اشعاع شمسي

حادثة الإشعاع الشمسي على سطح الأرض

يعتبر الإشعاع الشمسي متغيرًا مهمًا في الأرصاد الجوية يعمل على معرفة كمية "الحرارة" التي سنحصل عليها من الشمس على سطح الأرض. يتم تغيير هذه الكمية من الإشعاع الشمسي بسبب تغير المناخ والاحتفاظ بغازات الدفيئة.

الإشعاع الشمسي قادر على تسخين سطح الأرض والأشياء (حتى لنا) بدون تسخين الهواء بالكاد. علاوة على ذلك ، هذا المتغير مهم للغاية من أجل تقييم العمل الذي نقوم به في مكافحة تغير المناخ. هل تريد أن تعرف كل شيء عن الإشعاع الشمسي؟

يمر أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي

إشعاع من الشمس على الأرض

عندما نكون على الشاطئ في أحد أيام الصيف الحارة ، نستلقي "تحت أشعة الشمس". بينما نبقى في المنشفة لفترة أطول ، نلاحظ كيف ترتفع درجة حرارة أجسامنا وتزيد درجة حرارتها ، حتى نحتاج إلى الاستحمام أو الدخول في الظل لأننا نحترق. ماذا حدث هنا إذا لم يكن الجو حارًا جدًا؟ ما حدث هو ذلك مرت أشعة الشمس عبر غلافنا الجوي ودفأت أجسادنا مع تسخين قليل للهواء.

شيء مشابه لما يحدث لنا في هذه الحالة هو ما يحدث للأرض: الغلاف الجوي شبه "شفاف" للإشعاع الشمسي ، لكن سطح الأرض والأجسام الأخرى الموجودة عليه تمتصه بالفعل. الطاقة التي تنقلها الشمس إلى الأرض هي ما يعرف بالطاقة المشعة أو الإشعاع. ينتقل الإشعاع عبر الفضاء على شكل موجات تحمل الطاقة. اعتمادًا على كمية الطاقة التي تحملها ، يتم تصنيفها على طول الطيف الكهرومغناطيسي. لدينا من أكثر الموجات نشاطًا مثل أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، بالإضافة إلى الموجات ذات الطاقة الأقل مثل الأشعة تحت الحمراء والميكروويف وموجات الراديو.

كل الأجسام تنبعث منها إشعاع

تنبعث الإشعاعات من جميع الأجسام حسب درجة حرارتها

تصدر جميع الأجسام إشعاعًا بناءً على درجة حرارتها. هذا معطى من قبل قانون ستيفان بولتزمان التي تنص على أن الطاقة المنبعثة من الجسم تتناسب طرديا مع القوة الرابعة من درجة حرارته. هذا هو السبب في أن كل من الشمس ، وقطعة من الخشب المحترق ، وجسمنا وحتى قطعة من الجليد تشع الطاقة باستمرار.

يقودنا هذا إلى طرح سؤال على أنفسنا: لماذا يمكننا "رؤية" الإشعاع المنبعث من الشمس أو قطعة الخشب المحترقة ولا يمكننا رؤية الإشعاع الذي نبعثه ، أو سطح الأرض أو القطعة من الثلج؟ كذلك، هذا يعتمد إلى حد كبير على درجة الحرارة التي وصل إليها كل منهم، وبالتالي كمية الطاقة التي ينبعثونها في الغالب. كلما ارتفعت درجة حرارة الأجسام ، زادت كمية الطاقة المنبعثة في موجاتها ، وهذا هو السبب في أنها ستكون أكثر وضوحًا.

تبلغ درجة حرارة الشمس 6.000 كلفن وتنبعث منها إشعاعات بشكل رئيسي في موجات النطاق المرئي (المعروفة عمومًا باسم موجات الضوء) ، كما تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية (التي لديها طاقة أكبر ولهذا السبب تحرق بشرتنا في حالات التعرض الطويلة) و البقية التي تنبعث منها هي الأشعة تحت الحمراء التي لا تراها العين البشرية. هذا هو السبب في أننا لا نستطيع إدراك الإشعاع الذي يصدره أجسامنا تبلغ درجة حرارة جسم الإنسان حوالي 37 درجة مئوية والإشعاع الذي ينبعث منه موجود في الأشعة تحت الحمراء.

