Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương I

Chia sẻ: Le Duc Lê Đức Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

382
lượt xem 161
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng nguyên thuỷ của hầu hết các quá trình vận động vô sinh và hữu sinh trên trái đất. Các quá trình vô sinh như hoạt động của máy móc, các quá trình vật lý khí quyển... các quá trình hữu sinh như sinh trưởng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương I

B. KHÍ TƯ NG Ð I CƯƠNG Chương I. NĂNG LƯ NG B C X M T TR I B c x m t tr i là ngu n năng lư ng nguyên thu c a h u h t các quá trình v n ñ ng vô sinh và h u sinh trên trái ñ t. Các quá trình vô sinh như ho t ñ ng c a máy móc, các quá trình v t lý khí quy n..., các quá trình h u sinh như sinh trư ng, phát tri n và v n ñ ng c a sinh gi i... mu n x y ra ñư c thì c n ph i có năng lư ng. Xét v ngu n g c thì các ngu n năng lư ng ñó ñ u là năng lư ng b c x m t tr i. Các ñ c trưng c a b c x m t tr i như cư ng ñ năng lư ng, quang chu kỳ, quang ph và các d ng b c x m t tr i là nh ng y u t t o nên ñi u ki n th i ti t, khí h u và tác ñ ng tr c ti p t i ñ i s ng cây tr ng. 1. M T S ð C TRƯNG V T LÝ, THIÊN VĂN C A M T TR I M t tr i là m t qu c u l a kh ng l có ñư ng kính kho ng 1.392.000 km, th tích 1,41.1018 km3 . c u t o ch y u g m hyñrô,heli và ôxy tr ng thái plasma. Trong h m t tr i g m có m t ngôi sao là m t tr i ñ ng v trí trung tâm (ñ nh tinh) là v t duy nh t phát sáng và 9 hành tinh khác không phát sáng quay xung quanh m t tr i. Theo h th ng phân lo i sao trong thiên văn h c thì m t tr i có tên g i là " sao lùn vàng". Trong Thiên hà c a chúng ta, m t tr i ch là m t ngôi sao dư i trung bình v công su t b c x , kích thư c và nhi t ñ so v i hàng t ngôi sao khác. M t s thông s v t lý chung c a m t tr i • M t tr i có c u trúc ph c t p, tâm c a m t tr i là nhân ho c lõi ti p ñ n là vùng b c x , kho ng cách cách tâm ch ng 0,7-0,8 bán kính m t tr i là vùng ñ i lưu, ngoài cùng là b m t m t tr i. nhân m t tr i nơi x y ra ph n ng h t nhân nhi t ñ lên t i 15 tri u ñ . Nhi t ñ b m t c a m t tr i ph n quang c u vào kho ng 6000oK, ph n s c c u kho ng 20.000oK, ph n nh t hoa vào kho ng 2.000.000oK ( tính theo ñ ng năng trung bình c a các phân t ). • Trái ñ t chuy n ñ ng xung quanh m t tr i theo qu ñ o elíp (hình 1) do v y kho ng cách t m t tr i ñ n trái ñ t luôn thay ñ i tuỳ thu c vào v trí c a nó trên qu ñ o. Kho ng cách trung bình t m t tr i ñ n trái ñ t vào kho ng 149,6 tri u km, kho ng cách này g i là 1 ñơn v thiên văn (ñvtv). Kho ng cách ng n nh t 147 tri u km (ngày 3/I) b ng 0,983 ñvtv, kho ng cách dài nh t kho ng 152 tri u km (ngày 5/VII ) b ng 1,017ñvtv. Xem hình 1.1 • Thành ph n hoá h c c a m t tr i: Hyñrô chi m kho ng 70-71% v kh i lư ng, hêli t 27-29% , còn l i t 1-3% là các nguyên t n ng hơn như cacbon, ôxy ... • C m i giây m t tr i tiêu hao trên 4 t n hyñrô ñ t o ra năng lư ng. • Gió m t tr i là dòng các h t prôton và electron xu t phát t b m t m t tr i bay vào không gian. Khi các dòng h t trên th i t i các l p trên cùng c a khí quy n trái ñ t v i v n t c kho ng 400-500 km/s gây ra hi n tư ng bão t và c c quang. Vào nh ng ngày gió m t tr i ho t ñ ng m nh vi c thông tin vô tuy n ñi n trên trái ñ t b c n tr ho c không th c hi n ñư c. Năng lư ng b c x m t tr i • Trong lòng m t tr i có nhi t ñ r t cao vì th t i ñó luôn luôn x y ra ph n ng nhi t h ch còn g i là ph n ng t ng h p h t nhân bi n hiñrô (H2) thành hêli (He) và gi i phóng m t năng lư ng vô cùng l n. Ph n ng t ng h p h t nhân có th bi u di n theo sơ ñ sau: Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 9
H 1 + H1 H2 + e + γ H2 + H1 He3 + γ He3 + He3 He4 + 2H1 Trong sơ ñ trên: H1 - hyñrô ( prôton); H2 - ñơteri (ñơtron ) ; He3 , He4 là các ñ ng v c a heli; e - electron; γ - b c x gama. Xuân phân (21/III) 152. 106 km (5/VII) 147.106 Km (3/I) ðông chí (22/XII) H chí (22/VI) Thu phân (23/IX) Hình 1.1. Sơ ñ H m t tr i - trái ñ t Do kh i lư ng c a 4 h t nhân H1 l n hơn kh i lư ng c a 1 h t nhân He3. ð h t kh i lư ng trong ph n ng là cơ ch sinh ra năng lư ng theo công th c Anhxtanh: E = ∆mc2. Năng lư ng t ng h p 4 h t nhân H1 thành 1 h t nhân He3 là E = (4mH - mHe).c2 . Trong ñó: ∆m = (4mH - mHe); c = 107 Jun. N u có 1 g h t nhân H1 chuy n thành He3 thì ∆m = 0,01g và năng lư ng gi i phóng là 10 12 Jun. • Công su t b c x m t tr i là năng lư ng toàn ph n c a m t tr i chi u trên di n tích m t c u có tâm là m t tr i, bán kính (d/2) là 1 ñvtv trong 1 giây. N u h ng s m t tr i là I0 thì W = I0 . 4πd2 /60 = 3,86.1026 W ( t c 3,86.1026 J/s) nói cách khác c m i phút m t tr i phát vào không gian xung quanh m t lư ng năng lư ng vào kho ng 5,5.1024 Kcal nhưng trái ñ t ch nh n ñư c m t ph n r t nh năng lư ng ñó ( kho ng 0,5 ph n t công su t b c x năng lư ng toàn ph n c a m t tr i). • M t tr i không nh ng phát ra b c x dư i d ng các tia sóng ñi n t mà t m t tr i còn phát ra dòng liên t c các h t ( ch y u là electron và pozitron). Ngoài ra ngư i ta còn nh n th y ph b c x ñi n t c a m t tr i r t r ng, t tia gama ñ n sóng vô tuy n. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 10
