सौर विकिरण
पृथ्वी की सतह द्वारा छोटी तरंगों के रूप में प्राप्त ऊर्जा को आने वाला सौर विकिरण या सूर्यातप कहा जाता है।
पृथ्वी के छोटे आकार और सूर्य से इसकी दूरी के कारण कुल सौर विकिरण का केवल दो अरबवाँ भाग (अर्थात् एक अरब इकाई ऊर्जा में से दो इकाई ऊर्जा) पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है।
कुल सौर ऊर्जा का एक छोटा अंश होने के बावजूद, अधिकांश भौतिक और जैविक घटनाओं के लिए यह पृथ्वी पर ऊर्जा का एकमात्र प्रमुख स्रोत है।
यह लघु तरंग ऊर्जा अंतरिक्ष के माध्यम से तब तक यात्रा करती है जब तक कि यह पृथ्वी के बाहरी वायुमंडल तक नहीं पहुंच जाती है जहां इसे या तो अवशोषित किया जा सकता है, परावर्तित किया जा सकता है या विसरित विकिरण के रूप में सीधे पृथ्वी की सतह तक पहुंच सकता है।
पृथ्वी द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की इकाई (सूर्यताप) को लैंगली (Ly) में मापा जाता है।
प्रसारित विकिरण
यह कुल सौर विकिरण का वह हिस्सा है जो वायुमंडल द्वारा प्रकीर्णन के कारण अपनी दिशाओं में परिवर्तन के बाद पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है।
सौर विकिरण को प्रभावित करने वाले कारक
पृथ्वी की सतह पर प्राप्त होने वाले सूर्यातप की मात्रा हर जगह एक समान नहीं होती है लेकिन यह स्थान और समय के अनुसार बदलती रहती है। उष्णकटिबंधीय क्षेत्र उच्चतम वार्षिक सूर्यातप प्राप्त करता है और धीरे-धीरे ध्रुवों की ओर घटता जाता है। सूर्यातप शीत ऋतु की तुलना में ग्रीष्म ऋतु में अधिक होता है।
सूर्य से दूरी: सूर्य से पृथ्वी की औसत दूरी 149.5 मिलियन किमी है। सूर्य और पृथ्वी के बीच सापेक्ष दूरी में परिवर्तन के साथ सूर्यातप की मात्रा में भी परिवर्तन होता है। पृथ्वी का सूर्य के निकट का भाग सूर्य से दूर के भाग की तुलना में अधिक सूर्यातप प्राप्त करता है।
दैनिक धूप की अवधि: दिन की अवधि स्थान और मौसम के अनुसार बदलती रहती है। पृथ्वी की सतह पर प्राप्त सूर्यातप की मात्रा दिन की अवधि के समानुपाती होती है अर्थात् दिन की अवधि जितनी अधिक होती है, सूर्यातप की मात्रा उतनी ही अधिक होती है।
आपतन कोण: किसी बिंदु पर सूर्य की किरणों और पृथ्वी के वृत्त की स्पर्श रेखा के बीच के कोण को आपतन कोण कहते हैं। यह सूर्यातप को इस प्रकार प्रभावित करता है - पृथ्वी लगभग गोल है इसलिए आपतित किरणें अलग-अलग जगहों पर अलग-अलग कोण से सतह पर टकराती हैं।
जब सूर्य की किरणें लंबवत होती हैं (यदि सूर्य सिर के ऊपर है), तो आपतन कोण बड़ा होता है, और इसलिए, वे एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित होती हैं, उस स्थान पर अपेक्षाकृत उच्च मात्रा में सूर्यातप प्रदान करती हैं।
यदि सूर्य की किरणें तिरछी हों तो आपतन कोण छोटा होता है। इस स्थिति में, सूर्य की किरणें अधिक क्षेत्र को गर्म करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप वहां कम मात्रा में सूर्यातप प्राप्त होता है।
