1آب و هواشناسی مبانی

تابش

1395ماه مهر

گرمایی انرژی انتقال های فرایند

تابش

دریافتی انرژی مانند .شود می منتشر واسطه بدون و موج شکل به گرما فرایند این در

خورشید تابش طریق از زمین به رسیده

رسانش یا هدایت

یک کردن گرم مثل .گیرد می صورت جسم خود دهنده تشکیل ذرات وسیله به گرما انتقال

آهنی میله

کانوکشن یا همرفت

کردن گرم مثال، .گیرد می صورت شونده گرم ماده خود واقعی حرکت توسط گرما انتقال

آنرا جای و رفته باال سپس و شده گرم تحتانی آب ایتدا که آتش شعله روی آب بطری

.دارد ادامه آب کل شدن گرم تا فرآیند این .شود گرم تا گیرد می سرد آب

2

تابش

اتمسفر شدن گرم طرق

خورشیدی تابش

زمینی تابش

آشفته انتقال

نهان گرمای

گلخانه پدیده

3

تابش

خورشیدی تابشهوا و آب و حیات كنترل اصلی عامل و زمین سیاره انرژی اصلی منبع خورشید تابش

می آید شمار به زمین سطح در

کند می افشانی پرتو دائم بطور که است سیاه جسم یک خورشید

چیست؟ سیاه جسم

آن به زوایا و ها بسامد همه در که را نوری همه که است آلی ایده جسم سیاه جسم

یا بازنمی تابد سیاه جسم از الکترومغناطیسی تابش هیچ .می کند جذب می تابد

.می شود دیده سیاه است سرد که وقتی جسم این دلیل همین به .نمی گذرد

طیف این تابش . می تاباند موج الکترومغناطیسی اگر جسم سیاه داغ شود، از خودمستقل از جسم سیاه است ( گوناگون در این تابش طول موجهای یعنی شدت نسبی)

.آن بستگی دارد دمای و فقط به

4

تابش

خورشید الکترومغناطیسی طیف خوانده گوناگونی نام های به بسامدشان حسب بر الکترومغناطیسی امواج

...... ،رادیویی امواج :می شوند

.شده اند مرتب فرکانس افزایش ترتیب به نام ها این

5

تابش

خورشید الکترومغناطیسی طیف

6

تابش

است؟ چقدر خورشید تابشی انرژی میزانرا خورشید تابشی انرژی کل مقدار توان می بولتزمن -استفان قانون اساس بر

:نمود محاسبه

: E برحسب وات بر سانتی متر مربع مقدار کل انرژی

:σ وات بر سانتی متر مربع در درجۀ کلوین 6/5*10-17ضریب ثابت بولتزمن برابر با

T : درجه کلوین محاسبه شده است 6000که دمای جسم سیاه بر حسب درجه کلوین

E=5.6 * 10-12 *(6000)2=73.5 * 102 w/cm2=73.5 * 106 w/m2

7

تابش

خورشیدی تابشمی شود انجام ذره ای و موجی حالت دو به انرژی این انتقال و نشر.

كرد عرضه نووزدهم قرن اوایل در ماكسول را الكترومغناطیسی تابش موجی نظریه

انرژی خورشیدی بصورت امواج پیوسته منتشر می شود :در ارتباط با نظریه موجی، رابطۀ زیر را می توان نوشت

λ=c/f

λ :طول موج بر حسب متر C : هزار کیلومتر در ساعت است 300سرعت نور بر حسب متر در ثانیه که برای خورشید F : فرکانس موج بر حسب هرتز

كرد ارائه را خورشیدی تابش ذره ای نظریه ، پالنك ماكس بیستم، قرن اوایل در.

شود می منتشر کوانتا نام به ریز ذرات قالب در خورشیدی انرژی.

