اثر جو در تابش خورشید

مقدمه

اشعه منتشره از خورشید باید جو را طی کند. از آنجائی که تابش خورشیدی در ابتدا به صورت امواج کوتاه است، مقدار خیلی کمی از آن توسط جو جذب می گردد. بیشتر این جذب در قسمت (UV) از طیف امواج الکترومغناطیس است که به علت واکنشهای فتوشیمیایی اکسیژن برای تشکیل اوزون است که قسمت اعظم آن در جو فوقانی در بالای ناحیه وضعیتهای جوی (تروپوسفر) قرار دارد. تابش خورشیدی که عملا به سطح زمین می‌رسد در طول موجهای مرئی 0.7 - 0.4 میکرومتر و نزدیک فروسرخ 4 - 7.0 میکرومتر می‌باشد. این طول موجها به دو صورت به زمین می‌رسند: بصورت تابش مستقیم خورشید و تابش پراکنده آسمان.

تابش در شرایط مختلف جوی

در شرایط آسمان صاف ، تابش مستقیم خورشید غالب می‌باشد، تابش پراکنده آسمان درصد رو به افزایشیش از تابش کل خورشیدی ورودی را بسته به حالت جو ، تشکیل می‌دهد. این بدان دلیل است که تابش طول موج کوتاه به سهولت توسط مولکولهای گاز ، بخار آب ، قطرات ریز آب ، غبار و هوا آویزهای دیگر و به ویژه توسط ابر پخش یا منعکس می‌شود. حدود نصف مقدار تابش پخش یا منعکس شده در جو ، به زمین رسیده و باقیمانده به فضا بر می‌گردد. وضوحا هم وضعیت جوی و هم ضخامت جو که اشعه خورشید باید از آن عبور کند، اثر شدیدی بر مقدار تابش خورشیدی که عملا به سطح می‌رسد، می‌گذارند. یک انعکاس واضح و مشخص عبارت از تغییر یا تفاوت تابش ورودی یک مکان مشخص در طی روز است. از این نقطه نظر تأکید بر تغییر با عرض جغرافیایی نیز دارد.

با اینکه در ایام معینی از سال مقادیر زیادی از انرژی در عرضهای بالاتر ، در بالای جو دریافت می‌گردد لیکن ارتفاع پایین خورشید در این عرضها ، اثر طولانی بودن روزها را خنثی می‌کند. بطوری که به علت عبور اشعه از جو با ضخامت زیاد ، مقداری که نهایتا به سطح زمین می‌رسد بسیار کاهش پیدا می‌کند. از اینرو اثر جو اختلاف بین نواحی حاره‌ای و غیر حاره‌ای را افزایش می‌دهد. اگر چه تابش خورشیدی نقش اصلی را در گرم کردن سطح زمین ایفا می‌کند، ولی اثر مستقیم آن در گرم کردن جو کم است. فرآیند مهم اقلیمی گرم کردن جو ، عمدتا از طریق سطح زمین که بواسطه جذب انرژی خورشید گرم شده و خود منبعی برای تابش است، انجام می‌گیرد. محدوده طول موج آن از 0.3 میکرومتر تا 100 میکرومتر بوده ولی بیشترین قسمت انرژی بین طول موج 0.4 میکرومتر تا 50 میکرومتر می‌باشد. امواج در این طول موجها به آسانی توسط جو جذب می‌شوند ، به ویژه توسط بخار آب و گاز کربنیک موجود در جو.

