فیزیک محیط زیست(2)

[pooria]

تضعیف در جو
کمیت ، کیفیت و جهت پرتو نور خورشید، در طی عبورش از جو زمین ، بر اثر پدیده‌های پراکندگی و جذب تغییر می‌کند.

پراکندگی

• کوانتومهای منفرد در حالی که به مولکولهای گازی در جو برخورد می‌کنند کم و بیش بطور یکنواخت در تمام جهات انحراف پیدا می‌کنند، این پدیده را به افتخار ریلی ، فیزیکدانی که بطور نظری نشان داد تأثیرگذاری پراکندگی مولکولی با عکس توان چهارم طول موج متناسب است، پراکندگی ریلی می‌گویند.
• دومین فرآیند تضعیف عبارت است از جذب بوسیله اوزون (مخصوصا در طیف فرابنفش) ، بوسیله بخار آب (با نوارهای قوی در فرو سرخ) ، بوسیله دی اکسید کربن و اکسیژن. بر عکس پراکندگی ، که صرفا جهت تابش را تغییر می‌دهد، جذب انرژی را از باریکه تابشی می‌گیرد بطوری که جو گرم می‌شود.

تابش خورشیدی در سطح زمین
وقتی تابش به سطح زمین می‌رسد، به عنوان یکی از پیامدهای تضعیف ، دو خاصیت جهت را متمایز دارد. تابش مستقیم از جهت قرص خورشیدی وارد می‌شود و مولفه کوچکی را در بر می‌گیرد که مستقیما به جلو پراکنده شده است. تمامی تابش پراکنده دیگر دریافت شده از آسمان آبی (از جمله هاله بسیار درخشان پیرامون خورشید) و از ابرها ، چه بواسطه بازتابش و چه بوسیله تراگسیل ، با اصلاح تابش پخشی توصیف می‌شود مجموع چگالیهای شار انرژی مربوط به تابش مستقیم و پخشی را تابش کلی یا سراسری گویند و برای مقاصد اقلیم شناختی روی یک سطح افقی اندازه گیری می‌شود.

خرد اقلیم شناسی تابش
برخورد
در مسائلی که معمولا در قلمرو اقلیم شناسی پیش می‌آید، شارهای تابش در سطح زمین با انرژی دریافتی اتلافی هر واحدمساحت از صفحه افقی اندازه گیری و مشخص می‌کنند. برای محاسبه مقدار تابش که بر سطح گیاهان یا جانوران برخورد می کند، باید چگالی شار تابشی افقی در یک ضریب شکل ضرب شود که بستگی دارد به:

1. هندسه سطح
2. خواص جهتی تابش
   
   برای اینکه عملی تر باشد، غالبا از اجسامی چون کره یا استوانه که هندسه نسبتا ساده‌ای دارند، بهره می‌گیرند تا اشکال نامنظمتر گیاهان و جانوران را مجسم یا بازنمایی کنند. تابشی را که به یک موجود زنده یا مشابه آن برخورد می‌کند، بصورت متوسط شار تابشی بر واحد مساحت سطح بیان می‌شود.

جذب و بازتابش
وقتی نور خورشید به خاک ، آب ، یا شی مانند برگ یا یک جانور برخورد می‌کند، انرژی آن جذب ، بازتابیده و گاهی هم منتقل می‌شود. در طول موج کوتاه ، یعنی انتهای پر بسامد طیف خورشیدی ، رفتار تابشی مواد زیستی را عمدتا وجود رنگدانه‌هایی تعیین می‌کند که تابش را در طول موجهای توام با گذارهای الکترونی در میان بسیاری از مواد طبیعی به شمار می‌آید، زیرا آبدارای نوارهای جذبی پر قدرتی در این ناحیه است. بازتابندگی خاکها عمدتا به محتوی ماده آلی آنها ، محتوی آبشان ، ابعاد ذره و زاویه فرود تابش بسپتگی دارد.

آن کسری از تابش که برگها می‌تابانند و عبور می‌دهند، به زاویه فرود بستگی دارد. شباهت طیفهای تراگسیلی و بازتابی که بوسیله بسیاری از برگها نموده شده‌اند، حاکی از آن است که تابش میان آنها بوسیله بازتابش و شکست در دیواره یاخته‌ها ، در تمام جهات پراکنده می‌شود. تنها تابش فرودی که به این طریق پراکنده نشد، عبارت است از مولفه‌ای (حدود 1%) که از سطحکوتیکول (روپوست یا بشره) بدون داخل شدن در بافت درونی برگ بازتاب پیدا می‌کند.

انتقال گرماسه ساز و کار انتقال گرما در محیط گیاهی و جانوری مهم‌اند.

• تابش: که اصول حاکم بر بطور خلاصه ذکر شد.
• همرفت: عبارت است از انتقال گرما بوسیله حرکت هوا.
• رسانش: در جامدات و گازهای آرام که به تبادل انرژی جنبشی بین مولکولها بستگی دارد.

از همه این ساز و کارهای انتقال در سیستمهای گرمایش خانگی بهره برداری می‌کنند. گرمکنهای بادبزن دار ، گرمکنهای همرفتگر و رادیاتورها و ... .