ما هو الاشعاع الشمسي و اي الاطوال الموجية المفيدة لانتاج الطاقة الكهربائية
اهلا ومرحباً بكم اعزائي الطلاب والطالبات في موقعنا التعليمي والثقافي موقع{{ النورس العربي }} موقع كل العرب الباحثين والباحثات على العلوم والمعارف العلمية والثقافية لجميع مراحل التعليم الابتدائي والمتوسط والثانوي والعلوم العليا يسرنا ان نطرح لكم اهم ملخصات، وشروح، وبحوث، وحلول يحتاج إليها الطالب المثالي لمراجعتها حيث نجد البعض منها بحاجة إلى الفهم والتركيز عند قرأتها وأخرى يجب حفظها شفهيا ومن هذة العلوم الذي يبحث عنها أغلبية الطلبة ما سنطرحه لكم في موضوعنا هذا وهي إجابة السؤال المطلوب القائل // ما هو الاشعاع الشمسي و اي الاطوال الموجية المفيدة لانتاج الطاقة الكهربائية؟
الإجابة الصحيحة وهي كالتالي
يعتبر الإشعاع الشمسي المصدر الرئيسي للطاقة الحرارية على سطح الأرض، و يصل على شكل موجات كهرومغناطيسية.
وتبلغ متوسط القدرة للطاقة الشمسية الساقطة على المتر المربع من الأرض : 1367 واط/متر مربع عند الغلاف الجوي اي قبل الوصول الى سطح الارض.
و تنقسم الاشعة الشمسية الى:
1- أشعة Gammaوهي قصيرة جدا ويبلغ طولها ما بين 0 و 0.0000,001 مايكرومتر.
2- اشعة X : ما بين 0.0000,001 مايكرومتر. و 0.01 مايكرومتر.
3- اشعة ما فوق البنفسجية: ويتراوح طولها ما بين0.01 و 0.4 مايكرومتر. وتمثل حوالي 9.2 % من مجموع الإشعاع الشمسي، معظمها لا يصلنا بسبب امتصاصها من طرف غاز الأوزون.
4- الأشعة المرئية: ويتراوح طولها ما بين 0.4 و 0.7 مايكرومتر، وتكون حوالي 42.4 % من مجموع الإشعاع الشمسي.
5- الأشعة تحت الحمراء: وهي أشعة غير مرئية يتراوح طولها ما بين 0.7 و50مايكرومتر وتمثل حوالي 48.4 % من مجموع الاشعاع الشمسي.
6- أشعة الراديو: يزيد طولها عن 50 مايكرومتر (وهي التي تستعمل في المواصلات اللاسلكية).
الصورة الاولى تمثل الاطوال الموجية للاشعاع الشمسي بارتفاعات مختلفة .
عندما يصل الإشعاع الشمسي إلى كوكب الأرض، يتعرض إلى عدة عوامل تؤثر على طبيعته، وعلى توزيعه على سطح الأرض. من بين هذه العوامل ، عوامل جوية مرتبطة بتأثير الغلاف الجوي وعوامل كونية مرتبطة بكوكب الأرض ككل.
1- العوامل الجوية:
عند اختراق الأشعة الشمسية للغلاف الجوي، تتعرض لثلاثة عمليات تغير من طبيعتها وكثافتها وقوتها،وهي :
عملية الانتشار Diffusion و عملية الانعكاس Réflection وعملية الامتصاص Absorption.
أ- عملية الانتشار Diffusion: وهي عملية ناتجة عن اصطدام الإشعاع الشمسي بالجزئيات المكونة للهواء
وينتج عن هذه العملية انتشار الضوء الطبيعي، حتى عندما تكون الشمس محجوبة بالسحب.
عامل الانتشار لا يؤثر كثيرا على قيمة الطاقة المخترقة للغلاف الجوي بقدر ما يؤثر على طبيعة الإشعاع، فقيمة الطاقة الواصلة لا تتغير.
ب- عملية الانعكاس Réflection : ونقصد هنا عملية انعكاس أشعة الشمس داخل الغلاف الجوي، ويطلق على هذه النسبة المعكوسة "بالبياض".
فأشعة الشمس عندما تصل إلى سطح السحب، يحدث لنسبة منها انعكاس تعود على إثره خارج الغلاف الجوي، وتقدر هذه النسبة (أي بياض السحب) ب 23 % وهي نسبة الإشعاع المعكوس من الإشعاع الإجمالي (أي تقريبا الربع).
ج- عملية الامتصاص :Absorption يقوم الغلاف الجوي بدور "مصفاة" filtre وذلك بامتصاص بعض الغازات المكونة للغلاف الجوي لعدد من الأشعة و تحويلها إلى حرارة.
والامتصاص يكون بطريقة انتقائية، بمعنى أن كل غاز معين يمتص نوعا معينا من الأشعة، و يظهر هذا الامتصاص بوجود أشرطة سوداء في ا لهواء، وهي عبارة عن ثغرات تسمى "أحزاز الامتصاص" و أهم هذه الغازات التي تلعب هذا الدور هي :
- الأوزون : يوجد على مستوى 25 كلم داخل طبقة ستراتوسفير، نسبته في الهواء ضئيلة جدا إذا ما قورنت مع الغازات الأخرى 6-10 % (أو 0.000001 % ) إلا انه يلعب دور مهما بامتصاصه للأشعة التي يقل طولها عن 0.3 مايكرومتر (خصوصا بين 0.24 و 0.29 مايكرومتر) من الوصول إلى سطح الأرض،و هذا الامتصاص هو الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بمنطقة الستراتوسفير.
وتلعب طبقة الأوزون دورا واقيا بامتصاصها للأشعة الما فوق البنفسجية والتي تسبب كما نعرف في سرطان الجلد (ولولا هذه الطبقة – الأوزون – لارتفعت درجة حرارة الأرض بشكل مفرط) وهذا الدور هو الذي يثير انتباه المدافعين عن البيئة خوفا من حدوث ثقب بهذه الطبقة المحافظة والواقية.
(للإشارة، فقد بلغ ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي ، في شهر شتنبر 2006 ، 29 كلم2 و هو رقم قياسي تم تسجيله إلى حدود هذا التاريخ.)
- الأكسجين: يمتص الأشعة التي يقل طولها عن 0.2 مايكرومتر داخل الأشعة الفوق البنفسجية.
- غاز ثنائي أكسيد الكربون : يتمركز بطبقات الجو ،و يمتص الأشعة التحت الحمراء خاصة التي طولها بين 5 و 12مايكرومتر . هذا الغاز يمتص الاشعة المنبعثة من الارض الى الفضاء (عادتا الارض تبعث الاشعة بهذه الاطوال الموجية) مما يسبب الاحتباس الحراري.
- بخار الماء : ويوجد بالطبقات السفلى للجو كذلك، يمتص أكبر كمية من الأشعة تحت الحمراء (10/1 العشر) خاصة التي يتراوح طولها بين 4 و 8.5 مايكرومتر و بين 11 و 30 مايكرومتر (أي الإشعاع الأرضي والذي يبلغ أقصاه كما رأينا إلى طول 10 ).
السؤال المهم حاليا اي الاطوال الموجية مفيدة و ممكن ان تحول الى طاقة كهربائية بواسطة الالواح الشمسية نوع مونو كرستالين ؟
الجواب هو
على هذا السؤال هو فقط الاطوال اموجية من ٣٩٠ نانومتر الى ١٠٥٠ نانومتر . اما الباقي فيتحول الى حرارة مسببا صعود درجة حرارة اللوح الشمسي.