زیر معادلۀ طریق از کوانتا یا ذره هر انرژی مقدار و هستند انرژی دارای ریز ذرات یا کوانتاها :است محاسبه قابل

E=hf E: ذره یا کوانتا هر انرژی مقدار

h: ثانیه بر ژول 34-10 * 6.625 با برابر پالنک ضریب

8

تابش

خورشیدی ثابت اتمسفر بیرونی مرز به دقیقه، هر در كه است تابشی ای انرژی مقدار خورشیدی ثابت

آن مقدار كه می تابد مربع سانتی متر 1 مساحت به سطحی بر عمود بطور زمین،

زمین مدار بودن بیضی علت به و است مربع سانتی متر بر دقیقه در كالری 1/98

می كند تغییر سال طول در خورشیدی ثابت

متر بر وات 1370 حدود را زمین جو باالی بر شده وارد خورشیدی انرژی مقدار

می نظر در النگلی 2 یا (دقیقه در مترمربع سانتی بر کالری ) النگلی1/98 یا مربع

.گیرند

را تابش مقدار این زمین سطح و دارد اعتبار زمین جو باالی بر فقط خورشیدی ثابت

.کند نمی دریافت خورشید از

9

تابش

خورشیدی ثابت

10

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملتحت می رسد مشخص سطح یك به معینی، مدت در كه خورشیدی انرژی كل مقدار

:می كند تغییر زیر عوامل تأثیر

خورشید، از گسیل شده تابشی انرژی مقدار

زمین، تا خورشید فاصله

(خورشید تابش زاویه) خورشید ارتفاع

تابش مدت

11

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید، از گسیل شده تابشی انرژی مقدار

خورشید سطح بر رنگی تیره های لکه معین، ای دوره های فعالیت نتیجه در

.دهد می تغییر ناچیز، چند هر را آن پرتوافکنی و شود می ظاهر

انرژی مقدار و .می شوند ظاهر یكبار سال 11 هر اصوالا خورشیدی لكه های

.می دهند قرار تغییر دستخوش را گسیل شده تابشی

شوند می خورشیدی تابش میزان افزایش باعث طوفانها.

شنبه سه روز قوی بسیار خورشیدی طوفان مثل)خورشیدی طوفانهای

شده گفته خورشیدی طوفان بزرگترین اخیر سال 6 طی که (16/12/1390

.است

12

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملزمین تا خورشید فاصله

که پیماید می را شکل بیضوی مدار خورشید، دور به خود انتقالی حركت در زمین

.دارد قرار هایش کانون از یکی در خورشید

رسد می کیلومتر میلیون 147 حداقل به زمستانی انقالب در خورشید تا زمین فاصله

در )میرسد کیلومتر میلیون 152 حداکثر به تابستانی انقالب در و (حضیض در)

.(اوج

باید است شمالی نیمکره زمستان در حضیض. است بیشتر درصد 7 درحضیض تابش

این نیمکره،اثر دو در ناهماهنگ خشکیهای و دریاها وجود ولی باشد گرمتر درجه 4

است برده بین از را افزایش

این) آیند نمي وجود به سال طول در خورشید از زمین فاصله تفاوت خاطر به ها فصل

.(است كم شدت به ها تفاوت

هستند زمین محور بودن كج نتیجه ها فصل

13

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملزمین تا خورشید فاصله

14

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ارتفاع

سطح بر مماس خط و خورشید های اشعه بین راویه از است عبارت خورشید ارتفاع

سطح توسط دریافتی خورشیدی تابشهای مقدار اغلب که نظر مورد نقطه در زمین

.دهد می قرار تاثیر تحت را زمین

می كند مشخص را سطح واحد به رسیده تابشی شدت خورشید ارتفاع

بیشتری دمای و می تابند عمودی تر تابشی امواج باشد، بیشتر خورشید ارتفاع هرقدر

.می كنند تولید

از عبارتند محل یك در خورشید ارتفاع تعیین در مهم عوامل:

محل جغرافیایی عرض

سال فصل

روز ساعت.

15

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ارتفاع

خورشید میل مدار و البروج دایرۀ

كه می آورد بوجود را سطحی خورشید، دور به خود انتقالی حركت در زمین

.می شود نامیده (البروج دایرۀ) زمین مدار سطح

دارد انحراف درجه 23/27 حدود (البروج دایرۀ) سطح به نسبت زمین محور

.می نامند انحراف البروج را آن كه

تابد نمی عمود استوا مدار روی بر همیشه خورشید انحراف این اثر بر.