Năng lư ng b c x m t tr i là ngu n năng lư ng ñ u tiên c a m i quá trình chuy n hoá năng lư ng trên b m t trái ñ t. Năng lư ng b c x m t tr i chi u t i trái ñ t có th chuy n sang các d ng khác như nhi t năng và công năng t o ra các quá trình v t lý trên b m t trái ñ t, các hi n tư ng th i ti t, khí h u. ð c bi t, b c x m t tr i là ngu n năng lư ng g n như duy nh t ñư c th gi i th c v t s d ng trong quá trình quang h p bi n các ch t vô cơ (CO2, H2O) thành ch t h u cơ ñ u tiên, ñó là glucoza. T glucoza có th t ng h p hàng lo t các ch t t o thành m t th gi i h u cơ phong phú. ð hi u ñ y ñ v năng lư ng b c x m t tr i chúng ta c n nghiên c u s bi n ñ i cư ng ñ và m t s ñ c trưng c a nó. 2. CƯ NG ð B C X M T TR I 2.1. Khái ni m và ñơn v ño: Cư ng ñ b c x m t tr i (I) là năng lư ng b c x chi u t i m t ñơn v di n tích ñ t vuông góc v i nó trong m t ñơn v th i gian. Theo ñ nh nghĩa, ta có th dùng ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i là : calo/cm2/phút, calo/cm2/ngày, Kcal/cm2/tháng, Kcal/cm2/năm. Calo (cal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho nhi t ñ c a 1 gam (1 ml) nư c nóng lên 1oC nhi t ñ nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC Kilocalo (Kcal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 kg nư c (1lít) tăng lên 1oC nhi t ñ nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC. 1 Kcal = 1000 cal. M t khác, năng lư ng b c x m t tr i có th chuy n hoá thành nhi t năng và công năng, do v y có th dùng các ñơn v ño năng lư ng ñ làm ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i. M t s ñơn v cơ s ño năng lư ng b c x m t tr i 1 Jun = 0,24 calo 1 watt = 1J/s = 14,3 calo 1 B.T.U ( British Thermal Unit) = 251,9 calo ( B.T.U là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 funt nư c nóng lên 1oF) 1 lengli = 1 cal/cm2 1Watt/m2 = 10 microeinsteins/m2/s = 100 lux 1 cal/cm2/phút = 69 930 lux. 2.2. H ng s m t tr i ( Io) H ng s m t tr i là năng lư ng b c x toàn ph n c a m t tr i truy n th ng góc ñ n di n tích 1 cm2 trong 1 phút kho ng cách trung bình t m t tr i t i trái ñ t (1 ñvtv). T i gi i h n trên c a khí quy n cư ng ñ b c x m t tr i tương ñ i n ñ nh ñư c g i là h ng s m t tr i (Solar constant). Th c ra do kho ng cách t m t tr i ñ n trái ñ t thay ñ i theo th i gian trong năm nên h ng s m t tr i cũng có s thay ñ i ít nhi u ( t 1308 W/m2 ñ n 1398 W/m2 , dao ñ ng kho ng 3,5%). Nh ng l n ño g n ñây b ng thi t b ñ t trên v tinh ñ a tĩnh thì h ng s m t tr i là 1,95 cal/cm2/phút. H ng s m t tr i (I0) có th xác ñ nh theo bi u th c sau: I0 r20 = (1) 1,88 r2 Trong ñó : Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 11
r0 là kho ng cách trung bình t trái ñ t ñ n m t tr i (r0 = 149.600.000 km) r là kho ng cách th c t Vì trái ñ t có tr c nghiêng v i m t ph ng hoàng ñ o m t góc 66o33' cho nên h ng s m t tr i các vĩ ñ ñ a lý cũng bi n ñ ng ít nhi u. Châu Âu I0 = 1,88 cal/cm2.phút Châu M I0 = 1,96 cal/cm2.phút Vi t Nam I0 = 1,98 cal/cm2.phút 2.3. S suy y u c a b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n. Khí quy n bao b c xung quanh qu ñ a c u g m có các thành ph n t o nên như nitơ, oxy, acgôn, hơi nư c, ôzôn, b i (sol khí)... B c x m t tr i ñi qua khí quy n b suy y u ñi do m t s nguyên nhân như: • M t ph n b c x m t tr i b m t s ch t như ôxy, ôzon, cacbonic, hơi nư c, b i... h p th có ch n l c, nghĩa là m i ch t ch h p th nh ng tia b c x có bư c sóng nh t ñ nh. ð i v i oxy (O2) : Oxy có các d i h p th trong kho ng ph nhìn th y và c c tím. Trong ph nhìn th y, d i h p th bư c sóng 0,69 - 0,76 µ. M c ñ h p th các tia b c x trong d i này không l n nên s suy gi m b c x do oxy h p th không ñáng k . Oxy h p th các tia c c tím v i bư c sóng nh hơn 0,2 µ khá m nh. S h p th các tia c c tím các l p khí quy n trên cao d n ñ n s phân ly phân t oxy ñ t o thành ozôn. ð i v i ozôn (O3) : D i h p th b c x quan tr ng nh t c a ozôn có bư c sóng λ = 0,2 - 0,32 µ. Các tia b c x trong d i sóng này khi ñi qua l p ozon bi suy gi m ñi m t n a. Nh có l p ozon h p th các tia b c x c c tím c a m t tr i mà s s ng trên trái ñ t ñư c b o v . Ngoài ra d i các tia b c x có bư c sóng λ = 0,43 - 0,75 µ cũng b ozôn h p th . ð i v i khí cacbonic (CO2) : D i b c x b h p th m nh nh t là bư c sóng kho ng 2,05 ñ n 2,7µ và 4,3 µ, tuy nhiên quan tr ng hơn c là d i có bư c sóng t 12,9 ñ n 17,1 µ. Như v y khí cacbonic h p th d i sóng dài nên nó có tác d ng làm nóng trái ñ t. ð i v i hơi nư c (H2O): Hơi nư