किरणों के मार्ग पर प्रभाव: बड़े कोण पर टकराने वाली किरणों की तुलना में छोटे कोणों वाली किरणें वायुमंडल में अधिक चलती हैं।
सूर्य की किरणों का मार्ग जितना लंबा होता है, वायुमंडल के घटकों द्वारा किरणों के परावर्तन और अवशोषण की मात्रा उतनी ही अधिक होती है। फलस्वरूप किसी स्थान पर सूर्यातप की तीव्रता कम होती है।
ऊष्मा विकिरण के प्रति वातावरण की पारदर्शिता: पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला सूर्यातप भी वातावरण की पारदर्शिता पर निर्भर करता है। वातावरण की पारदर्शिता को प्रभावित करने वाले निम्नलिखित कारक हैं:
बादल का आवरण और उसकी मोटाई: घने बादल सूर्यातप को पृथ्वी तक पहुँचने में बाधा डालते हैं जबकि स्वच्छ आकाश विकिरण के लिए सतह तक पहुँचने के लिए अनुकूल होता है।
धूल के कण: वे या तो विकिरण को प्रतिबिंबित या अवशोषित करते हैं और इसलिए सतह पर पहुंचने वाले विकिरण की मात्रा को प्रभावित करते हैं।
जल वाष्प: यह सूर्यातप को अवशोषित करता है और इसलिए सतह पर कम मात्रा में विकिरण पहुँचता है
सौर विकिरण का उत्पादन: पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी में भिन्नता के कारण वायुमंडल के शीर्ष पर प्राप्त सौर उत्पादन एक वर्ष में थोड़ा भिन्न होता है।
अपसौर और उपसौर: ग्रह और धूमकेतु सर्कल के बजाय दीर्घवृत्त में परिक्रमा करते हैं। उदाहरण पृथ्वी और चंद्रमा क्रमशः दीर्घवृत्ताकार कक्षा में सूर्य और पृथ्वी की परिक्रमा करते हैं।
उपसौर
जिस बिंदु पर ग्रह या धूमकेतु सूर्य के निकट होते हैं, उसे उपसौर कहा जाता है।
पृथ्वी के लिए: यह एक बिंदु है जहां पृथ्वी सूर्य के सबसे निकट है (91.4 मिलियन मील, या 147 मिलियन किलोमीटर)
यह जनवरी में होता है (2 से 6 जनवरी के बीच)
अगला उपसौर 4 जनवरी, 2023 को होगा।
अपसौर
जिस बिंदु पर ग्रह या धूमकेतु सूर्य से सबसे दूर होते हैं उसे अपसौर कहा जाता है
पृथ्वी के लिए: यह एक ऐसा बिंदु है जहां पृथ्वी सूर्य से सबसे दूर है (94.5 मिलियन मील, या 152 मिलियन किलोमीटर)
यह जुलाई में होता है (4 जुलाई के आसपास)
अगला अपसौर 4 जुलाई, 2023 को होगा
सौर भिन्नता
वायुमंडल के शीर्ष पर प्राप्त सौर विकिरण पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी जैसे पृथ्वी की अपसौर और उपसौर स्थिति में भिन्नता के कारण एक वर्ष में थोड़ा भिन्न होता है।
हालाँकि, इस भिन्नता का प्रभाव कुछ अन्य कारकों जैसे भूमि और समुद्र के वितरण और वायुमंडलीय परिसंचरण से भी प्रभावित होता है। इसलिए भिन्नता का पृथ्वी पर दैनिक मौसम परिवर्तन पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है।
सूर्यातप की मात्रा और तीव्रता एक दिन, एक मौसम और एक वर्ष में बदलती रहती है।
सूर्यातप में इन भिन्नताओं के कारण कारक:
पृथ्वी का अपने अक्ष पर घूमना:
पृथ्वी झुकी हुई धुरी पर घूमती है। इसकी घूर्णी धुरी सामान्य से 23.5° का कोण बनाती है अर्थात सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा के तल से 66.5° का कोण बनाती है (कक्षीय तल)। इस आनत अक्ष पर पृथ्वी के घूर्णन का विभिन्न अक्षांशों पर प्राप्त होने वाले सूर्यातप की मात्रा पर प्रभाव पड़ता है।
