सौरशक्ती

पृथ्वीची उत्पत्ती सूर्यापासून झालेली आहे. सूर्य पृथ्वीपेक्षा १०० पटीने मोठा असून त्याच्या पृष्ठभागाचे तापमान ६००० अंश सेल्सियस इतके आहे. सूर्याच्या केंद्रभागाचे तापमान पृष्ठभागापेक्षा ८००० पटींनी अधिक आहे. त्यामुळे सूर्य हा उष्णता देणारा मुख्य घटक बनलेला आहे. परंतू सूर्यापासून बाहेर पडलेल्या उष्णतेच्या १/२,०००,०००,००० इतकी अत्यल्प सौरशक्ती पृथ्वीला मिळते.

  1. ‘‘दर सेकंदाला २,९७,६०० कि.मी. वेगाने प्रवास करणाऱ्या व विद्युत चुंबकीय लघुलहरीद्वारे सूर्याच्या पृष्ठभागापासून अव्याहतपणे उत्सर्जित होणाऱ्या उर्जेला सौरशक्ती असे म्हणतात’’ – सवदी, कोळेकर
  2. ‘दर सेकंदाला ३,००,००० कि.मी. किंवा १,८६,००० मैल वेगाने प्रवास करणाऱ्या विद्युत चुंबकीय लघुलहरींच्याद्वारे सूर्याच्या पृष्ठभागापासून उत्सर्जित होणाऱ्या उष्णतेला सौरशक्ती असे म्हणतात’. – दाते
  3. सूर्याच्या पृष्ठभागावरुन उत्सर्जित होणारी सौरशक्ती लघुलरींच्या स्वरुपात बाहेर पडते. पदार्थाच्या अंगचे तापमान जर अत्याधिक असेल तर त्यापासून उत्सर्जित होणाऱ्या उष्णता शक्तीचे प्राणही अत्याधिक असते.

सौर स्थिरांक :

सूर्य व पृथ्वी यांच्यामध्ये १५ कोटी कि.मी. अंतर असल्यामुळे पृथ्वीला फारच कमी सौरशक्ती मिळते. पृथ्वीवरील दर चौरस से.मी. क्षेत्रफळाच्या भागास प्रत्येक मिनिटाला सुारे १.९४ कॅलरी (सरासरी २ कॅलरी) उष्णता मिळते. या उष्णतेलाच ‘सौर स्थिरांक’ असे म्हणतात. सूर्यापासून मिळणाऱ्या या उष्णतेमध्ये वाढ किंवा घट होत नाही. उष्णतेचे हे प्रमाण सातत्याने टिकून असते, म्हणून त्यास ‘सौरस्थिरपद’ असेही म्हणतात. दर मिनिटाला पृथ्वीला मिळणाऱ्या सौरशक्तीचे प्रमाण जरी खूपच कमी असले तरी त्या उष्णतेमुळे पृथ्वीवर आवश्यक ते भौतिक बदल घडून येतात.

पृथ्वीची भूधवलता / अलबेडो :

‘सूर्याने उत्सर्जित केलेली आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पडणारी परंतू पृथ्वीचा पृष्ठभाग न तापवता परावर्तित होणारी सौरशक्ती यांचे गुणोत्तर म्हणजे अलबेडो होय’. ‘सर्वसाधारणपणे ३५ % सौरशक्ती ही परावर्तीत केली जाते. यालाच पृथ्वीची भूधवलता असे म्हणतात. अक्षांशानुसार पृथ्वीच्या भूधवलतेत बदल होत जातो. उष्ण कटिबंधीय प्रदेशात भूधवलता ३० % पर्यंत असते, तर ध्रुवीय प्रदेशात भूधवलतेचे प्राण ५० % पर्यंत वाढते.

सौरशक्तीच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक :

सूर्यापासून पृथ्वीला मिळणाऱ्या सौरशक्तीचे वितरण सर्वत्र सारखे नाही. सौरशक्तीच्या वितरणावर विविध घटकांचा परिणाम होतो. यातील काही प्रुख घटक पुढीलप्रमाणे आहेत.

सूर्यकिरणांचा भूपृष्ठाशी होणारा कोन :

पृथ्वीचा बाह्य आकार वक्र असल्यामुळे व सूर्य स्थिर असल्यामुळे पृथ्वीवर पडणाऱ्या सूर्यकिरणांचा कोन सर्वत्र समान नसतो. पृथ्वीवर ज्याठिकाणी सूर्यकिरणे लंबरुप पडतात तेथे कमी जागा व्यापल्यामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. लंबरुप सूर्यकिरणे वातावरणातून कमी प्रवास करत असल्यामुळे उष्णता वाया जाण्याचे प्राण कमी असते. त्यामुळे लंबरुप सूर्यकिरणामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. याउलट तिरपी किरणे भूपृष्ठाचा जास्त भाग व्यापत असल्यामुळे व वातावरणाच्या जास्त भागातून प्रवास करीत असल्याने कमी सौरशक्ती मिळते. विषुववृत्तीय प्रदेशात लंबरुप सूर्यकिरणामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. तर ध्रुवीय प्रदेशात सूर्यकिरणे तिरपी पडत असल्याने सौरशक्ती मिळण्याचे प्राण कमी असते.