c có nhi u d i b c x h p th như 0,58-0,61 µ, 0,68 - 0,73 µ, ñ c bi t t 4 - 40 µ. Tuy nhiên, d i b c x t 8-12 µ ñư c g i là c a s c a khí quy n, không b hơi nư c h p th và l i là vùng phát x c a m t ñ t và khí quy n m nh nh t, nh ñó trái ñ t ngu i nhanh do thoát nhi t vào không gian vũ tr . ð i v i sol khí (b i): S h p th b c x r t ph c t p tuỳ thu c vào b n ch t, kích thư c và hàm lư ng... c a b i. Tuy nhiên, b i quá nhi u có th làm gi m tr c x . Khi cháy r ng trên di n r ng ho c núi l a ho t ñ ng phun tro b i vào khí quy n ñã làm gi m cư ng ñ b c x m t tr i, nhi t ñ không khí cũng có th ñ t ng t gi m xu ng. • M t ph n b c x m t tr i b các ph n t không khí, hơi nư c, b i và mây làm khu ch tán do v y b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n cũng b suy y u ñi. Khi b c x m t tr i ñi qua khí quy n ñã g p ph i các ph n t gây khu ch tán nêu trên thì t o ra các dao ñ ng cư ng b c. Sau ñó chính các ph n t khu ch tán l i tr thành ngu n phát sóng ñi n t th c p cùng t n s v i b c x m t tr i. Do ñó b c x m t tr i ñã b m t ñi m t ph n năng lư ng. • M t ph n b c x m t tr i b ngăn c n b i các ñám mây ho c b ph n x tr l i khí quy n nên b suy y u ñi. Reifsnyder và Lull (1965) d n theo Gates, vào nh ng ngày tr i n ng, năng lư ng ánh sáng mà m t ñ t nh n ñư c g m 10% b c x t ngo i, 45% b c x trông th y và 45% b c x h ng ngo i (hình 1.2) Khi ñi qua khí quy n do ch u tác d ng c a các quá trình h p th , khu ch tán và ph n x nên b c x m t tr i b suy y u ñi. ðư ng ñi c a tia b c x trong khí quy n càng dài thì Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 12
nh hư ng c a các quá trình trên càng m nh và s suy y u c a b c x càng nhi u. Theo Bughe và Menborate, s gi m c a cư ng ñ b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n ph thu c Hình 1.2. Ph b c x m t tr i chi u xu ng m t ñ t (Gates, 1965) [Không b sai l ch khi xuyên qua khí quy n (I) ; m t bi n nh n ñư c vào ngày tr i n ng (II); xuyên qua l p mây dày (III); xuyên qua th m th c v t (IV) xuyên qua mái kính (V)]. vào ñ dài ñư ng ñi c a các tia b c x trong khí quy n hay kh i lư ng quy ư c c a khí quy n mà tia sáng ñi qua. N u ñư ng ñi c a tia b c x trong khí quy n là ng n nh t có kh i lư ng khí quy n tia sáng ñi qua quy ư c b ng 1. Lúc ñó m t tr i n m thiên ñ nh, ñ cao m t tr i là 900. Khi ñ cao m t tr i thay ñ i t 0 ñ n 900 , kh i lư ng khí quy n mà tia sáng ñi qua trình bày b ng 1.1. Hình 1.3. Sơ ñ ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n N u ñ cao m t tr i càng th p ñư ng ñi c a tia b c x càng dài. Do ph i ñi qua nhi u l p không khí có lư ng hơi nư c và chi t su t khác nhau nên tia sáng càng b khúc x t o thành ñư ng cong ho c ñư ng g p khúc. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 13
Hình 1.3 là sơ ñ ñu ng ñi c a tia sáng khi ñi qua khí quy n v i nh ng ñ cao m t tr i khác nhau. Hình 1.4. cho th y, càng lên vĩ ñ cao ñư ng ñi c a tia sáng qua khí quy n càng dài, vì th càng lên vĩ ñ cao, cư ng ñ b c x càng gi m. B c x m t tr i chi u t i m t ñ t ñu c xác ñ nh theo công thúc Bughe: I = Io.Pm (2) Trong ñó: M: là kh i lư ng khí Hình 1.4. ð cao m t tr i và ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n các vĩ ñ quy n quy ư c mà tia b c x ñi qua. Io: là h ng s m t tr i (cư ng ñ b c x m t tr i gi i h n trên c a khí quy n) P: là ñ trong su t c a khí quy n, ph thu c vào lư ng hơi nư c trong khí quy n, b i, mây.... Khi khí quy n trong s ch và khô, ñ trong su t l n nh t, trung bình P = 0,75. B ng 1.1. Kh i lư ng khí quy n (m) tia sáng ñi qua ng v i ñ cao m t tr i (ho) ð cao m t 90o 70o 60o 50o 40o 30o 20o 10o 5o 3o 1o 0o tr i (ho) Kh i lư ng khí 1 1,06 1,15 1,30 1,55 2,00 2,90 5,60 10,4 15,3 28,9 37,4 quy n (m) 2.4. Các d ng b c x m t tr i Căn c vào hư ng truy n b c x , ñ c ñi m c a các tia b c x m t tr i trong khí quy n và m t ñ t, chia b c x m t tr i thành các d ng như sau: a) B c x m t tr i tr c ti p (S’) B c x m t tr i tr c ti p còn g i là tr c x . Tr c x là ph n năng lư ng m t tr i chi u tr c ti p xu ng m t ñ t dư i d ng chùm tia song song. Vào nh ng ngày tr i n ng trong ph n ph nhìn th y c a b c x m t tr i, tr c x chính là ph n t o ra v t sáng trên m t ñ t (ch m t ñ t ñư c chi u sáng). Cư ng ñ tr c x (S’) là năng lư ng c a chùm tia sáng tr c ti p chi u ñ n m t ñơn v di n tích b m t ñ t vuông góc v i tia t i trong m t ñơn v th i gian. B c x m t tr i tr c ti p là m t ch tiêu quan tr ng dùng ñ ñánh giá ñ c ñi m khí h u c a m i vùng. Khí h u ñ t tiêu chu n nhi t ñ i ph i có cư ng ñ b c x tr c ti p trên 130 Kcal/cm2/năm. Trong th c ti n ñôi khi ta c n bi t lư ng b c x tr c ti p trên m t b m t nào ñó, ch ng h n trên m t th a ru ng n m ngang, sư n ñ i nghiêng ho c trên di n tích c a Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 14
