الشمس.. الإشعاع الشمسي.. أشعة الشمس بين اليابس والماء.. شعاع الشمس

الإشعاع الشمسى

يصل إشعاع الشمس إلى الأرض، وهو يحتوي على نسب مختلفة من

الضوء إذ تتباين بين اللونين الأحمر والبنفسجي ويمكن إجمال ما يصل إلى

الأرض من أشعة الشمس على النحو التالي :

١ – نحو %٩ أشعة فوق البنفسجية.

٢ – نحو %٣٨ ضوء الذي يعتبر مصدر النور ويكون في منتصف النهار في

قمته، علما بأن التنوير في فصل الصيف ضعف التنوير في فصل الشتاء، فإذا بلغ

في مكان ما من الأرض في الشتاء ٥ آلاف قدم شمعة فإنه يبلغ في الصيف ١٠

آلاف قدم شمعة.

والمعروف أن تنوير الشمس أمر هام بالنسبة للنبات من حيث نموه وإزهاره

حيث يعتمد النبات على الضوء في ذلك الأمر اعتمادا رئيسيا.

٣ – نحو %٥٣ حرارة، وهي التي يطلق عليها علميا الأشعة تحت الحمراء

وثمة أمر يرتبط بالإشعاع الشمسي هو ما يطلق عليه الثابت الشمسي، ويقصد به

كثافة الإشعاع الشمسي على مساحة قدرها سنتيمتر حيث إنه يمكن أن تتغير هذه

الكثافة من وقت لآخر بالزيادة والنقصان لكنها تعود إلى معدلها الذي يطلق عليه

الثابت الشمسي.

والثابت الشمسي يقصد به عدد السعرات الحرارية على مساحة قدرها

سنتيمتر مربع في الدقيقة والمعروف أن السعر الحراري يقصد به مقدار الحرارة

اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء درجة واحدة مئوية.

والإشعاع الشمسي خارج جو الأرض ذلك لأن الإشعاع الشمسي

تتناقص شيئا فشيئا لدخوله جو الأرض لأسباب عديدة ترتبط بجو الأرض ،

وأهمها ظاهرة التشتت أو التناثر لجزئيات الهواء والغبار وذرات الأجسام المختلفة

العالقة في الجو وبذلك فإن الضوء بدلا من أن يسير في اتجاه واحد فإنه يتوزع في

كل الاتجاهات.

العوامل التي تتحكم في توزيع  أشعة الشمس على سطح الأرض

يوجد عاملان تتوقف عليهما كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى

الأرض وهما:

١ – تركيز أشعة الشمس أي الزاوية التي تصل بها أشعة الشمس إلى

الأرض ذلك أن الشعاع الذي يصل إلى الأرض في زاوية مائلة تكون قوته أقل

من الشعاع الذي يصل عموديا على الأرض وذلك لأن الشعاع المائل يخترق

مسافة أطول في الفضاء وهذا يفقده جزءا أكبر من قوته، بينما يفقد الشعاع

العمودي جزءا أقل ؛ لأنه يخترق مسافة أقصر، وفي الوقت نفسه نجد أن الشعاع

العمودي يتركز في مساحة أصغر فتزداد قوته بينما الشعاع المائل يتوزع على

مساحة أكبر فيقل تركيزه.

٢ – العامل الثاني : طول المدة التي تستمر فيها الشمس فوق الأفق ذلك أن

أشعة الشمس إذا دامت مدة كانت كمية الحرارة التي تكتسبها الأرض أكثر مما لو

كانت المدة قصيرة، وهذا يعني أن طول النهار يكسب الأرض حرارة أكثر بينما

قصر النهار يكسبها حرارة أقل.

لذلك نجد أن خطوط العرض الواحدة تكتسب كمية مماثلة من الحرارة،

وتختلف درجات الحرارة باختلاف خطوط العرض.

وحيث إن أشعة الشمس تقع عمودية على خط الاستواء أثناء الربيع

والخريف (الاعتدالين)، فإن كمية الأشعة التي يكتسبها نصف الكرة الشمالي

تكون مساوية للأشعة التي تصل إلى نصف الكرة الجنوبي.

وفي فصل الصيف تكون أشعة الشمس عمودية على مدار السرطان في

الشمال فيكتسب نصف الكرة الشمالي كمية أكبر من أشعة الشمس بينما تكون مائلة

على مدار الجدي في الجنوب فيكتسب نصف الكرة الجنوبي كمية أقل من الأشعة.

