كيف تؤثر الشمس في طقس الأرض ؟.. تحديداً على 〝 الظواهر الجوية〞

 كيف تؤثر الشمس على الظواهر الجوية

الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة التي تحرك العمليات البيولوجية والفيزيائية في العالم من حولنا، سواء في المحيطات أو على الأرض. وتغذي نمو النبات الذي يشكل قاعدة السلسلة الغذائية، وفي الغلاف الجوي، تعمل على تسخين الهواء الذي يؤثر على طقسنا.

تتغير كمية الطاقة الواردة من الشمس بشكل طفيف يومًا بعد يوم، وعلى مدى آلاف السنين، يمكن للعلاقة المدارية بين الأرض والشمس أن تؤدي إلى تغيرات في التوزيع الجغرافي لطاقة الشمس على سطح الأرض.

يمكن أن تؤثر التغييرات في ناتج الطاقة الشمسية على المناخ والظواهر الجوية مباشرة من خلال تغيير معدل التسخين الشمسي للأرض والغلاف الجوي، وغير مباشرة من خلال تغيير عمليات تشكيل السحب.

تعتبر التغيرات في كثافة الطاقة الشمسية عاملاً حاسمًا يؤثر على المناخ والظواهر الجوية على مدار ملايين السنين، ومن أمثلة هذه التأثيرات العصور الجليدية.

على الرغم من ذلك، لا يمكن أن تفسر التغيرات في معدل التسخين الشمسي خلال القرن الماضي الارتفاع الكبير في متوسط درجة الحرارة العالمية منذ أواخر السبعينيات.

تتيح الشمس، ليس فقط تغييرات على الأرض على مدار العام، بل أيضا إمكانية الحياة، حيث تحمل أشعتها الكثير من الطاقة التي تزودنا بالحرارة.

تخترق أشعة الشمس غلافنا الجوي وتصطدم بسطح الأرض، وتعكس بعض الحرارة وترسل البعض الآخر إلى الفضاء، وتتمتع الأرض بامتصاص جزء من هذه الأشعة.

يطلق على الطاقة التي تعاد انبعاثها باتجاه الفضاء من سطح الأرض الإشعاع الأرضي، وهذه الطاقة هي التي تساعد على الحفاظ على دفء الأرض.

تشير شدة الشمس إلى كمية الطاقة الشمسية المتدفقة أو الإشعاع التي تصل إلى سطح الأرض، وتحدد الزاوية التي تصل فيها أشعة الشمس إلى الأرض تلك الشدة.

تأثير الشمس على الهواء

إن الإشعاع الشمسي الوارد، الذي نشير إليه باسم إشعاع الموجة القصيرة وهو ضوء مرئي وفي الأساس إشعاع من نوع فوق البنفسجي، يمكن أن يكون خطيرًا ويمر مباشرة عبر الغلاف الجوي ويصل إلى سطح الأرض.

عندما يتم امتصاص الإشعاع الشمسي على سطح الأرض، يحدث شيء مثير للاهتمام حيث تبدأ الأرض في التسخين، وذلك على عكس الهواء الذي لا يمتص الإشعاع الشمسي الواصل، ويخبرنا أحد قوانين الإشعاع أن كل امتصاص جيد هو بالتأكيد باعث جيد.

تأخذ الأرض هذه الطاقة الحرارية وتطلقها في شكل إشعاع طويل الموجة، ومعظمها حرارة معقولة، ويُعرف ذلك باسم الأشعة تحت الحمراء.

يمتص الهواء المحيط بنا الإشعاع الذي يصدره الغلاف الجوي، وتسخن الشمس الكوكب لكن الكوكب هو الذي يدور حول الشمس ويسخن الهواء.

هذا هو السبب الرئيسي في أن الهواء الأقرب إلى سطح الأرض يكون عادةً أكثر دفئًا من الهواء فوقنا، وذلك لأن مصدر حرارة الهواء هو في الواقع الأرض.

تتزايد درجة حرارة الأرض بشكل أسرع من درجة حرارة الماء، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الأرض بشكل أسرع من الماء إلى درجات حرارة أقل.

يؤثر الشمس على توزيع الضغوط على سطح الأرض بسبب تسخينها غير المتكافئ للأرض، الأمر الذي يؤدي بطريقة غير مباشرة إلى تفاوت توزيع الضغط.

يمكن أن يكون هذا أيضًا مهمًا لأن الهواء يتحرك من مناطق ذات ضغط مرتفع إلى مناطق ذات ضغط منخفض، وعندما يتحرك الهواء بشكل خاص، نسمي ذلك الرياح، وهذا يشرح لماذا تحدد الشمس ليس فقط الحرارة بل الضغط وحركة الرياح.

تأثير الشمس في طقس الأرض

تساهم الشمس في تغذية الحياة على الأرض، وتساعد في الحفاظ على الكوكب دافئًا بدرجة كافية لكي نستطيع البقاء على قيد الحياة.

