Ο ΗΛΙΟΣ ΒΑΣΙΚΗ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
1.1. Ο ήλιος βασική πηγή ενέργειας
Ο ήλιος είναι το κοντινότερο αστέρι στη γή, και η ενέργεια ακτινοβολίας του είναι ουσιαστικά η μόνη πηγή ενέργειας προς τη γή. Πολύ μικρές και ασήμαντες ποσότητες ενέργειας είναι διαθέσιμες από άλλες πηγές , όπως το εσωτερικό της γής, το φεγγάρι και άλλα αστέρια. Η μέση απόσταση ήλιου-γής είναι χιλιόμετρα η ακριβέστερα, 149,597,890 ± 500 χιλιόμετρα. Η γή περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο σε μια ελλειπτική τροχιά. Η ελάχιστη απόσταση γης και ήλιου είναι περίπου 0.983 AU και η μέγιστη περίπου 1.017AU. H γη βρίσκεται πιο κοντά στον ήλιο περίπου στις 3 Ιανουαρίου (perihelion), ενώ το πιο απομακρυσμένο σημείο της από τον ήλιο παρατηρείται στις 4 Ιουλίου (aphelion).
Το εσωτερικό του ήλιου αποτελείται από το πυρήνα που είναι το πυκνότερο και πιο ζεστό μέρος αυτού. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αυτόν είναι εκείνες που παρέχουν την ενέργεια που ακτινοβολείται από τον ήλιο. Η πιο σημαντική αντίδραση είναι η διαδικασία με την οποία το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο. Η ενέργεια μεταφέρεται πρώτη στην επιφάνεια του ήλιου και στη συνέχεια ακτινοβολείται προς το διάστημα.
Ο ήλιος αποτελεί πηγή περίπου του 99% της θερμικής ενέργειας που απαιτείται για τις φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο σύστημα Γης-ατμόσφαιρας. Η ηλιακή σταθερά είναι η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας στο εξωτερικό όριο της γήινης ατμόσφαιρας. Η τιμή της ηλιακής σταθεράς είναι δίνοντας μια μέση ροή της ηλιακής ενέργειας ανά μονάδα επιφάνειας της επιφάνειας της γης ίση με 350. Ανάλογα με την απόσταση της γης από τον ήλιο, κυμαίνεται περίπου από 1.360 έως 1.380. Από αυτή την ενέργεια, περίπου το 31 % αντανακλάται πίσω στο διάστημα, το 43 % απορροφάται από την επιφάνεια της γης, και το 26% απορροφάται από την ατμόσφαιρα. Ο λόγος της εξερχόμενης προς την εισερχόμενη ροή ηλιακής ακτινοβολίας από την επιφάνεια του συνόλου της γης ονομάζεται albedo και ισούται περίπου με 0,31, αφήνοντας κατά μέσο όρο 225 (εύρος 220 – 235 Wm-2) διαθέσιμα για θέρμανση, άμεσα και έμμεσα, του συστήματος γης-ατμόσφαιρας (Goody and Yung, 1989, Kiehl and Trenberth, 1997.,Roberto et al, 1999). Η ηλιακή ενέργεια που δέχεται μια επιφάνεια εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, τον προσανατολισμό της επιφάνειας, την ώρα της ημέρας, το χρόνο του έτους, και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες (Boes, 1981).
1.2. Ο ρόλος της ηλιακής ακτινοβολίας
Η ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης στο ορατό τμήμα του ηλεκτρικού φάσματος (από 0,4 ± 0,7 mm), εκτός από την σημασία της στην καθημερινή ανθρώπινη δραστηριότητα, παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των φυτών και την ανάπτυξη των ανώτερων φυτών μέσα από τις διαδικασίες της σύνθεσης της χλωροφύλλης και της φωτοσύνθεσης, που έχουν ως αποτέλεσμα τη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε χημική ενέργεια .
1.3. Ποιοτικά χαρακτηριστικά ακτινοβολίας.
Η πυκνότητα ροής ενέργειας που δέχεται η επιφάνεια της γης διαφέρει σημαντικά από την αντίστοιχη που παρατηρείται από τους δορυφόρους στο εξωτερικό όριο της ατμόσφαιρας (Extraterrestrial Radiation). Αυτό οφείλεται στην απορρόφηση ή σκέδαση στις διάφορες περιοχές του φάσματος από συστατικά της ατμοσφαιρικής στοιβάδας.
Ο ήλιος συμπεριφέρεται σαν μαύρο σώμα με θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 5800 Κ. Η ακτινοβολία που εκπέμπει διανύει απόσταση κατά μέσο όρο 1,5108 km (Αστρονομική μονάδα) μέχρι να φτάσει στη γη (Εικόνα 1.). Η ενέργεια που μεταφέρει η δέσμη των ηλιακών ακτινών, μετρούμενη στο εξωτερικό όριο της ατμόσφαιρας σε επιφάνεια κάθετη στη διεύθυνσή τους, είναι ίση με 1367W m-2, η οποία είναι γνωστή ως Ηλιακή Σταθερά.
Η εκπεμπόμενη ακτινοβολία από τον ήλιο περιλαμβάνει μήκη κύματος από 0,3 έως 3,0 μm και επιμερίζεται στην περιοχή του υπεριώδους (0,3-0,4 μm), του ορατού (0,4-0,7 μm) και του υπέρυθρου (0,7-3,0 μm), ενώ σε κάθε φασματική περιοχή η μεταφερόμενη ενέργεια διαφέρει (Εικόνα 2)
Η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία, εμπεριέχει περίπου το 40-50 % της ολικής ενέργειας σε μήκη κύματος μεταξύ 0,4 και 0,7 μm. Η σύσταση της μεταβάλλεται καθώς διέρχεται μέσα από την ατμόσφαιρα και κατά τη διάρκεια μιας ηλιόλουστης μέρας φτάνει στη γήινη επιφάνεια με σύσταση κατά 10% υπεριώδη, 45% ορατή και 45% υπέρυθρη (Καρανδεινός 1995).
ΕΙΚΟΝΑ 1:Μέση απόσταση Ήλιου-Γης (ΑU)
ΕΙΚΟΝΑ 2:Φασματικο εύρος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και ορατό χρωματικό φάσμα
Εξαιρετικής βιολογικής σημασίας για την κατανομή της ακτινοβολίας είναι ο ρόλος του όζοντος, του διοξειδίου του άνθρακα και των υδρατμών. Το στρώμα του ατμοσφαιρικού όζοντος απορροφά δραστικά την υπεριώδη ακτινοβολία εξουδετερώνοντας με αυτό τον τρόπο τις καταστρεπτικές επιδράσεις της στους ζωντανούς ιστούς.
Πνευματικά δικαιώματα © 2015 Ελένη Μπάρτσα, Γεωπόνος ΓΠΑ, Τμήμα: Διαχείρηση υδάτινων πόρων
Πτυχιακή εργασία με τίτλο: Σχέση της φωτοσυνθετικά ενεργούς ακτινοβολίας και της αντίστοιχης εισερχόμενης ακτινοβολίας σε αστικό και υπαίθριο περιβάλλον
Recent Comments