lá cây... Ta có th tính cư ng ñ tr c x trên b m t n m ngang ho c nghiêng theo bi u th c sau: Sng = S’.sinho (3) Trong ñó : Sng là cư ng ñ b c x trên b m t n m ngang hay n m nghiêng [cal/cm2/phút] S’ là cư ng ñ tr c x [ cal/cm2/phút] ho là ñ cao m t tr i ( góc t o b i tia b c x v i m t ph ng n m ngang hay n m nghiêng) (hình 1.5) ☼ C S Sng ho A B m t n m ngang. Hình 1.5. Sơ ñ tr c x trên b m t n m ngang Trong thiên văn h c ngư i ta xác ñ nh ñ cao m t tr i các vĩ ñ ñ a lý theo công th c: Sinho = sinφsinδ + cosφcosδcosω (4) Trong ñó: φ là vĩ ñ ñ a lý, δ là xích vĩ " góc gi a m t ph ng xích ñ o và m t ph ng hoàng ñ o", thay ñ i theo th i gian trong năm gi a hai giá tr ± 23o27', còn ω là góc gi , ω = 2πt/τ v i τ là chu kỳ quay c a trái ñ t quanh tr c c a nó ( τ ≈ 24 gi ), còn t là th i gian th c trong ngày. Như v y qua các công th c (3) và (4) d dàng nh n th y trong các y u t chi ph i tr c x thì ñ cao m t tr i là y u t chính. ð cao m t tr i thay ñ i không nh ng theo vĩ ñ ñ a lý mà còn thay ñ i theo th i gian trong năm. Nhìn chung tr c x ph thu c vào các y u t sau ñây: • ð cao m t tr i: hàng ngày vào sáng s m khi m t tr i m i m c ñ cao m t tr i nh tr c x nh , sau ñó ñ cao m t tr i tăng d n tr c x cũng tăng theo, ñ n bu i trưa khi ñ cao m t tr i l n nh t tr c x cũng l n nh t. Trong m t năm quy lu t thay ñ i c a tr c x theo ñ cao m t tr i cũng tương t . Vào th i kỳ m t tr i thiên ñ nh thì tr c x l n nh t, còn vào th i kỳ m t tr i xa thiên ñ nh nh t thì tr c x có giá tr nh nh t. • ð cao so v i m t bi n: nhìn chung càng lên cao so v i m t bi n, do ñ trong su t c a khí quy n càng cao nên tr c x càng tăng • Vĩ ñ ñ a lý: càng lên vĩ ñ cao, ñ cao m t tr i càng gi m nên tr c x càng gi m • Lư ng mây: tr i càng nhi u mây tr c x càng gi m, khi tr i ñ y mây thì h u như không có tr c x . • ð a hình: Cư ng ñ tr c x chi u ñ n nh ng b m t có ñ nghiêng và hư ng nghiêng khác nhau thì r t khác nhau. Lư ng b c x chi u ñ n m t b m t có cùng ñ d c thì r t khác nhau khi chúng khác nhau v hư ng, vĩ ñ ñ a lý và th i gian trong năm. ð t d c theo hư ng ðông - Tây có cư ng ñ tr c x l n hơn so v i hư ng B c - Nam (b ng 1.2) Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 15
B ng 1.2. Lư ng b c x trung bình tháng (cal/cm2/tháng) vùng Postdum (52o23'N) Hư ng d c có Tháng ñ nghiêng 30o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm M t n m ngang 20 44 102 196 276 319 269 223 165 81 25 15 1735 Sư n d c phía Nam 54 91 161 248 303 326 283 263 235 149 63 45 2221 Sư n d c phía ðông 18 42 96 182 251 289 240 204 153 76 24 14 1589 Sư n d c phía Tây 19 42 92 175 245 281 239 198 149 76 25 15 1556 Sư n d c phía B c - - 15 91 176 228 183 124 50 - - - 867 b) B c x khuy ch tán ( D) B c x khuy ch tán còn ñư c g i là tán x . Tán x là m t ph n năng lư ng b c x m t tr i ñư c khí quy n, mây... khuy ch tán t b u tr i xu ng m t ñ t. Vào ban ngày khi ñ ng trong bóng dâm ho c ng i trong phòng m c dù không ñư c ánh sáng m t tr i tr c ti p chi u vào nhưng ta v n nhìn rõ m i v t, ph n b c x m t tr i giúp ta nhìn rõ m i v t trong trư ng h p này chính là tán x . Cư ng ñ tán x là năng lư ng tính b ng calo do b c x khuy ch tán t b u tr i chi u trên 1 cm2 b m t n m ngang trong 1 phút (cal/cm2/phút). Giá tr c c ñ i c a b c x khuy ch tán thư ng th p hơn nhi u so v i b c x tr c ti p. ð cao m t tr i, ñ v n ñ c c a khí quy n quy t ñ nh ñ l n c a b c x khuy ch tán. Vào nh ng ngày tr i trong b c x khuy ch tán có th ñ t t i 0,10 - 0,25 cal/cm2/phút, còn nh ng ngày tr i ñ y mây b c x khuy ch tán ch ñ t 0,08 - 0,1 cal/cm2/phút. B n ch t v t lý c a b c x khuy ch tán ñã ñư c trình bày trong ph n 2.3. + Ch s khuy ch tán: ð c trưng cho m c ñ khuy ch tán các tia b c x m t tr i ngư i ta dùng ch s khuy ch tán hay ñ khuy ch tán (d). Trong trư ng h p các ph n t gây khuy ch tán có kích thư c nh hơn ñ dài bư c sóng c a các tia b c x thì ñ khuy ch tán t l ngh ch v i lu th a b c b n c a ñ dài sóng. Quy lu t này g i là quy lu t Roley. Quy lu t Roley ñư c bi u di n b ng công th c sau: C dλ = ― Iλ (5) λ4 Trong ñó: dλ là ñ khu ch tán c a tia b c x ñơn s c có bư c sóng λ. Iλ là cư ng ñ tia b c x ñơn s c có bư c sóng λ. C là h ng s ph thu c vào s phân t không khí có trong 1 ñơn v th (N) tích và chi t su t khí quy n (n), γ là h ng s th c nghi m. γ.π2.(n-1)2 C = ------------- (6) 3N Công th c (5) cho th y nh ng tia b c x có bư c sóng càng nh thì b khu ch tán càng m nh và ngư c l i. N u s p x p các tia sáng ñơn s c theo th t t ñ ñ n tím thì bư c sóng tương ng c a nó gi m d n và do v y tia tím s b khu ch tán m nh nh t, còn tia ñ b khu ch tán ít nh t. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 16