وفي فصل الشتاء يحدث خلاف ما حدث في فصل الصيف حيث تكون

أشعة الشمس عمودية على مدار الجدي ولذلك تكون كمية الحرارة في الجنوب

أكثر منها في الشمال.

توزيع الإشعاع الشمسي على سطح الأرض

تكون أشعة الشمس قوية عند خط الاستوء ثم تصل تدريجيا إذا اتجهنا نحو

الشمال أو نحو الجنوب، هذا ما يحدث أثناء الاعتدالين ومع حركة الشمس

الظاهرية فإن مركز الحرارة القصوى ينتقل إلى نصف الكرة الشمالي أثناء الصيف

الشمالي، وينتقل نحو النصف الجنوبي في فصل الصيف الجنوبي ويمكن تمييز

ثلائة نطاقات حرارية:

١ – العروض السفلي وهي العروض المحصورة بين مداري الجدي

والسرطان تكون الحرارة مرتفعة معظم الوقت.

٢ – العروض المتوسطة يكون فيها فصل حرارة قصوى واحد ترتفع فيه

الحرارة ارتفاعا شديدا.

٣ – العروض العليا والقطبية يكون فصل الحرارة القصوى قصير وحرارته

ليست مرتفعة، وفي الفصل الآخر تكون الأشعة الشمسية محدودة، لذلك

تنخفض درجات الحرارة انخفاضا ملحوظا.

أثر الهواء على الإشعاع الشمسي

يؤثر المحيط البوائي على الأشعة الشمسية التي تخترقه وهي تتجه إلى

الأرض فيقل أثر هذه الأشعة.

وتأثير الهواء على أشعة الشمس يرجع إلى عاملين رئيسين هما:

١ – كمية السحب التي توجد أثناء اختراقه للهواء.

٢ – كمية الغبار.

ويضيع نحو ٣٥% من جملة الأشعة المرسلة من الشمس إلى الأرض بسبب

عاملين هما التبدد والانعكاس إلى طبقات الجو العليا.

ويمتص الهواء نحو ١٤ فيصل إلى الأرض ٥١ وهي الكمية الباقية ،

علما بأن كمية الأشعة التي يمتصها الهواء وهي ١٤ تصل إلى الأرض بطريق

غير مباشر ويتم ذلك حين يسخن الهواء سطح الأرض.

أشعة الشمس بين اليابس والماء

المعروف أن اليابس يفقد حرارته أسرع من فقدان الماء لها وسبب ذلك هو

الطبيعة السائلة للماء، فتقوم الأبراج والتيارات المائية وحركات المد والجزر

بتوزيع الحرارة على سطوح أكبر من الماء، فلا تبقى في مساحات محدودة كما

يحدث في اليابس. وبالنسبة لاكتساب الحرارة فإن أشعة الشمس قادرة على أن تتغلغل

أسرع في الماء بسبب شفافيته، وترتب على ذلك توزيع أشعة الشمس في طبقة كبيرة

من الماء في حين تتركز درجة الحرارة في الطبقة الرقيقة على سطح اليابس.

والمعروف أيضا أن الجسم الذي يكتسب الحرارة بسرعة يفقدها أيضا

بسرعة ومن هنا فإن حرارة اليابس ترتفع بسرعة أثناء تسليط الشمس لأشعتها

ثم ينخفض بسرعة أثناء الليل وفي فصل الشتاء بينما نجد الماء الذي يكتسب

الحرارة ببطء يفقدها ببطء وترتيبا على ذلك نجد أن المناطق القارية البعيدة عن

البحار تتميز بالتباين الكبير والفرق الواضح بين درجة الحرارة في الليل ودرجة

الحرارة في النهار، وأيضا بين درجات الحرارة في فصل الشتاء ودرجاتها في فصل

الصيف، بينما نجد السطوح المائية والمناطق الساحلية لعدم وجود هذا التباين في

درجات الحرارة بين الليل والنهار أو بين الصيف والشتاء إذ ترتفع الحرارة كثيرا أثناء

النهار أو في فصل الصيف، ولا تنخفض كثيرا في أثناء الليل أو في فصل الشتاء.

محمد إسماعيل الجاويش