Солнечная радиация

2.2. Радиационный баланс и его составляющие

Количество поступающей к поверхности земли солнечной радиации в значительной степени зависит от географической широты местности и определяется высотой солнца над горизонтом, количеством облачности, прозрачностью атмосферы и другими факторами.

Изменение высоты солнца в течение дня при различном склонении солнца показано на рис. 1. 1 Кривая 1 характеризует изменение высоты солнца в период самых длинных летних дней (δ = 23°), кривая 5-изменение высоты солнца в самые короткие зимние дни (δ = — 23°), кривая 3- в дни равноденствий .(δ = 0°).

При безоблачной погоде поверхности земли достигает преимущественно прямая солнечная радиация, а когда солнце закрыто облаками, — рассеянная. Сумма прямой и рассеянной радиации составляет приходную часть радиационного баланса — суммарную радиацию Q. Часть приходящей радиации отражается деятельной поверхностью обратно в атмосферу — отраженная радиация Rk. Отраженную  способность деятельной поверхности характеризуют величиной альбедо Ак — отношением  отраженной от поверхности радиации к приходящей суммарной (выражается обычно в процентах). Так, например, альбедо свежевыпавшего снега составляет 80—95%.

Разность между суммарной и отраженной радиацией называется остаточной коротковолновой радиацией или балансом коротковолновой радиации и обозначается Вк. Для определения полного радиационного баланса между землей и атмосферой необходимо учитывать все потоки радиации, в том числе и тепловое излучение земли и атмосферы, т. е. длинноволновую радиацию.

Таким образом, приходную часть радиационного баланса В составляют потоки прямой и рассеянной солнечной радиации, а также и тепловое излучение атмосферы, расходную часть радиационного баланса системы земля—атмосфера составляют потоки отраженной коротковолновой радиации и теплового излучения земли.

Как видно из данных табл. 1, на горизонтальную поверхность прямой солнечной радиации больше всего поступает в марте, мае, июне и июле. Максимум сумм рассеянной радиации приходится на май—июнь. Минимум солнечной радиации отмечается в декабре.

В мае и июне поток суммарной радиации составляет около 544 МДж/м2, в Ленинграде — на 42—84 МДж/м2 больше.

Большую часть года (март—сентябрь) радиационный баланс положительный, т. е. приход радиации превышает расход. В период март—май, август—сентябрь в Магадане положительные значения радиационного баланса выше, чем в Ленинграде. Радиационный баланс за год в Магадане на 126 МДж/м2 меньше, чем в Ленинграде.

В летний период значительная часть поступающей на поверхность земли радиации поглощается; среднее альбедо в этот период составляет 16—18%. Зимой подстилающая поверхность покрыта снегом, количество поглощенной радиации резко понижается; значения альбедо (начиная с ноября) превышают 50 %.

Распределение солнечного излучения по территории Земли

Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.

Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.

Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.

Как работает солнечное излучение

Конечно, знание того, что тела непрерывно испускают излучение и энергию, вызовет у вас еще один вопрос. Почему, если тела излучают энергию и излучение, они постепенно не остывают? Ответ на этот вопрос прост: хотя они излучают энергию, они также ее поглощают. Есть еще один закон — закон радиационного баланса, который гласит, что объект излучает столько же энергии, сколько поглощает, поэтому они могут поддерживать постоянную температуру.

Таким образом, в нашей системе Земля-атмосфера имеет место ряд процессов, в которых энергия поглощается, излучается и отражается, так что окончательный баланс между излучением, которое достигает верхних слоев атмосферы от Солнца, и тем, что выходит в космическое пространство, равен нулю. Другими словами, средняя годовая температура остается постоянной. Когда солнечная радиация попадает на Землю, большая ее часть поглощается поверхностью Земли. Очень мало падающего излучения поглощается облаками и воздухом. Остальная часть излучения отражается поверхностью, газами, облаками и возвращается в космическое пространство.