اثرات جذب انرژی توسط جو

جذب انرژی توسط جو به نوبه خود منبعی برای تابش می‌شود، بطوری که تابش جو ، نظیر تابش زمین ، به سمت پایین حرکت کرده نهایتا به زمین رسیده و توسط زمین جذب و قسمتی از گرمایش زمینی و چرخه انرژی را در آنجا تشکیل می‌دهد. 50 درصد باقیمانده مستقیما به سمت بالا حرکت کرده و به فضا بر می‌گردد. بنابراین گرمای تابشی به جو فرآیند پیچیده‌ای است که بطور خلاصه می‌توان گفت: گرمایش مستقیم جو از طریق تابش جو زمین بوده و گرمایش جو از طریق تابش خورشیدی فقط به صورت غیر مستقیم و از طریق انرژی جذب شده توسط سطح زمین صورت می‌گیرد. بنابراین باید سطح زمین را مورد توجه قرار داده و به طبیعت آن از نقطه نظر اقلیمی نگاه کنیم.

بی‌توجهی بشر به طبیعت

بشر ، این هوشمند کیهان ، با پیشرفتهای علمی و متمدن شدن ، به طبیعت آسیب می‌رساند. گیاهان و درختان را به دلایل مختلف از بین می‌برد، فاضلابهای خانگی و صنعتی را به رودها و دریاها می‌ریزد، کارخانه‌ها و ماشینها و ... هوا را آلوده می‌کند و موارد بیشماری از این قبیل. بشر متمدن و دستاوردهایش علاوه بر اینکه آب و خاک و هوای زمین را آلوده کرده‌اند، پا را فراتر نهاده و فضا را هم آلوده نموده‌اند.

زباله‌های فضایی

ما هزاران شی را در فضا جا داده‌ایم. این اشیاء شامل ماهواره‌هایی است که دور زمین می‌گردند و اطلاعات را به زمین ارسال می‌کنند. ماهواره‌هایی هم وجود دارند که کار آنها متوقف شده ولی هنوز در فضا سیر می‌کنند. برخی ماهواره‌ها منفجر شده یا با همدیگر تصادم کرده‌اند و در هر بار که این اتفاق افتاده به قطعات کوچکی تقسیم شده‌اند. در واقع ، ایالات متحده آمریکا در نظر داشته است که برخی از این ماهواره‌های از کار افتاده را برای آزمایش تجهیزات پروژه جنگ ستارگان منهدم کند.

فقط ماهواره‌ها نیستند که در فضا وجود دارند، ماهواره‌ها را موشک به فضا برده است لذا قطعات موشکی نیز در فضا وجود دارند. با پرتاب هر موشک به فضا مقدار بیشتری زباله در مدار زمین جمع می‌شود و این امر خطر برخورد فضاپیماها را به همدیگر در آینده بیشتر می‌کند.

گردش زباله‌ها در فضا

زباله‌های مدار نزدیک زمین مجددا به جو زمین بر می‌گردند، تکه‌های کوچکتر می‌سوزند و تکه‌های بزرگتر همانند ایستگاه فضایی SK lob در سال 1979 ، در زمین فرود می‌آیند. در فاصله‌های دورتر از زمین ، زباله‌ها برای سالها در مدار باقی می‌مانند، ولی بطور بی‌حرکت. اگر این اشیا نسبت به زمین بی‌حرکت می‌ماندند، حضورشان در فضا هیچ خطر مهمی در بر نداشت. چون حجم فضا واقعا بزرگ است و جای کافی برای این اشیا دارد.

ولی اگر آنها بی‌حرکت می‌بودند، به زمین می‌افتادند. این اشیا در فضا مانده‌اند. چرا که با سرعتهایی تا 8 کیلومتر در ثانیه حول زمین می‌گردند. با این سرعتها هر شی در فضا به منزله یک گلوله است و در بیشتر موارد ، خطرناکتر از گلوله‌ای است که از تفنگ شلیک می‌کنیم. هر بار که ماهواره‌ای منهدم می‌شود، در حدود یک هزار قطعه حجیم بوجود می‌آید که همه آنها به دور زمین می‌گردند.

