أ ـ الطاقة الإشعاعية الواصلة إلى أعلى الغلاف الجوى

إن معظم الطاقة الإشعاعية التي تنطلق من الشمس تكون بشكل موجات كهرومغناطيسية تصل إلى أعلى الغلاف الجوى بشكل موجات قصيرة ، وتتوقف كميتها على عاملين رئيسين هما : المعامل الشمسي الثابت Solar Constant والبعد بين الأرض والشمس ، ومن المفروض أن نفس هذه الكمية هي  التي كان من الممكن أن تصل إلى سطح الأرض إذا لم يعترضها الغلاف الجوي.

والمقصود بالمعامل الشمسي الثابت هو الطاقة الإشعاعية الثابتة التي تقع على اسم من السطح العلوى للغلاف الجوى إذا ما سقطت عليه بشكل عمودی عندما تكون الأرض واقعة على بعدها المتوسط الشمس وهو 148 مليون كيلومتر ( 93 مليون ميل ) . ومن الحسابات التي أجراها بعض الباحثين تبين  أن هذا المعامل الثابت هو 13,94 سعر / سم / دقيقة .

ولكن على الرغم من وصف هذا المعامل بأنه ثابت Constant فإنه ليس في الواقع ثابتا تماما بسب ما يطرأ على سطح الشمس نفسها من نعيرات تترتب عليها تعيرات في الطاقة الإشعاعية المنطلقة منها ، وبسبب اختلاف بعد الأرض عن الشمس في الصيف عنه فى الشتاء ، فالمعروف أن هذا البعد يبلغ أدباء في أول شهر يناير حيث يبلغ 146,4 مليون كيلومتر ( 91,5 مليون ميل)  ، وعندئد تكون الشمس في موضع الرأس بالنسبة للأرض Per.helion ، ثم يبلغ أقصاه في أول شهر يوليو حيث يبلغ 151,2 مليون كيلومتر ( 94,5 مليون ميل ) ، وتكون الشمس عندئذ في نقطة الذنب Aphelion ، ونتيجة لهذا فإن الطاقة الشمسية التي تصل إلى أعلى جو الأرض تكون في الحالة الأولى أى في يناير 2,01 سعر / سم / دقيقة . ومع ذلك فإن هذا الاختلاف ليس له تأثير مناخي يذكر بسبب تدخل العوامل الأخرى التي تؤثر على كمية الأشعة وقوتها وأهمها طول المسافة التي تقطعها الأشعة عند اختراقها الغلاف الجوى ، والزاوية التي تسقط بها على الأرض ، ودرجة صفاء الجو ومقدارمافيها  من سحب وغبار وبخار ماء ، وطول النهار بالنسبة لطول الليل، ونظرا لأن مساحة سطح الكرة تعادل أربعة أمثال مساحة مقطعها العرضي فإن معدل الطاقة الإشعاعية التي تسقط على السطح سنتيمتر مربع من مقطع افقي من سطحها في حالة عدم وجود غلاف جوي 25،0 لمعامل الثابت الذي يمثل مايقع على اعلى الغلاف الجوي وهو94,1سعر/سم2/ دقيقة.

ويبين شكل (2) كميات الاشعاع التي يتلقاها كل اسم من السطح العلوى للغلاف الجوى أو من سطح الأرض إذا افترضنا عدم وجود هذا الغلاف فى فصلي الصيف والشتاء وفى السنة ، وذلك على دوائر العرض ومنه يتبين أن قمة الاشعاع السنوى ، توجد على خط الاستواء وأدناها عند القطب ، ولكن هذه القمه تتزحزح في فصل الصيف إلى خط عرض 23 ، أما في فصل الشتاء فيكون هناك تناقص تدريجي في الإشعاع من خط الاستواء إلى القطب.

ويبين شكل (3) توزيع المعدلات اليومية للإشعاع الشمسى في حالة وجود غلاف جوى على دوائر العرض المختلفة فى تواريخ معينة ، وهو يوضح بخطوط الإشعاع الشمسى المتساوى المحسوب بالسعرات على كل سنتيمتر مربع.

في اليوم . ومن هذا الشكل يتضح أن قمة الإشعاع في فصل الصيف توجد في الأقاليم القطبية وأد حده الأدنى ، وهو صفر ، يوجد في نفس الأقاليم في الشتاء . وإلى جانب قمة الاشعاع الصيفية القطبية تظهر قمة أخرى ثانوية في نفس الفصل بين دائرتى عرض 40 و 50 في نصفى الكرة ، كما يمثلها خط الأشعة المتساوى 1000 سعر . وتتميز الأقاليم المحصورة بين المدارين بوجود قمتين للاشعاع نتيجة لتعامد الشمس عليها مرتين أثناء تحركها نحو الشمال في فصل الصيف ( الشمالى ) وإلى الجنوب في فصل الشتاء.

ويبين الجدول (1) معدل كمية الاشعاع الشمسي الذي يصل إلى أعلى الغلاف الجوى (أ) وكمية الإشعاع التي تصل إلى سطح الأرض بعد اختراق الغلاف الجوى ( ب ) على بعض دوائر العرض في الانقلابين والاعتدالين جدول (1) معدل كمية الإشعاع الشمسى التي تصل إلى أعلى الغلاف الجوى ( أ ) ، وكمية الإشعاع التي تصل إلى سطح الأرض بعد اختراق هذا الغلاف (ب ) على دوائر العرض المختلفة في التواريخ التي تمثل الاعتدالين والانقلابين ( بالسعرات).

هذا الجدول أن الغلاف الجوى يقلل كثيرا من كمية الاشعاع ويتبين من الشمسي الذي يصل إلى الأرض ، وأنه فى حالة عدم وجوده فإن المناطق القطبيه يكون نصيبها من الأشعة في وقت الانقلاب الصيفى أكبر منه في أي نطاق آخر من سطح الكرة الأرضية ، إلا أن وجود الغلاف الجوى وميل وطول المسافة التي تقطعها خلاله تقلل من ! الطاقة الإشعاعية التي تصل إلى الأرض في هذه المناطق . وبدلا من ذلك فإن النطاق الذي يصيبه أكبر قدر الأشعة هو الطاق المحصور بين دائرتى العرض 30 و 540 ، وذلك بسبب جفافه وقلة سحبه ، حيث أنه يتفق مع نطاق الضعط المرتفع وراء المدارى الذي يسود فيه الهواء الهابط الجاف. وإن نفس هذا العامل ، وهو قلة السحب هو السبب في أن الإشعاع الشمسى فى وقت الاعتدالين يصل إلى قمته فيما بين دائرتي العرض 10 و 20 في الاعتدال الربيعي و فیما بین دائرتی عرض 20 و 30 في الاعتدال الخريفي . وينطبق هذا عموما على نصفى الكرة الشمالي والجنوبي مع بعض الاختلافات التي ترجع إلى زيادة اتساع الماء بالنسبة لليابس في النصف الجنوبى ، وماينتج عنه من زيادة في كميات السحب.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Haurwitz 4 Austin (1944) Ibid. P. 12 (1)