23/27 بین سال طول در خورشید عمودی تابش مدار انحراف این براساس

.می كند تغییر (بین المدارین) شمالی و جنوبی درجه

نام خورشید میل مدار می تابد، آن بر عمود ظهر هنگام به خورشید كه مداری .است شده رسم مدار این آنالما نمودار در كه دارد

16

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ارتفاع

خورشید میل مدار و البروج دایرۀ

با مصادف زمان دو این كه می تابد عمود استوا بر بار 2 سال طول در خورشید .می نامند اعتدالین را آن كه است پاییز اول و بهار اول

12 زمین سطح جای همه و می گذرد قطبین از روشنایی دایره اعتدالین در فقط است شب ساعت 12 و روز ساعت

رأس الجدی مدار بر دیماه، اول در و رأس السرطان مدار بر تیرماه، اول در مرسومند زمستانی انقالب و تابستانی انقالب به ترتیب به كه می تابد عمود

و می تابد عمود رأس السرطان مدار بر خورشید (تیر اول) تابستانی انقالب در در شمال قطب تمام این رو از می گذرد، جنوب قطبی مدار از روشنایی دایره (.نمی كند غروب خورشید) .می گیرد قرار روشنایی مسیر در ساعت 24 تمام

نمی كند طلوع خورشید ساعت 24 تمام (دی اول) زمستانی انقالب در برعكس.

17

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ارتفاع

و البروج دایرۀ

خورشید میل مدار

18

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ارتفاع

و البروج دایرۀ

خورشید میل مدار

19

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید حرکت مسیر

سال از ساعت و روز هر در زمین کره سطح از نقطه هر در خورشید موقعیت

است متفاوت

در نیمکره شمالی

غروب غرب شمال در و طلوع شرق شمال از تابستان در

غروب غرب جنوب در و طلوع شرق جنوب از از زمستان در

غروب غرب در و طلوع شرق از پاییز اول و فروردین اول

کنند می تعیین زاویه دو با مکان و زمان هر در در خورشید موقعیت

افق سطح و خورشید تابش امتداد بین است ای زاویه : تابش زاویه

و افق صفحه بر تابش امتداد تصویر بین است ای زاویه :تابش جهت زاویه واقعی شمال

20

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملخورشید ظاهری حرکت مسیر نمودار

21

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملتابش مدت

زمین به رسیده انرژی کل مقدار باشد بیشتر خورشید تابش مدت قدر هر

.دارد روز طول به اشاره تابش مدت طول .است بیشتر

بطور سال طی ای نقطه هر تابش، زاویه و محل جغرافیایی عرض به توجه با

هر در متناوب بطور وضعیت و گیرد می قرار تاریکی در یا آفتاب در متفاوتی .کند می تغییر نیمکره

کره جای همه زمین، قطبین از روشنایی دایره عبور خاطر به اعتدالین در

بین ایام این غیر در.کند می تجربه را شب ساعت 12 و روز ساعت 12 زمین بود خواهد تفاوت روز و شب ساعات

