Insolation

Παράγοντες που επηρεάζουν την ηλιακή ακτινοβολία

Η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται η επιφάνεια της γης δεν είναι παντού ομοιόμορφη. Διαφέρει ανάλογα με τον τόπο και τον χρόνο. Όταν οι τροπικές περιοχές λαμβάνουν τη μέγιστη ετήσια ηλιακή ακτινοβολία, αυτή μειώνεται σταδιακά προς τους πόλους. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι μεγαλύτερη τα καλοκαίρια και μικρότερη τους χειμώνες. Οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ποσότητα της λαμβανόμενης ηλιακής ακτινοβολίας είναι: --

1. Ηλιακή σταθερά
2. Η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου
3. Διάρκεια της ημέρας
4. Απόσταση της Γης από τον Ήλιο
5. Διαφάνεια της ατμόσφαιρας

Ηλιακή σταθερά

Στην κορυφή της γήινης ατμόσφαιρας λαμβάνει η ηλιακή ακτινοβολία εκφράζεται ως η ηλιακή σταθερά.Λαμβάνεται στην κορυφή της ατμοσφαιρικής επιφάνειας (θερμοπύλη) σε ένα επίπεδο κάθετο στην ηλιακή δέσμη. Η μέση ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνεται στη θερμοπύλη δηλαδή 1368Wm2 (Watt ανά τετραγωνικό μέτρο) ενέργεια (ηλιακή σταθερά) με τη μορφή βραχέων κυμάτων. Έτσι, ονομάζεται ηλιακή σταθερά για την εν λόγω μέση απόσταση από τον ήλιο. Αυτή η ηλιακή σταθερά μεταβάλλεται πάνω από 1 Wm2 από περιοδικές διαταραχές και εκρήξεις στην ηλιακή επιφάνεια που σχετίζονται βασικά με την ηλιακή κηλίδα. Οι ηλιακές κηλίδες είναι σκοτεινές και ψυχρότερες περιοχές που είναι ορατές στην επιφάνεια του ήλιου. οι πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι όλο και περισσότερη ενέργεια απελευθερώνεται όταν οι ηλιακές κηλίδες είναι σε μεγάλο αριθμό. ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων επίσης αυξάνεται ή μειώνεται σε τακτική βάση, δημιουργώντας έναν κύκλο 11 ετών.

Η γωνία πρόσπτωσης

Δεδομένου ότι η γη είναι ένα γεωειδές που μοιάζει με σφαίρα, οι ακτίνες του ήλιου προσπίπτουν στην επιφάνειά της υπό διαφορετικές γωνίες σε διαφορετικά σημεία. Αυτό εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου. όσο μεγαλύτερο είναι το γεωγραφικό πλάτος, τόσο μικρότερη είναι η γωνία που σχηματίζουν με την επιφάνεια της γης. Η περιοχή που καλύπτουν οι κάθετες ακτίνες είναι πάντα μικρότερη από τις λοξές ακτίνες. Εάν καλύπτεται μεγαλύτερη επιφάνεια, η ενέργεια κατανέμεται και η καθαρή ενέργεια που λαμβάνεται ανά μονάδα επιφάνειας μειώνεται. Επιπλέον, οι ακτίνες του ήλιου με μικρή γωνία διασχίζουν μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας από τις ακτίνες που προσπίπτουν με μεγάλη γωνία.

Διάρκεια της ημέρας

Το μήκος της ημέρας καθορίζει τη διάρκεια της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία επηρεάζει την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται η επιφάνεια της γης. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια της ηλιοφάνειας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που θα δέχεται ένα τμήμα της γης.Για παράδειγμα, στον ισημερινό η διάρκεια των ημερών και των νυχτών είναι 12 ώρες σε όλους τους μήνες, αλλά στους τροπικούς της Αρκτικής και της Ανταρκτικής η διάρκεια της ηλιοφάνειας κυμαίνεται μεταξύ 0 και 24. Στις φθινοπωρινές και εαρινές ρινόκενοι (23 Σεπτεμβρίου και 21 Μαρτίου αντίστοιχα),ο ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ισημερινό το μεσημέρι.η νύχτα και η ημέρα σε όλη τη γη είναι ίσες αυτές τις ημέρες και η μέγιστη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας λαμβάνεται στον ισημερινό, ενώ η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνεται προς τους πόλους.αυτό οφείλεται στην κάθετη ηλιακή ακτινοβολία στον ισημερινό αλλά με την αύξηση του γεωγραφικού πλάτους, οι ακτίνες γίνονται όλο και πιο λοξές. Ως εκ τούτου, προς τους πόλους, η λαμβανόμενη ενέργεια συνεχίζει να μειώνεται.

Απόσταση της Γης από τον Ήλιο

Η γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο σε ελλειπτική τροχιά, με αποτέλεσμα τη συνεχή αλλαγή της απόστασης μεταξύ ήλιου και γης σε ετήσια βάση. Η μέση απόσταση μεταξύ της γης και του ήλιου είναι περίπου 149.600.000 χιλιόμετρα (92.900.000 μίλια).Όταν η θέση της γης είναι πιο μακριά (152 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από τον ήλιο είναι γνωστή ως "αφαήλιο" στις 4 Ιουλίου. Το περιήλιο (147 εκατομμύρια χιλιόμετρα) συμβαίνει στις 3 Ιανουαρίου κάθε έτους και είναι η πιο κοντινή απόσταση. Κατά τη διάρκεια του αφηλίου το βόρειο ημισφαίριο είναι στραμμένο προς τον ήλιο και ως εκ τούτου λαμβάνει ενέργεια περίπου 7% λιγότερο από το περιήλιο (νότιο ημισφαίριο).

Διαφάνεια της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα δεν είναι διαφανής για όλη την ακτινοβολία που προέρχεται από τον ήλιο λόγω της διαφορετικής σύνθεσης και των διαφορετικών στρωμάτων. Είναι επίσης ένας από τους παράγοντες ελέγχου της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της γης. Η ατμόσφαιρα αποτελείται από αέρια, υδρατμούς και σωματίδια.Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων, όπως άζωτο (N), οξυγόνο (O2), αργό, διοξείδιο του άνθρακα, νέον (Ne), ήλιο (He), μεθάνιο (CH4), κρυπτόνιο (Kr), όζον (O3), υποξείδιο του αζώτου (N2O), υδρογόνο (H) και ξένο (Xe). Η ατμόσφαιρα περιέχει επίσης υδρατμούς, νερό σε αέρια κατάσταση.

Όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια του φωτός της ημέρας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνεται ανά ημέρα.