DÜNYAYA ULAŞAN GÜNEŞ ENERJİSİ

Dünya güneşten yaklaşık 150milyon km uzaklıkta bulunmaktadır. Dünya hem kendi çevresinde dönmekte, hemde güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir. Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji günlük olarak değişmekte, hem de yıl boyunca değişmektedir.

Dünyanın kendi çevresinde dönüşünden kaynaklanan güneş enerjisi değişimi gece gündüzü oluştururken, Dünyanın güneş çevresinde dönüşümünden kaynaklanan güneş enerjisi değişimi de, mevsimleri oluşturmaktadır. Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23,50lik bir açı yaptığından, yer yüzüne düşen güneş şiddeti yörünge boyunca değişmekte ve mevsimlerde böylece oluşmaktadır. Ayrıca, bu eğrilik, yıl boyunca gündüz gece uzunluğunda da değişimler ortaya çıkartmaktadır

Dünyanın Güneş Çevresinde Dolanışı

Dünyaya güneşten saniyede, yaklaşık 1.7 X 1017j. Lük enerji, (170 milyar mega-watt) ışınımlar gelmektedir. Güneşin saldığı toplam enerji göz önüne alındığında, bu çok küçük bir kesirdir. Ancak bu tutar, dünyada insanoğlunun bugün için kullandığı toplam enerjinin 15-16 bin katıdır. Dünyaya gelen güneş enerjisi çeşitli dalga boylarındaki ışınımlardan oluşur v e güneş-dünya arasını yaklaşık 8 dakika aşarak dünyaya ulaşır. Dünyanın dışına, yani hava kürenin dışına güneş ışınlarına dik bir metre kare alana bir saniyede gelen güneş enerjisi, 1357j dür. Bu değer, tanım gereği, yıl boyunca değişmez varsayılabilir. Bu sayı Güneş Değişmezi olarak bilinir.

Hava küre dışına gelen güneş ışınlarının dalga boyları, içinde görünür bölgeyi de içerecek şekilde, morötesinden kırmızı altına dek uzanmaktadır. Başka bir değişle, güneş ışınımlarının dalga boyları 0.1-3 um (mikro metre) arasındadır. Her dalgabo5yunun şiddeti aynı değildir.

Güneşten gelen ışınımların dağılımına bakıldığında, bunların %9 u mor üstü bölgede, %45i görünür ışık bölgesinde ve geri kalan 546 sı kırmızı altı bölgesinde bulunur.

Güneş ışınımları havaküreyi geçerken belli soğurmalara uğrarlar. Bu soğurmalar, hava küreyi oluşturan gazlardan ve toz parçacıklarından kaynaklanır.

Yer yüzeyinden yaklaşık 25 km yüksekte güneş ışınımlarının mor üstü kısmını kesen bir bölge bulunmaktadır. Bu bölgeye ozon katmanı denir. Bu katmanda dalga boyları 0.32um küçük olan mor üstü ışınlar soğururlar.

Güneş Işınımlarının Dalga Boyu Dağılımı

Bu soğurma özellikle canlılar için önemlidir. Çünkü, mor ötesi ışınımlar enerjik ışınımlardır ve canlıların derisini bozucu, gözlere zarar verici etkileri vardır. Bu yönüyle ozon katmanındaki mor üstü ışınımlarının soğurulması, yer yüzünde canlıların sağlıklarıyla doğrudan ilişkilidir. Bu soğurmalar sonucu, mor üstü bölgede 0.3-0.4um aralığındaki dalga boylarında olan ışınımlar yeryüzüne ulaşabilir ki, bunlarda güneş altında derimizin yanmasında / bronzlaşmasında etkilidir.

Bunun dışında, görünür bölge ve kırmızı altı bölgelerindeki ışınımlar, havadaki gaz molekülleri ve toz parçacıklarıyla etkileşme sonucu saçılırlar. Bu saçılma, her yöndedir ve bu yönüyle gelen güneş enerjisinin bir kısmı yeryüzüne ulaşmadan uzaya geri gider. Mavi renge karşılık gelen dalga boyları, kırmızı renge karşılık gelenlere kıyasla daha çok saçılırlar. Yeryüzünden bakıldığında göğün mavi renkte görünmesinin nedeni budur.

Su damlacıkları da ışınımları saçılmaya uğratmada etkilidir. Yoğun bulutlar, gelen ışınımların %80 ini geri saçarak bu ışınımların yeryüzüne ulaşmalarını önlerler. Dünyanın ortalama bulut örtüsünün %50 dolayında olduğu düşünülürse güneş enerjisinde önemli bir kaybın bu şekilde ortaya çıktığı görülür.

Gelen güneş ışınımlarının görünür bölgeye düşen kesimi için hava küre hemen hemen saydam özellik gösterir. Yani bu ışınımlar için hava küre açık bir penceredir. Ancak, bazı toz ve kirleticilerin bu bölgedeki ışınımları soğurdukları göz ardı edilmemelidir.

Yakın kırmızı altı bölgeye düşen ışınımların yaklaşık %20 si havadaki su buharı ve karbondioksitle soğurulurlar. Bu soğurmalar sonucu hava kürenin ısınması ortaya çıkar.

Güneş ışınımlarının hava küre ile etkileşmeleri sonucu, yeryüzüne gelen toplam güneş ışınım şiddeti, hava küre dışına gelen şiddetin yarısından biraz fazla kalacak denli azalmaktadır. Aynı zamanda, belli dalga boyları artık süzülmüş, böylece enerji dağılımı da bundan etkilenmiştir. Doğal olarak hava küre etkileri güneş ışınımlarının8 havada aldıkları yola bağımlıdır. Eğik gelen güneş ışınımları, dik gelmeye kıyasla daha uzun yol alacakları için, bu etkilerde artacaktır.

