العوامل المؤثرة في الإشعاع الشمسي

العوامل التي تؤثر في الاشعاع الشمسي

الاشعاع الشمسي هو المصدر الرئيسي للطاقة التي تصل إلى سطح الأرض عن طريق الغلاف الجوي، وهذه الطاقة تؤثر على جميع الظواهر الجوية وكذلك على اشعاع الأرض، ومع ذلك فإن كمية الأشعة الشمسية التي تصل إلى الأرض تختلف من مكان لآخر وزمان لآخر وتعتمد على العديد من العوامل المختلفة، وأهم تلك العوامل هي،

• زاوية سقوط أشعة الشمس
• اختلاف طول النهار
• شفافية الغلاف الغازي
• اختلاف التضاريس
• الالبيدو

زواية سقوط الاشعة الشمسية

حيث أن زاوية سقوط الأشعة الشمسية على الأرض تقوم بالتأثير في مقدار الأشعة المستلمة من سطح الأرض ، وذلك لأن الأشعة العمودية ، او الأشعة شبه العمودية تكون أكثر قوة ، واشد تركيز ، لأن المسافة التي تقطعها تكون اقصر من الأشعة المائلة ، وبالتالي تكون أقل عرضة للضياع بفعل الامتصاص ، والانعكاس ، والانتشار الذي يحدث في الغلاف الجوي.

توزع حزم الأشعة العمودية على مساحة صغيرة، بينما توزع الأشعة المائلة على مساحة أكبر، مما يجعلها أقل تركيزًا وأضعف من الأشعة العمودية.

اختلاف طول النهار

تؤثر اختلافات طول النهار في دوائر العرض على كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى سطح الأرض في تلك الدوائر العرض

في المناطق المدارية، لا يوجد اختلاف كبير في طول النهار والليل، حيث يستمر المعدل على مدار السنة لمدة 12 ساعة.

في المناطق المعتدلة والباردة، يكون النهار أطول في الصيف وأقصر في الشتاء.

وكذلك كلما زادت دائرة العرض ، يزداد الفرق بين الليل والنهار ، ويعمل طول ضعف اشعة الشمس على تعويض النهار مما يجعل درجات الحرارة في فصل الصيف مماثلة في المناطق المدارية ، وعلى النقيض فإن درجات الحرارة تكون مماثلة في فصل الشتاء حيث تصل كميات قليلة من الاشعاع الشمسي الى دوائر العرض.

شفافية الغلاف الغازي

يتكون الغلاف الغازي من تراكيب مختلفة مثل الرماد والغبار والسحب وبخار الماء، وتلعب هذه العوامل دورًا كبيرًا في امتصاص وتشتيت أشعة الشمس وانعكاسها.

تعمل عوامل مختلفة على حفظ الإشعاع الأرضي في الجو، وبالتالي، المناطق التي تشهد زيادة في عدد السحب والهواء المليء بالغبار والأتربة تتلقى القليل من الإشعاع الشمسي، بينما المناطق التي تتميز بجو هواء نظيف خالٍ من الرماد والأتربة والسحب القليلة تتلقى كمية أكبر من الإشعاع الشمسي.

اختلاف التضاريس

حيث أن اختلاف التضاريس من مكان لآخر يلعب دورا كبيرا في تباين كمية الإشعاع الصادرة من الشمس من منطقة إلى منطقة أخرى ، حيث أن اتجاه سفوح الجبال وكذلك انحدارها يؤثر في كمية الإشعاع الشمسي الواصلة إلى هذه السفوح ، وبالأخص في المناطق ذات المناخ البارد ، والمعتدلة نظرا لأنها تستلم أشعة الشمس بشكل مائل.

في المناطق المدارية، تكون التضاريس محدودة، حيث تشرق الشمس عليها بزاوية عمودية أو شبه عمودية طوال أشهر السنة.

 الالبيدو

والالبيدو هو نسبة مايتم عكسه من سطح الأرض من الاشعاع الصافي الذي تستلمه إلى الفضاء بطريقة مباشرة ، وتختلف نسبة الالبيدو من منطقة إلى أخرى وفقا لموقع المنطقة من دوائر العرض ، وكذلك اختلاف طبيعة السطح من حيث اللون ، والتركيب ، ووجود النباتات من عدمه ، ونوعها ، وتغطية المنطقة بالثلوج ، وكذلك طول فترة بقائها.

