3.7. Сумарна сонячна радіація

Сумарною радіацією називають суму потоків прямої і розсіяної сонячної радіації, що надходить до горизонтальної ділянки земної поверхні

Q = І sin h + і = І´ + і, кВт /м²

Як сумарна так і пряма й розсіяна радіація залежать від багатьох чинників. Уже з формули Бугера видно, що потік прямої радіації залежить від висоти Сонця над обрієм. Він найбільший опівдні і найменший у момент сходу та заходу Сонця. У першій половині дня інтенсивність прямої радіації більша, ніж у другій при тій же висоті Сонця. Це пояснюється тим, що після полудня посилюються висхідні рухи повітря, які переносять угору водяну пару й пил і прозорість атмосфери зменшується. Зменшують пряму радіацію і хмари. При дуже щільних шарах вона зовсім відсутня. За достатньої чистоти повітря незалежно від максимальної висоти Сонця у помірних широтах найбільше значення інтенсивності прямої сонячної радіації на рівнині досягає 1,05 кВт/м², а в горах перевищує 1,2 кВт/м². У річному ході найбільші значення прямої сонячної радіації спостерігаються в кінці весни, коли ще в атмосфері мало водяної пари, а найменші – в грудні, коли спостерігається найнижча висота Сонця.

Розсіяна радіація, як і пряма, збільшується при зростанні висоти Сонця. Найбільше її значення опівдні. Збільшується вона і при зменшенні прозорості атмосфери. Коли в атмосфері є багато різних домішок, то вони розсіюють більшу частину радіації. Дуже розсіюють радіацію тонкі прозорі хмари верхнього ярусу (Сі, С_s) та хмари, що освітлюються Сонцем збоку (Сu). У цьому випадку потік розсіяної радіації може збільшуватись у кілька разів порівняно з її надходженням за ясної погоди. Лише щільні суцільні хмари пропускають радіації менше, ніж за ясного неба.

Дуже збільшує розсіяну радіацію велика відбивна здатність земної поверхні. Поверхня, яка вкрита свіжим снігом, відбиває понад 80-90 % усього потоку радіації. Відбита радіація вдруге розсіюється в атмосфері і частина її знову надходить до поверхні. В Арктиці, де постійно є сніг, де мала висота Сонця і значна хмарність при переважанні тонких хмар розсіяна радіація може досягати 0,698 кВт/м². Річний максимум розсіяної радіації спостерігається в червні, а мінімум у грудні.

Величину сумарної радіації визначають ті ж самі чинники.

Співвідношення між прямою і розсіяною радіацією в сумарному потоку змінюється як протягом доби, так і протягом року. У момент сходу Сонця сумарна радіація складається переважно з розсіяної радіації. При збільшенні висоти Сонця частка розсіяної радіації зменшується. Так, за висоти Сонця 8⁰ вона становить 50 %, а за висоти 50⁰ – 10-20 % від сумарного потоку. В середньому за рік частка розсіяної радіації в сумарному потоку на суходолі в Арктиці становить 61 %, в помірних широтах 50 – 55 %. В субтропічних 26 %, а в районі екватора 53 % (табл. 3.5).

Таблиця 3.5. Частка (%) розсіяної радіації в сумарній сонячній радіації на суходолі Північної півкулі.

Абсолютна величина сумарної радіації за рік змінюється у великих межах (мал.3.5). Найменша її величина спостерігається в атлантико-європейському секторі Арктики і становить менше 2400 МДж /м². Найбільші значення сумарної радіації перевищують 8000 МДж/м² і спостерігаються в середині тропічних широт, особливо в тропічних пустелях, де переважає безхмарна погода. В районі екватора, де переважає хмарна погода, сумарна радіація зменшується, в деяких районах значно. В центральних районах Антарктиди, де переважає малохмарна погода, сумарна сонячна радіація, як і в Україні, досягає 4000-4800 Мдж/м².