ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Πηγή ενέργειας ή ενεργειακή πηγή ονομάζουμε κάθε φυσικό πόρο που μας δίνει ενέργεια. Οι πηγές αυτές χωρίζονται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν εξαντλούνται ποτέ και υπάρχουν απεριόριστα μέσα στο περιβάλλον, όπως είναι η αιολική ενέργεια, η ηλιακή ενέργεια και άλλες. Ενώ οι μη ανανεώσιμες κάποια στιγμή(μπορεί αυτή να αργήσει)θα εξαντληθούν, όπως είναι το πετρέλαιο, ο γαιάνθρακας, το φυσικό αέριο και άλλες. Στην επιφάνεια της γης αυτές είναι κατανεμημένες, άσχετα το πώς χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο, όπως δείχνει ο παρακάτω πίνακας

Μέση ισχύς στην επιφάνεια της Γης από τις κύριες πηγές ενέργειας του κλιματικού συστήματος

Πηγές Ενέργειας	Μέση ισχύς(W m-2)
Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία	240 (99.97%)
Ενεργειακά σωματίδια	0.001
Γεωθερμία	0.06
Ανθρωπογενείς	0.02

Ένταση Ηλιακής Ακτινοβολίας στη μέση απόσταση Γης – Ηλίου ( Ηλιακή Σταθερά Io): Είναι το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει κάθετα στη μονάδα επιφάνειας που βρίσκεται στη μέση απόσταση Γης-Ήλιου, ανά μονάδα χρόνου (κατά μέσον όρο)

Στη Γη φθάνει πολύ μικρό τμήμα της συνολικά εκπεμπόμενης ισχύος από τον Ήλιο

Σε απόσταση R0, όση η μέση απόσταση Γης-Ήλιου, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι:

Η Ηλιακή Σταθερά είναι πολύ σημαντικό μέγεθος διότι αντιπροσωπεύει το διαθέσιμο ποσό ενέργειας για τον πλανήτη.

Αιτίες μεταβολής της ηλιακής σταθεράς είναι :

Μεταβολές της Ηλιακής Σταθεράς λόγω μεταβαλλόμενης απόστασης Γης-Ήλιου και της Ελλειπτικής τροχιάς της Γης

ü Η ελλειπτική τροχιά (04/07) Ra=1.017Ro (03/01) Rp=0.983Ro. Η εκκεντρότητα τωρινή τιμή e=0.0167 (μεταβλητή με το χρόνο – χιλιάδες χρόνια)

Η τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο είναι έλλειψη και στη μία εστία της έλλειψης βρίσκεται ο Ήλιος. Έτσι όταν η Γη βρίσκεται στο περιήλιο η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μεγαλύτερη από ότι στο αφήλιο.

Κάθε μέρα βλέπουμε τον Ήλιο να ανατέλλει σε κάποιο σημείο του ορίζοντα, διαγράφει ένα κυκλικό τόξο γύρω από τον άξονα της ουράνιας σφαίρας και δύει σε κάποιο άλλο σημείο του ορίζοντα. Κάθε ουράνιο σώμα κάνει σε 24 ώρες κίνηση παρόμοια με αυτή του Ήλιου: Διαγράφει έναν κύκλο στη ουράνια σφαίρα, από την ανατολή προς τη δύση, το επίπεδο του οποίου είναι κάθετο στον άξονά της. Οι κινήσεις αυτές είναι φαινομενικές. Είναι συνέπεια της περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της κατά την αντίθετη φορά, από τη δύση προς την ανατολή. Παρατηρούμε ότι το ορατό τόξο της ημερήσιας τροχιάς του Ήλιου προσδιορίζεται από τρία στοιχεία: Τα σημεία της ανατολής και της δύσης και το μέγιστο ύψος του. Ας υποθέσουμε τώρα ότι καταγράφουμε καθημερινά, καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, και τα τρία στοιχεία: Δηλαδή, σημειώνουμε από πού ανατέλλει, πού δύει και μετράμε σε μοίρες το ύψος του Ήλιου κάθε μεσημέρι. Θα παρατηρήσουμε ότι μεταβάλλονται διαρκώς. Παράλληλα, και σε συνάρτηση με αυτά, μεταβάλλεται και η διάρκεια της ημέρας ως προς τη νύχτα.

