ما المقصود بالإشعاع الشمسي؟ حيث تكون الشمس المصدر الرئيسي للطاقة والضوء للكوكب ، والأشعة المنبعثة من هذا النجم هي سبب رئيسي للحياة على الأرض ، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الطاقة الشمسية. الإشعاع ، وسنشرح جميع المعلومات المتعلقة بهذا الموضوع.
المقصود بالإشعاع الشمسي
الإشعاع الشمسي (بالإنجليزية: Solar Irradiance) يعني كمية الإشعاع الشمسي الساقط على منطقة معينة قادرة على توليد الطاقة ، والمصدر الرئيسي للطاقة على الأرض هو الطاقة المشعة من الشمس ، حيث يصل الضوء الشمسي بأطوال موجية مختلفة إلى أجزاء مختلفة. من الغلاف الجوي للأرض على سبيل المثال ، يصل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء إلى السطح ، مما يؤدي إلى تسخين السطح ورفع درجة حرارته ، ويتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في أطوال موجات UV-A و B و C على ارتفاعات عالية ، حيث يزيد الغلاف الجوي عن 95 كم تمتص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية شديدة وخطيرة.
في الواقع ، يتغير كل جزء من الإشعاع الشمسي خلال الدورة الشمسية التي تبلغ 11 عامًا ، حيث يصبح الإشعاع أكثر إشراقًا من المتوسط عند الحد الأقصى للشمس ، ويصبح الإشعاع باهتًا عند الحد الأدنى للشمس ، ويتغير كل طول موجي للإشعاع أيضًا مع دوران الشمس وأثناء التوهجات الشمسية التي تحدث ، والتغيرات التي تظهر على الأرض تختلف عن تلك التي تحدث على الكواكب الأخرى ، حيث أن هذه التغيرات في الإشعاع الشمسي تعتمد على عدة عوامل ، منها مسافة الكوكب عن الشمس.
أنواع قياس الإشعاع الشمسي
يتم إطلاق الطاقة من الشمس على شكل فوتونات وجزيئات نشطة ومجالات مغناطيسية ، ولكل منها تأثير ملموس على الأرض أو الفضاء القريب من الأرض ، حيث تتحرك الفوتونات في خط مستقيم من الشمس إلى الأرض ، وبقية أنواع الطاقة تتبع مسارًا متعرجًا عبر الغلاف الجوي للشمس والغلاف المغناطيسي للأرض ، من أجل الوصول إلى الغلاف الجوي للأرض ، وبالتالي يمكن القول أن هناك عدة أنواع من قياس الإشعاع الشمسي ، وهي مثل يتبع:
- إجمالي الإشعاع الشمسي (بالإنجليزية: Total Solar Irradiance): هو مقياس للطاقة الشمسية في جميع الأطوال الموجية لكل وحدة مساحة من الغلاف الجوي العلوي للأرض ، حيث يتم قياسها بشكل عمودي على ضوء الشمس الوارد ، ويرمز إلى هذا النوع من القياس بواسطة الرمز TSI.
- الإشعاع الطبيعي المباشر (بالإنجليزية: Direct Normal Irradiance): حيث يتم قياس الإشعاع الطبيعي المباشر على سطح الأرض في مكان محدد لمنطقة معينة ، ويستثني هذا القياس انتشار الإشعاع الشمسي ، ويرمز هذا النوع من القياس بالرمز DNI.
- الإشعاع الأفقي المنتشر: هو الإشعاع المتلقاة على سطح الأرض من الضوء المنتشر في الغلاف الجوي ، ويتم قياسه على سطح أفقي بحيث يأتي الإشعاع من جميع النقاط في السماء ، ويرمز إلى هذا النوع من القياس بالرمز. DHI.
- الإشعاع الأفقي العالمي: هو إجمالي إشعاع الشمس على السطح الأفقي على الأرض ، وهو يساوي مجموع الإشعاع الطبيعي المباشر ، ويرمز إلى هذا النوع من القياس بالرمز GHI.
- الإشعاع العالمي المائل: هو الإشعاع العالمي القادم على سطح الأرض بشكل مائل بحيث يصنع زاوية مع الأفق ، وهذا النوع من القياس يرمز إليه بالرمز GTI.
- الإشعاع العالمي العادي: هو إجمالي الإشعاع الصادر عن الشمس على سطح الأرض في موقع معين ، ويرمز إلى هذا النوع من القياس بالرمز GNI.
العوامل المؤثرة على كمية الإشعاع الشمسي
يتكون معظم الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ، وتصل كمية صغيرة فقط من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض ، وتعتمد كمية وكثافة الإشعاع الشمسي الذي يتلقاها موقع أو جسم مائي على مجموعة متنوعة من العوامل ، وتشمل هذه العوامل ما يلي:
- مسافة المنطقة من خط العرض.
- الوقت خلال النهار.
- غطاء السحب فوق المنطقة
- ارتفاع المنطقة فوق مستوى سطح البحر.
- الموسم في المنطقة سواء كان صيفاً أو شتاءً.
في الواقع ، لا يصل كل الإشعاع المنبعث من الشمس إلى سطح الأرض ، حيث يتم امتصاص أو انعكاس أو تناثر الكثير من هذا الإشعاع في الغلاف الجوي.
في ختام هذا المقال سنكون قد عرفنا المقصود بالإشعاع الشمسي ، وقد أوضحنا بالتفصيل كيف يصل هذا الإشعاع إلى سطح الأرض ، وذكرنا جميع أنواع قياسات الإشعاع الشمسي ، بالإضافة إلى التعرف على جميع العوامل التي تؤثر على شدة الإشعاع الشمسي في مناطق مختلفة على سطح الأرض.