Lesson 2. Năng lượng bức xạ của Mặt Trời

Question 1

Đường kính và thể tích của mặt trời?

Answer 1

đường kính khoảng 1.392.000 km, thể tích 1,41.1018 km3

Question 2

Đặc điểm nhiệt độ của Mặt Trời?

Answer 2

• Ở nhân mặt trời nơi xảy ra phản ứng hạt nhân nhiệt độ lên tới 15 triệu độ
• Nhiệt độ bề mặt của mặt trời ở phần quang cầu vào khoảng 6000oK
• Ở phần sắc cầu khoảng 20.000oK
• Ở phần nhật hoa vào khoảng 2.000.000oK

Question 3

Khoảng cách trung bình từ mặt trời đến trái đất?

Answer 3

khoảng cách trung bình từ mặt trời đến trái đất vào khoảng 149,6 triệu km (do quỹ đạo Trái đất hình elip)

Question 4

Đặc điểm về năng lượng của mặt trời?

Answer 4

• Cứ mỗi giây mặt trời tiêu hao trên 4 tấn hyđrô để tạo ra năng lượng
• Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt trời hết nhiên liệu
• Năng lượng BXMT khi đi qua bầu khí quyển Trái đất, bị phản xạ và bị hấp thụ, khi đến được trái đất có khoảng 0,5 phần tỉ công suất bức xạ năng lượng toàn phần của mặt trời

Question 5

Đặc trưng của bức xạ mặt trời?

Answer 5

là cường độ năng lượng; quang chu kỳ; quang phổ và các dạng bức xạ mặt trời

Question 6

Từ trường mặt trời/gió mặt trời?

Answer 6

• Gió mặt trời là dòng các hạt prôton và electron xuất phát từ bề mặt mặt trời bay vào không gian.
• Tốc độ di chuyển của các dòng hạt khi tới các lớp trên cùng của khí quyển trái đất khoảng 400-500 km/s gây ra hiện tượng bão từ và cực quang.

Question 7

Đặc điểm năng lượng bức xạ của mặt trời?

Answer 7

• Năng lượng bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng đầu tiên của mọi quá trình chuyển hoá năng lượng trên bề mặt trái đất. Năng lượng bức xạ mặt trời chiếu tới trái đất có thể chuyển sang các dạng khác như nhiệt năng
• Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng gần như duy nhất được thế giới thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp biến các chất vô cơ (CO2, H2O) thành chất hữu cơ (glucoza), từ đó hàng loạt các chất hữu cơ khác tạo thành

Question 8

Khái niệm cường độ bức xạ mặt trời?

Answer 8

(I) là năng lượng chiếu tới một đơn vị diện tích đặt vuông góc với tia tới trong một đơn vị thời gian

Question 9

Khái niệm hằng số mặt trời?

Answer 9

• Hằng số mặt trời là năng lượng bức xạ toàn phần của mặt trời truyền thẳng góc đến diện tích 1 cm2 trong 1 phút ở khoảng cách trung bình từ mặt trời tới trái đất
• Tại giới hạn trên của khí quyển cường độ bức xạ mặt trời tương đối ổn định được gọi là hằng số mặt trời

Question 10

Sự suy yếu của BXMT khi đi qua Oxi?

Answer 10

Oxy hấp thụ bước sóng trong phổ nhìn thấy (0,69 - 0,76 μ) và cực tím (< 0,2 μ). Sự hấp thụ các tia cực tím ở các lớp khí quyển trên cao dẫn đến sự phân ly phân tử oxy để tạo thành ozôn

Question 11

Sự suy yếu của BXMT khi qua Ozon?

Answer 11

Hấp thụ bức xạ có bước sóng λ = 0,2 - 0,32 μ. Ngoài ra dải các tia bức xạ có bước sóng λ = 0,43 - 0,75 μ cũng bị ozôn hấp thụ

Question 12

Sự suy yếu của BXMT khi qua CO2?

Answer 12

Hấp thụ bức xạ có bước sóng khoảng 2,05 đến 2,7μ và 4,3 μ. Tuy nhiên quan trọng hơn cả là dải bức xạ có bước sóng từ 12,9 đến 17,1 μ. Như vậy khí cacbonic hấp thụ dải sóng dài nên nó có tác dụng làm nóng trái đất.

