7/18/15
1
Ch- ¬ng I. n¨ng l- îng bøc x¹ mÆt trêi
1.1. §Æc ®iÓm vËt lý vµ …
… nguån gèc n¨ng lưîng mÆt trêi
mÆt trêi cã = 1,39.106 km, V = 1,41.1018km3. NhiÖt ®é
quang cÇu 6000 0K, vïng lâi 15.106 0K, s¾c cÇu 2. 106 0K, nhËt
hoa 20.103 0K.
Thµnh phÇn mÆt trêi gåm 70 - 71% thÓ tÝch lµ H2, 27 - 29%
lµ Heli vµ 1 - 3% lµ c¸c khÝ kh¸c. Díi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é rÊt
lín, ph¶n øng nhiÖt h¹ch x¶y ra t¹o ra n¨ng l- îng khæng lå
nªu trªn:
H2 He + Q
Ph¶n øng x¶y ra 3 bíc:
B1. H1 + H1 = H2 +
B2. H2 + H1= He3 + + e
B3. He3 + He3 = He4 + 2H1
1. vïng lâi (core)
7. Tai löa (Sunspot)
6 7
CÊu t¹o
mÆt trêi
2. vïng ph¸t x¹ (Radiation layer)
3. vïng ®èi lu (Convective layer)
4. quang cÇu (Photosphere)
5. s¾c cÇu (Chromosphere)
6. nhËt hoa (Corona)
1 4 3 2 5
1. vïng lâi
2. vïng ph¸t x¹
3. vïng ®èi lu
4. quang cÇu
5. s¾c cÇu
6. nhËt hoa
7. Tai löa
6 7
CÊu t¹o mÆt trêi
Hoạt động của Mặt trời
S¬ ®å HÖ mÆt trêi cña Nicola C«pecnic
TÝnh to¸n n¨ng l- îng mÆt trêi
Theo Einstain th× n¨ng l- îng sinh ra tÝnh theo c«ng thøc: E = C2.m
trong ®ã: h»ng sè C = 107 jun, m = (4mH1 - mHe4)
NÕu cã 1g H2 ph¶n øng th× m = 0,01g nªn E = 1012 jun. Cø mçi gi©y tiªu
hao 4 tÊn H2 nªn n¨ng l- îng sinh ra tíi 4.1018jun/s. hay b»ng lµ 5,7.1016
Kcal/phót.
H»ng sè mÆt trêi lµ n¨ng l- îng BXMT chiÕu trªn 1 cm2, trong 1 phót cña
mÆt cÇu t- ëng t- îng cã t©m lµ mÆt trêi vµ b¸n kÝnh lµ 1 §VTV, (chÝnh lµ
ë giíi h¹n ngoµi cña khÝ quyÓn tr¸i ®Êt) b»ng 2 + 3,5% Cal/cm2/phót
(Odum - 1971). 1 §VTV = 149.6.106 km lµ kho¶ng c¸ch TB tõ T§ ®Õn MT
N¨ng l- îng toµn phÇn cña mÆt trêi chiÕu trªn mét mÆt cÇu t- ëng
t- îng cã t©m lµ mÆt trêi vµ b¸n kÝnh lµ 1 §VTV ®- îc gäi lµ c«ng suÊt
mÆt trêi (W).
VËy W = 4R2.I0 W = 3,86.1026 jun/s (hay watt).
MÆt trêi cßn ph¸t ra c¸c h¹t electron vµ pozitron gäi lµ giã mÆt trêi, g©y
ra b·o tõ ë tr¸i ®Êt.