22

تابش

خورشیدی تابش در موثر عواملبین الطلوعین

حدودی تا آفتاب، تابش مدت از پس یا پیش زمانی مدت در زمین، روی در منطقه هر

تشكیل ذرات بواسطه خورشید امواج پخش و انعكاس روشنایی این علت است روشن

بین الطلوعین را پدیده این .است آفتاب غروب از پس و طلوع از پیش در اتمسفر دهنده

.می نامند

از بعد و قبل در روشنایی مدت افزایش باعث جغرافیایی، عرض به بسته یادشده، پدیده

.می شود طلوع

مدت جغرافیایی عرض افزایش با) .دارد ویژه ای اهمیت قطبی مناطق در پدیده این

. (می یابد افزایش بین الطلوعین زمان

سطح در روشنایی دارد، قرار افق زیر درجه 6/5 حدود هنوز خورشید كه مواقعی در

می نامند عرفی بین الطلوعین را این می دهد را باز فضای در مطالعه امكان زمین

داشته قرار افق زیر (درجه 18 برخی نظر به و) درجه 17 خورشید كه درصورتی

.می گویند نجومی را بین الطلوعین باشد،

23

تابش

خورشیدی تابش در زمین اتمسفر تأثیر

زمین به تا بگذرد زمین جو از بایستی خورشیدی تابش

گازی غیر و گازی متعدد ترکیبات از زمین جو چون .برسد

نشان واکنش خورشیدی تابش مقابل در است شده تشکیل .میدهد

کند می عبور دیگر بخشی و حذف تابشها از بخشی.

24

تابش

خورشیدی تابش در زمین اتمسفر تأثیر

پخش تابش به هر سو پراکنده ( ابر،هواویزها و بلورهای یخ)پرتوهای خورشیدی در برخورد به ترکیبات جوی

به این پدیده اصطالحاا پخش میگویند که در هر حال ( درجه پخش می شوند 360در )می شوند .بخشی از انرژی تابشی خورشید را قبل از رسیدن به زمین، حذف می کند

پخش رالی

در این پخش، امواج كوتاه تر بسیار . اندازه ذرات خیلی كوچكتر از طول موج تابش خورشید استبه همین جهت، آسمان با پخش بیشتر نور ( . قانون رالی. )بیشتر از امواج بلندتر منعكس می شوند

. آبی، به رنگ آبی دیده می شود پخش مای:

هنگامی كه قطر ذرات مساوی طول موج تابش خورشید است، پخش نور قرمز بیشتر صورت می گیرد علت قرمزی آسمان به هنگام شفق و فجر، پخش بیشتر امواج در باند . كه به پخش مای مرسوم است

. نور قرمز است

پخش غیر انتخابی:

ذرات درشت تر جو، مانند قطرات آب، تمام امواج را بطور یكسان بازمی تابانند كه به پخش غیرانتخابی موسوم است و زمانی صورت می گیرد كه قطر ذره، بیشتر از طول موج تابش خورشید

علت سفید دیده شدن ابرها از باال یا رنگ شیری آسمان گردآلود، پخش غیر انتخابی تابش در . باشد .باند مرئی است

25

تابش

خورشیدی تابش در زمین اتمسفر تأثیر

:جذب تابش

انرژی تابشی در پی جذب، به انرژی گرمایی تبدیل شده، از این طریق موقتاا ذخیرههر جسم معموالا محدوده معینی از طول موج یك باند تابشی را جذب و موجهای . می گردد

. بنابراین جذب تابشی فرایندی انتخابی است. دیگر را منعكس یا از خود عبور می دهد

ضریب جذب چیست؟

نسبت تابش جذب شده در یک طول موج معین به کل انرژی تابشی آن طول موج را .ضریب جذب می گویند

درصد انرژی تابشی جذب شده است پس ضریب 40میکرون، 1در طول موج مثالا : مثالدرصد باقیمانده قبل از 60طبیعی است که .درصد است 40جذب در این طول موج .جذب، حذف شده است

میکرون را جذب می کند 0/29تا 0/22ازن محدودۀ طول موجهای. میکرون را کامل جذب می کند 4/4تا 4/2و بین 3تا 2/3گازکربنیک بین. میکرون را کامل جذب می کند 8تا 5و همچنین 3تا 2/5و 2تا 1بخار آب.

26

تابش

تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین

نور )میكرون 0/5حداكثر تراكم انرژی در حوالی محدوده مرئی با طول موج تقریبی . واقع است( سبز

انرژی تابش خطرناك ماورای بنفش، به سرعت و ناگهانی و انرژی تابش خطرناك مادون . قرمز، به آرامی و به تدریج رو به كاهش می گذارد

در بخشی از محدوده طیف، گسست هایی مشاهده می شود كه آنها را باند تاریك طیف .می نامند كه این باندها در قسمت باند مادون قرمز فراوان است

با افزایش ارتفاع زمین، مقدار انرژی در تمام باندهای طیف بیشتر و گسست در آنها كمتر .است

