सौर विकिरण

सौर विकिरण एक महत्वपूर्ण मौसम विज्ञान चर है जो "गर्मी" की मात्रा निर्धारित करने का कार्य करता है जो हमें पृथ्वी की सतह पर सूर्य से प्राप्त होगा। जलवायु परिवर्तन और ग्रीनहाउस गैसों की अवधारण द्वारा सौर विकिरण की इस राशि में परिवर्तन किया जा रहा है।

सौर विकिरण जमीन की सतह और वस्तुओं को गर्म करने में सक्षम है (यहां तक ​​कि हमारा) हवा को गर्म किए बिना। इसके अलावा, जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई में हम जो काम कर रहे हैं, उसका आकलन करने के लिए यह चर बहुत महत्वपूर्ण है। क्या आप सौर विकिरण के बारे में सब कुछ जानना चाहते हैं?

सौर विकिरण वायुमंडल से होकर गुजरता है

जब हम इन गर्म गर्मी के दिनों में से एक पर समुद्र तट पर होते हैं, तो हम "सूर्य की ओर" लेट जाते हैं। जैसा कि हम लंबे समय तक तौलिया में रहते हैं, हम देखते हैं कि हमारा शरीर कैसे गर्म होता है और इसके तापमान को बढ़ाता है, जब तक हमें स्नान करने या छाया में रहने की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि हम जल जाते हैं। यहाँ क्या हुआ है, अगर हवा इतनी गर्म नहीं है? जो हो गया वो हो गया सूरज की किरणें हमारे वायुमंडल से होकर गुजरी हैं और हमारे शरीर को हवा के किसी भी ताप के साथ गर्म करती हैं।

इस स्थिति में हमारे साथ कुछ ऐसा ही होता है, पृथ्वी का क्या होता है: वायुमंडल सौर विकिरण के लिए लगभग 'पारदर्शी' है, लेकिन पृथ्वी की सतह और उस पर स्थित अन्य निकाय इसे अवशोषित करते हैं। सूर्य द्वारा पृथ्वी को हस्तांतरित ऊर्जा को उज्ज्वल ऊर्जा या विकिरण के रूप में जाना जाता है। विकिरण ऊर्जा ले जाने वाली तरंगों के रूप में अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करता है। उनके द्वारा ले जाने वाली ऊर्जा की मात्रा के आधार पर, उन्हें विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के साथ वर्गीकृत किया जाता है। हमारे पास सबसे अधिक ऊर्जावान तरंगें हैं जैसे गामा किरणें, एक्स किरणें और पराबैंगनी, साथ ही साथ कम ऊर्जा वाले जैसे कि अवरक्त, माइक्रोवेव और रेडियो तरंगें।

सभी निकाय विकिरण उत्सर्जित करते हैं

सभी शरीर अपने तापमान के आधार पर विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। इसके द्वारा दिया गया है स्टीफन-बोल्ट्जमैन का नियम जो बताता है कि किसी निकाय द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा सीधे उसके तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है। यही कारण है कि दोनों सूर्य, लकड़ी का एक जलता हुआ टुकड़ा, हमारा अपना शरीर और यहां तक ​​कि बर्फ का एक टुकड़ा लगातार ऊर्जा प्राप्त कर रहा है।

यह हमें अपने आप से एक सवाल पूछने की ओर अग्रसर करता है: हम सूर्य या लकड़ी के जलते हुए टुकड़े द्वारा उत्सर्जित विकिरण को "देख" क्यों सकते हैं और हम अपने द्वारा उत्सर्जित पृथ्वी या सतह को देख नहीं पा रहे हैं। बर्फ की? भी, यह काफी हद तक उनमें से प्रत्येक द्वारा पहुंचे तापमान पर निर्भर करता है, और इसलिए, ऊर्जा की मात्रा जो वे मुख्य रूप से उत्सर्जित करते हैं। जितना अधिक तापमान शरीर तक पहुंचता है, उतनी ही अधिक ऊर्जा उनकी तरंगों में निकलती है, और यही कारण है कि वे अधिक दिखाई देंगे।