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
7/18/15
2
Thu ph©n (23/IX)
H¹ chÝ (22/VI)
§«ng chÝ (22/XII)
147.106 Km (3/I)
152.106 km (5/VII)
1.2. Đặc diểm thiên văn Hệ mặt trời – Trái đất
§¬n vÞ c- êng ®é BXMT
Cal/cm2/phót (Béi sè Kcal/cm2/n¨m)
100 lux = 1Watt/m2
1 microeinsteins/m2/s = 10 lux
1 lengli = 1 cal/cm2
1 cal/cm2/phót = 69 930 lux
1 Jun = 0,24 calo
1 watt = 14,3 calo
Gäi Q lµ n¨ng l- îng
cña chïm tia s¸ng:
Q = I.[AB] = S'.[CB]
S' lµ n¨ng l- îng trªn A
mÆt n»m ngang I h0
[AB] S'
S' = I. -----
[CB] C B
mÆt n»m ngang
H×nh 1. S¬ ®å trùc x¹ trªn bÒ mÆt n»m ngang
S' = I.sinh0
1.3. Cường độ Bức xạ mặt trời
Chế độ mặt trời vùng nội chí tuyến
Chuyển động biểu kiến của mặt trời (Solar zenith)
Sự hấp thụ bức xạ sóng ngắn và sóng dài bởi một số các chất khí
trong bầu khí quyển (Fleagle & Businger 1980)
CO2 là chất khí nhà kính chủ yếu,
nếu không có CO2, nhiệt độ của trái đất = -18oC
H×nh 1.2. Phæ bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng mÆt ®Êt (Gates, 1965)
[Khi xuyªn qua khÝ quyÓn (I) ; mÆt biÓn nhËn ®- îc vµo ngµy trêi n¾ng (II); xuyªn
qua líp m©y dµy (III); xuyªn qua th¶m thùc vËt (IV) xuyªn qua m¸i kÝnh (V)].
¤xy (O2) hÊp thu: bíc sãng 0,69 - 0,76 vµ < 0,2
¤z«n (O3) hÊpthu: bíc sãng 0,2 - 0,32 vµ 0,43 - 0,75
Cacbonic (CO2) hÊp thu: 2,05 - 2,7 ; 4,3 vµ 12,9 - 17,1.
H¬i níc (H2O) hÊp thu: bíc sãng 0,58 - 0,61, 0,68 - 0,73 vµ 4 - 40.
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
7/18/15
3
Hình 1.3. Sơ đồ đường đi của tia sáng trong khí quyển
B¶ng 2. Khèi l- îng khÝ quyÓn (m) tia s¸ng ®i qua øng víi ®é cao mÆt trêi (ho)
®é cao mÆt trêi
(ho)
90o
70o
60o
50o
40o
30o
20o
10o
5o
3o
1o
0o
Khèi l- îng khÝ
quyÓn (m)
1,0
1,06
1,15
1,3
1,55
2,0
2,9
5,6
10,4
15,3
28,9
37,4
H×nh 1.4. §é cao mÆt trêi vµ ®- êng ®i cña tia
s¸ng trong khÝ quyÓn ë c¸c vÜ ®é
I = I0.Pm
Trùc x¹ (S): PhÇn n¨ng l- îng BXMT chiÕu xuèng mÆt ®Êt d- íi d¹ng
c¸c tia song song, trùc tiÕp tõ mÆt trêi.
S lµ chØ tiªu ®¸nh gi¸ khÝ hËu cña c¸c vïng,
S phô thuéc: vÜ ®é, ®é cao ®Þa h×nh, mïa trong n¨m, thêi tiÕt...
T¸n x¹ (D): PhÇn n¨ng l- îng BXMT chiÕu xuèng mÆt ®Êt sau khi bÞ
khuyÕch t¸n ë trong khÝ quyÓn.
§Þnh luËt Roley: D tû lÖ nghÞch víi luü thõa bËc 4 cña b- íc sãng vµ
kÝch th- íc cña phÇn tö g©y khuyÕch t¸n:
C
D = --- I
4
1
D = --- Io (1- Pm) sinho
2
Tæng x¹ (Q): Q = S + D
H×nh 2. Ph©n bè trung b×nh n¨m của tổng xạ (Kcal/cm2/n¨m)
Bøc x¹ sãng dµi mÆt ®Êt (E®) vµ bøc x¹ nghÞch khÝ
quyÓn (EKQ)
C«ng thøc Stefan-Boltzmann:
= 0,826.10-10 [cal/cm2/phót.®é-4]
T nhiÖt ®é cña vËt bøc x¹ (0K)
Kh¶ n¨ng bøc x¹ t- ¬ng ®èi cña mÆt ®Êt
Lo¹i bÒ mÆt
Lo¹i bÒ mÆt
VËt ®en tuyÖt ®èi
1,00
®ång cá
0,94
®Êt ®en
0,87
mÆt n- íc
0,96
C¸t
0,89
mÆt tuyÕt
0,99
BiÓu thøc Wien:
H»ng sè b = 2,886.10-3 mm.®é
Eo = .T4
E® = ..T4
max = b/T
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
7/18/15
4
Bøc x¹ ph¶n chiÕu sãng ng¾n (Rn)
Lµ phÇn bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng mÆt ®Êt bÞ ph¶n x¹ trë l¹i
khÝ quyÓn.