N u kích thư c (r) c a các ph n t khu ch tán n m trong kho ng: r < 10-6 mm thì s khu ch tán s t l ngh ch v i lu th a nh hơn 4 c a ñ dài sóng. 10-3 mm > r > 10-6 mm ñ nh lu t Roley kém tác d ng. N u r > 10-3 mm (c các h t mây, h t mưa phùn) quy lu t Roley không còn ñúng n a, lúc này t t c các tia b c x ñ u b khu ch tán. Như v y, quy lu t khuy ch tán c a Roley cho phép ta gi i thích ñư c nhi u hi n tư ng quang h c trong khí quy n như n n tr i có màu xanh vào nh ng ngày ñ p tr i, b u tr i có ráng ñ khi tr i x u, lúc bình minh ho c hoàng hôn m t tr i có màu ñ .... + Cư ng ñ b c x khuy ch tán: N u coi lư ng b c x m t tr i b khí quy n h p th là không ñáng k (1 - 2%) và m t n a lư ng b c x khuy ch tán hư ng xu ng m t ñ t thì cư ng ñ b c x khu ch tán (D) có th xác ñ nh theo công th c sau: 1 D = ― Io (1- Pm) sinh ho (7) 2 Trong ñó: Io là h ng s m t tr i m là kh i lư ng khí quy n quy ư c. P ñ trong su t c a khí quy n. ho là ñ cao m t tr i. T công th c (7) ta th y r ng y u t chính chi ph i tán x là ñ cao m t tr i. Nhìn chung nh ng y u t nh hư ng t i tán x g m có: - ð cao m t tr i: ñ cao m t tr i càng l n thì tán x càng l n và ngư c l i. Hi n tư ng khuy ch tán và khúc x ánh sáng ñã có t trư c khi m t tr i m c và sau khi m t tr i l n ch ng 15 - 20 phút (bình minh và hoàng hôn) nhưng cư ng ñ nh . Hàng năm cư ng ñ b c x khuy ch tán có gía tr nh vào th i kỳ m t tr i xa thiên ñ nh nh t và ñ t giá tr l n vào th i kỳ m t tr i g n thiên ñ nh nh t. - Khí quy n càng nhi u mây, b i và hơi nư c thì cư ng ñ tán x càng tăng. Tuy nhiên, n u mây d y ñ c và ph kín b u tr i thì tán x cũng gi m xu ng. Như v y trong nh ng ngày nhi u mây, th i kỳ nhi u mây ho c b m t khu t n ng thì ánh sáng tán x chi m ưu th hơn so v i ánh sáng tr c x - B c x khuy ch tán cũng gi m d n theo ñ cao so v i m t bi n. - Càng lên vĩ ñ cao t l tán x trong t ng lư ng b c x chi u ñ n m t ñ t càng tăng vì ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n càng dài nên các tia sáng b khuy ch tán m nh. Cư ng ñ b c x khuy ch tán trong th c t có th ñ t ñ n 0,25 cal/cm2/phút. c) T ng x (Q) T ng x là lư ng b c x m t tr i t ng c ng chi u xu ng m t ñ t. Q=S+D (8) T ng x ph thu c vào các y u t chi ph i tr c x và tán x . Tuy nhiên nh ng y u t chính nh hư ng t i t ng x là ñ cao m t tr i, mây và ñ trong su t c a khí quy n Hàng ngày t ng x thư ng có giá tr l n nh t vào gi a trưa. Ch ng 60 % t ng x hàng ngày nh n ñư c vào th i gian t 10 gi ñ n 14 gi Hàng năm b c x t ng c ng có giá tr l n nh t vào th i kỳ m t tr i thiên ñ nh ho c g n thiên ñ nh nh t. T ng x có giá tr nh nh t vào th i kỳ m t tr i xa thiên ñ nh nh t. V i các vùng ngo i chí tuy n bi n trình hàng năm c a t ng x là bi n trình tu n hoàn m t c c ñ i vào h chí và m t c c ti u vào ñông chí. V i các vùng n i chí tuy n bi n trình hàng Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 17
Hình 1.6. Phân b trung bình năm c a t ng x (Kcal/cm2/năm) Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 18
năm c a t ng x là bi n trình tu n hoàn v i 2 c c ñ i ng v i hai th i kỳ m t tr i thiên ñ nh, 2 c c ti u ng v i 2 th i kỳ m t tr i chí tuy n Nam và B c. Mây làm cho t ng x b suy y u khá nhi u, n u tr i không mây t ng x b gi m ñi ch ng 20 % so v i t ng x gi i h n trên c a khí quy n, khi tr i có mây t ng x ti p t c gi m thêm 20 -30% n a. Do v y tính trung bình m t ñ t ch nh n ñư c ch ng 50-60% so v i t ng x gi i h n trên c a khí quy n. Nhi u k t qu nghiên c u cho th y r ng s ph thu c c a t ng x vào lư ng mây có th bi u di n theo bi u th c sau: Q = Q0[1 - (a +b)n] (9) Trong ñó: Q là t ng x trên m t ñ t khi tr i có mây Q0 là t ng x trên m t ñ t khi tr i không mây n là lư ng mây tính theo ph n mư i a, b là các h s bi n ñ i ph thu c vào vĩ ñ Công th c (9) cho bi t n u tr i không mây t ng x t i m t ñ t ch b ng 80% so v i gi i h n trên c a khí quy n thì khi lư ng mây che ph 50 % b u tr i (n = 0,5) t ng x trên m t ñ t ch còn b ng kho ng 65% và khi lư ng mây che ph c b u tr i (n = 1) thì t ng x ch x p x 20% so v i gi i h n trên c a khí quy n. Nhìn chung b c x t ng c ng gi m d n t xích ñ o v c c. Tuy nhiên cũng có nh ng khác bi t do ñ c ñi m ñ a lý ñ a phương gây nên, ch ng h n như c ly cách bi n, ñ a hình, th i ti t... Do v y s phân b ñ a lý c a t ng x năm khá ph c t p. T ng x l n nh t quan sát th y vùng áp cao c n chí tuy n B c và Nam bán c u ch không ph i vùng xích ñ o. vùng c n chí tuy n lư ng mây r t ít, th i gian chi u sáng trong ngày l n hơn so v i vùng xích ñ o. Hình 1.6 là b n ñ phân b t ng x trên trái ñ t (ñơn v là Kcal/cm2/năm). T ng x có vai trò quan tr ng nh t trong quá trình hình thành ch ñ khí h u các vùng khác nhau trên th gi i. Trên b n ñ cho th y, t ng x l n nh t trên l c ñ a châu Phi, châu Úc và m t s nơi có vĩ ñ 0 - 200, tr s t ng x t 180 - 220 Kcal/cm2/năm. nư c ta t ng x trên mi n B c t 90 - 110 Kcal/cm2/năm; mi n Nam t 120 - 130 Kcal/cm2/năm. d) Ph n x ( Rn) B c x m t tr i chi u xu ng m t ñ t ph n l n ñư c h p thu ñ bi n