सूर्य 6.000 K के तापमान पर है और मुख्य रूप से दृश्यमान तरंगों (आमतौर पर प्रकाश तरंगों के रूप में जाना जाता है) की तरंगों में विकिरण का उत्सर्जन करता है, यह पराबैंगनी विकिरण भी उत्सर्जित करता है (जिसमें अधिक ऊर्जा होती है और यही कारण है कि यह हमारी त्वचा को लंबे समय तक फैलता है) और बाकी यह उत्सर्जित करने वाला अवरक्त विकिरण है जो मानव आंख से नहीं माना जाता है। इसीलिए हम अपने शरीर से निकलने वाले विकिरण को महसूस नहीं कर सकते। मानव शरीर लगभग 37 डिग्री सेल्सियस पर है और इससे निकलने वाला विकिरण अवरक्त में है।

सौर विकिरण कैसे काम करता है

निश्चित रूप से यह जानते हुए कि शरीर लगातार विकिरण का उत्सर्जन कर रहे हैं और ऊर्जा आपके सिर में एक और सवाल लाएगी। क्यों, अगर शरीर ऊर्जा और विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, तो क्या वे धीरे-धीरे शांत नहीं होते हैं? इस प्रश्न का उत्तर सरल है: जबकि वे ऊर्जा उत्सर्जित कर रहे हैं, वे भी इसे अवशोषित कर रहे हैं। एक और कानून है, जो कि विकिरण संतुलन का है, जो कहता है कि कोई वस्तु उतनी ही ऊर्जा उत्सर्जित करती है जितनी वह अवशोषित करती है, इसीलिए वे एक स्थिर तापमान बनाए रखने में सक्षम होती हैं।

इस प्रकार, हमारी पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली में प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है जिसमें ऊर्जा अवशोषित, उत्सर्जित और परावर्तित होती है, ताकि विकिरण के बीच अंतिम संतुलन जो सूर्य से वायुमंडल के शीर्ष तक पहुंचता है और जो बाहरी अंतरिक्ष में जाता है वह शून्य है। दूसरे शब्दों में, औसत वार्षिक तापमान स्थिर रहता है। जब सौर विकिरण पृथ्वी में प्रवेश करता है, तो इसका अधिकांश भाग पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित होता है। बहुत कम घटना विकिरण बादलों और वायु द्वारा अवशोषित होती है। शेष विकिरण सतह, गैसों, बादलों द्वारा परिलक्षित होता है और बाहरी स्थान पर वापस आ जाता है।

विकिरण विकिरण के सापेक्ष शरीर द्वारा परावर्तित विकिरण की मात्रा को 'एल्बिडो' के रूप में जाना जाता है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली में औसतन 30% अल्बेडो है। नव गिरी हुई बर्फ या कुछ अत्यधिक लम्बे विकसित क्यूम्यलोनिम्बस में 90% के करीब एल्बेडो होता है, जबकि रेगिस्तानों में लगभग 25% और महासागरों में लगभग 10% (वे लगभग सभी विकिरण को अवशोषित करते हैं जो उन तक पहुंचते हैं)।

हम विकिरण कैसे मापते हैं?

सौर विकिरण को मापने के लिए जिसे हम एक बिंदु पर प्राप्त करते हैं, हम एक यंत्र का उपयोग करते हैं जिसे पायरोमीटर कहते हैं। इस खंड में एक पारदर्शी गोलार्ध में संलग्न सेंसर होता है जो बहुत छोटे तरंग दैर्ध्य के सभी विकिरण को प्रसारित करता है। इस सेंसर में बारी-बारी से काले और सफेद सेगमेंट होते हैं जो विकिरण की मात्रा को एक अलग तरीके से अवशोषित करते हैं। इन खंडों के बीच का तापमान विकिरण प्रवाह के अनुसार कैलिब्रेट किया जाता है (वाट प्रति वर्ग मीटर में मापा जाता है)।

हमारे द्वारा प्राप्त होने वाली सौर विकिरण की मात्रा का एक अनुमान हमारे द्वारा की जाने वाली धूप की संख्या को मापकर भी प्राप्त किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, हम एक उपकरण का उपयोग करते हैं जिसे हेलियोग्राफ़ कहा जाता है। यह भौगोलिक दक्षिण की ओर उन्मुख एक कांच के गोले से बनता है, जो एक बड़े आवर्धक कांच के रूप में कार्य करता है, जो एक तापदीप्त बिंदु में प्राप्त सभी विकिरण को केंद्रित करता है जो दिन के घंटों के साथ स्नातक किए गए एक विशेष पेपर टेप को जलाता है।