كيف يعمل الإشعاع الشمسي

توازن الإشعاع الشمسي الذي يؤثر على سطح الأرض ويعود إلى الفضاء ويحتفظ به في الغلاف الجوي

من المؤكد أن معرفة أن الأجسام تنبعث منها إشعاعات وطاقة باستمرار سوف تطرح سؤالاً آخر على رأسك. لماذا ، إذا كانت الأجسام تصدر طاقة وإشعاعات ، ألا تبرد تدريجيًا؟ والجواب على هذا السؤال بسيط: وأثناء إصدارها للطاقة ، فإنها تمتصها أيضًا. هناك قانون آخر ، وهو قانون التوازن الإشعاعي ، الذي ينص على أن الجسم يُصدر نفس كمية الطاقة التي يمتصها ، ولهذا السبب يمكنه الحفاظ على درجة حرارة ثابتة.

وهكذا ، في نظامنا الأرضي والغلاف الجوي ، تتم سلسلة من العمليات التي يتم فيها امتصاص الطاقة ، وانبعاثها ، وانعكاسها ، بحيث التوازن النهائي بين الإشعاع الذي يصل إلى قمة الغلاف الجوي من الشمس والإشعاع الذي يخرج إلى الفضاء الخارجي هو صفر. بمعنى آخر ، يظل متوسط ​​درجة الحرارة السنوية ثابتًا. عندما يدخل الإشعاع الشمسي إلى الأرض ، يمتص سطح الأرض معظمه. تمتص السحب والهواء القليل جدًا من الإشعاع الساقط. ينعكس باقي الإشعاع على السطح والغازات والغيوم ويعود إلى الفضاء الخارجي.

تُعرف كمية الإشعاع التي ينعكسها الجسم بالنسبة للإشعاع الساقط باسم "البياض". لذلك ، يمكننا أن نقول ذلك يبلغ متوسط ​​البياض لنظام الأرض والغلاف الجوي 30٪. تساقط الثلوج حديثًا أو بعض الركام المتطور عموديًا بشكل كبير ، حيث تقترب نسبة البياض من 90٪ ، بينما تحتوي الصحاري على حوالي 25٪ والمحيطات حوالي 10٪ (تمتص جميع الإشعاعات التي تصل إليها تقريبًا).

كيف نقيس الإشعاع؟

الطيف الكهرومغناطيسي وموجات الطاقة

لقياس الإشعاع الشمسي الذي نتلقاه في نقطة ما ، نستخدم جهازًا يسمى مقياس الحرارة. يتكون هذا القسم من جهاز استشعار محاط بنصف كروي شفاف ينقل جميع الإشعاعات ذات الطول الموجي الصغير جدًا. يحتوي هذا المستشعر على مقاطع متناوبة بالأبيض والأسود تمتص كمية الإشعاع بطريقة مختلفة. تتم معايرة تباين درجة الحرارة بين هذه الأجزاء وفقًا لتدفق الإشعاع (يقاس بالواط لكل متر مربع).

يمكن أيضًا الحصول على تقدير لكمية الإشعاع الشمسي التي نتلقاها عن طريق قياس عدد ساعات سطوع الشمس لدينا. للقيام بذلك ، نستخدم أداة تسمى الرسم الهليوغرافي. يتكون هذا من كرة زجاجية موجهة نحو الجنوب الجغرافي ، تعمل كعدسة مكبرة كبيرة ، تركز كل الإشعاع المتلقاة في نقطة متوهجة تحرق شريطًا ورقيًا خاصًا متدرجًا مع ساعات اليوم.