Question 13

Sự suy yếu của BXMT khi qua hơi nước?

Answer 13

• Hơi nước hấp thụ nhiều dải bức xạ như 0,58-0,61 μ; 0,68 - 0,73 μ, đặc biệt từ 4 - 40 μ.
• Tuy nhiên, dải bức xạ từ 8-12 μ được gọi là cửa sổ của khí quyển, không bị hơi nước hấp thụ và lại là vùng phát xạ của mặt đất và khí quyển mạnh nhất, nhờ đó trái đất nguội nhanh do thoát nhiệt vào không gian vũ trụ.

Question 14

Sự suy yếu của BXMT bởi các tác nhân khác?

Answer 14

• Một phần bức xạ mặt trời bị các phần tử không khí, hơi nước, bụi và mây làm khuếch tán do vậy bức xạ mặt trời khi đi qua khí quyển cũng bị suy yếu đi.
• Một phần bức xạ mặt trời bị ngăn cản bởi các đám mây hoặc bị phản xạ trở lại khí quyển nên bị suy yếu đi

Question 15

Bức xạ mặt trời trực tiếp (trực xạ, S’) ?

Answer 15

• Trực xạ là năng lượng bức xạ mặt trời chiếu thẳng từ mặt trời đến mặt đất dưới dạng các tia song song
• Cường độ trực xạ phụ thuộc vào độ cao mặt trời, độ cao so với mực nước biển, vĩ độ địa lý, điều kiện thời tiết, địa hình (độ dốc, hướng dốc), …
• Cứ lên cao 1 km thì cường độ trực xạ tăng lên 0,1 – 0,2 calo/cm2/s.
• Trời nhiều mây thì mặt đất nhận được trực xạ ít.
• Cường độ trực xạ ở triền dốc hướng đông, tây lớn hơn ở vùng bắc, nam.

Question 16

Bức xạ khuyếch tán (D)?

Answer 16

• Bức xạ khuyếch tán còn được gọi là tán xạ. Tán xạ là một phần năng lượng bức xạ mặt trời được khí quyển, mây… khuyếch tán từ bầu trời xuống mặt đất.
• Giá trị cực đại của bức xạ khuyếch tán thường thấp hơn nhiều so với bức xạ trực tiếp.
• Vào những ngày trời trong bức xạ khuyếch tán có thể đạt tới 0,10 - 0,25 cal/cm2/phút, còn những ngày trời đầy mây bức xạ khuyếch tán chỉ đạt 0,08 - 0,1 cal/cm2/phút.
• Trong tự nhiên, bầu trời trong những ngày quang mây có màu xanh da trời là do các bước sóng ngắn (lam, chàm, tím, …) bị khuếch tán ở tầng cao của khí quyển.

Question 17

Bức xạ tổng cộng (tổng xạ, Q)?

Answer 17

• Tổng xạ có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành chế độ khí hậu của vùng. Tổng xạ phụ thuộc vào độ cao mặt trời, lượng mây, độ vẫn đục của khí quyển, vĩ độ địa lý, địa hình, …
• Trong những ngày trời trong vắt, khi độ cao mặt trời tăng, bức xạ khuếch tán giảm xuống thì tổng xạ gần bằng trực xạ.
• Thông thường tổng xạ tăng dần từ xích đạo về phía 2 cực. Tuy nhiên, ở cùng vĩ độ, tổng xạ ở vùng sa mạc (trời luôn trong sáng) lớn hơn ở vùng ven biển nhiều lần.

Question 18

Phản xạ (Rn)?

Answer 18

Phản xạ là phần bức xạ mặt trời, đặc biệt là sóng ngắn, bị “dội” trở lại khí quyển khi bức xạ mặt trời tiếp xúc với một bề mặt nào đó. Mức độ phản xạ tùy thuộc vào tính chất bề mặt của vật chất mà bức xạ mặt trời tiếp xúc (màu sắc, độ nhẵn, độ xốp, độ ẩm…) và góc tới của chùm bức xạ.

