الاشعاع الشمسي

+
----
-
المحاضرة الثامنة: الاشعاع الشمسي أهميته ومكوناته والعوامل المؤثرة فيه :.
يعد الاشعاع الشمسي المصدر الرئيسي للطاقة في الغلاف الجوي أذ يساهم بأكثر من 99،97% من الطاقة المستغلة بالغلاف الجوي وعلى سطح الارض أما المصادر الباقية للطاقة والمتمثلة بطاقة باطن الارض وطاقة النجوم والمد والجزرفأنها لاتسهم الا بقسط ضئيل جدا لايزيد عن 03،% ، والطاقة الشمسية هي المسؤلة عن جميع العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي كالاضطربات الجوية والسحب والامطار والرياح والبرق والرعد وغيرها وكما انها السبب الرئيسي في الحركة المستمرة للغلاف الجوي وتقلب الطقس وتغيره ، وكما أن الاختلافات الرئيسية القائمة بين مكان واخر هي في وفرة الطاقة الشمسية ، والاشعاع الشمسي عبارة عن مجموعة من الاشعاعات الاثيرية مصدرها الشمس والشمس كتلة غازية ملتهبة اكبر من قطر الارض بمئة مرة وحجمها بقدر مليون مرة بحجم الارض وتقدر درجة حرارة سطحها بنحو 6000م بينما تبلغ حرارة مركزها باكثر من 20مليون م ، وقد ميز العلماء ثلاث انواع مختلفة من الاشعاع الشمسي .
أ‌- الاشعة الحرارية : وتعرف بالاشعة تحت الحمراء وهي اشعة غير مرئية للطيف الكهرومغناطيسي وتنتمي الى مجموعة الاشعة ذات الموجات الطويلة وتقدر نستها حوالي 49% من مجمل الاشعاع الشمسي ويسهم الجزء الاكبر من هذه الاشعة في رفع درجة حرارة سطح الارض والغلاف الجوي وهي بذلك ذات اثر كبير في الدراسات المناخية .
ب- الاشعة الضوئية وهي اشعة مرئية تقدر نسبتها حوالي 43% من جملة الاشعاع الشمسي ويمكن ان نميز فيها الاشعة الزرقاء والحمراء والخضراء وتستخدم هذه الاشعة من قبل النباتات في عملية التركيب الضوئي .
ج- الاشعة فوق البنفسجية وتشكل حوالي 7% من جملة الاشعاع الشمسي وهي اشعة قصيرة الموجة ومفيدة للانسان عندما تصله بكميات قليلية اذ تساعد على علاج بعض الامراض وخاصة الكساح وذلك لقدرتها على تكوين فيتامين (d)وكا ان لهذه الاشعة اضرار بالغة على الانسان وجميع الكائنات الحية ولها تأثير على المناخ ومن حسن الحط لايصل منها الى الارض الا نسبة قليلة جدا وذلك لامتصاصها من قبل غاز الازون الذي يوجد على ارتفاع 35كم ، اما ما تبقى من الاشعاع الشمسي ويقدر 1% فتكون بشكل موجات سينية وامواج كاماوراديوية . ويتعرض لاشعاع الشمسي اثناء عبوره الغلاف الجوي الى عدة عمليات من قبل بعض مكونات الغلاف الجوي ومن اهم تلك العمليات هي
أ-الامتصاص حيث يمتص بعض الاشعاع الشمسي في طبقات الجو العليا من قبل الاوكسجين الذري الذي يمتص جانبا من الاشعة فوق البنفسجية وكذلك الازون الذي يمتص بغزارة جانبا من الاشعة فوق البنفسجية ، اما طبقات الهواء السطحية حيث يقل ورود الطاقة فوق البنفسجية نسبيا بسبب امتصاص اغلبها في طبقات الجو العليا فلا يلعب الاوكسجين الذري أو الازون دورا في عمليات الامتصاص وانما يقوم بهذا الدور بخار الماء الذي يكثر تواجده في طبقات الجو السفلى وكذلك تقوم بعض غازات الجو والمواد الغريبة العالقة في الجو(الغبار) بالامتصاص .
