НАРНЫ ЦАЦРАГ
Нарны цөмд 40 сая градус байх ба түүний цөмийн гадаргад 6 мянган градус халуун байдаг ажээ. Энэ давхаргаас бүх чиглэлд гэрлийн энерги цацардаг бөгөөд үүний өчүүхэн хэсэг нь дэлхийн гадаргад ирдэг. Нарнаас нэг минутанд ирж байгаа энергийн хэмжээ манай дэлхий дээр нэг бүтэн жил гаргаж авсан нүүрс, нефть, хүлрийг шатаасантай тэнцдэг гэсэн тооцоог гаргасан байна.
Нарнаас цацарч байгаа гэрлийг нарны цацраг гэж нэрлэдэг. Орчлон дэлхий дээр үүсэн хөгжиж байгаа байгалийн бүхий л үзэгдэл, үйл явцын үндэс нь нарны эрчим хүчтэй шууд холбоотой юм. Нарны цацраг ургамал, амьтан, хүний үйл ажиллагаанд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэнэ. Иймд аливаа нутаг, орны уур амьсгал бүрэлдэн тогтоход үндсэн хүчин зүйл нь нарны энерги байдаг.
Нарнаас цацран ирж байгаа туяат энерги агаар мандлын дулааны солилцоо, агаарын массуудын шилжилт зэрэг нутаг орны уур амьсгалыг бүрдүүлэгч хүчин зүйлсэд нөлөөгөө үзүүлж байдаг онцлогтой.
Газрын гадаргад ирж буй нарны цацрагийн эрч хүчний хэмжээ, түүний шингэц зэрэг нь олон хүчин зүйлээс хамаарч газар нутаг бүхэнд харилцан адилгүй байдаг. Чухамхүү энэ шинж чанараас хамаарч нутаг орон бүрийн уур амьсгал харилцан өөр хоорондоо ялгаатай байх нөхцөл бүрдэнэ.
Газрын гадаргад ирэх нарны цацрагийн эрч хүчний хэмжээ юуны өмнө газрын гадаргад тусаж буй түүний тусгалын өнцгөөс хамаарна. Үүнийг нарны өндөр гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл нарны өндөр гэдэг нь тэнгэрийн хаяанаас дээш нарны харагдах өнцөг юм. Нарны өндөр ямар ч газар үд дундад (жин үдэд) хамгийн их байх ба Н=900-φ±α томъёогоор тооцон гаргана. Үүнд: φ-тухайн газрын өргөрөг, α-тухайн үед нар эгц тусаж байгаа өргөрөг. Нарны эгц тусгал хойд хагасад байгаа үед (+) утгыг, өмнөд хагасад байгаа үед (–) утгыг ашиглана.
Нарны цацраг нь тусаж байгаа өнцөг хэдий чинээ их байх тусам газрын гадаргын нэгж талбайд ирэх нарны цацрагийн эрч хүч их байна. Харин нарны өндөр бага болоход энэ үзүүлэлт буурч байдаг зүй тогтолтой. Нарны эрч хүчний хэмжээнд нарны өндөр шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэх боловч дараах зүйлс нөлөөлнө. Үүнд:
- Нарны гэрлийн агаар мандлыг туулан ирж байгаа замын урт
- Тухайн газар нутгийн газарзүйн байрлал
Дээр дурьдсан хүчин зүйлүүдээс шалтгаалаад экваторын орчим газрын гадарга дээр их хэмжээний дулаан, харин туйл руу ойртох тутам газрын гадаргад ирэх нарны цацрагийн хэмжээ буурч байдаг.
Нарны цацраг агаар мандлын олон давхаргуудыг туулан гарч дэлхийн гадаргад ирэхдээ түүнд шингээгдэн замхарч, зарим нь ойсоор ихээхэн хэмжээгээр эрч хүч нь суларч ирдэг. Тэрхүү ирж байгаа туяат энерги нь дулааны энергид шилжиж газрын гадаргад шингэн зарим хэсэг нь буцаад агаар мандал руу ойдог юм.
