تكلمنا فيما سبق على الطاقة الإشعاعية الشمسية بالنسبة للكرة الأرضية عموما وأوضحنا دور الغلاف الجوى فى تقليلها وكيف أن جملة ماتكسبه الأرض وجوها من هذه الطاقة في السنة لابد أن يتعادل مع جملة مايرتد منها إلى الفضاء ، وأن هذا التعادل هو الذى يجعل للأرض ميرانية حرارية ثابتة من سنة إلى أخرى .

ولكن ليس معنى هذا التوازن أن تكون كل أجزاء سطح الأرض أو كل أيام السنة متعادلة في مكسبها أو خسارتها من الإشعاع الشمسى لأن توزیع هذا لإشعاع يختلف من مكان إلى آخر ومن فصل إلى آخر نتيجة لتأثره بعدة عوامل أهمها هي :

1- اختلاف الألبيدو الأرضى من مكان إلى آخر ومن وقت إلى آخر .

2- اختلاف البعد بين الأرض والشمس فى الصيف عنه في الشتاء .

3ـ اختلاف طول الليل والنهار فى العروض المختلفة وفي الفصول المختلفة اختلاف الزاوية التى تسقط بها أشعة الشمس على سطح الأرض .

وقد سبق أن تكلمنا على العاملين الأول والثاني وهما الألبيدو الأرضى والبعد بين الأرض والشمس ، وذكرنا أن الألبيدو الأرضى يختلف من مكان إلى آخر ومن فصل إلى آخر على حسب كمية السحب ودرجة صفاء الجو ، وأن الأرض تكون أبعد عن الشمس فى أول يوليو بنحو 4,8 مليون كيلومتر عنها في أول ديسمبر .

أما العاملين الثالث والرابع فمن الواضح أن كليهما مرتبط بالموقع بالنسبة لدوائر العرض ارتباطا مباشرا ، ففى فصل الصيف يتزايد طول النهار على حساب طول الليل كلما اتجهنا نحو القطب حتى يصل طوله في يوم الانقلاب الصيفي ( 21 يونيو ) إلى 24 ساعة عند الدائرة القطبية وستة أشهر عند القطب ، وتنعكس الآية فى فصل الشتاء .

وكذلك بالنسبة للزاوية التي تسقط بها أشعة الشمس على الأرض فإن هذه الزاوية تكاد تكون قائمة عند دائرة الاستواء في معظم شهور السنة ، وخصوصا في فصلى الاعتدالين ، ثم تصغر كلما اتجهنا نحو القطبين حيث يزداد ميل. الأشعة وخصوصا في فصل الشتاء . كما أن زاوية سقوط الأشعة كذلك خلال اليوم الواحد بحيث تبلغ أدناها عند الشروق وتزداد تدريجيا حتى تصل إلى أكبرها في وقت الزوال ، ثم تتناقص مرة أخرى حتى تصل إلى أدناها عند الغروب .

والمعروف أن قوة الأشعة تناسب طرديا مع زاوية سقوطها ، فهى تبلغ أقصى قوتها إذا كانت زاوية سقوطها 90 ، وتوصف الأشعة في هذه الحالة بأنها عمودية ، وإذا نقصت هذه الزاوية فإن الأشعة تكون مائلة ، نقصت زاوية سقوطها ازداد ميلها وضعفت قوتها لأنها في هذه الحالة مسافة أطول عند اختراقها للغلاف الجوى وتتوزع في نفس الوقت على مساحة أكبر من سطح الأرض . وفى ضوء هذه الحقائق فإن المعدل السنوى للإشعاع الشمسى بلغ أقصى قوته عند خط الاستواء ويتناقص عموما نحو القطبين ، ويقدر أن الاشعاع الشمسى الواصل إلى الأرض يكون عند خط الاستواء أربعة أمثاله عند اي من القطبين .

وعلى العموم فإن كمية الإشعاع الشمسى الواصل إلى الأرض تكون كبيرة طول السنة فيما بين المدارين ويكون تغيرها محدودا من فصل إلى آخر، ولكن نظرا لأن الشمس تتعامد على العروض الواقعة بينهما مرتين أثناء تزحزحها شمالا وجنوبا فإن الإشعاع الشمسى عليها تكون له قمتان متفقتان تقريبا مع مرتى تعامد الشمس ، أما في المناطق الواقعة بين أحد المدارين والدائرة القطبية فإن الإشعاع الشمسى يبلغ قمته في وقت الانقلاب الصيفي ويبلغ حده الأدنى في وقت الانقلاب الشتوى، فإذا ما تجاوزنا الدائرة القطبية نحو القطب وجدنا أن نهار الصيف يزداد طوله من 24 ساعة عند الدائرة القطبية نفسها.

الانقلاب الصيفي إلى ستة أشهر عند القطب ، وتنعكس الآية في فصل الشتاء فلا تظهر الشمس لمدة 24 ساعة فى يوم الانقلاب الشتوى ، وتتزايد مدة اختفائها حتى تصل إلى ستة أشهر عند القطب ، ونتيجة لهذا يكون هناك فائض في الأشعة في فصل الصيف ونقص شديد فيها في فصل الشتاء ولكن تقدير الإشعاع الشمسى الواصل إلى الأرض في العروض المختلفة لا يكفى وحد، لتقدير صافى الاشعاع المكتسب في هذه العروض بل يجب أن يخصم منه الإشعاع المرتد إلى الفضاء ، حيث أن الفرق بينهما هو الذي يحدد الوفر أو العجز فى الميزانية الحرارية للأرض ومنه يتبين أن هناك وفرا حراريا في العروض المدارية ويقابله عجز في العروض العليا ، وأن هناك تعادلا بينهما حوالى دائرة عرض 30   .

ومن هذه الخريطة يتبين أن سطح الأرض لا يتمشى تماما مع دوائر العرض حيث تتدخل في توزيعه عوامل أخرى أهمها صفاء الجو وكمية مابه من سحب ومواد عالقة، فحوالى دائرة عرض 20 يسود الجفاف وتقل السحب بصفة عامة بسبب وجود الضغط المرتفع وراء المدارى، ولذلك فإن قمة الإشعاع الشمسى الواصل إلى الأرض، تظهر على طول هذه الدائرة ، بينما تؤدى كثرة السحب في مناطق أخرى إلى خفض هذا الإشعاع .

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

*نظرا لأن الألبيدو الأرضى يتغير من وقت إلى آخر ومن مكان إلى آخر بسبب تغير العوامل المؤثرة فيه ، فليس هاك اتفاق نام على تقديره والأرقام المذكورة هنا مأخوذه من Hauraitz & Austin  (1942) p.15

Critchfield p. 20 (1)

(2) Ibid.p.21