بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
مبانی آب و هواشناسی
اسلاید 2 :
فرایند های انتقال انرژی گرمایی
تابش
در این فرایند گرما به شکل موج و بدون واسطه منتشر می شود. مانند انرژی دریافتی رسیده به زمین از طریق تابش خورشید
هدایت یا رسانش
انتقال گرما به وسیله ذرات تشکیل دهنده خود جسم صورت می گیرد. مثل گرم کردن یک میله آهنی
همرفت یا کانوکشن
انتقال گرما توسط حرکت واقعی خود ماده گرم شونده صورت می گیرد. مثال، گرم کردن بطری آب روی شعله آتش که ایتدا آب تحتانی گرم شده و سپس بالا رفته و جای آنرا آب سرد می گیرد تا گرم شود. این فرآیند تا گرم شدن کل آب ادامه دارد.
اسلاید 3 :
طرق گرم شدن اتمسفر
تابش خورشیدی
تابش زمینی
انتقال آشفته
گرمای نهان
پدیده گلخانه
اسلاید 4 :
تابش خورشیدی
تابش خورشید منبع اصلی انرژی سیاره زمین و عامل اصلی كنترل حیات و آب و هوا در سطح زمین به شمار میآید
خورشید یک جسم سیاه است که بطور دائم پرتو افشانی می کند
جسم سیاه چیست؟
جسم سیاه جسم ایده آلی است که همهٔ نوری را که در همه بسامد ها و زوایا به آن میتابد جذب میکند. هیچ تابش الکترومغناطیسی از جسم سیاه بازنمیتابد یا نمیگذرد. به همین دلیل این جسم وقتی که سرد است سیاه دیده میشود.
اگر جسم سیاه داغ شود، از خود موج الکترومغناطیسی میتاباند. طیف این تابش (یعنی شدت نسبی طول موجهای گوناگون در این تابش) مستقل از جسم سیاه است و فقط به دمای آن بستگی دارد.
اسلاید 5 :
طیف الکترومغناطیسی خورشید
امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نامهای گوناگونی خوانده میشوند: امواج رادیویی، ..
این نامها به ترتیب افزایش فرکانس مرتب شدهاند.
اسلاید 6 :
طیف الکترومغناطیسی خورشید
اسلاید 7 :
میزان انرژی تابشی خورشید چقدر است؟
بر اساس قانون استفان- بولتزمن می توان مقدار کل انرژی تابشی خورشید را محاسبه نمود:
: E مقدار کل انرژی برحسب وات بر سانتی متر مربع
:σ ضریب ثابت بولتزمن برابر با 17-10*6/5 وات بر سانتی متر مربع در درجۀ کلوین
T: دمای جسم سیاه بر حسب درجه کلوین که 6000 درجه کلوین محاسبه شده است
E=5.6 * 10-12 *(6000)2=73.5 * 102 w/cm2=73.5 * 106 w/m2
اسلاید 8 :
تابش خورشیدی
نشر و انتقال این انرژی به دو حالت موجی و ذرهای انجام میشود.
نظریه موجی تابش الكترومغناطیسی را ماكسول در اوایل قرن نووزدهم عرضه كرد
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: سرعت نور بر حسب متر در ثانیه که برای خورشید 300 هزار کیلومتر در ساعت است F: فرکانس موج بر حسب هرتز
در اوایل قرن بیستم، ماكس پلانك ، نظریه ذرهای تابش خورشیدی را ارائه كرد.
انرژی خورشیدی در قالب ذرات ریز به نام کوانتا منتشر می شود.
کوانتاها یا ذرات ریز دارای انرژی هستند و مقدار انرژی هر ذره یا کوانتا از طریق معادلۀ زیر قابل محاسبه است:
E=hf E: مقدار انرژی هر کوانتا یا ذره
h: ضریب پلانک برابر با 6.625 * 10-34 ژول بر ثانیه
اسلاید 9 :
ثابت خورشیدی
ثابت خورشیدی مقدار انرژی تابشیای است كه در هر دقیقه، به مرز بیرونی اتمسفر زمین، بطور عمود بر سطحی به مساحت 1 سانتیمتر مربع میتابد كه مقدار آن 1/98 كالری در دقیقه بر سانتیمتر مربع است و به علت بیضی بودن مدار زمین ثابت خورشیدی در طول سال تغییر میكند
مقدار انرژی خورشیدی وارد شده بر بالای جو زمین را حدود 1370 وات بر متر مربع یا 1/98لانگلی ( کالری بر سانتی مترمربع در دقیقه) یا 2 لانگلی در نظر می گیرند.
ثابت خورشیدی فقط بر بالای جو زمین اعتبار دارد و سطح زمین این مقدار تابش را از خورشید دریافت نمی کند.
اسلاید 10 :
ثابت خورشیدی
اسلاید 11 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
مقدار كل انرژی خورشیدی كه در مدت معینی، به یك سطح مشخص میرسد تحت تأثیر عوامل زیر تغییر میكند:
مقدار انرژی تابشی گسیلشده از خورشید،
فاصله خورشید تا زمین،
ارتفاع خورشید (زاویه تابش خورشید)
مدت تابش
اسلاید 12 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
مقدار انرژی تابشی گسیلشده از خورشید،
در نتیجه فعالیت های دوره ای معین، لکه های تیره رنگی بر سطح خورشید ظاهر می شود و پرتوافکنی آن را هر چند ناچیز، تغییر می دهد.