thành nhi t. Tuy nhiên m t ph n b c x sóng ng n b ph n chi u (ph n x ) tr l i khí quy n. Ph n x (Rn) là ph n c a b c x m t tr i chi u t i m t ñ t b ph n x tr l i khí quy n. M c ñ ph n x ph thu c vào tính ch t c a các b m t như màu s c, ñ g gh , ñ m, lo i ñ t, l p ph th c v t... và ph thu c vào góc t i c a tia b c x . ð bi u di n kh năng ph n x c a các b m t khác nhau ngư i ta dùng ñ i lư ng g i là su t ph n x hay Albedo (A) c a các b m t. Albedo là t s gi a b c x ph n chi u và b c x t ng c ng (t ng x ), ñư c bi u di n b ng bi u th c sau: Rn A (%) = ― 100% (10) Q Dư i ñây là tr s Albedo c a m t s b m t trong t nhiên (b ng 1.3). H s ph n x nói chung t l ngh ch v i ñ cao m t tr i. Ch ng h n v i m t nư c yên tĩnh khi ho = 90o thì A = 20%, ho = 10o thì A = 35%, khi ho = 4o thì A = 65% còn khi ho = 2o thì A = 78 %. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 19
B ng 1.3. Tr s albedo trên các lo i b m t (%) B m t nh n b c x Albedo B m t nh n b c x Albedo ð t ñen 5-15 Cánh ñ ng bông 20-25 ð t xám ư t 1-20 R ng thư ng xanh 10-20 ð t sét 20-35 R ng lá to 15-20 ð t cát khô 25-45 R ng lá kim 10-15 M t ru ng khoai tây 15-25 M t nư c 70-85 ð ng lúa 15-25 M t tuy t m i rơi 80-95 T t nhiên h s này còn ph thu c vào ñ cao sóng, ñ ñ c c a nư c... Th c v t ph n x các tia xanh và h ng ngo i. Cây tr ng vùng nhi t ñ i ph n x tia h ng ngo i nhi u hơn so v i cây tr ng x l nh. Trong k thu t vi n thám ngư i ta s d ng h s ph n x ñ theo dõi s bi n ñ ng c a nhi u ch tiêu như ñ cao sóng bi n, phun trào dung nham, sinh trư ng phát tri n c a cây tr ng, h n hán, ng p l t, cháy r ng, sâu b nh h i r ng, ñ ng ru ng... trên m t di n r ng. Tuy nhiên nh ng quan tr c b ng k thu t vi n thám (hàng không, v tinh) luôn ch u nh hư ng c a khí quy n. ð gi m b t s nh hư ng này, theo m t s tác gi thì ph i l y các giá tr ñ ph n x c c ti u quan sát ñư c trong năm, coi ñó là các giá tr m t ñ m. ð ki m tra ñ chính xác c a các s li u v tinh ngư i ta ph i so sánh chúng v i các s li u quan tr c t i m t ñ t. e) B c x sóng dài c a m t ñ t và khí quy n M i v t có nhi t ñ l n hơn 0oK ñ u có kh năng b c x , t c là kh năng phát ra năng lư ng dư i d ng các tia sóng ñi n t . ð i v i v t ñen tuy t ñ i kh năng b c x (phát ra năng lư ng) và kh năng h p th (nh n năng lư ng) là l n nh t. Cư ng ñ b c x (Eo) do v t ñen tuy t ñ i phát ra có th tính theo công th c Stefan-Boltzmann : Eo = σ.T4 ( 11) Trong ñó: σ là h ng s Stefan-Boltzmann, σ = 0,826.10-10 [cal/cm2/phút.ñ -4] T nhi t ñ c a v t (0K) B c x c a m t ñ t Eñ: Sau khi nh n năng lư ng b c x m t tr i, m t ñ t b nóng lên. ðó là s h p th b c x . Theo ñ nh lu t 1 nhi t ñ ng h c, nhi t năng c a m t ñ t l i ti p t c chuy n sang d ng sóng ñi n t . M t ñ t không ph i là v t ñen tuy t ñ i nên b c x c a nó luôn nh hơn so v i v t ñen tuy t ñ i. B c x c a m t ñ t có th tính theo công th c (11) nhưng thêm vào m t h s g i là kh năng b c x tương ñ i (δ). Công th c b c x c a m t ñ t có d ng: Eñ = δ.σ.T4 (12) H s kh năng b c x tương ñ i c a các lo i b m t khác nhau thay ñ i trong kho ng t 0,85 ñ n 0,99. Ch ng h n cát có h s b c x tương ñ i là 0,89; l p c ph là 0,98; tuy t 0,99; ñ t ñen là 0,87; nư c 0,96...Vì th h s b c x tương ñ i c a m t ñ t có th l y trung bình b ng 0,95. Theo ñ nh lu t Wien thì bư c sóng l n nh t (λmax) mà m t v t phát ra t l ngh ch v i nhi t ñ (T) c a v t th , cho nên v t có nhi t ñ càng cao thì năng lư ng phát x càng t p trung vùng ph sóng ng n và ngư c l i. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 20
B ng 1.4. Kh năng b c x tương ñ i c a các lo i b m t khác nhau (δ) Lo i b m t δ Lo i b m t δ V t ñen tuy t ñ i 1,00 ð ng c 0,94 ð t ñen 0,87 nư c 0,96 Cát 0,89 tuy t 0,99 Bi u th c Wien có d ng: λmax = b/T (13) -3 Trong ñó: b là h ng s Wien, b = 2,886.10 mm.ñ Gi s nhi t ñ c a m t ñ t trung bình là 15oC (288oK), áp d ng công th c (12) ta th y năng lư ng b c x có bư c sóng l n nh t do m t ñ t phát ra x p x λmax = 10 µ. Như v y, b c x c a m t ñ t nói riêng và các v t có nhi t ñ th p khác ñ u là b c x sóng dài. B cx ngh ch c a khí quy n (Eng): B c x ngh ch c a khí quy n là ph n b c x sóng dài c a khí quy n hư ng xu ng m t ñ t. B c x ngh ch khí quy n ph thu c vào ñ m c a không khí. Ngư i ta có th tính ñ l n cư ng ñ b c x ngh ch (Eng) d a vào công th c sau: Eng = σ.T4(a1 + b1)√ e (14) Trong ñó: e là áp su t hơi nư c c a không khí (ñ m) a1, b1 là các h s ph thu c vào ñ c ñi m thành ph n không khí trong khí quy n. B c x h u hi u (Ehh): B c x h u hi u là hi u s gi a b c x c a m t ñ t và b c x ngh ch c a khí quy n Ehh = Eñ - Eng (15) N u Ehh > 0 thì lư ng nhi t m t ñ t m t ñi do b c x l n hơn lư ng nhi t mà nó nh n ñư c, do ñó m t ñ t b l nh ñi. Thông thư ng vào nh ng ñêm tr i trong, gió nh nhi t ñ không khí và m t ñ t tương ñ i th p,do Ehh r t l n nên