energiaallikana.html, "Päikesekiirgus atmosfääris"]. Tallinna Tehnikakõrgkool. 2012. (vaadatud: 09.11.2015)</ref> Päikesekiirguse voog mõjutab tugevasti elu Maal, sellest sõltub atmosfääri soojenemine ja jahtumine, atmosfääri püsivus, vee aurumine ja kondensatsioon, soojusenergia olemasolu ja Maa kliimade omadused. Päikesekiirguse voog sõltub laiuskraadist, aastaajast ja kellaajast.<ref name="piiapost"> Post, P. [http://ael.physic.ut.ee/KF.Private/Piia.Post/meteo/Kiirgusseadused.PDF "Kiirguslikud protsessid atmosfääris"]. Materjalid Üldmeteoroloogia kursuse jaoks.</ref> Suurem osa kiirgusest hajub maailmaruumis laiali. [[Maa_(planeet)|Maani]] jõuab aastas vaid pool miljardikku kogu kiirgusest ehk 5,4 x 10<sup>12</sup> tera[[Džaul|džauli]].<ref name="KKT"> Russak, V., Kallis, A. [http://www.ilmateenistus.ee/ilmatarkus/publikatsioonid/eesti-kiirguskliima-teatmik/, "Eesti kiirguskliima teatmik"]. Tallinn. 2013. </ref>
82. rida ⟶ 257. rida:
UV-kiirguse ohtlik mõju väljendub enim nahapõletuste tekkega. Mõju hindamiseks kasutatakse [[UV-indeks|UV-indeksit]]. Indeksi väärtus sõltub kiirguse lainepikkusest, Päikese kõrgusest ja pilvisusest. Öösel on indeksi väärtus 0. Kui indeks on 6 või rohkem, tekib heleda nahaga inimestel (sh ka eestlastel) põletus 25 minutiga. Eestis on kõrgeim UV-indeksi väärtus olnud 8,6, mis mõõdeti Tõraveres 6. juulil 2008.<ref name="RI" /> <ref name="aastaraamat"> Kallis, A. "2008. aasta ilma meenutades". 2008. (lk 7)</ref>
-->
==Viited==
| |||