Question 19

Bức xạ sóng dài mặt đất (Eđ)?

Answer 19

• Khi nhận năng lượng bức xạ mặt trời, mặt đất nóng lên. Theo định luật thứ nhất nhiệt động học, nhiệt năng của mặt đất tiếp tục chuyển hóa sang dạng khác, đó là bức xạ sóng dài mặt đất.
• Bức xạ sóng dài mặt đất phụ thuộc vào nhiệt độ mặt đất, khả năng bức xạ tương đối của bề mặt.
• Khả năng bức xạ tương đối là tỷ số giữa bức xạ mặt đất và vật đen tuyệt đối. Ở cùng một nhiệt độ thông thường bức xạ mặt đất nhỏ hơn bức xạ từ vật đen tuyệt đối. Các bề mặt khác nhau có khả năng bức xạ tương đối khác nhau.

Question 20

Nguyên nhân gây nên hiện tượng suy giảm cường độ bức xạ mặt trời khi xuyên qua khí quyển?

Answer 20

• Hơi nước, khí CO2, O3, bụi, … trong khí quyển hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời tạo thành nhiệt năng và gây ra hàng loạt các phản ứng ion hóa.
• Các tia bức xạ mặt trời bị khuyếch tán theo nhiều hướng khác nhau khi đi vào bầu khí quyển.
• Một phần lớn năng lượng bức xạ mặt trời bị các đám mây phản xạ trở lại vào không gian.

Question 21

Bức xạ sóng dài khí quyển (bức xạ nghịch khí quyển, Engh)

Answer 21

• Tương tự như mặt đất, không khí khi hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời cũng nóng lên và bức xạ ra xung quanh (trong đó có phần hướng xuống mặt đất) dưới dạng sóng dài.
• Cường độ bức xạ sóng dài khí quyển đến mặt đất phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, vân độ, lượng hơi nước, bụi trong khí quyển.
• Ở vĩ độ trung bình, khi bầu trời quang mây, bức xạ bước sóng dài khí quyển đền mặt đất khoảng 0,4 – 0,5 calo.cm- 2.s-1; nếu trời đầy mây, bức xạ bước sóng dài khí quyển tăng thêm khoảng 20 – 30%.
• Ở nước ta, vào mùa đông, nếu lượng hơi nước trong khí quyển cao -> bức xạ bước sóng dài khí quyển lớn -> oi bức, khó chịu; ngược lại nếu trời quang, độ ẩm thấp -> lạnh giá.

Question 22

Cân bằng bức xạ mặt trời trên mặt đất?

Answer 22

• Thông thường cân bằng bức xạ ban ngày có giá trị dương, ban đêm có giá trị âm. Ngoại trừ ở vùng địa cực quanh năm băng tuyết, cân bằng bức xạ ở những vùng khác đều có giá trị dương, trong đó cân bằng bức xạ ở vùng xích đạo và vùng nội chí tuyến có trị số lớn nhất.
• Cân bằng bức xạ âm thì mặt đất mất nhiệt và lạnh đi nhanh chóng

Question 23

Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đến sự sống của thực vật?

Answer 23

– Quá trình quanh hợp
+ Diệp lục tố hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời giúp thực vật đồng hóa H2O và CO2 (chất vô cơ) thành chất hữu cơ đầu tiên cho sự sống của sinh vật
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

• Bức xạ quang hợp (Photosynthesis Active Radiation, PAR) là phần năng lượng bức xạ mặt trời được thực vật sử dụng để tiến hành quang hợp, có bước sóng từ 0,38 – 0,71 micro,
• Điểm bù ánh sáng của thực vật là cường độ bức xạ mặt trời tối thấp mà cây trồng có thể quang hợp và tích lũy được sản phẩm hữu cơ, thường có giá trị từ 0,02 – 0,03 cal.cm-2.s-1

Question 24

Quang phổ bức xạ mặt trời?

