קרינה סולארית

קרינת השמש היא משתנה מטאורולוגי חשוב המשמש לדעת את כמות ה"חום "שנקבל מהשמש על פני כדור הארץ. כמות זו של קרינת שמש משתנה על ידי שינויי אקלים ושימור גזי החממה.

קרינת שמש מסוגלת לחמם את פני האדמה והחפצים (אפילו שלנו) כמעט ולא מחמם את האוויר. יתר על כן, משתנה זה חשוב מאוד על מנת להעריך את העבודה שאנו עושים במאבק נגד שינויי האקלים. האם אתה רוצה לדעת הכל על קרינת שמש?

קרינת השמש עוברת באטמוספירה

כשאנחנו על החוף באחד מימי הקיץ החמים האלה, אנחנו נשכבים "לשמש". כשאנו נשארים במגבת זמן רב יותר, אנו מבחינים כיצד גופנו מתחמם ומגביר את הטמפרטורה שלו, עד שנצטרך להתרחץ או להכניס את עצמנו לצל מכיוון שאנחנו נשרפים. מה קרה כאן, אם האוויר לא כל כך חם? מה שקרה זה קרני השמש עברו באווירה שלנו וחיממו את גופנו כמעט ללא התחממות האוויר.

משהו דומה למה שקורה לנו במצב זה הוא מה שקורה לכדור הארץ: האטמוספירה כמעט 'שקופה' לקרינת השמש, אך פני כדור הארץ וגופים אחרים הנמצאים בו אכן סופגים אותו. האנרגיה שמעבירה השמש לכדור הארץ היא מה שמכונה אנרגיה קורנת או קרינה. קרינה עוברת דרך החלל בצורת גלים הנושאים אנרגיה. בהתאם לכמות האנרגיה שהם נושאים, הם מסווגים לאורך הספקטרום האלקטרומגנטי. יש לנו את הגלים האנרגטיים ביותר כמו קרני גמא, קרני רנטגן ואולטרה סגול, כמו גם כאלה עם פחות אנרגיה כמו אינפרא אדום, מיקרוגל וגלי רדיו.

כל הגופים פולטים קרינה

כל הגופים פולטים קרינה על בסיס הטמפרטורה שלהם. זה ניתן על ידי החוק של סטפן-בולצמן הקובע כי האנרגיה הנפלטת על ידי גוף עומדת ביחס ישר לכוח הרביעי של הטמפרטורה שלו. זו הסיבה שגם השמש, פיסת עץ בוערת, הגוף שלנו ואפילו פיסת קרח מקרינים אנרגיה בצורה רציפה.

זה מוביל אותנו לשאול את עצמנו שאלה: מדוע אנו מסוגלים "לראות" את הקרינה הנפלטת על ידי השמש או את פיסת העץ הבוערת ואיננו מסוגלים לראות את הקרינה שאנו פולטים, את פני כדור הארץ או את החלק של קרח? גם כן, זה תלוי במידה רבה בטמפרטורה אליה מגיע כל אחדולכן כמות האנרגיה שהם בעיקר פולטים. ככל שהגופים מגיעים לטמפרטורה רבה יותר, כמות האנרגיה שהם פולטים בגליהם גדולה יותר, ולכן הם יהיו גלויים יותר.

השמש נמצאת בטמפרטורה של 6.000 K ופולטת קרינה בעיקר בגלים הנראים לעין (המכונה בדרך כלל גלי אור), היא גם פולטת קרינה אולטרה סגולה (שיש בה יותר אנרגיה ולכן היא שורפת את עורנו בחשיפות ארוכות) ואת השאר הוא פולט הוא קרינת אינפרא אדום שאינה נתפסת בעין האנושית. לכן איננו יכולים לתפוס את הקרינה שגופנו פולט. גוף האדם נמצא בערך 37 מעלות צלזיוס והקרינה שהוא פולט נמצאת באינפרא אדום.

איך עובדת קרינת השמש

בוודאי הידיעה שגופים פולטים ברציפות קרינה ואנרגיה תביא שאלה נוספת לראשכם. מדוע, אם גופים פולטים אנרגיה וקרינה, הם לא מתקררים בהדרגה? התשובה לשאלה זו היא פשוטה: בזמן שהם פולטים אנרגיה, הם גם סופגים אותה. יש חוק אחר, שהוא של איזון מקרין, האומר שאובייקט פולט את אותה כמות אנרגיה שהוא סופג, ולכן הם מסוגלים לשמור על טמפרטורה קבועה.

לפיכך, במערכת אטמוספירת האדמה שלנו מתרחשת סדרה של תהליכים בהם אנרגיה נקלטת, נפלטת ומשתקפת, כך האיזון הסופי בין הקרינה שמגיעה לראש האטמוספירה מהשמש לבין זה שיוצא לחלל החיצון הוא אפס. במילים אחרות, הטמפרטורה השנתית הממוצעת נותרת קבועה. כאשר קרינת השמש נכנסת לכדור הארץ, רובם נספגים על פני כדור הארץ. מעט מאוד מהקרינה האירוע נספגת בעננים ובאוויר. שאר הקרינה משתקפת על ידי פני השטח, הגזים, העננים ומוחזרת לחלל החיצון.