مقایسه انرژی طیف در محدوده خارج از اتمسفر با سطح زمین نشان می دهد كه تابشخورشیدی ضمن عبور از اتمسفر، مقدار چشم گیری از انرژی خود را در هر دو طیف از

كه در قلمرو قرمز و مادون قرمز شدیدتر از دیگر قلمروهای ( پدیده حذف)دست می دهد .طیف است كه علت این حذف، پخش و جذب انتخابی است

27

تابش

تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین

28

تابش

تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین

رنگ اجسام، از نسبت جذب به انعكاس یا عبور امواج تابشی در محدوده مرئیحاصل می شود بطوری كه اگر جسم امواج تابشی را كه بر آن می تابد بیشتر جذب

.كند رنگ آن تیره و در صورت عكس، رنگ آن روشن به نظر می رسد

0/22ازن، تابش خورشید را در محدوده طول موج كوتاه به ویژه در محدوده بین میكرون، بطور كامل جذب می كند 0/29تا

گازكربنیك و بخار آب بیشتر امواج مادون قرمز را جذب می كند.

مقدار بخار آب موجود در اتمسفر در تابستان به دلیل دمای بیشتر، بیش ازو بنابراین میزان حذف در تابش خورشید توسط ( رطوبت مطلق)زمستان است

در تابستان بیش از زمستان است و همچنین در هوای ( در شرایط یكسان)بخار آب مرطوب بیش از هوای خشك است

29

تابش

تغییرات محلی جذب و پخش تابش

وپخش، حذف اتمسفر زمین مقداری از انرژی تابشی خورشید را از طریق جذب

:می كند كه میزان این حذف به دو عامل بستگی دارد

جرم كلی اتمسفر كه تابش از آن عبور می كند( الف.

مقدار بخار آب، گازكربنیك، ازن، ذرات تشكیل دهنده ابر، آئروسلهای موجود در ( ب

اتمسفر

30

تابش

تغییرات محلی جذب و پخش تابش

هر چه مسیری كه پرتو خورشید تا به سطح زمین برسد بیشتر باشد، به همان

نسبت ، امواج كوتاه بیشتر بازتابیده و جذب می شوند و در مقابل، امواج بلند آن .راحت تر به ما می رسد

31

تابش

تابش کل

مجموع مقدار انرژی تابش مستقیم(I=Io* sin h) و تابش پراكنده

(D) را كه در واحد زمان بر سطح زمین می تابد، تابش كل می نامیم و

معادلۀ انرا بصورت زیر بنابراین.نمایش می دهند Gآنرا با حرف

:می توان نوشت

G=Io * sin h + D

كه در این میان تابش پراكنده از تباین شدید بین سایه و نور می كاهد.

32

تابش

تابش کل

33

تابش

تابش کل

34

تابش

تابش کلعوامل موثربر

عرضهای جغرافیایی

شرایط ابرناکی

چگونگی پوشش سطح زمین

وجود بخار آب

35

تابش

تابش کلعوامل موثربر

پایین به علت عرضهای جغرافیایی نسبت تابش مستقیم به تابش پراكنده، درزاویه تابش زیاد و در مناطق ابری نسبت تابش پراكنده به تابش مستقیم

بنابراین در نواحی قطبی بیشترین سهم نسبی را تابش پراكنده . بیشتر است .دارد

همواره میزان تابش خورشید كمتر از ثابت خورشیدی است، زیرا مقادیریاز انرژی خورشید جذب و بخشی از آن به سمت فضای خارج از اتمسفر

.منعكس می شود درصد از تابش مستقیم در برخورد با 75آسمان باعث می شود ابرناكی

سطح ابر منعكس شود

،نیز در میزان تابش كل چگونگی پوشش سطح زمین در شرایط خاصبه عنوان مثال اگر سطح زمین از برف پوشیده شده باشد، . اهمیت ویژه دارد

شدیدی كه برف دارد، ایجاد انعكاس مكرر ( آلبدو)با توجه به توان انعكاس بین سطح زمین و سطح زیرین برف باعث افزایش میزان تابش كلی