لكههای خورشیدی اصولاً هر 11 سال یكبار ظاهر میشوند. و مقدار انرژی تابشی گسیلشده را دستخوش تغییر قرار میدهند.
طوفانها باعث افزایش میزان تابش خورشیدی می شوند.
طوفانهای خورشیدی(مثل طوفان خورشیدی بسیار قوی روز سه شنبه 16/12/1390) که طی 6 سال اخیر بزرگترین طوفان خورشیدی گفته شده است.
اسلاید 13 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
فاصله خورشید تا زمین
زمین در حركت انتقالی خود به دور خورشید، مدار بیضوی شکل را می پیماید که خورشید در یکی از کانون هایش قرار دارد.
فاصله زمین تا خورشید در انقلاب زمستانی به حداقل 147 میلیون کیلومتر می رسد (در حضیض) و در انقلاب تابستانی به حداکثر 152 میلیون کیلومتر میرسد( در اوج).
تابش درحضیض 7 درصد بیشتر است .حضیض در زمستان نیمکره شمالی است باید 4 درجه گرمتر باشد ولی وجود دریاها و خشکیهای ناهماهنگ در دو نیمکره،اثر این افزایش را از بین برده است
فصل ها به خاطر تفاوت فاصله زمین از خورشید در طول سال به وجود نمي آيند (اين تفاوت ها به شدت كم است).
فصل ها نتيجه كج بودن محور زمين هستند
اسلاید 14 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
فاصله خورشید تا زمین
اسلاید 15 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
ارتفاع خورشید
ارتفاع خورشید عبارت است از راویه بین اشعه های خورشید و خط مماس بر سطح زمین در نقطه مورد نظر که اغلب مقدار تابشهای خورشیدی دریافتی توسط سطح زمین را تحت تاثیر قرار می دهد.
ارتفاع خورشید شدت تابشی رسیده به واحد سطح را مشخص میكند
هرقدر ارتفاع خورشید بیشتر باشد، امواج تابشی عمودیتر میتابند و دمای بیشتری تولید میكنند.
عوامل مهم در تعیین ارتفاع خورشید در یك محل عبارتند از:
عرض جغرافیایی محل
فصل سال
ساعت روز.
اسلاید 16 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
ارتفاع خورشید
دایرۀ البروج و مدار میل خورشید
زمین در حركت انتقالی خود به دور خورشید، سطحی را بوجود میآورد كه سطح مدار زمین (دایرۀ البروج) نامیده میشود.
محور زمین نسبت به سطح (دایرۀ البروج) حدود 23/27 درجه انحراف دارد كه آن را انحرافالبروج مینامند.
بر اثر این انحراف خورشید همیشه بر روی مدار استوا عمود نمی تابد.
براساس این انحراف مدار تابش عمودی خورشید در طول سال بین 23/27 درجه جنوبی و شمالی (بینالمدارین) تغییر میكند.
مداری كه خورشید به هنگام ظهر عمود بر آن میتابد، مدار میل خورشید نام دارد كه در نمودار آنالما این مدار رسم شده است.
اسلاید 17 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
ارتفاع خورشید
دایرۀ البروج و مدار میل خورشید
خورشید در طول سال 2 بار بر استوا عمود میتابد كه این دو زمان مصادف با اول بهار و اول پاییز است كه آن را اعتدالین مینامند.
فقط در اعتدالین دایره روشنایی از قطبین میگذرد و همه جای سطح زمین 12 ساعت روز و 12 ساعت شب است
در اول تیرماه، بر مدار رأسالسرطان و در اول دیماه، بر مدار رأسالجدی عمود میتابد كه به ترتیب به انقلاب تابستانی و انقلاب زمستانی مرسومند
در انقلاب تابستانی (اول تیر) خورشید بر مدار رأسالسرطان عمود میتابد و دایره روشنایی از مدار قطبی جنوب میگذرد، از اینرو تمام قطب شمال در تمام 24 ساعت در مسیر روشنایی قرار میگیرد. (خورشید غروب نمیكند.)
برعكس در انقلاب زمستانی (اول دی) تمام 24 ساعت خورشید طلوع نمیكند.
اسلاید 18 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
ارتفاع خورشید
دایرۀ البروج و
مدار میل خورشید
اسلاید 19 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
ارتفاع خورشید
دایرۀ البروج و
مدار میل خورشید
اسلاید 20 :
عوامل موثر در تابش خورشیدی
مسیر حرکت خورشید
موقعیت خورشید در هر نقطه از سطح کره زمین در هر روز و ساعت از سال متفاوت است
در نیمکره شمالی
در تابستان از شمال شرق طلوع و در شمال غرب غروب
در زمستان از از جنوب شرق طلوع و در جنوب غرب غروب
اول فروردین و اول پاییز از شرق طلوع و در غرب غروب
موقعیت خورشید در در هر زمان و مکان با دو زاویه تعیین می کنند
زاویه تابش : زاویه ای است بین امتداد تابش خورشید و سطح افق
زاویه جهت تابش: زاویه ای است بین تصویر امتداد تابش بر صفحه افق و شمال واقعی
