تعريف الاشعاع الشمسي
إذا سألنا أنفسنا ما هو الإشعاع الشمسي ، نجد أن أحد أفضل التعريفات التي يمكن أن نعرفها هو أن كمية الإشعاع الشمسي التي تسقط من الشمس على منطقة معينة من سطح الأرض ، والتي لديها القدرة على إنتاج الكهرباء.
يصل جزء صغير فقط من أشعة الشمس إلى سطح الأرض ويمكن تقديرها بنحو 130 ميغاواط لكل متر مربع من سطح الشمس ، وعلى الرغم من ندرتها إلا أنها تزود الأرض بكل الحرارة التي تحتاجها.
تكوين الإشعاع الشمسي
تشبه الشمس بطريقة ما مفاعلات الاندماج النووي لأنها تدمج جزيئات غاز الهيدروجين معًا لتكوين الهيليوم ، حيث تتحد جميع نوى غاز الهيدروجين الأربعة لتشكل نواة هيليوم واحدة وتحدث هذه التفاعلات داخل الشمس وتحت درجة حرارة تصل إلى ملايين الدرجات. درجة مئوية وفرق كتلة الاصطدام يتحول إلى Z لهذا التحول الكيميائي ، تنتقل الطاقة خارج الشمس على شكل إشعاع شمسي.
يشير مصطلح الثابت الشمسي إلى “معدل سقوط الطاقة الشمسية على وحدة مساحة متعامدة مع الأشعة خارج الغلاف الجوي عند متوسط المسافة بين الشمس والأرض” والتغير في المسافة كدالة لحركة دوران الأرض حول الأرض. الشمس وهذا يؤثر على كمية الاشعاع الشمسي خارج الغلاف الجوي خلال العام.
تأثير الغلاف الجوي على الإشعاع الشمسي
تنخفض قيمة الإشعاع الشمسي بشكل كبير عند مروره عبر طبقات مختلفة من الغلاف الجوي ، حيث يتم امتصاص أشعة X وأشعة جاما في طبقة الأيونوسفير ، بينما تمتص طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية وبخار الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون تمتص بعض موجات الأشعة تحت الحمراء.
يتم تقليل كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى الأرض بشكل كبير بسبب امتصاص طبقات مختلفة من الغلاف الجوي قبل وصول الأشعة إلى سطح الأرض.
كيفية قياس الإشعاع الشمسي
السؤال الذي يتبادر إلى الذهن هو كيف يمكننا معرفة كمية الإشعاع الشمسي والطرق التي يمكن قياسها بها. تكمن الفائدة الرئيسية من قياس شدة الإشعاع الشمسي في معرفة وتحديد القيم والقيم اللحظية لفترة طويلة ، الإشعاع الشمسي بأنواعه المختلفة ، سواء كان إشعاعًا شمسيًا مباشرًا ، أو إشعاعًا منتشرًا أو إشعاعًا ساقطًا. على السطح.
الأجهزة المختلفة التي نستخدمها لقياس شدة الإشعاع الشمسي تعتمد إما على الظاهرة الكهروضوئية أو الظاهرة الكهروحرارية ، ويمكن للدوائر الإلكترونية المستخدمة في هذه الأجهزة أن تسجل البيانات اللحظية وتنفذ عملية التكامل ، فيما بينها تزودنا بالبيانات بانتظام ، إما كل ساعة أو يوميًا.
من أشهر الأنواع وأكثرها استخدامًا في هذا المجال ، هناك نوعان من الأجهزة ، وسنراجعهما على النحو التالي:
النوع الأول – مقياس الحرارة
يستخدم هذا الجهاز في اللغة الإنجليزية “Pyranometer” لقياس إجمالي الإشعاع الشمسي ويتكون الجهاز من نصفي كرة من الزجاج البصري الشفاف متصلان في مراكزهما والنصف الداخلي يمنع وصول الأشعة تحت الحمراء إليه من النصف الخارجي وفي الوسط. الجهاز عبارة عن سلسلة من المزدوجات الحرارية شكلت عمودًا حراريًا.
الوصلة الساخنة للمزدوجات الحرارية مطلية باللون الأسود وتقع على السطح العلوي المعرض للشمس ، بينما يشير التقاطع البارد إلى أسفل الجهاز بعيدًا عن أشعة الشمس ، لذلك لا يتأثر الجهاز بأي مصدر للحرارة غير ضوء الشمس ، يحتوي الجهاز على قرص واقي أبيض ولامع ، لذلك يمكنه منع تأثير المزدوجات الحرارية.