दिनमान व रात्रीमान कालावधी :

पृथ्वीच्या परिभ्रणामुळे पृथ्वीवर सर्वत्र दिवस व रात्र यांचा कालावधी सारखा नसतो. २४ तासाच्या कालावधीत जर दिनमान कालावधी जास्त असेल तर तेथे सौरशक्ती मिळण्याचे प्राण जास्त असते. परंतू दिनमान लहान असेल व रात्रीमान मोठे असेल तर सौरशक्ती कमी मिळते. दिवस व रात्र यांच्या कालावधीत ऋुतुनुसार फरक पडतो. २१ मार्च व २२ सप्टेंबर या दोन्ही दिवशी विषुवदिनामुळे संपूर्ण पृथ्वीवर दिवस व रात्रीचा कालावधी १२-१२ तासांचा असतो. त्यादिवशी सूर्यकिरणे विषुववृत्तावर लंबरुप पडल्यामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. परंतु उत्तर व दक्षिण धु्रवाकडे सूर्यकिरणे तिरपी पडल्यामुळे सौरशक्ती कमी मिळते. २१ जूनला सूर्य कर्कवृत्तावर असल्यामुळे कर्कवृत्तावर सूर्यकिरणे लंबरुप पडतात. याच कालावधीत उत्तर गोलार्धात दिवसाचा कालावधी मोठा असल्यामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. याउलट दक्षिण गोलार्धात सूर्यकिरणे तिरपी पडल्यामुळे व दिवसांचा कालावधी लहान असल्याने सौरशक्ती कमी मिळते. २२ सप्टेंबर नंतर सूर्याचे दक्षिणायण सुरु होऊन २१ डिसेंबरला सूर्य मकरवृत्तावर लंबरुप प्रकाशतो. या कालावधीत दक्षिण गोलार्धात दिनमान मोठे व रात्रीमान लहान असल्याने सौरशक्ती जास्त मिळते. याउलट उत्तर गोलार्धात सूर्यापासून दूर असल्यामुळे व तिरपी सूर्यकिरणे पडत असल्यामुळे कमी सौरशक्ती मिळते.

सूर्य व पृथ्वीमधील अंतर :

पृथ्वी सूर्याभोवती फिरताना लंब वर्तुळाकार मार्गाने भ्रमण करते. या परिभ्रमण काळात पृथ्वी कधी सूर्याजवळ तर कधी सूर्यापासून दूर जाते. ४ जुलै रोजी सूर्य व पृथ्वीमधील अंतर १५१२ लक्ष कि.मी. असते. हे अंतर सर्वात जास्त असल्यामुळे यास ‘अपसूर्य स्थिती’ असे म्हणतात. या स्थितीत पृथ्वीच्या दर चौरस सेंटीमीटर क्षेत्राला १.८८ कॅलरी उष्णता मिळते. म्हणजेच सौरशक्ती मिळण्यात घट होते. ३ जानेवारी रोजी सूर्य व पृथ्वीमधील अंतर १४६४ लक्ष कि.मी. असते. हे अंतर वर्षातील कमीत कमी असल्यामुळे या दिवशीच्या पृथ्वीच्या स्थितीला ‘उपसूर्य स्थिती’ असे म्हणतात. उपसूर्य स्थितीत पृथ्वीच्या दर चौरस सेंटीमीटरला २.०१ कॅलरी उष्णता मिळते. ही उष्णता सरासरीपेक्षा थोडीशी जास्त असते.

जमिन व पाणी यांचे गुणधर्म :

उष्णता ग्रहण व उत्सर्जन करण्याचे जमीन व पाण्याचे गुणधर्म भिन्न भिन्न आहेत. जमीन लवकर तापते व लवकर थंड होते. कारण जमीन घन, अपारदर्शक व स्थिर असल्यामुळे कमी जाडीचा थर लवकर तापवला जातो. मात्र कमी उष्णता साठवल्यामुळे उष्णतेचे उत्सर्जनही लवकर होऊन लवकर थंड होते. उत्तर गोलार्धात जमीनीचे प्राण जास्त असल्यामुळे या भूगोलार्धात कमी सौरशक्ती मिळते. पाणी उशिरा तापते व उशिरा थंड होते. कारण पाणी चल, अस्थिर, पारदर्शक असल्यामुळे जास्त जाडीचा थर तापविला जातो. त्यामुळे पाणी तापण्यास उशीर लागतो. मात्र पाण्याच्या जास्त जाडीच्या थरात जास्त सौरशक्ती शोषल्यामुळे अधिक उष्णता असते. या उष्णतेच्या उत्सर्जनास जास्त कालावधी लागत असल्यामुळे पाणी सावकाश थंड होते. दक्षिण गोलार्ध महासागरांनी जास्त व्यापल्यामुळे या जलगोलार्धास जास्त सौरशक्ती मिळते.

