23. Баланс энергии и фотосинтетически активная радиация

Солнечная энергия - основной источник природных про­цессов на поверхности планеты. Вслед за ней идут гравитационная, внутриземная тепловая энергия, техногенное тепло и энергия кос­мических лучей.

На верхнюю границу атмосферы Земли поступает солнечная энер­гия в количестве 1,94 кал/см² мин - так называемая солнечная по­стоянная. Из общей величины солнечной радиации, поступающей на внешнюю границу атмосферы, около 30% отражается в мировое про­странство облаками (22%) и атмосферой (8%), поглощается озонным слоем - 13% (почти вся ультрафиолетовая радиация) и 7% - всей атмосферой. Таким образом, только половина общей солнечной радиации достигает земной поверхности.

Из этого количества 43% поглощается земной поверхностью, являясь энергетической базой ландшафта, а 7% отражается обратно в мировое пространство (сре­дние значения альбедо для суши - 25%, для океана - 9%, для земной поверхности в целом - 14%). Из 43% солнечной радиации, поглощенной земной поверхностью и трансформированной в тепло, 15% в виде тепловых волн излучаются в тропосферу и прогревают ее, в значительной степени определяя температуру воздуха. Ос­тальные 28% составляют тепловой баланс земной поверхности.

Таким образом, тепловой баланс земной поверхности составляет 28% от поступающей на верхнюю границу атмосферы солнечной радиации.

Суммарная солнечная радиация над океаном меньше, а радиационный баланс больше, чем над сушей. Это связано с меньшей облачнос­тью над сушей. Для суши характерны более высокие показатели альбе­до и эффективного излучения. Суша получает солнечного тепла боль­ше, чем океан, но и больше его отдает в мировое пространство.

Около 46% энергии солнечной радиации приходится на видимую часть спектра (с длиной волны 0.38-0.76 мк), 7% - на ультрафио­летовую (короче 0.38 мк) и 47% - на инфракрасную (больше 0.76 мк). Для земной поверхности спектр солнечной радиации лежит в пределах длин волн от 0.29 до 2.00 микрон с максимумом энергии в интервале же­лто-зеленых лучей.

Фотосинтетически активная радиация (ФАР) - часть солнечной радиации, необходимая для фотосинтеза растений. Она располагается в си­не-фиолетовой (0.38-0.47 мк) и красно-желтой (0.58-1.00 мк) час­тях видимого спектра и не превышает 50% поступающей на земную поверхность суммарной солнечной радиации, составляя 22% от пря­мой и 28% от рассеянной радиации.

Растительность суши использует для фотосинтеза не более 50% ФАР, в среднем около 1% или 0.5% суммарной солнечной радиации земной поверхности. Несмотря на то, что растительность суши и моря используют для фотосинтеза ничтожную долю солнечной радиации, она создает в течение года огромное количество органического вещества. Ежегодная продуктивность растительности на Земле составляет 177 млрд. т леса и 55 млрд. т растительности моря. Полное обновление растительности суши происхо­дит примерно за 150 лет