.می شود

36

تابش

تابش کلتوزیع جغرافیایی

حداكثر میزان تابش كلی در حوالی مدار رأس السرطان و بر روی خشكیها متمركز

است و قرینه آن در نیمكره جنوبی به دلیل حذف، به سبب وجود بخار آب، تقریباا

.درصد كمتر انرژی دریافت می كند 10به اندازه

همچنین به دلیل ابر و بخار آب بیشتر این مقدار در نواحی استوایی قدری كمتر

. است

درجه و نواحی جنب قطبی به دلیل زاویه 50در عرضهای جغرافیایی باالتر از

تابش كمتر، ابرآلودگی نسبتاا زیاد و مسیرهای طوالنی اتمسفر برای عبور تابش .خورشیدی، مقدار تابش كلی كمتر است

درجه مشاهده 60بزرگترین حذف در تابش در هر دو نیمكره، در حوالی مدار

درصد از كل تابش ممكن بالغ 43می شود كه در آن مقدار تابش كل به كمتر از .می شود

37

تابش

آلبدو

نسبت انرژی بازتابیده به كل انرژی تابیده شده در سطح یك جسم را آلبدوی آن

جسم می نامند كه سطوحی مانند آب، برف و شن انعكاس زاویه ای شدیدی دارند كه

. هرچه زاویه تابش كمتر باشد، میزان آلبدو بیشتر است

100صفر درصد تا )تغییر نماید 1آلبدو می تواند بسته با ماهیت جسم از صفر تا

(.درصد انعکاس

38

تابش

تغییرات تابش ورودی در سطح زمین درجه صورت می گیرد ولی انعکاس فقط 360پخش در تفاوت انعکاس با پخش چیست؟

.در جهت تابش و بصورت آینه عمل می کند قدرت جذب تابش زمینی توسط گازكربنیك، بخار آب و ازن چشم گیرتر است زیرا تابش

این در حالی است . انجام می گیرد( میكرن 100تا 4بین )زمینی در محدوده مادون قرمز كه سازندهای اصلی تركیب اتمسفر یعنی نیتروژن و اكسیژن، در این مورد تقریباا نقشی

.ندارند

در مورد تغییرات اشعه زمین در حین عبور از الیه اتمسفر، این نكته مهم است كه دردرصد انرژی ساطع 100( میكرن 13ـ 8و 5/5تا 4/5مانند باند )محدوده های معینی

شده از زمین بدون كوچكترین تغییر یا حذفی عبور می كند و فقط قسمت باریكی از آن توسط ازن جذب می شود كه به این قسمتهای از طیف تابشی كه بدون مانع از جو زمین

.می گویندپنجره اتمسفری عبور می كند،

آن قسمتهایی از جو زمین که تابش خورشیدی بدون هیچ مانعی عبور کرده و خود را بهو یا اینکه از جو زمین می گذرند و به فضای کیهانی وارد می شوند زمین می رسانند

.پنجرۀ اتمسفری نامیده می شوند

میكرن، بوسیله 16تا 13میكرن و بین 8تا 5/5انرژی گسیل شده از زمین در باندهایزمینتاب طول موج بلند، مهمترین كانون تأمین انرژی از این رو . بخار آب جذب می شود .اتمسفر به حساب می آید

39

تابش

تغییرات تابش ورودی در سطح زمین قسمتی از انرژی ساطع شده از سطح زمین دوباره به سطح زمین برمی گردد كه به آن

می گویند تابش برگشتی

را می توان محاسبه نمودتابش مؤثر از اختالف بین زمینتاب و تابش برگشتی میزان.