الإشعاع الشمسي وزيادة تأثير الاحتباس الحراري

يزيد تأثير الدفيئة المتزايد من كمية الإشعاع الممتص في الغلاف الجوي ويزيد من درجات الحرارة

ذكرنا سابقًا أن كمية الإشعاع الشمسي التي تدخل الأرض وتلك التي تتركها هي نفسها. هذا ليس صحيحًا تمامًا ، لأنه إذا كان الأمر كذلك ، فإن متوسط ​​درجة الحرارة العالمية لكوكبنا سيكون -88 درجة. نحن بحاجة إلى شيء ما لمساعدتنا على الاحتفاظ بالحرارة حتى نتمكن من الحصول على درجة حرارة لطيفة وصالحة للسكن تجعل الحياة ممكنة على الكوكب. هذا هو المكان الذي نقدم فيه تأثير الاحتباس الحراري. عندما يضرب الإشعاع الشمسي سطح الأرض ، فإنه يعود نصفه تقريبًا إلى الغلاف الجوي ليطرده إلى الفضاء الخارجي. حسنًا ، لقد علقنا على أن السحب والهواء ومكونات الغلاف الجوي الأخرى تمتص جزءًا صغيرًا من الإشعاع الشمسي. ومع ذلك ، فإن هذه الكمية الممتصة لا تكفي للحفاظ على درجة حرارة ثابتة وجعل كوكبنا صالحًا للسكن. كيف يمكننا التعايش مع درجات الحرارة هذه؟

ما يسمى بغازات الاحتباس الحراري هي تلك الغازات التي تحتفظ بجزء من درجة الحرارة المنبعثة من سطح الأرض والتي تعود إلى الغلاف الجوي. غازات الاحتباس الحراري هي: بخار الماء ، وثاني أكسيد الكربون (CO2) ، وأكاسيد النيتروجين ، وأكاسيد الكبريت ، والميثان ، إلخ. لكل غاز من غازات الدفيئة قدرة مختلفة على امتصاص الإشعاع الشمسي. كلما زادت قدرتها على امتصاص الإشعاع ، زادت الحرارة التي ستحتفظ بها ولن تسمح لها بالعودة إلى الفضاء الخارجي.

يتسبب امتصاص الإشعاع الشمسي الزائد في الاحتباس الحراري وتغير المناخ

على مدار تاريخ البشرية ، كان تركيز غازات الدفيئة (بما في ذلك معظم ثاني أكسيد الكربون) يتزايد أكثر فأكثر. ومن المقرر ارتفاع هذه الزيادة الثورة الصناعية وحرق الوقود الأحفوري في الصناعة والطاقة والنقل. يتسبب حرق الوقود الأحفوري مثل النفط والفحم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان. تؤدي هذه الغازات في انبعاثها المتزايد إلى احتفاظها بكمية كبيرة من الإشعاع الشمسي وعدم السماح لها بالعودة إلى الفضاء الخارجي.

يُعرف هذا بتأثير الاحتباس الحراري. ومع ذلك ، زيادة هذا التأثير نسميه الدفيئة إنها تأتي بنتائج عكسيةلأن ما نقوم به هو زيادة متوسط ​​درجات الحرارة العالمية أكثر فأكثر. وكلما زاد تركيز هذه الغازات الممتصة للإشعاع في الغلاف الجوي ، زادت الحرارة التي تحتفظ بها ، وبالتالي ترتفع درجات الحرارة.

الإشعاع الشمسي وتغير المناخ

الاحتباس الحراري معروف في جميع أنحاء العالم. تسبب هذه الزيادة في درجات الحرارة بسبب الاحتفاظ الكبير بالإشعاع الشمسي تغيرًا في المناخ العالمي. لا يعني ذلك فقط أن متوسط ​​درجات حرارة الكوكب سيرتفع ، بل يعني أيضًا أن المناخ وكل ما يستتبعه سيتغير.

تؤدي الزيادة في درجات الحرارة إلى زعزعة الاستقرار في التيارات الهوائية ، وكتل المحيطات ، وتوزيع الأنواع ، وتعاقب الفصول ، وزيادة ظواهر الأرصاد الجوية المتطرفة (مثل الجفاف والفيضانات والأعاصير ...) ، إلخ.. لهذا السبب من أجل استعادة توازننا الإشعاعي بطريقة مستقرة ، علينا تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري واستعادة مناخنا.


محتوى المقال يلتزم بمبادئنا أخلاقيات التحرير. للإبلاغ عن خطأ انقر فوق هنا.

كن أول من يعلق

اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.