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
Copyright by webtailieu.net