اگر در جایی میزان تابش برگشتی از سوی جو کم باشد میزان تابش موثر باال خواهد بود یعنی کاهش انرژی سطح زمین زیاد خواهد بود و برعکس در جایی که میزان انرژی

برگشتی زیاد باشد تابش موثر کم بوده و یا میزان کاهش انرژی در واحد سطح کم خواهد .بود

کاهش انرژی سطح زمین باال است= تابش موثر باال کاهش انرژی سطح زمین پایین است= تابش موثر پایین

حاال اگر تابش وات در متر مربع دردقیقه باشد 100بطور مثال فرض نمایید تابش زمینی وات بر متر مربع در دقیقه در نظر گرفته شود میزان تابش موثر 10برگشتی از جو نیز

زمین به سرعت در حال سرد شدن . وات بر متر مربع در دقیقه خواهد بود 90برابر با .است

وات بر متر مربع در دقیقه است در این صورت تابش 50تابش برگشتی : مثال دیگروات بر متر مربع در دقیقه خواهد بود یعنی زمین به کندی در حال سرد 50موثر برابر با

.شدن است

40

تابش

تابش کلعوامل موثربر

تاثیر گلخانه ای اتمسفر این گازها .سرد و گرم شدن سریع یا با تاخیر زمین بستگی زیادی به گازهای موجود در آن دارد

بویژه گاز دی اکسید کربن و بخار آب با جذب تابش موج بلند بازتابی زمین، ذخیره و برگشت مجدد .آن به زمین نقش اساسی در تابش موثر و به تبع آن سرمایش و گرمایش جوی دارند

به جذب و نگهداری تابش های موج بلند توسط گازهای جوی بویژه گازهای مذکور همراه با برخیو نگهداری تابش در جو و ممانعت از انتقال سریع آن به باالتر از دیگر از گازها مثل ازن ، متان

.جو را اثر گلخانه ای جو می گویند که نقش بسیار مهمی در حفظ حیات کرۀ زمین بازی می کندبنابراین گازهای گلخانه ای همراه با بخار آب و ابرهای ضخیم باعث کاهش تابش موثر شده و بدین

ترتیب مانع سرمایش سریع زمین می شوند و بر عکس آسمانهای صاف همراه با ذرات جامد .باعث کاهش اثر گلخانه ای یا افزایش تابش موثر و سرمایش سریع جوی می شوند( هواویزها)

تاثیر ابر و آئروسلها

آئروسلها نیز در مقایسه با ابر، در مقیاسی ضعیف تر، باعث جذب تابش مؤثر وگرچه این مواد به مقدار زیاد تابش مؤثر را كاهش . تابش برگشتی می شوند

می دهند، نمی توانند مانند بخار آب و گازكربنیك عامل تأثیر گلخانه ای باشند زیرا . افزایش آنها باعث كاهش مقدار تابش كوتاه خورشید می شود

41

تابش

بیالن تابش

از اختالف حاصل از تابش خورشیدی و تابش زمینی ( تابش خالص)بیالن تابش

بدست می آید

مقدار آن در اقیانوسها به مراتب بیشتر از خشكیها است و حواشی خشكیهای

سطح زمین در مواقع تابش خورشید بخشي از تابش دریافتي را مناطق گرمسیری،

. بازمي تاباند و بخش دیگري از آن را درقشرهاي فوقاني خود جذب مي كند

درهمین روند، سطح زمین متناسب با دماي خود به شكل تابش زمیني، انرژي از

. دست مي دهد

اختالف بین این دو جریان را بیالن تابش یا تابش خالص مي نامند كه عوامل مؤثر :در معادله آن عبارتند از

42

تابش

بیالن تابش

عبارتند از بیالن تابش عوامل مؤثر در معادله:

Q = Io sin h + D – RK – A + G – RL

= Io sin hتابش مستقیم خورشید

=D تابش پراكنده

= RKانعكاس تابش كوتاه

= Aگسیل تابش بلند

= RLانعكاس تابش بلند

=Eaتابش برگشتي

43

تابش

بیالن تابش

با توجه به فرمول، هرگاه بیالن تابش مثبت باشد، سطح زمین گرم و هرگاه منفي

. باش سرد است

در گرم كردن سطح ( و نه تابش گسیل شده از خورشید)بنابراین بیالن انرژي

. زمین و هواي مجاور تعیین كننده است

44درصد انرژي ورودي به اتمسفر زمین 100بیالن انرژي سیاره زمین، از %آن در % 26 . )برآن به خارج از اتمسفر بازگشت و جذب اتمسفر مي شود