Газрын гадарга өөртөө шингээсэн дулаанаа туяарлын замаар агаар мандлын доод давхаргад буцааж алдахдаа агаар мандал дахь усны уур, тоос шороо, мөсөн талст, нүүрсхүчлийн хий, озон зэрэг хийн нэгдлүүдэд шингээгдэж газрын гадаргад цацраг байдлаар буцаж ирнэ. Энэ цацраг нь газрын гадаргаас алдагдаж байдаг дулааны алдагдлыг нөхөж өгдөг.
Нарны цацрагийг “Цацраг судлал” хэмээх салбар судлах ба цаг уур судлалд онцгой байр эзэлж, бусад шинжлэх ухаануудтай нягт холбоотой хөгжиж байдаг.
Нарны цацрагийг долгионых нь урт богиноор нь дараах төрөлд ялгаж үзнэ.
1. Хэт ягаан туяа (0,38 мкм-ээс их)
2. Үзэгдэх гэрлийн хэсэг (0,38-0,78 мкм)
3. Нэл улаан туяа (0,78 мкм-ээс их) гэж ангилна.
1 мкм нь 10-3 мм буюу 10-6метртэй тэнцдэг юм. Судалгаанаас үзэхэд нийт цацрагийн 5% нь хэт ягаан туяа, 43-47% нь үзэгдэх гэрэл, 50 орчим хувь нь нэл улаан туяа байдаг. Цацраг судлалын станцад эгц гадарга дээр тусаж байгаа шууд цацраг, сарнимал цацраг, нийлмэл цацраг, ойсон цацраг, мөн газрын гадаргад буцаж шингэсэн цацраг, мөн түүнээс алдагдаж байгаа бүх төрлийн урт, богино долгионт цацрагийн зөрүү буюу цацрагийн баланс, үлдэгдэл цацраг зэрэг цацрагийн үндсэн үзүүлэлтүүдийг зориулалтын багажаар шууд хэмжиж тодорхойлон, түүгээр нарны цацрагын холбогдолтой бүх тооцоог гарган авдаг.
Ер нь манай дэлхийн агаар мандлын энергийн эх булаг нь нарны цацраг учраас энергийн бусад эх булгууд нарны цацрагтай харьцуулахад өчүүхэн хувийг эзэлдэг. Дэлхийн гүнрүү болох тутам температур нэмэгддэг боловч энэхүү гүнээс дэлхийн гадаргаруу дулаан ирэх хэмжээ нарны цацрагийнхаас 5000 дахин бага юм.
Нарны цацрагийг агаар мандлыг туулан дэлхийн гадаргад ирэхдээ хэрхэн өөрчлөгдөж байгаа байдлаар нь цацрагын дараах элементүүдэд ангилдаг.
Шууд цацраг: Нарнаас шууд буюу нар орчмын 50-ын радиус доторх бүсээс дэлхийд тусаж байгаа цацрагийг нарны шууд цацраг гэнэ. Өөрөөр хэлбэл үүлгүй үед агаар мандлыг нэвтлэн дэлхийн гадаргад ирж буй цацраг юм. Нийт ирж буй цацрагийн 31%-ийг эзэлнэ. Үүнийг S үсгээр тэмдэглэнэ.
Сарнисан цацраг: Нарны шулуун цацрагаас бусад хэсгээс тусаж байгаа буюу өөрөөр хэлбэл тэнгэрийн бүх хэсгээс тусаж байгаа цацрагийг хэлнэ. Агаарын хийн молекулууд болон хатуу хэсгүүд, усан дусал, тоос шороо, мөсөн талстаас сарниж байгаа цацрагийн дэлхийн гадаргаруу чиглэсэн цацраг бол сарнисан цацраг юм. Нийт цацрагийн 25 орчим хувийг эзэлдэг байна. Үүнийг D үсгээр тэмдэглэнэ.
Нийлмэл цацраг: Хэвтээ гадаргад тусаж байгаа шулуун ба сарнисан цацрагийн нийлбэрийг нийлмэл цацраг гэх бөгөөд Q үсгээр тэмдэглэдэг юм. Өөрөөр хэлбэл S+D=Q байдаг. Түүний тоо, хэмжээ шууд ба сарнисан цацрагийн харьцаа, нарны өндөр, агаарын тунгалагжилт, үүлшилт зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалж өөрчлөгдөж байдаг.
