2. พลังงานจากแสงอาทิตย์

2. พลังงานจากแสงอาทิตย์

แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งในโลก  อัตราของพลังงาน จากแสงอาทิตย์ ที่ส่องมายังโลกมีค่าประมาณ 2 คาลอรีต่อตารางเซนติเมตรต่อนาที ซึ่งครอบคลุม ช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด แต่พลังงานที่มายังพื้นโลกอย่างแท้จริงจะอยู่ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นและช่วงคลื่นใกล้เคียงเท่านั้น

โอโซนซึ่งได้จากการสลายโมเลกุลของกาซออกซิเจนให้เป็นอะตอมของออกซิเจน แล้วทำให้เกิดการ รวมตัวกันใหม่ (recombine) จะสามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์ช่วงที่มีความยาว คลื่น ต่ำกว่า 0.29 ไมโครเมตร ทั้งหมด ส่วนไอน้ำจะดูดกลืนแสงอาทิตย์ ช่วงที่มีความยาวคลื่น มากกว่า 0.8 ไมโครเมตรได้มาก แสงอาทิตย์ ในช่วงคลื่นที่อยู่นอกเหนือออกไปก็จะผ่านเข้ามายัง พื้นโลก ซึ่งจะต้องเกิดการกระเจิงของแสง (scattering) จากโมเลกุลของอากาศ รวมถึงเกิดการสะท้อนจากเมฆก่อนที่จะลงมายังพื้นโลก

ถ้าเราถือว่าอุณหภูมิของโลกโดยเฉลี่ยคงที่ ดังนั้นโลกจะต้องมีการสะท้อนพลังงานจากแสงอาทิตย์ ที่ตกกระทบเท่ากับพลังงานจากแสงอาทิตย์ที่มันดูดกลืนไป พลังงานจากแสงอาทิตย์ที่โลกสะท้อนกลับสู่ อวกาศส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงของคลื่นอินฟราเรด ซึ่งในระหว่างทางที่สะท้อนกลับนั้นก็จะถูกดูดกลืนในชั้น บรรยากาศด้วยเช่นกัน

เมื่อพิจารณาถึงแสงจากดวงอาทิตย์ที่ส่องกระทบกับโลก เนื่องจากโลกมีรูปร่างเป็นทรง กลม และหมุนรอบตัวเองได้(ภาพที่ 6.5) ที่จุดที่ทำมุม 0 องศากับศูนย์กลางของโลกกับจุดที่ทำมุม 90 องศากับ จุดศูนย์กลางของโลกเมื่อแสงส่องลงมาตกกระทบพื้นผิว สมมติว่าที่พื้นที่ 1 ตารางกิโลเมตรเท่ากันทั้งสองจุด จะพบว่าที่จุด 0 องศาพื้นที่ที่แสงตกกระทบจะเท่ากับ 1 ตารางกิโลเมตร แต่ที่จุด 90 องศา พื้นที่ที่แสง ตกกระทบจะมากกว่า 1 ตารางกิโลเมตร ทั้งนี้เนื่องมาจากส่วนโค้งของผิวโลกนั่นเอง ทั้งนี้ความเข้มของแสงที่ 0 องศาก็จะสูงกว่าที่ 90 องศาด้วย

ภาพที่ 6.5 ความแตกต่างของความเข้มแสงจากดวงอาทิตย์ที่โลกได้รับ โดยจะมีค่าสูงสุดที่ เส้นศูนย์สูตรและต่ำสุดบริเวณใกล้ขั้วโลก
ที่มา: Garrison (2007)