כמות הקרינה המשתקפת על ידי גוף ביחס לקרינת האירוע מכונה 'אלבדו'. לכן אנו יכולים לומר זאת למערכת אטמוספירת האדמה יש אלבדו ממוצע של 30%. לשלג שנפל לאחרונה או לקומולונימבוס מפותח מאוד אנכית יש אלבדו קרוב ל 90%, בעוד שמדבריות הם בסביבות 25% והאוקיאנוסים בסביבות 10% (הם סופגים כמעט את כל הקרינה שמגיעה אליהם).

כיצד נמדוד קרינה?

כדי למדוד את קרינת השמש שאנו מקבלים בנקודה, אנו משתמשים במכשיר הנקרא פירנומטר. קטע זה מורכב מחיישן הסגור בחצי כדור שקוף המעביר כל קרינה באורך גל קטן מאוד. לחיישן זה מקטעים שחור-לבן מתחלפים הסופגים את כמות הקרינה בצורה שונה. ניגוד הטמפרטורה בין מקטעים אלה מכויל לפי שטף הקרינה (נמדד בוואט למטר מרובע).

הערכה של כמות קרינת השמש שאנו מקבלים ניתן להשיג גם על ידי מדידת מספר שעות השמש שיש לנו. לשם כך אנו משתמשים במכשיר הנקרא הליוגרף. זה נוצר על ידי כדור זכוכית המכוון לכיוון הדרום הגיאוגרפי, שפועל כזכוכית מגדלת גדולה, ומרכז את כל הקרינה המתקבלת בנקודת ליבון השורפת סרט נייר מיוחד שסיים את שעות היום.

קרינת שמש ואפקט חממה מוגבר

מוקדם יותר הזכרנו שכמות קרינת השמש הנכנסת לכדור הארץ וזו שעוזבת זהה. זה לא לגמרי נכון, כי אם כן, הטמפרטורה הממוצעת הגלובלית של הפלנטה שלנו תהיה -88 מעלות. אנו זקוקים למשהו שיעזור לנו לשמור על החום כדי שנוכל לקבל טמפרטורה כה נעימה ומגובנת המאפשרת את החיים על פני כדור הארץ. שם אנו מציגים את אפקט החממה. כאשר קרינת השמש פוגעת על פני כדור הארץ, היא מחזירה כמעט חצי חזרה לאטמוספרה כדי לגרש אותה לחלל החיצון. ובכן, הערנו שעננים, אוויר ורכיבים אטמוספריים אחרים סופגים חלק קטן מקרינת השמש. עם זאת, כמות זו הנספגת אינה מספיקה בכדי לשמור על טמפרטורה יציבה ולהפוך את כדור הארץ שלנו למגורי. איך נוכל לחיות עם הטמפרטורות האלה?

מה שמכונה גזי חממה הם אותם גזים השומרים על חלק מהטמפרטורה הנפלטת מכדור הארץ שחוזרת חזרה לאטמוספרה. גזי החממה הם: אדי מים, פחמן דו חמצני (CO2), תחמוצות חנקן, תחמוצות גופרית, מתאן וכו '. לכל גז חממה יכולת אחרת לספוג קרינת שמש. ככל שיש לו יותר יכולת לספוג קרינה, כך הוא ישמור על יותר חום ולא יאפשר לו לחזור לחלל החיצון.

לאורך ההיסטוריה האנושית ריכוז גזי החממה (כולל הכי הרבה CO2) גדל יותר ויותר. העלייה בגידול זה נובעת המהפכה התעשייתית ושריפת הדלקים המאובנים בתעשייה, באנרגיה ובתחבורה. שריפת דלקים מאובנים כמו נפט ופחם, גורמת לפליטת CO2 ומתאן. גזים אלה בפליטה הולכת וגוברת גורמים להם לשמור על כמות גדולה של קרינת שמש ולא מאפשרים להחזירה לחלל החיצון.

זה ידוע כאפקט החממה. עם זאת, הגדלת אפקט זה אנו מכנים חממה זה לא מניבמכיוון שמה שאנחנו עושים זה להגדיל את הטמפרטורות הממוצעות הגלובליות יותר ויותר. ככל שריכוזם של גזים סופגים קרינה אלה באטמוספירה, כך הם ישמרו על חום רב יותר ולכן הטמפרטורות יעלו יותר.

קרינת שמש ושינויי אקלים

התחממות כדור הארץ ידועה ברחבי העולם. עלייה זו בטמפרטורות עקב השמירה הגדולה על קרינת השמש גורמת לשינוי באקלים העולמי. זה לא רק אומר שהטמפרטורות הממוצעות של הפלנטה יעלו, אלא שהאקלים וכל מה שכרוך בו ישתנה.

העלייה בטמפרטורות גורמת לערעור יציבות בזרמי האוויר, מסות אוקיאניות, חלוקת מינים, רצף עונות השנה, עלייה בתופעות מטאורולוגיות קיצוניות (כמו בצורות, שיטפונות, הוריקנים ...) וכו '.. לכן בכדי להחזיר את האיזון הקריני שלנו בצורה יציבה, עלינו להפחית את פליטת גזי החממה ולהשיב את האקלים שלנו.