3-2- تابش خورشیدی
در لایه فوقاني آتمسفر زمین، تابش عمودی خورشیدی که ثابت خورشیدی نامیده می*شود، تقریباًًً [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image002.gif[/IMG]16/8 است. حداکثر شدت تابش در طول موج*هایی بین 4/0 و 8/0 میکرومتر است، که در بخش مرئی طیف الکترومغناطیس، قرار دارد. تقریباً 42 درصد این انرژی (1)به وسیله جو بالا جذب می*شود، (2)به وسیله ابرها به فضا منعکس می*شود، (3)توسط اتمسفر بازتابش می*كند، (4)توسط سطح زمین منعکس می*شود و یا (5)به وسیله بخار آب و ابرها جذب می*شود. تقریباً 47 درصد تابش خورشید به وسیله آب و سطح زمین جذب می*شود. زمین که به عنوان جسمی با دمای تقریبی 290 درجه کلوین (17 درجه سانتی*گراد) در نظر گرفته می*شود، طول موج*های بلند با حداکثر میزان بین 4 و 12 میکرومتر (ناحیه نزدیک به مادون قرمز) را تابش مي*كند. مقدار زیادی از این تابش توسط بخار آب و دی*اکسیدکربن موجود در اتمسفر نزدیک به سطح زمین جذب می*شود. بخار آب و دی*اکسیدکربن اکثر تابش خورشیدی را از خود عبور می*دهند ولی تابش ساطع شده از سطح زمین را که دارای طول موج بلند است جذب می*کند، لذا حاصل این تبادلات گرم شدن اتسمفر خواهد بود که بستگی به میزان O2Hو 2CO موجود در جو دارد. این فرآیند، «اثر گلخانه*ی» نامیده می شود. تعدادی از صاحب*نظران نشان داده*اند که افزایش 100 درصدی در میزان O2Hو 2CO در اتمسفر می*تواند منجر به افزایش دمای جو بین 1 تا 2 درجه سانتيگراد شود.
از سوی دیگر، یکی از نتایج صنعتی*شدن در سرتاسر جهان افزایش بارز انتشار ذرات است. ذرات معلق موجود در اتمسفر موجب كاهش رسيدن تابش خورشید به سطح زمین می*شوند. اثر بازدارندگی ذرات در تابش خورشیدی، با اثرات 2CO و بخار آب موجود در اتمسفر در تضاد می*باشد، از*این*رو افت دمای متوسطی در اتمسفر رخ می*دهد. اگر انتشارات ناشی از فعالیت*های بشری بدون کنترل باقی بمانند، پیش*بینی اینکه کدام یک از این دو عامل در طی دهه های آینده تأثیر بیشتری روی دمای اتمسفر خواهند داشت مشکل است. با این*حال همانطور که در شکل1-15 نشان داده شد، تغییر قابل توجهي در دمای میانگین زمین در نیمکره شمالی، ثبت شده است. از سال 1890 تا 1940 دمای میانگین حدود Co 6/0 افزایش یافت ، اما از 1940 تا 1965، دمای میانگین کره زمین تقریبا Co 2/0 کاهش یافت. پس از آن و بین سال*هاي 1965 و 1990، این دما تقریباً 4/0درجه سانتی*گراد بالا رفت. باید توجه داشت که دمای میانگین زمین طی عصر یخ*بندان بزرگ فقط در حدود 4 درجه سانتی*گراد کمتر از گرمترین دوره*اش بوده است. هنوز نمی*توان ثابت کرد که آیا این تغییرات ثبت شده در الگوهای آب و هوایی، تغییراتی کوچک و ساده* هستند که معمولاً در تمام قرنها قابل انتظارند یا حاصل اثرات مربوط به پیدایش و تکامل انسانها مي*باشند.
میزان تابش خورشیدی که به واحد سطح زمین می*رسد[1] تابع متغیرهای متعددی است. مهمترین عامل، تغییر زاویه تابش است(شکل 3-1). در شکل 3-1 (الف) افزایش مساحت سطح برای مقدار یکسانی از تابش خورشیدی در زمستان در مقایسه با تابستان نشان داده شده است. در شکل 3-1 (ب) برای موقعیت*های جغرافیایی مختلف تغییر مشابهی ملاحظه می*شود.
