كيف تؤثر زاوية ضوء الشمس على درجة الحرارة؟
بالطبع نرى تغيرات كبيرة في درجة الحرارة وهنا يأتي السؤال عن سبب حدوث ذلك وإلى أي مدى يؤثر على زاوية ميل أشعة الشمس ، مثل:
- يلاحظ تغير ملحوظ في درجة الحرارة عند الانتقال من منطقة إلى أخرى على سطح الكوكب.
- تتأثر درجة الحرارة أيضًا بتغير الفصول الأربعة.
- هناك عدد من الأسباب لهذه التغييرات.
- إن أهم سبب لاختلاف درجات الحرارة هو زاوية سقوط أشعة الشمس على سطح الكوكب ، وهي المصدر الأساسي للطاقة على سطح الكوكب.
تأثير اختلاف زاوية سقوط الشمس على درجة الحرارة
يؤثر ميل أشعة الشمس بشكل كبير على درجة الحرارة ، ومن عواقب ذلك:
- يسلط الضوء على مدى تأثير الاختلاف في زاوية سقوط أشعة الشمس على درجة الحرارة عند مقارنة القطبين وخط الاستواء ، أو عند مقارنة نفس المنطقة بين الصيف والشتاء.
- عند خط الاستواء ، على سبيل المثال ، تبلغ زاوية سقوط أشعة الشمس تسعين درجة ، ومن هناك يغطي الشعاع الذي يسقط من أشعة الشمس نفس المنطقة.
- هذا يعني أن كل متر مربع من ضوء الشمس يسقط على متر مربع واحد من سطح الأرض.
- نظرًا لأن الطاقة التي يحملها الشعاعتان متساوية ، سيتم توزيع طاقة الحزمة الأولى على مساحة أصغر من الطاقة الصادرة عن الحزمة الثانية.
- وفقًا لذلك ، ستكون درجة الحرارة في المنطقة الثانية ، أي على خط الاستواء ، حيث تكون زاوية سقوط أشعة الشمس أقل بكثير من ثلاثين درجة.
التباين في زاوية سقوط الشمس خلال الفصول
بالنسبة للمواسم واختلاف درجات الحرارة بين الفصول ، يعود ذلك إلى:
- يبلغ ميل محور الأرض من مدارها حول الشمس حوالي 23.5 درجة.
- ينتج عن هذا زاوية مختلفة من ضوء الشمس تضرب نفس المنطقة من شهر لآخر وتتابع الفصول.
- الفرق في الفصل بين نصفي الكرة الأرضية الجنوبي والشمالي هو نتيجة التبادل الذي يحدث بينهما في زاوية سقوط أشعة الشمس ، بمعنى آخر تبادل المواقع بينهما.
- يمكننا أيضًا رؤيته مرة أخرى في القطبين الشمالي والجنوبي للأرض.
- حيث يشير القطب الشمالي للكرة الأرضية نحو الشمس من 20 مارس إلى حوالي 22 سبتمبر.
- يمر خلال النهار لمدة ستة أشهر تقريبًا ، بينما في الفترة التالية يدخل الليل لمدة ستة أشهر أخرى.
- في القارة القطبية الجنوبية على الكرة الأرضية العكس.
درجة حرارة الشمس
تمكن العلماء من التوصل إلى طريقة علمية منضبطة يمكن بواسطتها قياس درجة حرارة الشمس ، على النحو التالي:
- حساب الطول الموجي لضوء الشمس على وجه التحديد عند نقطة تسمى القمة ، لذلك يتم قياس الإشعاع المنبعث من الشمس.
- استخدم العلماء طرقًا غير مباشرة لقياس درجة حرارة الشمس عن طريق قياس كمية الضوء.
- بعد إجراء عدة معادلات رياضية ، توصل العلماء إلى استنتاج موجز مفاده أن درجة حرارة باطن الشمس تبلغ 1500000 درجة مئوية ، بينما تقدر درجة حرارة سطحها بنحو 5500 درجة مئوية.
- تبلغ درجة الحرارة في المنطقة الوسطى 2500000 درجة مئوية.
- تم استخدام بعض القوانين المختلفة هنا ، مثل قانون بوليسمان وقانون ستيفان ؛ لمعرفة درجة حرارة الشمس.
تأثير الأشعة الرأسية والمائلة على درجة الحرارة
من الواضح أن للأشعة الرأسية والمائلة تأثير على درجة حرارة الأشعة المنبعثة من الشمس ، وذلك للأسباب التالية:
- لقد لاحظنا أنه عندما تسقط أشعة الشمس بشكل عمودي على مكان في الأرض ، تزداد الحرارة في ذلك المكان ، وعندما تسقط بزاوية ، تنخفض الحرارة.
- كلما زاد ميل الأشعة ، انخفضت درجة الحرارة.
- هذا يعني أن الأشعة العمودية أكثر سخونة من الأشعة المائلة.
- وذلك لأن الأشعة العمودية تخترق مسافة أقصر من الغلاف الجوي للأرض ، لذا فهي لا تفقد الكثير من الحرارة.
- ولأن هذه الأشعة تنتشر على مساحة محدودة ، فإن الحرارة تتركز في تلك المنطقة.
- أما الأشعة المائلة فهي تخترق الغلاف الجوي لمسافة أكبر وتفقد حرارة أكثر من الأشعة الرأسية وتنتشر على مساحة أوسع ، فتنتشر الحرارة فوق تلك المنطقة وتنخفض الحرارة.
كيف نشأ الإشعاع الشمسي؟
- في باطن الشمس ، تحدث تفاعلات الاندماج النووي ، بمرور الوقت تندمج نوى الهيدروجين وتتحول إلى هيليوم.
- ينبعث هذا التفاعل طاقة عالية تنتشر داخل الشمس.
- لا يمكن لهذه الطاقة أن تخترق الخارج إلا بعد فترة طويلة تزداد خلالها أطوالها الموجية حتى تصل إلى سطح الشمس.
- هذا هو النور الذي يصل إلينا.
- تزود الشمس الأرض بالطاقة الحرارية الضرورية للكائنات الحية.
- تبعد الأرض حوالي 150 مليون كيلومتر عن الشمس ، لذلك نحصل على القليل من درجة حرارتها ، حيث يبلغ متوسط درجة الحرارة على الأرض حوالي 14 درجة مئوية ، مما يجعلها مناسبة للحياة.