النوع الثاني – مقياس درجة الحرارة
يستخدم هذا الجهاز في قياس شدة الإشعاع الشمسي المباشر ويتكون من عمود من الحرارة يعمل كمستشعر للقياس ، يقع في أنبوب بنسبة طول إلى قطر من 1 إلى 10 ، مما ينتج عنه زاوية المراقبة 5.7 درجة الأنبوب أسود اللون ومثبت على قاعدة متحركة لتسهيل التوجيه المباشر لقرص الشمس.
توزيع الإشعاع الشمسي على مناطق مختلفة من العالم
نريد أن نعرف ما هو الإشعاع الشمسي في أماكن مختلفة من العالم وهل هو بالفعل أكثر الأماكن سخونة التي تتميز بكثافة الإشعاع الشمسي الساقط عليها؟
النظام الشمسي في الدول العربية
يرغب الكثير منا نحن العرب في معرفة ما هو الإشعاع الشمسي في بلادنا العربية ، لأنه يتميز بكونه من أكثر الأماكن على سطح الأرض ، مع سطوع كبير خلال النهار ، لأن الصقر لديه كمية من الطاقة الشمسية. الإشعاع الذي تتعرض له هذه الدول والذي يتسبب في ارتفاع درجات حرارة الصقر ويمكن أيضًا استخدام فالكون في التصحر الذي يعتمد على الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة بدلاً من استخدام الوسائل التقليدية.
توزيع الإشعاع في القارة الأفريقية
تعد القارة الأفريقية من أكثر القارة الأفريقية من حيث درجة الإشعاع الشمسي ، وهو ما يفسر ارتفاع درجات الحرارة في معظم الفترات خلال العام ، على الرغم من أن الإشعاع الشمسي يكون أقل في وسط وجنوب القارة. ، ولكن القارة لا تزال واحدة من أعلى الأماكن التي يسقط فيها الإشعاع .. على مستوى العالم.
توزيع الإشعاع في آسيا
تختلف شدة ضوء الشمس في القارة الآسيوية ، إذا زادت شدة الإشعاع الشمسي على الجانب الغربي ، خاصة في الدول العربية في آسيا ، وفي دول أخرى في الغرب مثل إيران وأجزاء كبيرة من باكستان ، وحتى في مناطق واسعة في الصين وولاية منغوليا ، ولكن في مناطق أخرى تقل شدة السطوع ، خاصة في الاتجاه نحو الشرق والشمال.
توزيع الإشعاع في قارة أوروبا
كمية الإشعاع الشمسي منخفضة للغاية في معظم القارة الأوروبية القديمة ، باستثناء بعض الدول الجنوبية مثل قبرص وتركيا وأجزاء من شبه الجزيرة الأيبيرية التي تشمل إسبانيا والبرتغال وجبل طارق. الأدنى في العالم ودرجة السطوع تقل بمرور الوقت شمالاً باتجاه القطب الشمالي.
في قارة أمريكا الجنوبية
تشبه قارة أمريكا الجنوبية قارة إفريقيا ، فالصقر يتمتع بدرجة من السطوع الشمسي في جميع أجزائه تقريبًا ، إذا استبعدنا جزءًا صغيرًا من جنوب تشيلي ، والذي لا يحتوي على نفس درجة ضوء الشمس مثل باقي أنحاء العالم. القارة ، بسبب قربها من القارة القطبية الجنوبية المتجمدة ، والساحل الغربي للقارة هو أعلى مكان يكون فيه ضوء الشمس في القارة هو الأعلى في العالم.
في أمريكا الشمالية والوسطى
تختلف درجة السطوع عبر القارة ، بين شدة الإشعاع في بعض المناطق ونقصها في العديد من المناطق الأخرى. في معظم أنحاء المكسيك ومعظم الغرب الأمريكي تزداد درجة السطوع بشكل حاد ، بينما في الأجزاء الشرقية وبدرجة أقل في الشمال وكذلك في بلدان أمريكا الوسطى ، وبشكل عام ، فإنها تتلقى إشعاعات شمسية عالية.
قارة أوقيانوسيا
وهو ما يسميه كثيرون خطأً قارة أستراليا ، حيث تزداد درجة الإشعاع الشمسي في جميع أنحاء القارة ، وهذا بدوره ينعكس في زيادة كبيرة في درجات الحرارة في جميع أركانها المختلفة ، والتي تعد من أكثر الأماكن سخونة في العالم.
هذه أهم المعلومات عن الإشعاع الشمسي وطرق قياسه وتوزيعه المختلف على سطح الأرض ، وأهم العوامل المؤثرة في شدته وإدراكنا له.