सौर विकिरण और ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि

इससे पहले हमने उल्लेख किया है कि सौर विकिरण की मात्रा जो पृथ्वी में प्रवेश करती है और जो छोड़ती है वही है। यह पूरी तरह सच नहीं है, क्योंकि यदि ऐसा है, तो हमारे ग्रह का वैश्विक औसत तापमान -88 डिग्री होगा। हमें गर्मी को बनाए रखने में मदद करने के लिए कुछ ऐसा चाहिए जो इतना सुखद और रहने योग्य तापमान हो जो ग्रह पर जीवन को संभव बना सके। यही वह जगह है जहाँ हम ग्रीनहाउस प्रभाव का परिचय देते हैं। जब सौर विकिरण पृथ्वी की सतह से टकराता है, तो यह वायुमंडल में बाहरी स्थान पर बाहर निकलने के लिए लगभग आधा वापस लौटता है। खैर, हमने टिप्पणी की है कि बादल, वायु और अन्य वायुमंडलीय घटक सौर विकिरण के एक छोटे हिस्से को अवशोषित करते हैं। हालांकि, अवशोषित की गई यह मात्रा एक स्थिर तापमान बनाए रखने और हमारे ग्रह को रहने योग्य बनाने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त नहीं है। हम इन तापमानों के साथ कैसे रह सकते हैं?

तथाकथित ग्रीनहाउस गैसें वे गैसें हैं जो पृथ्वी की सतह द्वारा उत्सर्जित तापमान का हिस्सा बनाए रखती हैं जो वायुमंडल में वापस आ जाती हैं। ग्रीनहाउस गैसें हैं: जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), नाइट्रोजन ऑक्साइड, सल्फर ऑक्साइड, मीथेन, आदि। प्रत्येक ग्रीनहाउस गैस में सौर विकिरण को अवशोषित करने की एक अलग क्षमता होती है। जितनी अधिक क्षमता इसमें विकिरण को अवशोषित करने की होगी, उतनी ही गर्मी इसे बरकरार रखेगी और इसे बाहरी स्थान पर वापस नहीं आने देगी।

पूरे मानव इतिहास में, ग्रीनहाउस गैसों (सबसे सीओ 2 सहित) की एकाग्रता अधिक से अधिक बढ़ रही है। इस वृद्धि का कारण होने वाला है औद्योगिक क्रांति और उद्योग, ऊर्जा और परिवहन में जीवाश्म ईंधन का जलना। तेल और कोयले जैसे जीवाश्म ईंधन के जलने से CO2 और मीथेन उत्सर्जन होता है। बढ़ते उत्सर्जन में ये गैसें बड़ी मात्रा में सौर विकिरण को बनाए रखने का कारण बनती हैं और इसे बाहरी स्थान पर वापस नहीं आने देती हैं।

इसे ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में जाना जाता है। हालाँकि, इस प्रभाव को बढ़ाते हुए हम ग्रीनहाउस कहते हैं यह उल्टा हैचूंकि हम जो कर रहे हैं वह वैश्विक औसत तापमान को और अधिक बढ़ा रहा है। वातावरण में इन विकिरण-अवशोषित गैसों की एकाग्रता जितनी अधिक होगी, वे उतनी ही गर्मी बनाए रखेंगे और इसलिए, तापमान जितना अधिक होगा।

सौर विकिरण और जलवायु परिवर्तन

ग्लोबल वार्मिंग को दुनिया भर में जाना जाता है। सौर विकिरण के महान प्रतिधारण के कारण तापमान में यह वृद्धि वैश्विक जलवायु में बदलाव का कारण बनती है। इसका मतलब न केवल यह है कि ग्रह का औसत तापमान बढ़ेगा, बल्कि यह कि जलवायु और हर चीज जो बदल जाती है वह बदल जाएगी।

तापमान में वृद्धि हवा की धाराओं, महासागरीय द्रव्यमान, प्रजातियों के वितरण, मौसमों के उत्तराधिकार, चरम मौसम संबंधी घटनाओं में वृद्धि (जैसे सूखा, बाढ़, तूफान ...), आदि के कारण अस्थिरता का कारण बनती है।। यही कारण है कि हमारे विकिरण संतुलन को स्थिर तरीके से हासिल करने के लिए, हमें ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करना होगा और अपनी जलवायु को फिर से हासिल करना होगा।