Συνοψίζουμε τα σημαντικότερα συμπεράσματα των παρατηρήσεων μας:

Στις 22 Ιουνίου: Το μεσημεριανό ύψος του Ήλιου έχει τη μεγαλύτερη τιμή από όλες τις άλλες ημέρες του έτους. Η ημέρα έχει τη μέγιστη διάρκειά της και η γωνιακή απόσταση των σημείων της ανατολής και της δύσης από το σημείο του βορρά στον ορίζοντα έχει τη ελάχιστη τιμή της. Την ημέρα αυτή λέμε ότι ο Ήλιος βρίσκεται στο θερινό ηλιοστάσιο.

Στις 22 Δεκεμβρίου:
Το μεσημεριανό ύψος του Ήλιου έχει την ελάχιστη ετήσια τιμή του, η ημέρα την ελάχιστη διάρκειά της και η γωνιακή απόσταση της ανατολής και της δύσης από το σημείο του βορρά στον ορίζοντα είναι η μέγιστη δυνατή. Ο Ήλιος την ημέρα αυτή βρίσκεται στο χειμερινό ηλιοστάσιο. Στα ηλιοστάσια ο Ήλιος φαίνεται να παραμένει στην ίδια θέση για μερικές ημέρες, γι' αυτό και ονομάστηκαν έτσι.

Τέλος υπάρχουν δύο ημέρες του έτους, η 21η Μαρτίου και η 23η Σεπτεμβρίου, που ονομάζονται εαρινή και φθινοπωρινή ισημερία, αντίστοιχα. Στις ισημερίες παρατηρούμε ότι: Τα σημεία της ανατολής και της δύσης του Ήλιου ταυτίζονται με τα αντίστοιχα γεωγραφικά σημεία του ορίζοντα. Το μεσημεριανό ύψος του Ήλιου έχει ενδιάμεση τιμή, μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης που αντιστοιχούν στα ηλιοστάσια. Η διάρκεια της ημέρας είναι ίση με τη διάρκεια της νύχτας.

Στην περιστροφική γύρω από τον άξονά της κίνηση της Γης

Την ελλειπτική περιφορά της γύρω από τον Ήλιο.

Και ότι ο άξονας περιστροφής της Γης σχηματίζει μια σταθερή οξεία γωνία με το επίπεδο της τροχιάς της.

Οι 4 εποχές της Γης και η τροχιά της γύρω από τον Ήλιο (για το Β. Ημισφαίριο)

Μεταβολές της Ηλιακής Σταθεράς λόγω της εκκεντρότητας της ελλειπτικής τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο

Η ελλειπτικότητα της τροχιάς της Γης αλλάζει με το χρόνο, μεταξύ 2 τιμών: (α) για σχεδόν κυκλική τροχιά (e=0.005) και (β) για περισσότερο ελλειπτική τροχιά (e=0.058), έχοντας μια μέση τιμή e=0.028. Η μεταβολή αυτή συμβαίνει με μια μη σταθερή περίοδο, τάξεως δεκάδων έως εκατοντάδων χιλιάδων ετών (~10-100.000 έτη).

Η αλλαγή της ελλειπτικότητας της τροχιάς της Γης τροποποιεί την ένταση των ακραίων εποχών της, δηλαδή του χειμώνα και της άνοιξης.

Μεταβολή της εκκεντρότητας της τροχιάς της Γης κατά τα τελευταία 750.000 χρόνια

Η διάρκεια των εποχών (π.χ. στο βόρειο ημισφαίριο) δεν είναι ακριβώς η ίδια, λόγω της ελλειπτικότητας της τροχιάς της Γης. Π.χ. το 2006, η διάρκεια του θέρους ήταν μεγαλύτερη από εκείνη του χειμώνα κατά 4.66 ημέρες .

Μεταβολές της Ηλιακής Σταθεράς λόγω μεταβαλλόμενης ηλιακής δραστηριότητας

Η εκπεμπόμενη ενέργεια από τον Ήλιο μεταβάλλεται λόγω φαινομένων όπως:

ηλιακές κηλίδες, ηλιακές φλόγες, ηλιακές προεξοχές (εκλάμψεις)

Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων αυξάνεται και ελαττώνεται ακανόνιστα, κατά περιόδους 11 ετών (11-ετής κύκλος)

Ωστόσο, είναι σημαντική η μεταβλητότητα του αριθμού των ηλιακών κηλίδων που παρατηρείται κατά τις εναλλαγές των 11-ετών κύκλων. Για παράδειγμα, από το 1900 έως το 1960 ο αριθμός του μεγίστου των κηλίδων αυξήθηκε, ενώ μετά το 1960 μειώθηκε.

Κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα, ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων υπήρξε ασυνήθιστα υψηλός. Παρόμοιος υψηλός αριθμός εκτιμάται ότι υπήρξε μόνο 8000 χρόνια πριν.

Ο αριθμός των κηλίδων συσχετίζεται με την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία στη Γη. Ως εκ τούτου, θεωρητικά, θα μπορούσαν οι κηλίδες να επηρεάσουν το κλίμα της Γης. Για παράδειγμα, ελάχιστες ηλιακές κηλίδες παρατηρούνταν κατά τη διάρκεια της περιόδου Maunder Minimum, στο δεύτερο μισό του 17ου αιώνα (περίπου 1645-1715). Η περίοδος αυτή συνέπεσε με το δεύτερο (και πιο κρύο) ήμισυ της σχετικά πρόσφατης ψυχρής περιόδου της Γης, που είναι γνωστή ως περίοδος των μικρών παγετώνων (Little Ice Age).

Η γη εξέρχεται από την τελευταία εποχή παγετώνων και από την «μικρή» εποχή παγετώνων.

Σε αυτή την εικόνα, βλέπουμε σε διαδοχικές χρονικές κλίμακες τις γνωστές από μετρήσεις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στον πλανήτη από 1400μ.χ – 1900μ.χ σε δείγματα πάγου

Σε αυτή την εικόνα, βλέπουμε σε διαδοχικές χρονικές κλίμακες τις γνωστές από μετρήσεις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στον πλανήτη από 800μ.χ – 2000μ.χ σε δείγματα πάγου

Εδώ βλέπουμε καθαρά ότι τον μεσαίωνα οι θερμοκρασίες ήταν αισθητά μεγαλύτερες από ότι σήμερα.

Θερμοκρασίες από – 9000π.χ – 2000μ.χ σε δείγματα πάγου

Η Ολόκενος εποχή, πριν το -8000π.χ με θερμοκρασίες πολύ χαμηλές.

ΟΜΩΣ: η τελευταία παρατηρούμενη δραματική αύξηση της θερμοκρασίας της Γης (μετά το 1980) δε φαίνεται να συνοδεύεται από αντίστοιχη αύξηση του αριθμού των ηλιακών κηλίδων.

ΑΝΤΙΘΕΤΑ, ΦΑΙΝΕΤΑΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΤΗΣ ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΤΑΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ!!!

Δε διαφαίνεται να υπάρχει ξεκάθαρη σχέση μεταξύ αριθμού κηλίδων και θερμοκρασίας ...

... ειδικά προς το τέλος του 20ού αιώνα (η άνοδος της θερμοκρασίας παρά τη μείωση του

αριθμού των κηλίδων, είναι πιθανότατα αποτέλεσμα της ανθρωπογενούς εντατικοποίησης

του φαινομένου του θερμοκηπίου) ... όμως το θέμα είναι ακόμη ανοικτό προς διερεύνηση ...

Το 2006, η NASA έκανε μια πρόβλεψη για το επόμενο (τότε) μέγιστο του αριθμού των ηλιακών κηλίδων, μεταξύ 150 και 200 (30-50% ισχυρότερο από εκείνο του κύκλου 23), για περίπου το έτος 2011 με ένα επακολουθούμενο αδύναμο μέγιστο γύρω στο 2022. Όμως, η πρόβλεψη αυτή δεν επαληθεύθηκε. Αντί αυτού, ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων το 2010 ήταν ακόμα ελάχιστος, όταν θα έπρεπε σύμφωνα με τις προβλέψεις να ήταν κοντά στο μέγιστό του. Αυτό ήταν ένα γεγονός ασυνήθιστα χαμηλής δραστηριότητας του ήλιου στις αρχές του 21ου αιώνα.

ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΟ ΑΥΤΟ ΝΑ ΕΧΕΙ ΕΠΗΡΕΑΣΕΙ ΤΟ ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΡΟΣΦΑΤΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΠΛΑΝΗΤΙΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ!!

Στην καθημερινή πρακτική θεωρούμε την ηλιακή σταθερά σταθερή και ίση με τη μέση τιμή της, I₀. Οι υπολογισμοί ισχύουν για την κορυφή της ατμόσφαιρας της Γης

ΜΕΣΗ ΙΣΧΥΣ ΠΟΥ ΔΕΧΕΤΑΙ ΤΟ ΦΩΤΙΖΟΜΕΝΟ ΤΜΗΜΑ ΤΗΣ ΓΗΣ