Ойсон цацраг: Гадаргад тусаж байгаа нарны цацраг буюу нийлмэл цацрагийн зарим нь буцаж ойдог. Үүнийг ойсон цацраг гэх ба Rкгэж тэмдэглэнэ. Түүнээс гадна агаар мандлын үүл, усан дусал зэргээс ойж, сансрын уудамруу алдагдаж байгаа цацраг ойсон цацрагт хамрагдана.
Альбедо. Нийлбэр болон ойсон цацрагийн хэмжээгээр нарны цацрагийн чухал үзүүлэлт болох альбедог тооцож гаргадаг. Акгэж тэмдэглэнэ. Гадаргаас ойсон цацрагийн хэмжээг нийлбэр цацрагийн хэмжээнд харьцуулсан харьцааг альбедо гэнэ. Ак =Rk /. Хувиар илэрхийлэгдэнэ.
Ойсон цацрагийн хэмжээ дараах хүчин зүйлүүдээс шалтгаална. Үүнд: газрын гадаргын өнгө, чийгшил, ургамлан бүрхэвч, түүний өнгө, цасан бүрхүүлийн байдал, түүний нягт, зузаан гэх мэт. Цасан бүрхүүлийн альбедо 40-60%, ногоон ургамалынх 17-22% байдаг бол усны альбедо түүнд тусаж байгаа нарны цацрагийн өнцгөөс хамаардаг. Тухайлбал, усан дээрх нарны тусгалын өнцөг 400-аас их байвал альбедо 4% хүрэхгүй, харин нар 50-аас ташуу тусах үед 80%-иас их байна.
Ойсон цацрагийн хэмжээ сэрүүн өргөрөгт улирлаар ялгаатай байна. Өөрөөр хэлбэл нарны өндөр ижил байх хавар, намрын улирлуудад альбедо өөр өөр байдгаас шалтгаалж агаарын температур мөн ялгаатай байна.
Шууд, сарнимал, нийлмэл, ойсон цацрагийн эрч хүч бараг бүхэлдээ 0,3-4 мкм байдаг болохоор богино долгионт цацраг юм.
Нийлмэл ба ойсон цацрагийн ялгаварыг үлдэгдэл цацраг буюу богино долгионт цацрагийн баланс гэнэ. Вк гэж тэмдэглэнэ. Энэ нь газрын гадаргад шингэсэн нарны цацрагийн үзүүлэлтийг заана. Вк = S+D- Rк=Q- Rк(1- Ак)
Газрын гадаргад тусаж байгаа сарын дундаж богино долгионт нийлмэл цацраг, мөн гадаргаас алдагдаж байгаа урт долгионт цацрагийн туяарал хоёрын ялгаврыг цацрагийн баланс гэнэ. Үүнийг нарны цацрагийн станцад багажаар шууд хэмжиж тооцно.
Цацрагийн баланс хэд хэдэн хүчин зүйлээс шалтгаална. Үүнд:
1. Нарны өндөр
2. Үүлшилт
3. Агаарын тунгалагшилт
4. Газрын гадаргын шинж байдал зэргээс хамаарч орон зай, цаг хугацааны хувьд ихээхэн өөрчлөлттэй, нарийн төвөгтэй асуудал юм.
Цацрагийн балансын үзүүлэлт өргөрөг багасах тутам ихсэж байдаг зүй тогтолтой. Газрын гадаргын цацрагийн баланс, ууршилт, газрын гадарга орчмын дулааны солилцоо зэрэг үзүүлэлтүүдийг тодорхойлж цацрагийн баланс болон ууршуулахад зарцуулагдах дулаан хоёрын ялгаварыг газрын гадаргын дулааны баланс гэдэг. Газрын гадаргын дулааны балансын жилийн хуваарилалт сэрүүн бүсэд 12-р сард хамгийн бага, 6-р сард хамгийн их байдаг зүй тогтолтой.