ضخامت آتمسفر و در نتیجه میزان انرژی خورشیدي جذب شده، همانطور که در شکل 3-2 نشان داده شده است، تابعی از اوقات روز است. اشعه*های خورشید در صبح زود و بعدازظهر مماس با سطح زمین هستند و در هنگام ظهر، تقریباً عمود بر سطح زمین می باشند. مدت زمان تابش خورشیدی برای یک روز تابستانی تقریباً 2 برابر یک روز زمستانی است. با توجه به این مباحث مشاهده می*شود که مقدار واقعی انرژی خورشیدي که به وسیله واحد سطح زمین دریافت شده تابع پیچیده*ی از موقعیت، فصل، ساعت روز و ترکیب شیمیایی اتمسفر بالای سطح زمین است.
[IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image004.jpg[/IMG]
شكل 3-1: الف)تغییر در تابش خورشیدی در فصل*های مختلف، ب)تغییر در تابش خورشیدی با تغییر موقعیت جغرافیایی
[IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image005.jpg[/IMG]
شكل 3-2: تغییر در ضخامت اتمسفری با تغییر در زاویه برخورد اشعه تابشي
میزان اشعه تابشي خورشید که در سطح زمین جذب می شود تابعی از خصوصیات جذبی آن سطح است؛ یعنی بستگي به سطح زمین دارد، اعم از اينكه؛ صخره، آب، یخ، پوشش گیاهی و یا
چیزهاي دیگرباشد. خاک زبر و بدون پوشش بیشتر از یخ یا سطوح صخره*اي با بازتابش بالا، اشعه خورشیدی را جذب می*کند. شفافیت آب، ضخامت لایه جذب کننده را بیشتر می*کند و بنابراین انرژی بیشتری توسط ضخامت مشخص از آب در مقایسه با ضخامت یکسانی از خاک تیره، جذب می*شود. کسری از اشعه تابشي که توسط یک سطح بازتاب می*شود توان بازتابش سطحي[2]، نامیده می*شود.
گرمای ویژه اجسام موجود در سطح زمین از گرمای ویژه آب کمتر است، لذا اگرچه مقدار انرژی خورشیدی جذب شده توسط واحد سطح خاک مي*تواند با مقادیر جذب شده توسط واحد سطح آب یکسان باشد، ولی افزایش دمای ایجاد شده متفاوت خواهد بود. جریانات موجود در آب و انتقال گرما بوسیله همرفت[3] باعث می*شود که انرژی جذب شده توسط آب به عمق بیشتری منتقل شود، در حالی که این عمق برای صخره و خاک کمتر است چرا که در صخره و خاک انتقال گرما تنها توسط عمل رسانش[4] صورت می*گیرد. ترکیب تمام این عوامل باعث بروز اختلافات قابل*توجهی بین دماهای آب و خاک و بنابراین بین دمای دریاها و هوای قاره*ها می*شود.
پیچیدگی الگوهای باد در نزدیکی سواحل آب، مانند دریاچه*ها، اقیانوس*ها و خلیج*ها توسط عاملی حاصل مي*شود که این عامل در نواحی خشک وجود ندارد. تفاوت* در سرعت گرم شدن خاک و آب منجر به شکل*گیری اختلاف دما در هوای بالای آب و خاک تا اواسط روز می شود. انبساط هوای گرم و صعود آن در بالای خاک، باعث حرکت افقی هوا از آب به سمت خاک (نسیم اقیانوس یا دریاچه) می*شود. در شب، سطح خاک با سرعت بیشتری نسبت به آب سرد می*شود. بنابراین هوای بالای خاک به تدریج سردتر و سنگین*تر از هوای بالای آب می*شود و حرکت افقی هوا از خاک به سمت آب رخ مي*دهد(نسیم خشکی).
[1]-insolation
[2]-albedo
[3] -convection
[4] -conduction
پاسخ با نقل قول
