العوامل المؤثرة في الإشعاع الشمسي

العوامل التي تؤثر في الاشعاع الشمسي

إن الاشعاع الشمسي يعتبر المصدر الرئيسي للطاقة الواصلة لسطح الأرض مرورا بالغلاف الجوي ، حيث أن هذه الطاقة تكون مسئولة عن جميع الظواهر المناخية الجوية وكذلك

ظاهرة اشعاع الارض

، ومع ذلك فكمية الأشعة الشمسية التي تصل إلى الأرض ، تختلف من مكانيا وزمنيا وفقا لعدة عوامل ، وأهم تلك العوامل ما يلي : [1] ، [2]

• 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.

كذلك فإن حزم الأشعة العمودية تتوزع على مساحة صغيرة ، بينما الأشعة المائلة تتوزع على مساحة أكبر ، مما يجعلها تضعف ، وتصبح أقل تركيزا من الأشعة العمودية.

اختلاف طول النهار

اختلاف طول النهار لدى دوائر العرض لديه دور كبير في اختلاف كمية الإشعاع الشمسي الواصلة لسطح الأرض عند دوائر العرض ، حيث أنه ؛

في المناطق المدارية لا يوجد اختلاف كبير في طول النهار والليل ، فيكون معدله 12 ساعة طوال السنة قريبا.

بينما في المناطق المعتدلة والباردة ، فإن النهار يكون أطول في الصيف ، ويقصر 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

الغلاف الغازي الذي يتكون من الرماد ، والغبار ، والسحب ، وبخار الماء ، هذه العوامل التي تلعب دورا كبيرا في امتصاص أشعة الشمس ، وتشتتها ،وكذلك انعكاسها.

وتعمل هذه العوامل على حفظ الاشعاع الارضي في الجو ، وبالتالي فإن المناطق التي تزداد فيها السحب ، والهواء المليء بالغبار والأتربة ، تتلقى القليل من الاشعاع الشمسي ، مقابل المناطق ذات الجو النظيف الخالي من الرماد ، والتربة ، والذي يحتوي على سحب قليلة.

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.

بينما في المناطق المدارية ، فإن التضاريس تكون محدودة ، حيث يصل إليها أشعة الشمس على شكل عمودي ، او شبه عمودي طوال شهور 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

هو الطاقة المشعة ، والمنبعثة من الشمس نتيجة لتفاعل اندماج نووي يقوم بإنتاج طاقة كهرومغناطيسية ، وتعمل على توفير الضوء ، والحرارة إلى الأرض ، كما أنها توفر الطاقة الضوئية من أجل عملية التمثيل الضوئي للنباتات.

وهناك ثلاثة نطاقات للاشعاع الشمسي ، وكل منها يؤثر بشكل مختلف على البيئة ، وهي :

• الأشعة فوق البنفسجية وهي تمثل 49,4٪
• الأشعة المرئية – PAR وتمثل 42,3٪
• الاشعة تحت الحمراء وتمثل ما يزيد عن 8٪ بقليل

حيث ان معظم الإشعاع الشمسي الواصل إلى الأرض ، يتكون من الضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، كما تصل كمية صغيرة فقط من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الارض.

وتعتمد كمية ، وكثافة الإشعاع الشمسي الذي يتلقاها جسم مائي على مجموعة متنوعة من العوامل ، والتي تم ذكرها أعلاه ، علما بان كل الإشعاعات المنبعثة من الشمس لا تصل إلى سطح الأرض ، حيث يتم امتصاص الكثير منها ، أو ينعكس ، أو يتناثر في الغلاف الجوي. [3]

انواع الاشعاع

هناك أربعة أنواع رئيسية من الإشعاع ، وهي :

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

وهذه الإشعاعات تختلف في الكتلة ، والطاقة ، ومدى عمق اختراقها للأشخاص والأشياء كما يلي :

جسيم ألفا

حيث تتكون هذه الجسيمات من بروتونين ، واثنين من النيوترونات ، وهي أثقل نوع من جسيمات الإشعاع ، حيث أن العديد من المواد المشعة التي تحدث بشكل طبيعي في الأرض ، مثل اليورانيوم والثوريوم ، يتم انبعاث جسيمات ألفا منها ، ومثالا على ذلك الرادون في المنازل.

جسيم بيتا

وهو إلكترون غير متصل بذرة ، يكون لها كتلة صغيرة وشحنة سالبة ، حيث ان التريتيوم ، الذي ينتجه الإشعاع الكوني في الغلاف الجوي ويوجد في كل مكان حولنا ، يقوم بإصدار إشعاع بيتا ، كما أن الكربون 14 ، المستخدم في التأريخ الكربوني للحفريات ، ينبعث منه أيضًا جسيمات بيتا. يستخدم التأريخ بالكربون ببساطة حقيقة أن الكربون 14 مادة مشعة. إذا قمت بقياس جسيمات بيتا ، فإنها تخبرك بكمية الكربون 14 المتبقية في الحفرية ، مما يسمح لك بحساب المدة التي كان فيها الكائن الحي على قيد الحياة.

نيوترون

وهذا الجسيم ليس له أي شحنة ، ويتواجد في نواة الذرة ،تتم رؤية النيوترونات بشكل شائع عندما تنقسم ذرات اليورانيوم ، أو تنشطر في مفاعل نووي ، فإذا لم يكن الأمر يتعلق بالنيوترونات ، فلن تكون قادرًا على الحفاظ على التفاعل النووي المستخدم لتوليد الطاقة.

الإشعاع الكهرومغناطيسي

ويكون الاشعاع الكهرومغناطيسي مثل ، الأشعة السينية ، وأشعة جاما ، ومن المحتمل أن تكون أكثر أنواع الإشعاع شيوعًا حيث أنها تستخدم على نطاق واسع في العلاجات الطبية ، فهذه الأشعة تشبه ضوء الشمس ، إلا أنها تمتلك طاقة أكبر.

وعلى عكس الأنواع الأخرى من الإشعاع ، لا توجد كتلة أو شحنة مما يجعل من الممكن أن تتراوح كمية الطاقة من الانخفاض الكبير ، كما هو الحال في الأشعة السينية للأسنان ، إلى المستويات العالية جدًا التي تُلاحظ في المشعات المستخدمة في تعقيم المعدات الطبية .