Нарны цөмд 40 сая градус байх ба түүний цөмийн гадаргад 6 мянган градус халуун байдаг ажээ. Энэ давхаргаас бүх чиглэлд гэрлийн энерги цацардаг бөгөөд үүний өчүүхэн хэсэг нь дэлхийн гадаргад ирдэг. Нарнаас нэг минутанд ирж байгаа энергийн хэмжээ манай дэлхий дээр нэг бүтэн жил гаргаж авсан нүүрс, нефть, хүлрийг шатаасантай тэнцдэг гэсэн тооцоог гаргасан байна.
Нарнаас цацарч байгаа гэрлийг нарны цацраг гэж нэрлэдэг. Орчлон дэлхий дээр үүсэн хөгжиж байгаа байгалийн бүхий л үзэгдэл, үйл явцын үндэс нь нарны эрчим хүчтэй шууд холбоотой юм. Нарны цацраг ургамал, амьтан, хүний үйл ажиллагаанд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэнэ. Иймд аливаа нутаг, орны уур амьсгал бүрэлдэн тогтоход үндсэн хүчин зүйл нь нарны энерги байдаг.
Нарнаас цацран ирж байгаа туяат энерги агаар мандлын дулааны солилцоо, агаарын массуудын шилжилт зэрэг нутаг орны уур амьсгалыг бүрдүүлэгч хүчин зүйлсэд нөлөөгөө үзүүлж байдаг онцлогтой.
Газрын гадаргад ирж буй нарны цацрагийн эрч хүчний хэмжээ, түүний шингэц зэрэг нь олон хүчин зүйлээс хамаарч газар нутаг бүхэнд харилцан адилгүй байдаг. Чухамхүү энэ шинж чанараас хамаарч нутаг орон бүрийн уур амьсгал харилцан өөр хоорондоо ялгаатай байх нөхцөл бүрдэнэ.
Газрын гадаргад ирэх нарны цацрагийн эрч хүчний хэмжээ юуны өмнө газрын гадаргад тусаж буй түүний тусгалын өнцгөөс хамаарна. Үүнийг нарны өндөр гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл нарны өндөр гэдэг нь тэнгэрийн хаяанаас дээш нарны харагдах өнцөг юм. Нарны өндөр ямар ч газар үд дундад (жин үдэд) хамгийн их байх ба Н=900-φ±α томъёогоор тооцон гаргана. Үүнд: φ-тухайн газрын өргөрөг, α-тухайн үед нар эгц тусаж байгаа өргөрөг. Нарны эгц тусгал хойд хагасад байгаа үед (+) утгыг, өмнөд хагасад байгаа үед (–) утгыг ашиглана.
Нарны цацраг нь тусаж байгаа өнцөг хэдий чинээ их байх тусам газрын гадаргын нэгж талбайд ирэх нарны цацрагийн эрч хүч их байна. Харин нарны өндөр бага болоход энэ үзүүлэлт буурч байдаг зүй тогтолтой. Нарны эрч хүчний хэмжээнд нарны өндөр шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэх боловч дараах зүйлс нөлөөлнө. Үүнд:
- Нарны гэрлийн агаар мандлыг туулан ирж байгаа замын урт
- Тухайн газар нутгийн газарзүйн байрлал
Дээр дурьдсан хүчин зүйлүүдээс шалтгаалаад экваторын орчим газрын гадарга дээр их хэмжээний дулаан, харин туйл руу ойртох тутам газрын гадаргад ирэх нарны цацрагийн хэмжээ буурч байдаг.
Нарны цацраг агаар мандлын олон давхаргуудыг туулан гарч дэлхийн гадаргад ирэхдээ түүнд шингээгдэн замхарч, зарим нь ойсоор ихээхэн хэмжээгээр эрч хүч нь суларч ирдэг. Тэрхүү ирж байгаа туяат энерги нь дулааны энергид шилжиж газрын гадаргад шингэн зарим хэсэг нь буцаад агаар мандал руу ойдог юм.
