ما هو الإشعاع الشمسي
ما هو الإشعاع الشمسي؟ وما هو تعريفه؟ كيف نقيس شدته في أماكن سقوطه المختلفة؟ ما هي الأجهزة المختلفة المستخدمة لحساب قياس الإشعاع؟ بما أن هذه الأسئلة قد طرحت نفسها مؤخرًا في الساحة بكثافة كبيرة ، ها نحن هنا من خلال موقع موجز مصر ، وسنحاول الإجابة على هذه الأسئلة معك.
تعريف الاشعاع الشمسي
إذا سألنا أنفسنا ما هو الإشعاع الشمسي ، فسنجد أن أحد أفضل التعريفات التي يمكننا معرفتها هو أن كمية الإشعاع الشمسي المتساقطة من الشمس على منطقة معينة من سطح الأرض ، والتي لديها القدرة على تنتج طاقة كهربائية.
يصل جزء صغير فقط من أشعة الشمس إلى سطح الأرض ، ويمكن تقديرها بنحو 130 ميغاواط لكل متر مربع من سطح الشمس ، وعلى الرغم من نقصها فهي التي تزود الأرض بكل الحرارة التي تحتاجها.
تكوين الإشعاع الشمسي
تتشابه الشمس في طريقة عملها مع مفاعلات الاندماج النووي ، حيث تقوم بدمج جزيئات غاز الهيدروجين لإنتاج الهيليوم ، عندما تندمج كل أربع نوى من غاز الهيدروجين وتشكل نواة واحدة من الهيليوم ، وتحدث هذه التفاعلات داخل الشمس ، و تحت درجة حرارة تصل إلى ملايين الدرجات المئوية ، ويصبح الاختلاف في كتلة الحادث من هذا التحول الكيميائي ، تنتقل الطاقة خارج الشمس على شكل إشعاع شمسي.
يشير مصطلح الثابت الشمسي إلى “معدل سقوط الطاقة الشمسية لكل وحدة مساحة عموديًا على الأشعة خارج الغلاف الجوي على مسافة متوسطة بين الشمس والأرض” والتغير في المسافة وفقًا لحركة دوران الأرض حول الشمس وهذا يؤثر على قيمة الإشعاع الشمسي خارج الغلاف الجوي خلال العام.
تأثير الغلاف الجوي على الإشعاع الشمسي
تنخفض قيمة الإشعاع الشمسي بشكل كبير عندما يمر عبر طبقات الغلاف الجوي المختلفة ، فالغلاف الحيوي يمتص أشعة X وأشعة جاما ، بينما تمتص طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية ، ويمتص بخار الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون بعض موجات الأشعة تحت الحمراء.
تتناقص قيمة الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض بشكل كبير ، وذلك بفضل امتصاص طبقات الغلاف الجوي المختلفة ، قبل أن تصل الأشعة إلى سطح الأرض.
كيفية قياس الإشعاع الشمسي
يطرح سؤال في أذهاننا حول كيفية معرفة كمية الإشعاع الشمسي ، والطرق التي يمكن من خلالها قياسه. تكمن الميزة الرئيسية لقياس شدة الإشعاع الشمسي في معرفة وتحديد القيم المباشرة ، والقيم على مدى فترات زمنية طويلة ، لأنواع مختلفة من الإشعاع الشمسي ، سواء كان إشعاعًا شمسيًا مباشرًا ، أو إشعاعًا منتشرًا أو إشعاعًا يخترق السطح.
تعتمد الأجهزة المختلفة التي نستخدمها لقياس شدة الإشعاع الشمسي على التأثير الكهروضوئي أو التأثير الكهروحراري ، ويمكن للدوائر الإلكترونية المستخدمة في هذه الأجهزة تسجيل البيانات اللحظية وتنفيذ عملية التكامل. من بينها أنها تزودنا ببيانات من وقت لآخر ، سواء بالساعة أو يوميًا.
ومن أشهر الأنواع وأكثرها استخدامًا في هذا المجال ، هناك نوعان من الأجهزة ، نستعرضهما على النحو التالي:
النوع الأول – مقياس الحرارة
يستخدم هذا الجهاز في اللغة الإنجليزية “pyranometer” لقياس إجمالي إشعاع الشمس ، ويتكون الجهاز من نصفين كرويين من الزجاج البصري الشفاف ، متحدان في المركز ، ويمنع النصف الداخلي الأشعة تحت الحمراء من الوصول إليها. النصف الخارجي ، وفي منتصف الجهاز عدة مزدوجات حرارية شكلت عمودًا من الحرارة.
الوصلة الساخنة للمزدوجات الحرارية مطلية باللون الأسود ، وتقع على السطح العلوي المعرض للشمس ، بينما يتم توجيه المفصل البارد للأسفل داخل الجهاز بعيدًا عن أشعة الشمس ، وبذلك لا يتأثر الجهاز بأي مصدر آخر. الحرارة ماعدا الاشعاع الشمسي ، الجهاز به قرص حماية وهو ابيض ولامع ، لذلك يمكنه تجنب تاثير الازدواج الحراري.
النوع الثاني – مقياس الضغط
في اللغة الإنجليزية “مقياس الحرارة” ، ويستخدم هذا الجهاز لقياس شدة الإشعاع المباشر من الشمس ، ويتكون من عمود حراري يعمل كمستشعر قياس ، يوضع في أنبوب بنسبة طول إلى قطر. من 1 إلى 10 ، مما يؤدي إلى زاوية عرض تبلغ 5.7 درجة. الأنبوب أسود اللون ومثبت على قاعدة متحركة لتسهيل التوجيه المباشر نحو القرص الشمسي.
توزيع الإشعاع الشمسي على مناطق مختلفة من العالم
نريد أن نعرف ما هو الإشعاع الشمسي في أجزاء مختلفة من العالم ، وهل هذا حقًا هو المكان الأكثر سخونة الذي يتميز بكثافة الإشعاع الشمسي الذي يسقط عليه؟
النظام الشمسي في الدول العربية
يرغب الكثير منا نحن العرب في معرفة ماهية الإشعاع الشمسي في بلادنا العربية ، لأنه يتميز بكونه من أكثر الأماكن سطوعًا على وجه الأرض ، شديد السطوع خلال النهار ، من أجل زيادة كمية الإشعاع الشمسي. تتعرض هذه البلدان ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة وزيادة التصحر إلى زيادة الاعتماد على الطاقة الشمسية لإنتاج الطاقة ، بدلاً من استخدام الوسائل التقليدية.
توزيع الإشعاع في القارة الأفريقية
تعتبر قارة أفريقيا من قارات العالم من حيث درجة الإشعاع الشمسي ، وهو ما يفسر الارتفاع الكبير في درجات الحرارة في معظم الفترات على مدار العام ، على الرغم من أن الإشعاع الشمسي أقل في وسط وجنوب القارة. . ، ولكن القارة لا تزال واحدة من أعلى الأماكن التي يسقط فيها الإشعاع على المستوى العالمي.
توزيع الإشعاع في آسيا
تختلف شدة الشمس في القارة الآسيوية ، إذا زادت شدة الإشعاع الشمسي على الجانب الغربي ، وخاصة الدول العربية في آسيا ، ودول أخرى في الغرب مثل إيران وأجزاء كبيرة من باكستان ، وحتى في مناطق واسعة في الصين ودولة منغوليا ، لكن شدة السطوع تقل في المناطق الباقية ، خاصة باتجاه الشرق والشمال.
توزيع الإشعاع في قارة أوروبا
درجة الإشعاع الشمسي منخفضة للغاية في معظم أجزاء القارة الأوروبية القديمة ، باستثناء عدد قليل من البلدان في الجنوب مثل قبرص وتركيا وأجزاء من شبه الجزيرة الأيبيرية تشمل إسبانيا والبرتغال وجبل طارق. السطوع هو الأدنى في العالم ، وتنخفض درجة السطوع كلما اتجهنا شمالًا نحو القطب الشمالي.
في قارة أمريكا الجنوبية
تشبه قارة أمريكا الجنوبية قارة إفريقيا ، في زيادة درجة السطوع الشمسي في جميع أجزائها تقريبًا ، إذا لم نقم بتضمين الجزء الصغير في جنوب تشيلي ، والذي لا يتمتع بنفس درجة الإشعاع الشمسي مثل الآخر. بلدان. تعتبر القارة ، بسبب قربها من القطب الجنوبي المتجمدة ، والساحل الغربي للقارة أعلى مكان ، وضوء الشمس في القارة هو الأعلى في العالم.
في أمريكا الشمالية والوسطى
تختلف درجة السطوع في جميع أنحاء القارة ، بين شدة الإشعاع في بعض المناطق ، وغيابه في العديد من المناطق الأخرى. في معظم أنحاء المكسيك وجزء كبير من أمريكا الغربية ، تزداد درجة السطوع بشكل حاد ، بينما تنخفض في الأجزاء الشرقية وأقل في الشمال وكذلك دول أمريكا الوسطى ارتفاع الإشعاع الشمسي الذي يسقط عليها أصلاً.
قارة أوقيانوسيا
والتي يسميها الكثيرون عن طريق الخطأ قارة أستراليا ، حيث تزداد درجة الإشعاع الشمسي في جميع أنحاء القارة ، وينعكس ذلك بدوره في الزيادة الكبيرة في درجات الحرارة في جميع أركانها المختلفة ، والتي تعد من أكثر الأماكن سخونة في العالم.
هذه أهم المعلومات عن إشعاع الشمس وطرق قياسه وتوزيعاته المختلفة على الأرض ، وأهم العوامل التي تؤثر على شدته وشعورنا به.