Rn phô thuéc ®Æc ®iÓm bÒ mÆt ph¶n x¹ (do mµu s¾c, ®é nh½n,
cÊu tróc kh¸c nhau)
Albedo: Rn
A% = --------- 100
Q
B¶ng 3. TrÞ sè albedo trªn c¸c lo¹i bÒ mÆt (%)
BÒ mÆt ph¶n x¹
Albedo
BÒ mÆt ph¶n x¹
Albedo
§Êt ®en
5-15
C¸nh ®ång b«ng
20-25
§Êt x¸m - ít
10-20
Rõng th- êng xanh
10-20
§Êt sÐt
20-35
Rõng l¸ to
15-20
§Êt c¸t kh«
25-45
Rõng l¸ kim
10-15
Ruéng khoai t©y
15-25
MÆt n- íc
70-85
§ång lóa
15-25
M¨t tuyÕt míi r¬i
80-95
H×nh 3. Ph©n bè c©n b»ng bøc x¹ hµng n¨m (Kcal/cm2/n¨m)
C©n bµng bøc x¹: B = S + D + EKQ- Eđ - Rn
Lượng bức xạ sóng
dài đi ra khỏi bầu
khí quyển hàng năm
Lượng bức
xạ sóng
ngắn mặt
đất nhận
được hàng
năm
B<0
B>0
Bøc x¹ quang hîp
(PAR - Photosynthesis Active Radiation):
PAR = Cs . S
PAR = CD . D
PAR = CQ . Q
Trong ®ã: CS lµ hÖ sè trùc x¹ (CS = 0,2 - 0,45)
CD lµ hÖ sè t¸n x¹ (CD = 0,5 - 0,8)
CQ lµ hÖ sè tæng x¹ (CQ = 0,52)
1. Gièng cã n¨ng suÊt cao: thÊp c©y,
l¸ ®øng, gãc l¸ nhá cã hiÖu suÊt
quang hîp cao (kiÓu c©y lý tëng)
2. Gièng cã n¨ng suÊt thÊp: cao
c©y, l¸ n»m ngang, gãc l¸ lín (kiÓu
c©y cã hiÖu suÊt quang hîp th©p)
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
7/18/15
5
Hình 1.10. Loài hoa phong lan ưa bóng
Hình 1.11. Nho là cây ưa sáng
Quang chu kú
Kh¸i niÖm: Sù lÆp ®i lÆp l¹i cña ®é dµi thêi gian chiÕu s¸ng mçi
ngµy.
Quang chu kú thiªn v¨n: thay ®æi theo vÜ ®é ®Þa lý
Quang chu kú ®Þa ph- ¬ng
B¶ng 4. Quang chu kú ë mét sè vÜ ®é ®Þa lý (Sunghin - 1987)
§¬n vÞ: (giê.phót)
Th¸ng
VÜ ®é ®Þa lý
0o
10o
20o
30o
40o
50o
60o
70o
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
12,54
12,51
12,51
12,50
12,53
12,53
12,54
12,51
12,50
12,51
12,51
12,53
12,22
12,35
12,48
13,06
13,21
13,31
13,26
13,13
12,55
12,39
12,25
12,21
11,54
12,18
12,46
13,24
13,55
14,12
14,04
13,37
13,00
12,27
12,00
11,47
11,19
12,01
12,48
13,47
14,35
15,02
14,48
14,06
13,02
12,17
11,31
10,09
10,41
11,39
12,49
14,13
15,27
16,08
15,51
14,47
13,26
12,06
11,00
10,26
9,49
11,16
12,57
14,55
16,45
17,50
17,24
15,46
13,46
11,57
10,19
9,26
8,32
10,42
13,08
16,07
19,16
22,19
20,46
17,37
14,23
11,41
9,26
7,54
5,44
9,40
13,36
18,55
24,00
24,00
24,00
23,16
15,38
11,18
7,12
4,16
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/