تعريف الإشعاع الشمسي

الطاقة الشمسية هي الطاقة المشعة من الشمس نتيجة لتفاعل الاندماج النووي الذي ينتج طاقة كهرومغناطيسية، وتعمل على توفير الضوء والحرارة للأرض، كما توفر الطاقة الضوئية اللازمة لعملية التمثيل الضوئي للنباتات.

يوجد ثلاثة نطاقات للإشعاع الشمسي، وكل منها يؤثر بشكل مختلف على البيئة، وهي:

• الأشعة فوق البنفسجية وهي تمثل 49,4٪
• الأشعة المرئية – PAR وتمثل 42,3٪
• تمثل الأشعة تحت الحمراء أكثر من 8٪ بقليل

يتألف معظم الإشعاع الشمسي الواصل إلى الأرض من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، وتصل كمية قليلة جدًا من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض.

تعتمد كمية وكثافة إشعاع الشمس التي يتلقاها جسم مائي على عدة عوامل مختلفة، والتي تم ذكرها سابقاً، حيث إن جميع الإشعاعات الصادرة من الشمس لا تصل إلى سطح الأرض، إذ يتم امتصاص الكثير منها أو انعكاسها أو تشتتها في الغلاف الجوي.

انواع الاشعاع

هناك أربعة أنواع رئيسية من الإشعاع ، وهي :

1. جسيم ألفا
2. جسيم بيتا
3. النيوترونات
4. الموجات الكهرومغناطيسية مثل أشعة جاما.

تختلف الإشعاعات في الكتلة والطاقة ومدى اختراقها للأشخاص والأشياء وفقًا للنوع والخصائص الفيزيائية

جسيم ألفا

تتألف هذه الجسيمات من بروتونين واثنين من النيوترونات، وهي أثقل نوع من جسيمات الإشعاع. والعديد من المواد المشعة التي تحدث بشكل طبيعي في الأرض، مثل اليورانيوم والثوريوم، تنبعث منها جسيمات ألفا، مثل الرادون في المنازل.

جسيم بيتا

وهو إلكترون لا يرتبط بنواة ، يكون لها كتلة صغيرة وشحنة سالبة ، حيث يتم إصدار إشعاع بيتا من التريتيوم الذي يتكون من الإشعاع الكوني في الغلاف الجوي ويكون موجودا في كل مكان حولنا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إصدار جسيمات بيتا من الكربون 14 الذي يستخدم في تقدير تواريخ الحفريات بالكربون. يتم استخدام تقنية التأريخ بالكربون بناء على خاصية الكربون 14 كمادة مشعة. إذا قمت بقياس الجسيمات بيتا ، فستعرف كمية الكربون 14 المتبقية في الحفرية ، وهذا يتيح لك حساب المدة التي كان فيها الكائن الحي على قيد الحياة.

نيوترون

يتم العثور على هذا الكائن في نواة الذرة وليس لديه أي شحنة، وتكون النيوترونات مرئية بشكل شائع عندما تنشطر ذرات اليورانيوم أو تنقسم في مفاعل نووي. إذا لم يكن هناك نيوترونات، فلن تحافظ على التفاعل النووي الذي يستخدم لتوليد الطاقة.

الإشعاع الكهرومغناطيسي

يمكن اعتبار الإشعاع الكهرومغناطيسي، مثل الأشعة السينية والأشعة جاما، من أكثر أنواع الإشعاع شيوعًا، نظرًا لاستخدامها على نطاق واسع في العلاجات الطبية، وتشبه هذه الأشعة ضوء الشمس، ولكنها تحمل طاقة أعلى.

بخلاف أنواع الإشعاع الأخرى، فإنه لا يوجد كتلة أو شحنة في الإشعاع الذي يتم توليده، مما يسمح بتنوع كمية الطاقة التي يحملها، فمنالممكن أن تكون كمية الطاقة منخفضة جدًا كما في حالة أشعة الأسنان السينية، ويمكن أن تكون مرتفعة جدًا كما في حالة المشعات المستخدمة في تعقيم المعدات الطبية .