Количество излучения, которое отражается телом относительно падающего излучения, известно как «альбедо». Следовательно, можно сказать, что система Земля-атмосфера имеет среднее альбедо 30%. Недавно выпавший снег или некоторые высоко вертикально развитые кучево-дождевые облака имеют альбедо около 90%, в то время как пустыни — около 25%, а океаны — около 10% (они поглощают почти всю радиацию, которая доходит до них).

Спектральный состав солнечной радиации

На интервал длин волн между 0,1 и 4 мк приходится 99% всей энергии солнечной радиации. Всего 1% остается на радиацию с меньшими и большими длинами волн, вплоть до рентгеновых лучей и радиоволн.
Видимый свет занимает узкий интервал длин волн, всего от 0,40 до 0,75 мк. Однако в этом интервале заключается почти половина всей солнечной лучистой энергии (46%). Почти столько же (47%) приходится на инфракрасные лучи, а остальные 7% — на ультрафиолетовые.
В метеорологии принято выделять коротковолновую и длинноволновую радиацию. Коротковолновой называют радиацию в диапазоне длин волн от 0,1 до 4 мк. Она включает, кроме видимого света, еще ближайшую к нему по длинам волн ультрафиолетовую и инфракрасную радиацию. Солнечная радиация на 99% является такой коротковолновой радиацией. К длинноволновой радиации относят радиацию земной поверхности и атмосферы с длинами волн от 4 до 100-120 мк.
Интенсивность прямой солнечной радиации

Радиацию, приходящую к земной поверхности непосредственно от солнечного диска, называют прямой солнечной радиацией, в отличие от радиации, рассеянной в атмосфере. Солнечная радиация распространяется от Солнца по всем направлениям. Но расстояние от Земли до Солнца так велико, что прямая радиация падает на любую поверхность на Земле в виде пучка параллельных лучей, исходящего как бы из бесконечности. Даже Земной шар в целом так мал в сравнении с расстоянием от Солнца, что всю солнечную радиацию, падающую на него, без заметной погрешности можно считать пучком параллельных лучей.

Приток прямой солнечной радиации на земную поверхность или на любой вышележащий уровень в атмосфере характеризуется интенсивностью радиации I, т. е. количеством лучистой энергии, поступающим за единицу времени (одну минуту) на единицу площади (один квадратный сантиметр), перпендикулярной к солнечным лучам.

Рис. 1. Приток солнечной радиации на поверхность, перпендикулярную к лучам (АВ), и на горизонтальную поверхность (АС).

Легко понять, что единица площади, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам, получит максимально возможное в данных условиях количество радиации. На единицу горизонтальной площади придется меньшее количество лучистой энергии:

I’ = I sinh

где h — высота солнца (рис. 1).

Все виды энергии взаимно эквивалентны. Поэтому лучистую энергию можно выразить в единицах любого вида энергии, например в тепловых или механических. Естественно выражать ее в тепловых единицах, потому что измерительные приборы основаны на тепловом действии радиации: лучистая энергия, почти полностью поглощаемая в приборе, переходит в тепло, которое и измеряется. Таким образом, интенсивность прямой солнечной радиации будет выражаться в калориях на квадратный сантиметр в минуту (кал/см2мин).

Виды солнечной радиации и их спектральные характеристики

1. Видимая радиация — это основная часть солнечной радиации, которую мы воспринимаем глазами. Она лежит в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм. Видимая радиация имеет различные цвета, которые зависят от длины волны: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый.

2. Ультрафиолетовая радиация — это радиация с более короткими длинами волн, чем видимая радиация. Она подразделяется на три типа — УФ-А (315-400 нм), УФ-Б (280-315 нм) и УФ-С (100-280 нм). УФ-С полностью поглощается атмосферой и не достигает поверхности Земли, в то время как УФ-А и УФ-Б могут проникать и иметь влияние на наш организм и окружающую среду.