Газрын гадарга өөртөө шингээсэн дулаанаа туяарлын замаар агаар мандлын доод давхаргад буцааж алдахдаа агаар мандал дахь усны уур, тоос шороо, мөсөн талст, нүүрсхүчлийн хий, озон зэрэг хийн нэгдлүүдэд шингээгдэж газрын гадаргад цацраг байдлаар буцаж ирнэ. Энэ цацраг нь газрын гадаргаас алдагдаж байдаг дулааны алдагдлыг нөхөж өгдөг.
Нарны цацрагийг “Цацраг судлал” хэмээх салбар судлах ба цаг уур судлалд онцгой байр эзэлж, бусад шинжлэх ухаануудтай нягт холбоотой хөгжиж байдаг.
Нарны цацрагийг долгионых нь урт богиноор нь дараах төрөлд ялгаж үзнэ.
1. Хэт ягаан туяа (0,38 мкм-ээс их)
2. Үзэгдэх гэрлийн хэсэг (0,38-0,78 мкм)
3. Нэл улаан туяа (0,78 мкм-ээс их) гэж ангилна.
1 мкм нь 10-3 мм буюу 10-6метртэй тэнцдэг юм. Судалгаанаас үзэхэд нийт цацрагийн 5% нь хэт ягаан туяа, 43-47% нь үзэгдэх гэрэл, 50 орчим хувь нь нэл улаан туяа байдаг. Цацраг судлалын станцад эгц гадарга дээр тусаж байгаа шууд цацраг, сарнимал цацраг, нийлмэл цацраг, ойсон цацраг, мөн газрын гадаргад буцаж шингэсэн цацраг, мөн түүнээс алдагдаж байгаа бүх төрлийн урт, богино долгионт цацрагийн зөрүү буюу цацрагийн баланс, үлдэгдэл цацраг зэрэг цацрагийн үндсэн үзүүлэлтүүдийг зориулалтын багажаар шууд хэмжиж тодорхойлон, түүгээр нарны цацрагын холбогдолтой бүх тооцоог гарган авдаг.
Ер нь манай дэлхийн агаар мандлын энергийн эх булаг нь нарны цацраг учраас энергийн бусад эх булгууд нарны цацрагтай харьцуулахад өчүүхэн хувийг эзэлдэг. Дэлхийн гүнрүү болох тутам температур нэмэгддэг боловч энэхүү гүнээс дэлхийн гадаргаруу дулаан ирэх хэмжээ нарны цацрагийнхаас 5000 дахин бага юм.
Нарны цацрагийг агаар мандлыг туулан дэлхийн гадаргад ирэхдээ хэрхэн өөрчлөгдөж байгаа байдлаар нь цацрагын дараах элементүүдэд ангилдаг.
Шууд цацраг: Нарнаас шууд буюу нар орчмын 50-ын радиус доторх бүсээс дэлхийд тусаж байгаа цацрагийг нарны шууд цацраг гэнэ. Өөрөөр хэлбэл үүлгүй үед агаар мандлыг нэвтлэн дэлхийн гадаргад ирж буй цацраг юм. Нийт ирж буй цацрагийн 31%-ийг эзэлнэ. Үүнийг S үсгээр тэмдэглэнэ.
Сарнисан цацраг: Нарны шулуун цацрагаас бусад хэсгээс тусаж байгаа буюу өөрөөр хэлбэл тэнгэрийн бүх хэсгээс тусаж байгаа цацрагийг хэлнэ. Агаарын хийн молекулууд болон хатуу хэсгүүд, усан дусал, тоос шороо, мөсөн талстаас сарниж байгаа цацрагийн дэлхийн гадаргаруу чиглэсэн цацраг бол сарнисан цацраг юм. Нийт цацрагийн 25 орчим хувийг эзэлдэг байна. Үүнийг D үсгээр тэмдэглэнэ.
Нийлмэл цацраг: Хэвтээ гадаргад тусаж байгаа шулуун ба сарнисан цацрагийн нийлбэрийг нийлмэл цацраг гэх бөгөөд Q үсгээр тэмдэглэдэг юм. Өөрөөр хэлбэл S+D=Q байдаг. Түүний тоо, хэмжээ шууд ба сарнисан цацрагийн харьцаа, нарны өндөр, агаарын тунгалагжилт, үүлшилт зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалж өөрчлөгдөж байдаг.