जमिनीचे स्वरुप :

जमिनीच्या स्वरुपानुसार उष्णता शोषण करण्याचे प्राण बदलत असते. पृथ्वीवर जमिनीचे प्रकार भिन्न भिन्न असल्यामुळे खडकाळ जमिनीच्या प्रदेशात सौरशक्ती जास्त शोषून घेतली जाते. याउलट गाळाची व चिकणमातीची जमीन कमी सौरशक्ती शोषूण घेते.

जमिनीचा रंग :

काळ्या रंगाच्या मृदेवरुन सौरशक्ती परावर्तनाचे प्राण कमी असल्यामुळे काळ्या रंगाच्या मृदेच्या प्रदेशात सौरशक्तीचे वितरण जास्त होते. मात्र जमिनीचा रंग पांढरा असल्यास सौरशक्तीच्या परावर्तनाचे प्राण वाढत असते. त्यामुळे अशा प्रदेशात कमी सौरशक्ती शोषल्यामुळे कमी उष्णता मिळते.

वनस्पतीचे आच्छादन :

जमिनीवरील वनस्पतीच्या आच्छादनाचा परिणाम सौरशक्तीच्या वितरणावर होतो. वनस्पतीचे आच्छादन दाट असल्यास सौरशक्ती भूपृष्ठापर्यंत पोहचू शकत नाही. याशिवाय वनस्पतीमुळे आर्द्रता जास्त असते. त्यामुळे सौरशक्तीचे शोषण होऊन भूपृष्ठाला कमी सौरशक्ती मिळते. म्हणूनच गवताळ कुरणे व घनदाट जंगलाच्या प्रदेशात कमी सौरशक्ती मिळते. याउलट वनस्पती विरहीत ओसाड प्रदेशात सौरशक्तीस अडथळा नसल्यामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. वाळवंटी प्रदेशात वनस्पतींच्या अभावामुळे सौरशक्ती मिळण्याचे प्राण जास्त असते.

वातावरणाचा परिणाम :

सौरशक्ती वातावरणातून पृथ्वी पृष्ठभागाकडे येताना पुढील तीन क्रियांचा परिणाम होतो.

  1. विकिरण : वातावरणातील धुलीकणांचा आकार लहान असेल तर सूर्यकिरणे अडवली जाऊन सौरशक्ती वातावरणात सर्वदूर फेकली जाते, या क्रियेला ‘विकीरण’ असे म्हणतात. विकिरणाचे प्राण जास्त असल्यास त्याठिकाणी कमी सौरशक्ती मिळते.
  2. परावर्तन : वातावरणातील धुलीकणांचा व्यास सौरशक्तीच्या लहरीपेक्षा मोठा असल्यास सूर्यकिरणांचे परावर्तन होऊन सूर्यकिरणे अवकाशाकडे फेकली जातात. ही क्रिया जेथे जास्त प्राणात होते त्या ठिकाणी सौरशक्ती कमी मिळते.
  3. शोषण : वातावरणातील विविध वायू, धुलीकरण व बाष्प यांच्याद्वारे सौरशक्ती भूपृष्ठाकडे येताना शोषूण घेतली जाते. त्यामुळे वातावरणात शोषण क्रियेद्वारे बरीचशी सौरशक्ती खर्च होते. शोषण क्रिया ज्याठिकाणी जास्त होते तेथे सौरशक्ती कमी मिळते.

पर्वत / डोंगराची दिशा :

पृथ्वीपृष्ठभागावरील पर्वतांची दिशा वेगवेगळी आहे. हिमालय पर्वत पूर्व-पश्चिम दिशेत पसरलेला असल्यामुळे पर्वत उताराच्या दिशा उत्तर व दक्षिण आहेत. त्यामुळे सूर्यकिरणांच्या दिशेने उतार असल्यास त्या प्रदेशातील सूर्यकिरणे कमी जागा व्यापतात. त्यामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. हिमालय पर्वताच्या दक्षिणेकडील उतारावर याच कारणामुळे सौरशक्ती जास्त मिळते. याउलट उत्तरेकडील हिमालयाच्या उतारावर सूर्यकिरणे तिरपी पडत असल्यामुळे जास्त जागा व्यापतात परिणामी सौरशक्ती कमी मिळते.

सूर्यावरील डाग :

सूर्यावरील डागांचे चक्र दर ११ वर्षाचे असते. या चक्रानुसार सूर्यडागांचे प्रमाण जास्त असल्यास आल्ट्राव्हायोलेट किरणे अधिक प्रमाणात सूर्याच्या पृष्ठभागापासून उत्सर्जित होतात. त्यामुळे या कालावधीत सौरशक्ती मिळण्याचे प्राण वाढत जाते. मात्र इतर वेळी सूर्यावरील डागांचे प्राण कमी असल्यामुळे काही प्रमाणात सौरशक्ती कमी मिळते.

मित्रांसोबत शेयर करा.

Leave a comment

Your email address will not be published.

error: