إشعاع شمسي: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
إضافة من مقالة الإشعاع الشمسي؛ للمزيد انظر تاريخ التحويلة.
ط clean up، استبدل: <nowiki/> ← (2)، الأخطاء المصححة: أخري ← أخرى، إتجاه ← اتجاه (2)، إرتفاع ← ارتفاع (9)، بإسم ← باسم باستخدام أوب
سطر 1:
'''الإشعاع الشمسي''' ([[لغة إنجليزية|بالإنجليزية]]:Solar irradiance):هو مقدار [[أشعة الشمس|الأشعة الشمسية]] الساقطة على مساحةٍ معينة و القادرة على توليد <nowiki/> [[القدرة الكهربائية|قدرةٍ كهربائية]] . لا يصيب الأرض إلا حوالي جزء من ألفي مليون جزء من [[أشعة الشمس]] التي تقدر بنحو 130 [[واط|ميجاوات]] لكل متر مربع من سطح [[الشمس]]، وهذا القدر الضئيل هو المسئول عن كل [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] لسطح [[الأرض]] و<nowiki/> [[غلاف جوي|غلافها الجوي]]<ref>الكتاب: الجغرافيا المناخية والنباتية المؤلف: عبد العزيز طريح</ref>.
 
== خرائط تُوضح مقدار الأشعة الشمسية الساقطة على الأرض ==
سطر 16:
تعتبر [[الشمس]] كرة من [[الغازات]] الساخنة [[بقطر]] 1٫39 مليون [[كم]] و هي تعمل [[مفاعل نووي|كمفاعل نووي]] إندماجي يتم فيه دمج أربع [[نواة الذرة|أنوية]] [[هيدروجين]] لإنتاج نواة [[هليوم]] ثم يتحول فرق [[الكتلة]] إلي [[طاقة]].<br />
هذا الإندماج النووي يحدث داخل الكرة الشمسية عند [[درجة حرارة]] تصل إلي عدة ملايين [[درجة مئوية]], و سطح الشمس يمكن إعتباره سطح [[جسم أسود]] درجة حرارته 5760 [[كلفن]].<br />
"معدل [[الطاقة الشمسية]] التي تسقط علي وحدة المساحات العمودية علي الأشعة خارج [[الغلاف الجوي]] عند مسافة متوسطة بين الشمس و الأرض (حيث تتغير هذه المسافة علي مدار السنة)" تعرف بإسمباسم الثابت الشمسي {{إنج|Solar constant}} و حسب وكالة [[ناسا]], فقيمة هذا الثابت 1353 [[ويبر]]/[[متر مربع]].<br />
بسبب هذا التغير البسيط في [[المسافة]] بين الشمس و الأرض فإن قيمة الإشعاع خارج الغلاف الجوي تتغير علي مدار [[السنة]] في حدود 3٫5%, و توضح المعادلة التالية تغير قيمة الإشعاع خارج الغلاف الجوي خلال أيام السنة.<br />
'''''[(H<sub>on</sub> = H<sub>sc</sub> [1 + 0.0033Cos (360n/365'''''<br />
سطر 42:
==إنخفاض الإشعاع الشمسي بفعل الغلاف الجوي==
عند مرور [[أشعة الشمس]] عبر الغلاف الجوي فإنها تتعرض لإنخفاض في قيمتها نتيجة لإمتصاص جزء منها أثناء مرورها في [[طبقات الغلاف الجوي|طبقات الجو]] المختلفة.<br />
الموجات ذات [[الأطوال الموجية]] القصيرة جدا مثل [[أشعة X]] و [[أشعة جاما]], يتم إمتصاصها في طبقة الأيونوسفير {{إنج|Ionosphere}} عند إرتفاعاتارتفاعات عالية جدا.<br />
أما الموجات الأطول نسبيا في المنطقة فوق البنفسجية يتم إمتصاصها بواسطة [[طبقة الأوزون]] علي إرتفاعارتفاع يتراوح من 15 إلي 40 [[كيلومتر]] فوق سطح الأرض.<br />
في طبقات الجو الأقرب يتم إمتصاص بعض من حزم الموجات تحت الحمراء بواسطة [[بخار الماء]] و غاز [[ثاني أكسيد الكربون]]. الأشعة التي تصل إلي سطح الأرض تقع بشكل أساسي في مدي الأطوال الموجية من 0.29 إلي 2.5 [[ميكرومتر]], علاوة علي ذلك فإن جزء من الأشعة يتعرض للتشتت و الإعتراض من الهواء الجاف و بخار الماء و جزيئات الغبار العالقة.<br />
و كنتيجة لإمتصاص الغلاف الجوي لجزء من الأشعة و تشتت الجزء الاخر فإن الطاقة المحملة في الأشعة تنخفض قيمتها قبل أن تصل إلي سطح الأرض, و تعتمد درجة النقص في الأشعة علي طول مسارها في الغلاف الجوي و كذلك طبيعة الغلاف الجوي في هذا المسار, و يتم التعبير عن طول المسار في الغلاف الجوي بما يعرف بكتلة [[الهواء]] و يرمز لها m و قيمتها تكون أقل ما يمكن علي سطح الأرض عندما تكون [[الشمس]] في الإتجاهالاتجاه الرأسي مباشرة أي أن زاوية السمت Z = 0, و عند ذلك تكون قيمة m تساوي 1.<br />
عندما تميل الشمس فإن مسار الشعاع سيزيد بالمقارنة بالوضع الرأسي و في هذه الحالة تزيد قيمة m عن الواحد, و بشكل عام يمكن حساب قيمة كتلة الهواء m من العلاقة التالية:
 
سطر 54:
 
==الإشعاع داخل الغلاف الجوي==
لحساب الإشعاع الشمسي داخل الغلاف الجوي أو علي سطح الأرض, يمكن إستخداماستخدام العلاقة التالية و التي يمكن منها حساب القيمة اللحظية للإشعاع<br />
'''''(H<sub>Bn</sub> = A × exp( -B / Sin<sub>α</sub> ) = A × exp(-B × m'''''<br />
حيث:
سطر 60:
*ِA: ثابت يعبر عن الإشعاع الشمسي الظاهر عندما تكون كتلة الهواء = صفر, ويقاس بوحدة ويبر/متر مربع
*B: معامل إنخفاض قيمة الإشعاع الشمسي خلال الغلاف الجوي.
*α: زاوية الإرتفاعالارتفاع.
*m: كتلة الهواء.
 