nh ng ñêm ñó th i ti t r t giá l nh. Nh ng ngày có Ehh = 0 thì nhi t ñ c a m t ñ t không thay ñ i, thư ng x y ra vào nh ng ñêm tr i có nhi u mây, ñ m không khí cao. Ehh < 0 , là trư ng h p thư ng x y ra vào nh ng ngày có l p ngh ch nhi t, không khí nóng truy n nhi t xu ng m t ñ t b ng cách b c x nhi t. g) Cân b ng b c x c a m t ñ t Cân b ng b c x c a m t ñ t là t ng ñ i s năng lư ng c a các thành ph n b c x nh n vào và các thành ph n b c x thoát ra kh i m t ñ t. N u quy ư c các thành ph n nh n vào có d u c ng (+) và thành ph n thoát ra mang d u tr (-) thì cân b ng b c x (B) có th vi t như sau: B = S+D+Eng -Eñ - Rn (16) Trong ñó: S là tr c x D là tán x Eng là b c x ngh ch c a khí quy n Rn là ph n x Eñ là b c x c a ñ t Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 21
Hình 1.7. S phân b cân b ng b c x trên trái ñ t (Kcal/cm2/phút) Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 22
Các thành ph n cân b ng b c x c a m t ñ t luôn bi n ñ i ho c b tri t tiêu. D dàng nh n th y n u cân b ng b c x c a m t ñ t dương thì m t ñ t nh n ñư c năng lư ng và nóng lên, ngư c l i n u cân b ng có giá tr âm thì m t ñ t m t năng lư ng và l nh ñi. Cân b ng b c x không ch ph thu c vào vĩ ñ mà còn ph thu c vào ñi u ki n ñ a lý, v t lý ñ a phương như lo i m t ñ m, ñ a hình, mây, ñ trong su t khí quy n, ... Cân b ng b c x là m t trong nh ng nhân t r t quan tr ng trong vi c hình thành ch ñ nhi t các vùng khác nhau. Cân b ng b c x m i th i ñi m t i ñ a phương là cơ s ñ d báo th i ti t. Ngoài ra cân b ng b c x r t c n thi t trong vi c xác ñ nh cơ c u mùa v , sinh trư ng, phát tri n và năng su t c a các lo i cây tr ng. Phân b ñ a lý c a cân b ng b c x trên b m t trái ñ t ñã ñư c nhà khí h u h c ngư i Nga M.I. Buñưcô kh o sát và v b n ñ (hình 2.8). Trên hình 2.8 ta th y cân b ng b c x m i nơi trên trái ñ t ñ u có giá tr dương. Cân b ng b c x m t ñ t l n nh t vùng xích ñ o và gi m d n v 2 c c trái ñ t. 3. QUANG PH C A B C X M T TR I B c x m t tr i lan truy n xu ng m t ñ t dư i d ng sóng ñi n t . Quang ph c a b c x m t tr i là m t d i bư c sóng liên t c. V lý thuy t, quang ph b c x m t tr i g m các tia có bư c sóng λ t 0 µ (micromet) ñ n vô cùng l n. Tuy nhiên các bư c sóng quá ng n và quá dài có năng lư ng quá nh , cho nên trong th c t có th coi quang ph c a b c x m t tr i bao g m nh ng tia có bư c sóng t 0,1 ñ n 5µ. G n 99% năng lư ng b c x m t tr i n m trong kho ng ph t 0,17 ñ n 4,0 µ, trong ñó tia b c x mang năng lư ng l n nh t có bư c sóng 0,474 µ, vì th ngư i ta thư ng g i b c x m t tr i là b c x sóng ng n. Khi xem xét nh hư ng c a các tia b c x ñ i v i sinh trư ng, phát tri n c a th c v t P.N. Thoxki cho r ng quang ph b c x m t tr i là các tia có bư c sóng t 0,2 ñ n 24 µ và chia thành 3 nhóm tia: • Các tia t ngo i (tia b c x sóng ng n) có bư c sóng t 0,2 - 0,38 µ. • Các tia trông th y (ánh sáng nhìn th y) có bư c sóng t 0,39µ ñ n 0,76 µ • Các tia h ng ngo i (tia sóng dài) có bư c sóng t 0,76µ ñ n 24,0 µ 1 µ = 10-6 m; 1mµ = 10-3 µ (còn g i là nanomet) Năng lư ng c a nhóm tia t ngo i chi m kho ng 7%, nhóm tia trông th y chi m 46% và nhóm tia h ng ngo i chi m 47% t ng năng lư ng b c x m t tr i (B ng 1.5) Khi ñi qua khí quy n m t s thành ph n quang ph c a b c x m t tr i b h p th (xem ph n 2.3). Các tia trông th y bao g m nhi u tia ñơn s c h p thành d i quang ph t ñ , da cam, vàng, l c, lam, chàm, tím. Nh nhóm tia này mà th gi i t nhiên ñư c con ngư i c m nh n v a sinh ñ ng v màu s c, v a ña d ng, kỳ vĩ v c nh quan ñ a lý. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 23
B ng 1.5. ð dài bư c sóng và năng lư ng c a thành ph n b c x m t tr i (Theo P.N.Thoxki) Nhóm tia b c x ð dài sóng Năng lư ng Ghi chú m t tr i (µ) Cal/cm2.phút (%) T ngo i 0,20 - 0,39 0,140 7 C 0.20 - 0,28 0,008 0,4 B 0,29 - 0,32 0,025 1,2 B O3 h p th A 0,33 - 0,39 0,107 5,4 Trông th y 0,39 -0,76 0,910 46,0 Tím, chàm,l c, A 0,39 - 0,52 0,350 18,0 vàng, ñ B 0,52 - 0,62 0,300 15,0 C 0,62 - 0,76 0,260 13,0 H ng ngo i 0,76 - 24,00 0,930 47,0 G nñ A 0,76 - 1,40 0,640 32,0 B 1,40 - 3,00 0,250 13,0 C 3,00 - 24,00 0,040 2,0 T ng s 0,20 - 24,00 1,980 100,0 4. QUANG CHU KỲ Quang chu kỳ là s thay ñ i l p ñi l p l i c a ñ dài ngày. T i m t ñ a phương nào ñó, tùy thu c vào m i mùa khí h u mà quang chu kỳ dài, ng n khác nhau. ð dài ngày là ñ dài c a kho ng th i gian chi u sáng trong m t ngày tính t khi m t tr i m c cho ñ n khi m t tr i l n. Vì ñ dài ngày thay ñ i có tính chu kỳ nên ñ dài ngày ñư c g i là quang chu kỳ. Ngoài s thay ñ i theo mùa, quang chu kỳ còn thay ñ i theo vĩ ñ ñ a lý. • Quang chu kỳ thay ñ i theo mùa trong năm: Qu ñ t hình c u di chuy n xung quanh m t tr i theo qu ñ o hình elip, trong quá trình di chuy n tr c qu ñ t luôn luôn nghiêng m t góc 66o33' so v i m t ph ng qu ñ o, m t năm nó quay ñư