الإشعاع الشمسي: أنواعه وخصائصه وتعريفه

الإشعاع الشمسي: أنواعه وخصائصه وتعريفه
تعريف الإشعاع الشمسي: هو الطاقة المنبعثة من الشمس في الفضاء بين الكواكب.

عندما نتحدث عن كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح كوكبنا، فإننا نستخدم مفهومي الإشعاع والإشعاع.الإشعاع الشمسي هو الطاقة المستقبلة لكل وحدة مساحة (J/m2)، وهي الطاقة المستقبلة في وقت معين.وبالمثل، فإن الإشعاع الشمسي هو الطاقة المستلمة في لحظة - ويتم التعبير عنها بالواط لكل متر مربع (W/m2).

تحدث تفاعلات الاندماج النووي في نواة الشمس وهي مصدر طاقة الشمس.ينتج الإشعاع النووي إشعاعًا كهرومغناطيسيًا بترددات أو أطوال موجية مختلفة.وينتشر الإشعاع الكهرومغناطيسي في الفضاء بسرعة الضوء (299,792 كم/ث).
كشف النقاب عن الإشعاع الشمسي: رحلة إلى أنواع الإشعاع الشمسي وأهميته
القيمة المفردة هي الثابت الشمسي؛الثابت الشمسي هو مقدار الإشعاع الذي يتم تلقيه على الفور لكل وحدة مساحة في الجزء الخارجي من الغلاف الجوي للأرض في مستوى متعامد مع الأشعة الشمسية.في المتوسط ​​تبلغ قيمة الثابت الشمسي 1.366 واط / م2.

أنواع الإشعاع الشمسي
يتكون الإشعاع الشمسي من أنواع الإشعاع التالية:

الأشعة تحت الحمراء (IR): توفر الأشعة تحت الحمراء الحرارة وتمثل 49% من الإشعاع الشمسي.
الأشعة المرئية (VI): تمثل 43% من الإشعاع وتوفر الضوء.
الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية): وتمثل 7%.
أنواع الأشعة الأخرى: تمثل حوالي 1% من المجموع.
أنواع الأشعة فوق البنفسجية
بدورها، تنقسم الأشعة فوق البنفسجية إلى ثلاثة أنواع:

الأشعة فوق البنفسجية A أو UVA: تمر بسهولة عبر الغلاف الجوي، وتصل إلى سطح الأرض بأكمله.
الأشعة فوق البنفسجية B أو UVB: الطول الموجي القصير.لديه صعوبة أكبر في المرور عبر الغلاف الجوي.ونتيجة لذلك، فإنها تصل إلى المنطقة الاستوائية بسرعة أكبر من خطوط العرض العالية.
الأشعة فوق البنفسجية C أو UVC: الطول الموجي القصير.لا يمرون عبر الغلاف الجوي.وبدلا من ذلك، تمتصها طبقة الأوزون.
خصائص الإشعاع الشمسي
يتم توزيع إجمالي الإشعاع الشمسي في نطاق واسع من السعة غير المنتظمة مع الشكل النموذجي للجرس، كما هو الحال في طيف الجسم الأسود الذي تم نموذج المصدر الشمسي به.ولذلك، فإنه لا يركز على تردد واحد.

ويتمركز الحد الأقصى للإشعاع في نطاق الإشعاع أو الضوء المرئي ويبلغ ذروته عند 500 نانومتر خارج الغلاف الجوي للأرض، وهو ما يتوافق مع اللون الأخضر السماوي.

وفقًا لقانون فين، يتأرجح نطاق الإشعاع النشط ضوئيًا بين 400 و700 نانومتر، ويتوافق مع الإشعاع المرئي، ويعادل 41% من إجمالي الإشعاع.ضمن الإشعاع النشط ضوئيًا، هناك نطاقات فرعية من الإشعاع:

الأزرق البنفسجي (400-490 نانومتر)
الأخضر (490-560 نانومتر)
أصفر (560-590 نانومتر)
برتقالي-أحمر (590-700 نانومتر)
عند عبوره الغلاف الجوي، يتعرض الإشعاع الشمسي للانعكاس والانكسار والامتصاص والانتشار بواسطة الغازات الجوية المختلفة بدرجات متفاوتة كدالة للتردد.

يعمل الغلاف الجوي للأرض كمرشح.ويمتص الجزء الخارجي من الغلاف الجوي جزءاً من الإشعاع، ويعكس الباقي مباشرة إلى الفضاء الخارجي.العناصر الأخرى التي تعمل كمرشح هي ثاني أكسيد الكربون، والسحب، وبخار الماء، والتي تتحول أحيانًا إلى إشعاع منتشر.

علينا أن نضع في اعتبارنا أن الإشعاع الشمسي ليس هو نفسه في كل مكان.على سبيل المثال، تتلقى المناطق الاستوائية معظم الإشعاع الشمسي لأن أشعة الشمس تكون متعامدة تقريبًا مع سطح الأرض.

لماذا الإشعاع الشمسي ضروري؟
الطاقة الشمسية هي مصدر الطاقة الأساسي، وبالتالي، المحرك الذي يحرك بيئتنا.إن الطاقة الشمسية التي نتلقاها من خلال الإشعاع الشمسي مسؤولة بشكل مباشر أو غير مباشر عن الجوانب الحيوية للعمليات البيولوجية مثل عملية التمثيل الضوئي، أو الحفاظ على درجة حرارة هواء الكوكب المتوافقة مع الحياة، أو الرياح.

إن الطاقة الشمسية العالمية التي تصل إلى سطح الأرض أكبر بـ 10000 مرة من الطاقة التي يستهلكها الإنسان حالياً.

كيف يؤثر الإشعاع الشمسي على الصحة؟
يمكن أن يكون للأشعة فوق البنفسجية تأثيرات مختلفة على جلد الإنسان حسب شدتها وطول أمواجها.

يمكن أن تسبب الأشعة فوق البنفسجية شيخوخة الجلد المبكرة وسرطان الجلد.كما يمكن أن يسبب مشاكل في العين والجهاز المناعي.

تسبب الأشعة فوق البنفسجية فئة B حروق الشمس، وسواد البشرة، وسماكة الطبقة الخارجية من الجلد، والورم الميلانيني، وأنواع أخرى من سرطان الجلد.كما يمكن أن يسبب مشاكل في العين والجهاز المناعي.

تمنع طبقة الأوزون معظم الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى الأرض.في المجال الطبي، يمكن أن تأتي الأشعة فوق البنفسجية أيضًا من مصابيح معينة أو شعاع ليزر وتستخدم لقتل الجراثيم أو المساعدة في شفاء الجروح.كما أنه يستخدم لعلاج بعض الأمراض الجلدية مثل الصدفية والبهاق والعقيدات على الجلد التي تسبب سرطان الغدد الليمفاوية التائية الجلدية.

المؤلف: أوريول بلاناس – مهندس فني صناعي