3. Инфракрасная радиация — это радиация с более длинными длинами волн, чем видимая радиация. Инфракрасная радиация подразделяется на ближнюю (0,7-2,5 мкм), среднюю (2,5-25 мкм) и дальнюю (25-1000 мкм). Ближняя инфракрасная радиация в основном отличается тепловым излучением, в то время как средняя и дальняя инфракрасная радиация имеют большое значение для изучения климата и погоды.

Вид радиации	Спектральные характеристики (длина волны)
Видимая радиация	400-700 нм
Ультрафиолетовая радиация	УФ-А: 315-400 нмУФ-Б: 280-315 нмУФ-С: 100-280 нм
Инфракрасная радиация	Ближняя: 0,7-2,5 мкмСредняя: 2,5-25 мкмДальняя: 25-1000 мкм

Каждый вид солнечной радиации имеет свои особенности и важно учитывать их при изучении климата, погоды и влиянии возможных изменений в солнечной активности на нашу планету. Кроме того, спектральные характеристики солнечной радиации также играют роль в различных областях науки, включая физику, биологию и астрономию

2.3. Радиационный режим наклонных и вертикальных поверхностей

При решении практических задач часто необходимо оценить, какое количество солнечной радиации поступает на наклонные и вертикальные поверхности, различно ориентированные относительно сторон света.

Сведения о количестве радиации, поступающей на склоны разной ориентации, позволяют уточнить продолжительность вегетационного периода, сроки схода снежного покрова, оценить влагосодержание почвы и т. п.

Количество прямой солнечной радиации, приходящей к склону, зависит от экспозиции и крутизны склонов. Расчет радиации, поступающей на склон — процесс трудоемкий. Для упрощения пересчета суточных сумм радиации с горизонтальной поверхности на наклонную, применяется коэффициент К (табл. 2 приложения), который изменяется в зависимости от времени года, крутизны склона и ориентации поверхности.

На Дальнем Востоке на широте 60° с. южные склоны всегда получают больше тепла от прямых солнечных лучей, чем горизонтальная поверхность и склоны других экспозиций. Наибольшие различия в поступлении солнечных лучей на южные и северные склоны отмечаются в зимний период. Так, в ноябре—январе северный склон крутизной 5° получает только 40—60 % солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность; на южный склон такой же крутизны приходит радиации в 1,5 раза больше, чем на горизонтальную поверхность. Чем больше угол наклона южного склона, тем больше тепла получает этот склон зимой. На склоны северной экспозиции крутизной 20° в течение почти всего зимнего периода прямой солнечной радиации не поступает. Южные склоны крутизной 10° больше тепла получают в апреле. В теплый период поток солнечной радиации на северные склоны увеличивается. Так, северный склон крутизной 5° и горизонтальная площадка в июне и июле получают почти одинаковое количество солнечной радиации. Восточные и западные склоны в течение года получают примерно одинаковое количество тепла по сравнению с горизонтальной поверхностью.

 

 

Большую роль играют потоки солнечной радиации, поступающей на стены зданий. Солнечная радиация оказывает влияние на тепловой режим внутри помещений, продолжительность отопительного периода, на освещенность квартир и служебных помещений и др.

Из данных табл. 2 видно, что продолжительность облучения южных стен солнечными лучами больше. Так, в марте продолжительность облучения стен южной ориентации составляет в среднем 7 ч в день. Стены западной ориентации в течение года имеют большую продолжительность облучения солнцем, чем восточные.

Наибольшая продолжительность облучения стен северной ориентации отмечается в мае и июне (1,7 ч). 

Следует отметить, что действительная продолжительность облучения стен вследствие облачности меньше, чем теоретически возможная. Так, в период с марта по май отношение действительной продолжительности облучения к возможной для южной стены. составляет 53—62 % (табл. 3). На рис. 2 показано изменение возможной продолжительности облучения стен разной ориентации в течение года. О количестве прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей на вертикальную поверхность разной ориентации, можно судить по данным табл. 4.