درصد 3واحد توسط هواویزهاي اتمسفر و 15فضای کیهانی بازتاب داده شده ، ( توسط ابرها جذب مي شود

56 واحد به صورت انرژي مستقیم و غیرمستقیم( تابش كلي یاG ) به سطح زمین

. كه به آن انرژي ورودي خورشیدي مي گوئیم مي رسد

44

تابش

بیالن تابش

45

تابش

بیالن تابش

46

تابش

بیالن تابش

6 واحد 26از انرژی تابش ورودی مجدداا به فضای کیهانی منعکس می شود که با واحد

واحد بقیه را زمین 50واحد آلبدوي سیاره زمین را تشكیل مي دهد و 32فضای کیهانی ،

. جذب مي كند

تابش )واحد به صورت تابش در محدوده مادون قرمز 21واحد انرژي جذب شده ، 50از

. دفع مي شود( زمیني

واحد مستقیماا و بدون هیچ مانعي از طریق پنچره هاي اتمسفر به 8واحد، 21از این

.فضاي كیهاني گسیل و از سیستم خارج مي شود

13 واحد باقیمانده را عناصر اتمسفر، مانند گازكربنیك، بخار آب و ازن، در نوارهاي

جذبي طیف الكترومغناطیسي اتمسفر جذب مي كنند و دماي اتمسفر را باالمي برند

واحد از طریق رسانایي 9د به میزان واحد 29واحد انرژي جذب شده 50از باقیمانده

. مولكولي به هواي باالي سطح زمین منتقل مي شود

و به . واحد صرف تبخیر آبها مي شود 20واحد انرژي دریافتي زمین، یعني 50باقمیانده

.صورت انرژي نهایي بخار آب از زمین خارج و به سیستم اتمسفر وارد مي شود

47

تابش

بیالن تابش واحد 18انرژي موج بلند زمیني و ( 13+9+20=42)واحد 42انرژي دریافتي اتمسفر

انرژي موج كوتاه خورشیدي است

بطوركلي

( واحد 21)واحدي انرژي جذب مي كند و آن را به صورت انرژي تابشي بلند 50زمین. پس مي دهد( واحد 20)و انرژي نهاني تبخیر آب ( واحد 9)انرژي حرارتي محسوس

بنابراین همیشه درحالت موازنه انرژي قرار دارد

واحد 60اتمسفر زمین از تابش موج كوتاه خورشیدي و تابش موج بلند زمیني در مجموعدر مواد جذبي خالص دارد و همه آن را هم بصورت تابش موج بلند به فضاي كیهاني

گسیل مي كند

3- ،واحد انرژي از 100سیاره زمین، سیستمي بزرگ است كه در بیرون از اتمسفر. خورشید دریافت مي كند و تمام این انرژي به طرق زیر به فضاي كیهاني پس مي دهد

انعكاس از طریق ، واحد 8 تابش موج بلند زمیني ،واحد 60تابش موج بلند اتمسفري تا سطح دوی و از طریق آلب واحد 5انعكاس از طریق هواویزهاي اتمسفر ،واحد 21ابرها .واحد می باشد 6زمین

48

تابش

بیالن تابش

حواشی خشکیهای مناطق حاره،با وجود بیالن تابش ضعیف نسبت به

آبهای مجاور خود، سطح گرم زمین محسوب می شوند زیرا در این

مناطق، به دلیل عدم تبخیر، انرژی بطور كامل به گرمای محسوس

.تبدیل و صرف گرم کردن هوا می شود

درجه، 35در كل می توان گفت بیالن تابش تقریباا در فاصله استوا و . مثبت و در عرضهای باالتر آن منفی است

49

تابش

50

تابش

51

تابش

52

تابش

53

تابش

54

تابش

55

تابش

56

تابش

57

تابش

58

تابش

59

تابش

60

تابش

61

تابش

62

تابش

63

تابش

64

تابش

65

تابش

66

تابش

67

تابش

68

تابش

69

تابش

70

تابش

71

تابش