Ойсон цацраг: Гадаргад тусаж байгаа нарны цацраг буюу нийлмэл цацрагийн зарим нь буцаж ойдог. Үүнийг ойсон цацраг гэх ба Rкгэж тэмдэглэнэ. Түүнээс гадна агаар мандлын үүл, усан дусал зэргээс ойж, сансрын уудамруу алдагдаж байгаа цацраг ойсон цацрагт хамрагдана.
Альбедо. Нийлбэр болон ойсон цацрагийн хэмжээгээр нарны цацрагийн чухал үзүүлэлт болох альбедог тооцож гаргадаг. Акгэж тэмдэглэнэ. Гадаргаас ойсон цацрагийн хэмжээг нийлбэр цацрагийн хэмжээнд харьцуулсан харьцааг альбедо гэнэ. Ак =Rk /. Хувиар илэрхийлэгдэнэ.
Ойсон цацрагийн хэмжээ дараах хүчин зүйлүүдээс шалтгаална. Үүнд: газрын гадаргын өнгө, чийгшил, ургамлан бүрхэвч, түүний өнгө, цасан бүрхүүлийн байдал, түүний нягт, зузаан гэх мэт. Цасан бүрхүүлийн альбедо 40-60%, ногоон ургамалынх 17-22% байдаг бол усны альбедо түүнд тусаж байгаа нарны цацрагийн өнцгөөс хамаардаг. Тухайлбал, усан дээрх нарны тусгалын өнцөг 400-аас их байвал альбедо 4% хүрэхгүй, харин нар 50-аас ташуу тусах үед 80%-иас их байна.
Ойсон цацрагийн хэмжээ сэрүүн өргөрөгт улирлаар ялгаатай байна. Өөрөөр хэлбэл нарны өндөр ижил байх хавар, намрын улирлуудад альбедо өөр өөр байдгаас шалтгаалж агаарын температур мөн ялгаатай байна.
Шууд, сарнимал, нийлмэл, ойсон цацрагийн эрч хүч бараг бүхэлдээ 0,3-4 мкм байдаг болохоор богино долгионт цацраг юм.
Нийлмэл ба ойсон цацрагийн ялгаварыг үлдэгдэл цацраг буюу богино долгионт цацрагийн баланс гэнэ. Вк гэж тэмдэглэнэ. Энэ нь газрын гадаргад шингэсэн нарны цацрагийн үзүүлэлтийг заана. Вк = S+D- Rк=Q- Rк(1- Ак)
Газрын гадаргад тусаж байгаа сарын дундаж богино долгионт нийлмэл цацраг, мөн гадаргаас алдагдаж байгаа урт долгионт цацрагийн туяарал хоёрын ялгаврыг цацрагийн баланс гэнэ. Үүнийг нарны цацрагийн станцад багажаар шууд хэмжиж тооцно.
Цацрагийн баланс хэд хэдэн хүчин зүйлээс шалтгаална. Үүнд:
1. Нарны өндөр
2. Үүлшилт
3. Агаарын тунгалагшилт
4. Газрын гадаргын шинж байдал зэргээс хамаарч орон зай, цаг хугацааны хувьд ихээхэн өөрчлөлттэй, нарийн төвөгтэй асуудал юм.
Цацрагийн балансын үзүүлэлт өргөрөг багасах тутам ихсэж байдаг зүй тогтолтой. Газрын гадаргын цацрагийн баланс, ууршилт, газрын гадарга орчмын дулааны солилцоо зэрэг үзүүлэлтүүдийг тодорхойлж цацрагийн баланс болон ууршуулахад зарцуулагдах дулаан хоёрын ялгаварыг газрын гадаргын дулааны баланс гэдэг. Газрын гадаргын дулааны балансын жилийн хуваарилалт сэрүүн бүсэд 12-р сард хамгийн бага, 6-р сард хамгийн их байдаг зүй тогтолтой.