Возможное время начала и конца облучения стен северной и южной ориентации приведено в табл. 5. По этим данным можно получить сведения о продолжительности облучения восточных и западных стен. Так, в июле возможное облучение восточных стен начинается с 2 ч 56 мин и длится до 12 ч, южные стены облучаются с 6 ч 52 мин до 17 ч 08 мин, северные — с 2 ч 56 мин до 6 ч 52 мин и с 17 ч 08 мин до 21 ч 04 мин, западные — с 12 ч до 21 ч 04 мин.

Отражение солнечной радиации. Поглощенная радиация. Альбедо Земли

Падая на земную поверхность, суммарная радиация в большей своей части поглощается в верхнем, тонком слое почвы или воды и переходит в тепло, а частично отражается. Величина отражения солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности. Отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах.

Итак, из общего потока суммарной радиации I sinh+i отражается от земной поверхности часть его (I sinh + i) А, где А — альбедо поверхности. Остальная часть суммарной радиации (I sinh + i)*(1-А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание верхних слоев почвы и воды. Эту часть называют поглощенной радиацией.

Альбедо поверхности почвы в общем заключается в пределах 10-30%; в случае влажного чернозема оно снижается до 5%, а в случае сухого светлого песка может повышаться до 40%. С возрастанием влажности почвы альбедо снижается. Альбедо растительного покрова — леса, луга, поля — заключается в пределах 10-25%. Для свежевыпавшего снега альбедо 80-90%, для давно лежащего снега — около 50% и ниже. Альбедо гладкой водной поверхности для прямой радиации меняется от нескольких процентов при высоком солнце до 70% при низком солнце; оно зависит также от волнения. Для рассеянной радиации альбедо водных поверхностей 5-10%. В среднем альбедо поверхности мирового океана 5-20%. Альбедо верхней поверхности облаков — от нескольких процентов до 70-80% в зависимости от типа и мощности облачного покрова; в среднем же оно 50-60%.

Преобладающая часть радиации, отраженной земной поверхностью и верхней поверхностью облаков, уходит за пределы атмосферы в мировое пространство. Также уходит в мировое пространство часть рассеянной радиации, около одной трети ее. Отношение этой уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающему в атмосферу, носит название планетарного альбедо Земли или просто альбедо Земли.

Планетарное альбедо Земли оценивается в 35-40%; по-видимому, оно ближе к 35%. Основную часть планетарного альбедо Земли составляет отражение солнечной радиации облаками.

Солнечная радиация и усиление парникового эффекта

Ранее мы упоминали, что количество солнечной радиации, поступающей на Землю, и той, которая уходит, одинаково. Это не совсем так, потому что в этом случае средняя глобальная температура на нашей планете составила бы -88 градусов. Нам нужно что-то, что поможет нам сохранять тепло, чтобы иметь такую ​​приятную и пригодную для жизни температуру, которая делает возможной жизнь на планете. Здесь мы вводим парниковый эффект. Когда солнечная радиация попадает на поверхность Земли, она почти наполовину возвращается в атмосферу, чтобы выбросить ее в космическое пространство. Итак, мы заметили, что облака, воздух и остальные компоненты атмосферы поглощают небольшую часть солнечной радиации. Однако этого поглощенного количества недостаточно, чтобы поддерживать стабильную температуру и делать нашу планету пригодной для жизни. Как жить с такими температурами?

Так называемые парниковые газы — это те газы, которые сохраняют часть температуры, испускаемой земной поверхностью, которая возвращается обратно в атмосферу. Парниковые газы: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксиды азота, оксиды серы, метан и т. д. Каждый парниковый газ обладает различной способностью поглощать солнечное излучение. Чем больше у него способности поглощать излучение, тем больше тепла он будет удерживать и не позволит ему вернуться в космос.