Tüm bu etkiler sonucu yeryüzüne ulaşan güneş ışınımları, Doğrudan ve yayınık olarak iki kesimde yeryüzüne çarparlar. Yayınık ışınlar, bulutlarca ve tozlarca saçılmaya uğratılmış ışınımlardır. Doğrudan gelenler ise bu tür etkilere uğramamış ışınlardır.

YERYÜZÜNE GELEN DOĞRUDAN VE YAYINIK GÜNEŞ IŞINIMLARI

Yeryüzüne Ulaşan Güneş Işınları Ve Doğal Dönüşümler

Yukarıda anlatılanları özetleyecek olursak. Güneşten gelen enerjinin yaklaşık %30 yansıma ve saçılmalarla uzaya geri gider. Yaklaşık %20 hava kürede soğurulur. Geri kalan %50 yeryüzünde soğurulur.

Yeryüzüne ulaşan bu güneş enerjisi doğal dönüşümlere uğrar. Bu dönüşümlerden biri, suların buharlaştırılarak dünyadaki su döngüsünün sağlanmasıdır. Bu işlem, gerek biz insanlar için, gerekse tüm canlılar için çok önemlidir. Böylece derelerimiz akabilir, yer altı sularımız kurumaz, yağmur ve kar yağışları olabilir. Bu gün sadece Türkiye üzerine bir yılda düşen yağış tutarının 500milyar ton su olduğu göz önüne alınırsa, bu işlemin ne denli önemli olduğu anlaşılabilir.

Dünyaya Gelen Güneş Işınlarının Dönüşümleri

İkinci bir dönüşüm, ışıklabirleşim dir. Bu işlem, dünyadaki canlılar için yaşam demektir. Bir saniyede gelen güneş

enerjisinin yaklaşık onbinde ikisi bu işlem için harcanır. Ya da başka bir değişle, bitkilerde toplanır. Bitkiler, gelen güneş enerjisini kullanarak ışıklabirleşim yapmakta ve böylece biokütle oluşturmaktadırlar. Yani, gelen güneş enerjisinin bu kesri, biokütleye dönüştürmektedir. Tüm canlıların besin kaynağı bu enerjidir. Biokütle ile otlar oluşur; otları yiyen otoburlar oluşur;otoburları yiyen et oburlar oluşur.

Güneş enerjisinin bir diğer dönüşümü de rüzgarlar ve deniz dalgalarıyla okyanus akıntıları dır. Rüzgarların oluşması temelinde havanın bazı bölgelerinin değişik etkenler sonucu diğer bölgelere kıyasla daha sıcak ya da daha soğuk olmasından kaynaklanan basınç farklılıkları etkin olmaktadır. Bu ısınma ve soğumalarda da güneş etkin rol oynamaktadır. Deniz dalgaları ve akıntıları temelde rüzgarın etkisiyle ortaya çıkarlar. Dolayısıyla, hem rüzgar, hem de deniz dalgaları akıntılar birer güneş nerjisi türevidir.

GÜNEŞ ENERJİSİ DÖNÜŞÜMLERİ

Doğal dönüşümler

* Toprak ve su ısınması

* Fotosentez (bitki-hayvan-insan ve fosil yakıt oluşumu)

* Yağış ve Buharlaşma (Su döngüsü)

* Rüzgar ve Dalga oluşumu

* Doğal Yangınlar

İnsanın Geliştirdiği Dönüşüler

* güneş ışınımı ısı (toplaçlar)

* güneş ışınımı elektrik (güneş pilleri)

* Su gücü mekanik elektrik (barajlar)

* Rüzgar elektrik (rüzgar türbünleri)

* Biokütle ısı (odun vb yakma sistemleri)

* Fosil yakıt elektrik (elektrik ve ısı üretim merkezleri)

* Güneş mimarlığı uygulamaları

Tüm bu açıklamalarda görüleceği gibi, güneş hem dünya için hemde dünya üzerinde yaşayan biz insanlar için temel ve olmazsa olmaz bir enerji kaynağıdır. Dünyaya gelen güneş enerjisinin bir kısmı soğrulmalarla ve dönüşümlerle depolanırken, diğer bir kısmı da uzaya geri döner. Aslında tüm bu depolanan ve soğrulan enerji sonunda küçük sıcaklıklı ısı dalgaları olarak uzaya geri gönderilmek durumundadır. Dünyanın sıcaklığı değişmediğinden bu kaçınılmaz bir sonuçtur. Fotosentezle birlikte depolanan enerji, bir yandan fosil yakıt oluşumunda, diğer yandan insan ve hayvanların oluşumunda harcanır ve sonuçta çürüme ile ve fosil yakıtların yanması ile ısı enerjisi olarak dışarı atılır. Aynı şekilde rüzgarlar, dalgalar, su buharlaşması da sonuçta ısı dalgalarına dönüşürler.

Dünya üzerinde yaşayan biz insanlar, besin de içinde olmak üzere, hemen tüm kullandığımız enerjiyi güneşten sağlamaktayız. Fosil yakıtlar, milyonlarca yılda depolanmış güneş enerjileridir. Odun, yıllarla ölçülen zaman aralıklarında depolanmış güneş enerjisidir. Rüzgarlar, deniz dalgaları güneş enerjisinin türevleridir. Bunlar, güneş enerjisinin doğal dönüşümüdür. Birde insanoğlunun geliştirdiği güneş enerjisi dönüştürüm yolları vardır.