सूर्य की किरणों के झुकाव का कोण:
यह किसी स्थान के अक्षांश पर निर्भर करता है। उच्च अक्षांश पर, आपतन कोण छोटा होता है जिसके परिणामस्वरूप सूर्य की किरणें तिरछी होती हैं।
तिरछी किरणों द्वारा आच्छादित क्षेत्र हमेशा ऊर्ध्वाधर किरणों से अधिक होता है।
यदि अधिक क्षेत्र आच्छादित किया जाता है, तो ऊर्जा वितरित हो जाती है और इसलिए, प्रति इकाई क्षेत्र प्राप्त ऊर्जा कम हो जाती है।
तिरछी किरणों को वायुमंडल की अधिक गहराई से गुजरने की भी आवश्यकता होती है जिसके परिणामस्वरूप अधिक अवशोषण, बिखराव और प्रसार होता है।
दिन की लंबाई:
दिन की अवधि स्थान और मौसम के अनुसार बदलती रहती है। यह पृथ्वी की सतह पर प्राप्त होने वाले सूर्यातप की मात्रा को प्रभावित करता है।
पृथ्वी की सतह पर प्राप्त होने वाले सूर्यातप की मात्रा दिन की लंबाई के समानुपाती होती है। दिन की अवधि जितनी लंबी होगी, सूर्यातप की मात्रा उतनी ही अधिक होगी और इसके विपरीत।
उदाहरण गर्मी का मौसम में दिन लंबे होते हैं, ऊर्जा प्राप्त करने के लिए अधिक समय सूर्यातप में वृद्धि का परिणाम होता है।
वायुमंडल की पारदर्शिता:
वायुमंडल की पारदर्शिता एरोसोल (धुआँ, कालिख), धूल, जल वाष्प, बादल के आवरण, मोटाई आदि से प्रभावित होती है। सूर्यातप उनके माध्यम से अवशोषित, परावर्तित या प्रसारित होता है। उदाहरण के लिए:- घने बादल सौर विकिरण को पृथ्वी की सतह तक पहुँचने में बाधा डालते हैं - जलवाष्प सौर विकिरण को अवशोषित कर लेता है जिसके परिणामस्वरूप सतह पर सूर्यातप की मात्रा कम पहुँचती है।
इसके पहलू के संदर्भ में भूमि का विन्यास:
सतह पर प्राप्त होने वाला सूर्यातप अलग-अलग होता है और यह उष्ण कटिबंध में अधिक (लगभग 320 वाट/मी2) और ध्रुवों में सबसे कम (लगभग 70 वाट/मी2) होता है।
उपोष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों में अधिकतम सूर्यातप प्राप्त होता है क्योंकि स्वच्छ वातावरण और न्यूनतम मेघाच्छन्नता होती है।
उसी अक्षांश पर सूर्यातप महासागरों की तुलना में अधिक होता है।.
प्रकीर्णन और आकाश के रंग पर इसका प्रभाव
क्षोभमंडल में छोटे-छोटे निलंबित कण दृश्यमान स्पेक्ट्रम को अंतरिक्ष और पृथ्वी की सतह दोनों की ओर बिखेरते हैं। यह प्रक्रिया आकाश में रंग जोड़ती है। उदाहरण उगते और डूबते सूर्य का लाल रंग और आकाश का नीला रंग वातावरण के भीतर प्रकाश के प्रकीर्णन का परिणाम है।
अवशोषण परावर्तन विसरण सौर सूर्यातप वायुमंडल के घटकों जैसे धूल के कणों, बादलों के आवरण,जलवाष्प आदि द्वारा अवशोषित हो जाता है।
वायुमंडल के घटक जैसे धूल के कण, पानी की बूंदें और गैसीय पदार्थ सौर विकिरण को पृथ्वी की सतह की ओर नहीं जाने देते, परिणामस्वरूप धूल के कणों के माध्यम से यह अंतरिक्ष में वापस आ जाता है। अतः सूर्यातप कम हो जाता है।
इसमें सूर्यातप किसी सतह से टकराकर अनेक कोणों पर परावर्तित होता है।