Answer 24

• Quang phổ BXMT là một dãi sóng liên tục gồm các tia có bước sóng λ từ 0 μ đến vô cùng
• Tuy nhiên, các bước sóng quá ngắn hoặc quá dài có năng lượng nhỏ nên trong thực tế chỉ xét các sóng điện từ có bước sóng từ 0,2 – 24,0 μ và được chia thành 3 dãy

Question 25

Tên gọi của các khoảng bước sóng?

Answer 25

• Bước sóng từ 0,2 – 0,38 micro m được gọi là các tia tử ngoại (ultraviolet) (phần lớn bị O3 hấp thu trong tầng bình lưu)
• Bước sóng từ 0,39 – 0,76 micro m được gọi là các tia trông thấy (visible) (di chuyển trong không gian với vận tốc khoảng 300.000m/s)
• Bước sóng từ 0,76 – 24,0 micro m được gọi là các tia hồng ngoại (infracted)
• Trong tổng năng lượng BXMT thì nhóm tia tử ngoại chiếm 7%, nhóm tia trông thấy 46%, và nhóm tia hồng ngoại chiếm 47%

Question 26

Quang chu kì?

Answer 26

• Quang chu kỳ là sự thay đổi lặp đi lặp lại của độ dài ngày
• Quang chu kỳ thay đổi theo mùa trong năm
• Quang chu kỳ thay đổi theo vĩ độ
• Vùng xích đạo độ dài ngày đêm luôn bằng nhau suốt cả năm
• Càng đi lên vĩ độ cao chêch lệch độ dài ngày đêm càng tăng
• Tại 2 cực trái đất (90o) chỉ có 1 ngày dài 6 tháng và 1 đêm dài 6 tháng

Question 27

Tác động của độ dài chiếu sáng đối với thực vật?

Answer 27

• Mối quan hệ giữa thực vật với độ dài ngày được gọi là chế độ quang kỳ.Trên cơ sở phản ứng của cây với quang kỳ, các cây được phân loại thành các cây ngày ngắn, ngày dài hay trung gian
• Ứng dụng phản ứng quang kỳ của cây trồng người ta có thể xây dựng thời vụ theo mục đích thu hoạch, xử lý ra hoa trái vụ, kích thích sinh trưởng dinh dưỡng, nhập nội giống

Question 28

Bức xạ hữu hiệu (Ehh)?

Answer 28

Ehh = Eđ - Engh
- Bức xạ hữu hiệu phản ánh biến động của năng lượng mặt đất do các quá trình bức xạ:
+ Ehh > 0: nhiệt độ mặt đất giảm
+ Ehh xấp xỉ bằng 0: nhiệt độ mặt đất ít biến đổi.
- Bức xạ hữu hiệu phụ thuộc vào trạng thái thời tiết, độ ẩm không khí, nhiệt độ, lượng mây, hàm lượng CO2 và CO trong không khí, …
+ Hàng ngày Ehh đạt cực đại vào lúc 12:00 – 14:00, và cực tiểu lúc 4:00 – 5:00.
+ Trong năm, Ehh mùa hè lớn hơn mùa đông.
+ Ehh ở những vùng khí hậu lục địa lớn hơn ở những vùng khí hậu ven biển.
+ Hàm lượng CO2 và CO trong không khí cao -> Ehh giảm -> nhiệt độ mặt đất tăng: hiện tượng hiệu ứng nhà kính.

Question 29

Bán kính và thể tích Trái Đất?

Answer 29

Bán kính 6,371, Thể tích 1,083.21 x 10^9 km3

Question 30

Thành phần không khí của Mặt trời?

Answer 30

• Cấu tạo chủ yếu gồm các nguyên tố H2 (70-71%), He (27-29%) và O2 (1 – 3%) ở trạng thái plasma.
• Trạng thái plasma tồn tại 99% ở vũ trụ. là trạng thái thứ tư của vật chất (rắn, lỏng, khí, plasma) trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Đại bộ phận phân tử hay nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân, các electron li khai chuyển động tương đối tự do giữa các hạt.

Question 31

Cấu trúc đơn giản của măt trời?

Answer 31

• Mặt trời có cấu trúc phức tạp, ở tâm của mặt trời là nhân, tiếp đến là vùng bức xạ, ra ngoài là vùng đối lưu, ngoài cùng là bề mặt mặt trời