خطرات زباله‌های فضایی

حدود 7000 جرم آسمانی در حال گردش در فضا هستند که بدلیل بزرگی بوسیله رادار ردیابی شده‌اند. از این تعداد تنها حدود 400 مورد را ماهواره‌های فعال تشکیل می‌دهند. تکه‌های زیادی از زباله‌ها هم وجود دارند که آنقدر کوچک هستند که قابل ردیابی نیستند. اما همین تکه‌ها برای ایجاد خطر به اندازه کافی بزرگ هستند و قادرند به فضاپیما آسیب برسانند. همچنین میلیونها قطعه ریزتر نیز وجود دارند که شناسایی نشده‌اند. وجود این اشیا ناچیز هم نگران کننده است. چرا که با سرعت چند کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند.

در ژوئن سال 1983 ، یک ریزه ماده به اندازه اینچ (کوچکتر از آنکه بتوان دید) به پنجره شاتل فضایی چلنجر برخورد کرد. در این آتصادم تکه‌ای از شیشه کنده شد و سوراخ کوچکی به قطر یک دهم اینچ در پنجره بر جای ماند. شاید این واقعه چندان مهم به نظر نیاید ولی این سوراخ پنجره را چنان معیوب کرد که لازم شد پیش از پرواز مجدد شاتل ، با هزینه 50000 دلار پنجره را تعویض کنند. اگر شی بزرگتری با شاتل برخور می‌کرد، شاید فاجعه چلنجر 2.5 سال زودتر از انفجاری که هفت سرنشین آن را کشت، پیش می‌آمد.

گسترش آلودگی فضا

آلودگی فضا و زباله‌های فضایی روز به روز بیشتر می‌شود. آمریکا ، روسیه و کشورهای دیگر پرتاب اشیا به فضا را ادامه می‌دهند. قطعات معلق در فضا بطور مداوم افزایش می‌یابد و این امر وقوع انفجارها و تصادمات بیشتری را ممکن می‌سازد. اگر قطعه معلق به جای بسیار مهمی از ماهواره برخورد کند، شاید ماهواره کاملا از کار بیافتد. لذا باید به منظور بالا بردن دوام ماهواره‌ها را مستحکم‌تر ساخت. این یعنی استفاده از مواد بیشتر در ساخت ماهواره‌ها و بکاربردن هزینه مضاعف در پرتاب آنها.

برخی تخمین می‌زنند که تعداد قطعات زباله در فضا هر ده سال چهار برابر می‌شود. یعنی با این روال شاید روزی فرا رسد که فضا چنان آکنده از این قطعات باشد که پروازهای فضایی از میان انبوه زباله‌های فضای پیرامون زمین ، با احتمال خطرات فراوان صورت گیرد.

چه باید کرد؟

آیا باید تعداد ماهواره‌های پرتابی را کاهش دهیم تا پیشگیری قبل از درمان کرده باشیم؟
آیا می‌توانیم برای جلوگیری از انفجارها و برخوردها اقداماتی انجام دهیم؟
آیا می‌توانیم اشیاء معلق در فضا را متوقف کنیم؟
حتی اگر پاسخ سوالات فوق مثبت باشد، خطر کاملا برطرف نمی‌شود بلکه فقط افزایش آن کند می‌شود. بهترین چاره این است که به فکر روشی برای پاک کردن مداوم فضا باشیم. به عبارت دیگر ، باید فضا را با جارو برقی تمیز کنیم!
آیا امکان ایجاد چنین سیستمی وجود دارد؟

اثر جو در تابش خورشید

مقدمه

تابش در شرایط مختلف جوی

اثرات جذب انرژی توسط جو

بی‌توجهی بشر به طبیعت

زباله‌های فضایی

گردش زباله‌ها در فضا

خطرات زباله‌های فضایی

گسترش آلودگی فضا

چه باید کرد؟

مطالب مشابه :

اثر جو در تابش خورشید

نکته هائی درباره خورشید

خورشید

پایان نامه مکانیک -تکنولوژی طراحی خورشیدی و طراحی و محاسبه آن در دستگاههای صنعتی و خانگی

تنظیم شرایط محیطی

زلزله ها بیشتر در چه زمانی اتفاق می افتد؟

هوا و اقلیم شناسی