На протяжении всей истории человечества концентрация парниковых газов (включая большую часть CO2) возрастала все больше и больше. Рост этого увеличения связан с промышленная революция и сжигание ископаемого топлива в промышленности, энергетике и транспорте. Сжигание ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь, вызывает выбросы CO2 и метана. Эти газы с возрастающей эмиссией заставляют их удерживать большое количество солнечной радиации и не позволяют ей возвращаться в космическое пространство.

Это известно как парниковый эффект. Однако усиление этого эффекта мы называем парниковым. это контрпродуктивно, поскольку то, что мы делаем, все больше и больше увеличивает средние глобальные температуры. Чем больше концентрация этих поглощающих излучение газов в атмосфере, тем больше тепла они будут удерживать и, следовательно, тем выше будет повышаться температура.

Влияние солнечной радиации на организм человека

Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.

1. расширение кровеносных сосудов Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.
2. Видимое излучение оказывает значительное фотохимическое действие, благодаря которому в окружающих тканях происходят весьма важные для организма процессы. Именно кванты видимого света активизируют работу зрительного анализатора, и человек видит мир во всём многообразии красок. Солнечный свет активизирует обменные процессы в организме, стимулирует работу коры головного мозга, улучшает эмоциональное состояние человека. Именно свет синхронизирует суточные и сезонные ритмы у человека, определяя время сна и бодрствования. Их нарушение приводит к бессоннице, ухудшению трудоспособности и депрессии.
3. Ультрафиолетовая часть является жизненно важным фактором. Её недостаток приводит к ослаблению иммунитета, обострению хронических заболеваний и функциональным расстройствам нервной системы, тормозит выработку жизненно необходимых веществ.

освещение в помещении

Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.

Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.

Распределение радиации «на границе атмосферы»

Для климатологии представляет существенный интерес вопрос о распределении притока и отдачи радиации по Земному шару. Рассмотрим сначала распределение солнечной радиации на горизонтальную поверхность «на границе атмосферы». Можно было бы также сказать: «в отсутствии атмосферы». Этим мы допускаем, что нет ни поглощения, ни рассеяния радиации, ни отражения ее облаками. Распределение солнечной радиации на границе атмосферы является простейшим. Оно действительно существует на высоте нескольких десятков километров. Указанное распределение называют солярным климатом.
Известно, как меняется в течение года солнечная постоянная и, стало быть, количество радиации, приходящее к Земле. Если определять солнечную постоянную для фактического расстояния Земли от Солнца, то при среднем годовом значении 1,98 кал/см2 мин. она будет равна 2,05 кал/см2 мин. в январе и 1,91 кал/см2 мин. в июле.

Стало быть, северное полушарие за летний день получает на границе атмосферы несколько меньше радиации, чем южное полушарие за свой летний день.

Количество радиации, получаемое за сутки на границе атмосферы, зависит от времени года и широты места. Под каждой широтой время года определяет продолжительность притока радиации. Но под разными широтами продолжительность дневной части суток в одно и то же время разная.

На полюсе солнце летом не заходит вовсе, а зимой не восходит в течение 6 месяцев. Между полюсом и полярным кругом солнце летом не заходит, а зимой не восходит в течение периода от полугода до одних суток. На экваторе дневная часть суток всегда продолжается 12 часов. От полярного круга до экватора дневное время суток летом убывает и зимой возрастает.

Но приток солнечной радиации на горизонтальную поверхность зависит не только от продолжительности дня, а еще и от высоты солнца. Количество радиации, приходящее на границе атмосферы на единицу горизонтальной поверхности, пропорционально синусу высоты солнца. А высота солнца не только меняется в каждом месте в течение дня, но зависит и от времени года. Высота солнца на экваторе меняется в течение года от 90 до 66,5°, на тропиках — от 90 до 43°, на полярных кругах — от 47 до 0° и на полюсах от 23,5 до 0°.