سطر 93:
|}
 
هذه القيم مأخوذة ليوم متوسط السحب و للمناطق الواقعة علي خط عرض من 0 إلي 64 في [[نصف الكرة الشمالي]], و في حالة الأيام التي يكون فيها الجو صافي جدا فإن القيم المحسوبة من المعادلة السابقة تزيد بنسبة 15%, و لحساب الإشعاع الشمسي المشتت الساقط علي سطح ما يمك إستخداماستخدام العلاقة التالية:<br />
'''''H<sub>d</sub> = C × H<sub>Bn</sub> × F<sub>ss</sub>'''''<br />
حيث:
سطر 108:
*موقع السطح (خط العرض للمكان).
*الوقت([[اليوم]] في [[السنة]] و [[الساعة]] في اليوم).
*[[زاوية]] الميل للسطح و إتجاههاتجاهه.
و لحساب الأشعة علي السطح المائل سواء من القيم المقاسة للسطح الأفقي أو المحسوبة فلابد من تحويل هذه البيانات لكي تكون خاصة بالسطح المائل, و في حالة الإشعاع المباشر يمكن إستنتاج أن:<br />
'''''Cos<sub>Z</sub> = H<sub>B</sub> / H<sub>Bn</sub>'''''<br />
سطر 129:
*H<sub>t</sub>: الأشعة الكلية الساقطة علي السطح المائل.
*H<sub>B</sub>+H<sub>d</sub>) × ρg × (1 - Cos<sub>s</sub>)/2): الأشعة المنعكسة التي يستقبلها السطح المائل.
*ρg: تمثل إنعكاسية سطح الأرض و الأسطح الأخريالأخرى و تساوي 0.2 عندما لا يكون هناك جليد علي سطح الأرض, و قد تصل إلي 0.7 في حالة وجود جليد علي سطح الأرض.
بالنسبة للسطح الأفقي فإن مجموع الأشعة الساقطة تكون مساوية للأشعة المباشرة و المشتتة أي أن:<br />
'''''H = H<sub>B</sub> + H<sub>d</sub>'''''
سطر 146:
الغرض الأساسي من قياس شدة الإشعاع الشمسي يتحدد في معرفة و تسجيل القيم اللحظية و القيم علي المدي الطويل للإشعاع الشمسي المباشر و المشتت و الكلي الساقط علي سطح ما.<br />
و الأجهزة المستخدمة في هذا المجال تعتمد إما علي التأثير الكهروحراري {{إنج|Thermoelectric effect}}أو التأثير الكهروضوئي {{إنج|Photovoltaic effect}}, و تستخدم ضمن هذه الأجهزة [[دائرة إلكترونية|دوائر إلكترونية]] يمكنها تسجيل و تكامل البيانات اللحظية بحيث يمكن الحصول علي بيانات كل ساعة أو بيانات يومية.<br />
و يوجد نوعان شائع إستخدامهمااستخدامهما في هذا المجال, هما:<br />
[[ملف:Hukseflux pyranometer SR20-D1.png|تصغير|البيرانوميتر]]
#'''''[[مقياس الإشعاع السماوي|البيرانوميتر]]''''' {{إنج|Pyranometer}}: يستخدم في قياس شدة الإشعاع الكلي خلال مدي الرؤية النصف كروي لجهاز القياس, و يحتوي علي نصفي كرة من الزجاج الضوئي الشفاف متحدي المركز, النصف الداخلي يقوم بحجب الأشعة تحت الحمراء القادمة من النصف الخارجي, و يوجد في منتصف الجهاز عدد من الإزدواجات الحرارية الموصلة التوالي لتكون عمود حرارة {{إنج|Thermopile}}.
الوصلة الساخنة للإزدواجات الحرارية تكون مطلية باللون الأسود و موجودة علي السطح العلوي<br />
(أي معرضة لأشعة الشمس القادمة عبر الغلاف الجوي), و الوصلة الباردة تكون متجهة للاسفل داخل الجهاز و محجوبة عن الشمس.<br />
و يحتوي الجهاز علي قرص حماية أبيض لامع و ذلك لمنع تأثر [[مزدوجة حرارية|الإزدواج الحراري]] بمصدر آخر خلاف الإشعاع الشمسي المطلوب قياسه. و يعاير هذا الجهاز لقياس الإشعاع الكلي علي السطح الأفقي, و في حالة الإستخدامالاستخدام لقياس الإشعاع علي سطح مائل يلزم عمل تصحيح للقراءات المقاسة.<br />
و يمكن إستخداماستخدام البيرانوميتر لقياس الإشعاع المشتت فقط, و ذلك بتظليل سطح إستقبال الأشعة في الجهاز لمنع وصول الأشعة المباشرة. و بهذه الطريقة يمكن القول أنه بإستخدامباستخدام هذا الجهاز يمكن و بطريقة غير مباشرة معرفة كل من الإشعاع المباشر و المشتت.
 
[[ملف:Hukseflux solarradiation dr01 photo.jpg|تصغير|البيرهليوميتر]]