تؤثر الشمس بشكل مباشر على الطقس في الأرض، وتعتمد هذه التأثيرات على التغيرات الطفيفة في مدار الأرض حول الشمس، وهي المسؤولة عن تقلبات الطقس على سطح الكوكب.

لا تشرق الشمس دائمًا بنفس مستوى سطوعها، حيث تتألف دورة شمسية واحدة من 11 عامًا، وتخضع الشمس خلال كل دورة لتغيرات مختلفة في نشاطها ومظهرها.

تتغير مستويات الإشعاع الشمسي وكمية المواد التي تقذفها الشمس إلى الفضاء وحجم البقع الشمسية وعددها والتوهجات الشمسية، وتؤدي هذه التغييرات إلى تأثيرات متنوعة على الفضاء والغلاف الجوي للأرض وعلى سطح الأرض.

يتفق العلماء حاليًا على أن التغيرات الطويلة والقصيرة الأجل في النشاط الشمسي تلعب دورًا صغيرًا جدًا في مناخ الأرض.

الحرص على الوقاية من زيادة مستويات غازات الدفيئة التي ينتجها الإنسان هو أكثر فعالية بكثير من أي تأثيرات تنجم عن التغيرات الأخيرة في النشاط الشمسي.

كيف تؤثر زاوية أشعة الشمس في درجة الحرارة

تعني زاوية الشمس زاوية تأثير الشمس على الأرض، وهذا التعريف بسيط إلى حد ما، لكنه في الواقع ظاهرة معقدة ومؤثرة للغاية تحدد الكمية من الطاقة الحرارية التي تصل إلى الأرض في وقت ومكان محددين، وهذه الكمية تؤثر على الجميع بطريقة مختلفة.

السبب في وجود فصول هو تغير زاوية الشمس نتيجة لميل الأرض بزاوية 23.5 درجة على محورها، وعندما تدور الأرض حول الشمس، تتعرض أجزاء مختلفة منها لكميات مختلفة من ضوء الشمس على مدار العام.

تكون الشمس في أعلى موقع لها في السماء خلال فصل الصيف، عندما ينحدر نصف كرة الأرض الشمالية نحو الشمس، ويوفر ذلك أياما أطول وإضافية من الطاقة الحرارية التي تصل إلى سطح الأرض.

خلال فصل الشتاء، تكون زاوية الشمس في أدنى مستوياتها، حيث يميل نصف الكرة الشمالي بعيدًا عن الشمس، وهذا هو الوقت الذي تظهر فيه الشمس في أدنى مستوياتها في السماء وتكون أيامنا أقصر، وبالتالي تكون درجات الحرارة لدينا أكثربرودة.

بمعنى آخر، كلما زادت زاوية انعكاس الشمس بزاوية رأسية بزاوية 90 درجة، زادت الطاقة الإشعاعية التي تستقبلها كل منطقة محلية من سطح الأرض

هذا ما يحدث في فصل الصيف في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، حيث تصبح الشمس أكثر اتجاهًا بسبب انحراف المحور الشمالي للأرض نحو الشمس بزاوية صغيرة.

المحور القطبي لا يتجه نحو الشمس، وموضع المحور القطبي دائما موازيا لاتجاهاته السابقة. ولكن مدار الأرض حول الشمس يجعل المحور يميل نحو الشمس في كل نصف من الكرة الأرضية كل ستة أشهر أو نصف عام، مما يؤدي إلى حدوث فصول مختلفة.

يؤثر هذا الاختلاف في إضاءة الشمس بشكل نهائي على درجات الحرارة الموسمية، حيث تختلف زوايا الشمس التي تضرب الأرض في مواقع وخطوط عرض مختلفة.

تضرب أشعة الشمس الأرض عند خط الاستواء، حيث تكون الإشعاعات الشمسية الواردة أكثر انعكاساً، مما يؤدي إلى تركيزها على مساحة أصغر، مما يؤدي إلى درجات حرارة أكثر دفئًا.

تصل أشعة الشمس إلى الأرض بشكل أقل مباشرة وأكثر تشتتًا عند خطوط العرض الأعلى، مما يؤدي إلى درجات حرارة أكثر برودة.

يعود السبب في أن المناطق القريبة من خط الاستواء أدفأ من مناطق مثل القطب الشمالي إلى أنها تحظى بدرجات حرارة أعلى، حتى في فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي.

يُعد تسخين الأرض بواسطة الشمس بشكل متساوٍ في جميع أنحاء العالم أمرًا مستحيلاً، وهذا يفسر لماذا تتوزع الحرارة بشكل غير متساوٍ في جميع أنحاء العالم.

يؤدي التسخين التفاضلي إلى اختلافات كبيرة في درجات الحرارة بين أجزاء مختلفة من الأرض والمياه، مما يساعد على تشكل نوعية الطقس اليومي وتحديد حالة الجو.