Шарообразность Земли и наклон плоскости экватора к плоскости эклиптики создают сложное распределение притока радиации по широтам на границе атмосферы и его изменения в течение года.
Зимой приток радиации очень быстро убывает от экватора к полюсу, летом — гораздо медленнее. При этом максимум летом наблюдается на тропике, а от тропика к экватору приток радиации несколько убывает. Малая разница в притоке радиации между тропическими и полярными широтами летом объясняется тем, что хотя высоты солнца в полярных широтах летом ниже, чем в тропиках, но зато велика продолжительность дня. В день летнего солнцестояния полюс поэтому получал бы в отсутствии атмосферы больше радиации, чем экватор. Однако у земной поверхности в результате ослабления радиации атмосферой, отражения ее облачностью и т.д., летний приток радиации в полярных широтах существенно меньше, чем в более низких широтах.

На верхней границе атмосферы вне тропиков имеется в годовом ходе один максимум радиации, приходящийся на время летнего солнцестояния, и один минимум, приходящийся на время зимнего солнцестояния. Но между тропиками приток радиации имеет два максимума в году, приходящиеся на те сроки, когда солнце достигает наибольшей полуденной высоты. На экваторе это будет в дни равноденствий, в других внутритропических широтах — после весеннего и перед осенним равноденствием, отодвигаясь тем больше от сроков равноденствий, чем больше широта. Амплитуда годового хода на экваторе мала, внутри тропиков невелика; в умеренных и высоких широтах она значительно больше.

Свет — движущаяся энергия

Спектр солнечного излучения образно напоминает клавиатуру пианино. Один ее конец имеет низкие ноты, в то время как другой — высокие. То же самое относится и к электромагнитному спектру. Один конец имеет низкие частоты, а другой — высокие. Низкочастотные волны являются длинными в течение заданного периода времени. Это такие вещи, как радар, телевизор и радиоволны. Высокочастотные излучения — это высокоэнергетические волны с короткой длиной. Это означает, что длина самой волны очень коротка для данного периода времени. Это, например, гамма-лучи, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи.

Вы можете думать об этом так: низкочастотные волны похожи на подъем на холм с постепенным поднятием, в то время как высокочастотные волны похожи на быстрый подъем на крутой, почти вертикальный холм. При этом высота каждого холма одинакова. Частота электромагнитной волны определяет, сколько энергии она несет. Электромагнитные волны, которые имеют большую длину и, следовательно, более низкие частоты, несут гораздо меньше энергии, чем с более короткими длинами и более высокими частотами.

Вот почему рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение могут быть опасными. Они несут так много энергии, что, если попадают в ваше тело, могут повредить клетки и вызвать проблемы, такие как рак и изменение в ДНК. Такие вещи, как радио и инфракрасные волны, которые несут гораздо меньше энергии, на самом деле не оказывают на нас никакого влияния. Это хорошо, потому что вы, конечно, не хотите подвергать себя риску, просто включив стерео.

Видимый свет, который мы и другие животные можем видеть нашими глазами, расположен почти в середине спектра. Мы не видим никаких других волн, но это не значит, что их там нет. На самом деле, насекомые видят ультрафиолетовый свет, но не наш видимый. Цветы выглядят для них совсем по-другому, чем для нас, и это помогает им знать, какие растения посетить и от каких из них держаться подальше.

Как мы измеряем радиацию?

Чтобы измерить солнечное излучение, которое мы получаем в точке, мы используем устройство, называемое пиранометром. Эта секция состоит из датчика, заключенного в прозрачную полусферу, которая пропускает все излучение очень малой длины волны. Этот датчик имеет чередующиеся черные и белые сегменты, которые по-разному поглощают количество излучения. Температурный контраст между этими сегментами откалиброван в соответствии с потоком излучения. (измеряется в ваттах на квадратный метр).

Оценка количества получаемого нами солнечного излучения также может быть получена путем измерения количества часов солнечного света, которые мы имеем. Для этого мы используем инструмент, называемый гелиографом. Он образован стеклянной сферой, ориентированной на географический юг, которая действует как большое увеличительное стекло, концентрируя все получаемое излучение в точке накаливания, которая прожигает специальную бумажную ленту с градуированными часами дня.