ب-أنتشار الاشعة ويترتب على انكسار الاشعة اثناء مرورها في الغلاف الجوي انتشارها في جميع الاتجاهات والذي يقوم بعملية الانتشار والتبعثر جزيئات الهواء وبخار الماء وذرات الغبار وغبرها من الشوائب العالقة فب الغلاف الجوي .
ج- انعكاس الاشعة عندما ينتقل شعاع من وسط لاخر يختلف عنه في معامل الانعكاس يصاب هذا الاشعاع بالانحراف عن اتجاهه المستقيم ، وتلعب السحب وقطرات الماء العالقة في الجو وغيرها من الشوائب دورا كبيرا في عكس جزء من الاشعاع الشمسي الا ان السحب هي العامل الرئيسي الذي يعكس الجزء الاكبر . العوامل المؤثرة في توزيع الاشعاع الشمسي : هناك عوامل متعددة تؤثر في قوة الاشعاع الشمسي من فترة لاخرى وهي
أ‌- زواية سقوط الاشعة الشمسية على الارض : توثر زواية سقوط الاشعة الشمسية على الارض في مقدار الاشعة المستلمة من قبل سطح الارض وذلك لان الاشعة العمودية او شبة العمودية الواصلة للارض تكون قوية واشد تركيزا ولكونها تقطع مسافة اقصر من الاشعة المائلة لذلك هي اقل عرضة للضياع بفعل الامتصاص والانعكاس والانتشار التي تحدث في الغلاف الجوي ، وكما ان حزمالاشعة العمودية تتوزع على مساحة قليلة اما الاشعة المائلة فانها تتوزع عى مساحة اكبر فتصبح اضعف واقل تركيزا من الاشعة العمودية .
ب-اختلاف طول النهار : يلعب اختلاف طول النهار عند دوائر العرض المختلفة دورا كبيرا وحاسما في اختلاف كمية الاشعاع الشمسي التي تصل الى سطح الارض عند تلك العروض ففي المناطق المدارية لايحتلف طول النار والليل كثيرمعدله 12ساعة طول السنة قريبا ، اما المناطق المعتدلة والباردة فأن النهار يزداد طولا في الصيف ويقصر في الشتاء ويزداد الفرق بين الليل والنهار كلما زادت دائرة العرض ويعوض طول ضعف اشعة لشمس النهار مما يجعل درجات الحرارة في فصل الصيف مماثلة في المناطق المدارية وعلى العكس في فصل الشتاء حيث تصل كميات قليلة ن الاشعاع الشمسي الى هذه العروض . ج-شفافية الغلاف الغازي : حيث يلعب الغباروالرماد والسحب وبخار الماء دورا كبيرا في عملية امتصاص الاشعة وتتشتتها وانعكاسها وكما تعمل هذه الشوائب في حفظ الاشعاع الارضي في الجووعلى ذلك فان المناطق التي تكثر فيها السحب والهواء الملوث بالاتربة تستلم كمية قليلة من الاشعاع الشمسي مقارنة بالمناطق ذات الجو الشفاف .
د-أختلاف التضاريس : تلعلب التضاريس دورا كبيرا في تباين كمية الاشعاع الشمسي الواصل من منطقة لاخرى فاتجاه السفوح الجبلية وانحدارها يؤثر في كمية الاشعاع الشمسي الذي يصل الى تلك السفوح وخاصة في المناطق الباردة والمعتدلة حيث تصلها اشعة الشمس بشكل مائل اما في لمناطق المدارية يكون هذا العامل محدودا حيث تصل اليها اشعة الشمس بشكل عمودي او شبة عمودي طول السنة . ه-الالبيدو : وهو نسبة ما يعكسه سطح الارض الى الفضاء مباشرة من الاشعاع الشمسي الصافي الواصل اليه ، وتختلف نسبة الالبيدو من مكان لأخر تبعا لموقع المنطقة من دوائر العرض واختلاف طبيعة السطح من حيث اللون والتركيب ووجود النبات ونوعها أو عدم وجودها وتغطية المنطقة بالثلوج وطول فترة بقائها .


المصدر : مملكة العلوم : [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]