c m t vòng xung quanh m t tr i. M t khác trong m t ngày ñêm (24 gi ) trái ñ t t xoay quanh tr c c a mình ñư c m t vòng. Hàng năm có 2 ngày, trên qu ñ o chuy n ñ ng xung quanh m t tr i, tr c qu ñ t n m v trí vuông góc v i các tia b c x m t tr i ñó là ngày xuân phân (21/3) và ngày thu phân (23/9). Vào 2 ngày này, trên m i vĩ ñ ñ a lý n a trái ñ t ñư c m t tr i chi u sáng ñúng b ng n a còn l i không ñư c chi u sáng, do ñó m i nơi trên trái ñ t ñ u có ngày và ñêm dài như nhau (12 gi ). T ngày xuân phân ñ n ngày h chí (22/6) B c bán c u ngày càng nghiêng nhi u v phía m t tr i. Khi trái ñ t quay quanh tr c c a nó, trên các vòng vĩ ñ ph n trái ñ t ñư c chi u sáng nhi u hơn ph n không ñư c chi u sáng, vì v y càng v phía B c ngày càng dài ra, ñêm càng ng n l i. Vào ngày h chí, B c bán c u nghiêng nhi u nh t v phía m t tr i do v y ñ dài ngày các vĩ ñ là l n nh t. ð c bi t, các vĩ ñ trong vùng c c ñ i (>66033’B) m t ñ t ñ u ñư c chi u sáng, do v y ñ dài ban ngày kéo dài 24 gi , không có ban ñêm. Sau ñó, quãng th i gian t h chí ñ n thu phân (23/9) B c bán c u gi m d n ñ nghiêng v phía m t tr i nên ñ dài ban ngày B c bán c u l i ng n d n còn ñêm l i dài d n ra. N a th i gian còn l i trong năm, t thu phân (23/9) ñ n ñông chí (22/12), Nam bán c u nghiêng d n v phía m t tr i, trên các vòng vĩ ñ B c ph n trái ñ t ñư c chi u sáng nh d n so v i ph n không ñư c chi u sáng, do v y ñ dài ban ngày ng n d n. Vào ngày ñông chí, t i các vĩ ñ B c bán c u ñ dài ban ngày ñ u ng n nh t. ð c bi t, các vĩ ñ trong vòng c c ñ i (>66033’B) m t ñ t ñ u b che khu t h t nên vùng này không có ban ngày, còn ban Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 24
ñêm kéo dài c 24 gi . Sau quãng th i gian này, t ñông chí (22/12) ñ n xuân phân (21/3) ñ dài ban ngày l i dài d n ra. Vào ngày xuân phân ñ dài ban ngày và ban ñêm l i b ng nhau. m i vĩ ñ ñ a lý. Di n bi n ñ dài ngày Nam bán c u tương t như B c bán c u nhưng n u B c bán c u là th i kỳ ngày dài, ñêm ng n thì Nam bán c u là th i kỳ ngày ng n, ñêm dài. • ð dài ngày thay ñ i theo vĩ ñ ñ a lý: Do v trí trung tâm dao ñ ng c a góc thiên ñ nh nên vùng xích ñ o ngày và ñêm luôn luôn b ng nhau su t c năm. Càng ñi lên vĩ ñ cao chênh l ch v ñ dài ngày, ñêm càng tăng. Riêng t i 2 c c trái ñ t (900 ) ch có m t ngày dài (6 tháng) và 1 ñêm dài (6 tháng). Ngư i ta phân bi t ñ dài chi u sáng thiên văn và ñ dài chi u sáng ñ a phương. ð dài chi u sáng thiên văn ñư c tính toán d a trên các công th c lý thuy t, ph thu c vào th i gian trong năm và vĩ ñ ñ a lý. ð dài chi u sáng ñ a phương thư ng sai khác so v i ñ dài chi u sáng thiên văn vì nó b chi ph i b i ñi u ki n t nhiên c a m i vùng như ñ a hình, th i ti t, s khúc x ánh sáng... (b ng 1.6 ) Chu kỳ chi u sáng có nh hư ng r t l n ñ n ñ i s ng sinh v t, ñ c bi t là nh ng nh p ñi u sinh trư ng và phát d c c a chúng. Khi xem xét nh hư ng c a ñ dài chi u sáng t i m t s quá trình sinh lý th c v t ngư i ta tính ñ n c kho ng th i gian trư c lúc m t tr i m c và sau khi m t tr i l n vì vào th i gian này cư ng ñ ánh sáng kho ng 250 - 650 lux, v n có tác d ng cho th c v t quang h p. ð dài ngày trong trư ng h p này ngư i ta còn g i là ñ dài chi u sáng sinh lý (b ng 1.7). B ng 1.6. ð dài ngày thiên văn tính theo vĩ ñ ñ a lý (ñơn v : gi , phút) Vĩ ñ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 65o 66o33 Th i gian Ngày dài Gi 12 12 13 14 14 16 18 21 24 nh t Phút 05 40 18 02 58 18 45 43 0 Ngày Gi 12 11 10 10 9 8 05 3 0 ng n nh t Phút 05 30 53 10 16 0 35 22 0 B ng 1.7. ð dài chi u sáng sinh lý các vĩ ñ khác nhau ðơn v : gi /phút ( Theo Sunghin, 1987) Tháng Vĩ ñ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o I 12,54 12,22 11,54 11,19 10,41 9,49 8,32 5,44 II 12,51 12,35 12,18 12,01 11,39 11,16 10,42 9,40 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 9,26 7,12 XII 12,53 12,21 11,47 10,09 10,26 9,26 7,54 4,16 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 25
5. CÂU H I ÔN T P 1. Anh chi hãy nêu m i quan h gi a m t tr i và trái ñ t ? Ý nghĩa c a năng lư ng b c x m t tr i ñ i v i các vùng khí h u trái ñ t ? 2. Cho bi t ngu n g c c a năng lư ng b c x m t tr i, h ng s m t tr i, cư ng ñ b c x m t tr i và các quá trình làm suy y u b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n trái ñ t ? 3. Trình bày ñ c ñi m v t lý và phân b c a tán x , tr c x và t ng x ? Các nhân t nh hư ng ñ n chúng ? 4. Trình bày ñ c ñi m v t lý và phân b c a b c x ph n chi u sóng ng n, b c x sóng dài m t ñ t và khí quy n ? Các nhân t nh hư ng ñ n chúng ? 5. Trình bày khái ni m v ñ dài ngày và các nhân t nh hư ng ñ n ñ dài ngày ? 6. Nêu thành ph n quang ph c a b c x m t tr i. Vì sao nói b c x m t tr i là b c x sóng ng n còn b c x c a m t ñ t là b c x sóng dài ? Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 26