सूर्यप्रकाश
सूर्यप्रकाश
सर्वसाधारणपणे पृथ्वीच्या पृष्ठभागी पाहता येण्यासारख्या सौर प्रारणाला सूर्यप्रकाश म्हणतात. सूर्याच्या अंतरंगात व पृष्ठभागावर घडणाऱ्या प्रक्रियांमधून सूर्यप्रकाशासह सौर प्रारण (तरंगरुपातील ऊर्जा) उत्सर्जित होत असते. क्ष-किरण, जंबुपार व अवरक्त किरण तसेच रेडिओ तरंग या रुपांतही सौर ऊर्जा उत्सर्जित होत असते. येथे मुख्यतः दृश्यरुप व इतर काही किरणांची माहिती दिली आहे. कारण याच रुपांत बहुतेक सौर ऊर्जा पृथ्वीवर पोहोचते. पृथ्वीवरील प्राणी, वनस्पती व सूक्ष्मजीव ही सर्व जीवसृष्टी, तसेच पाऊस, वारा, उन्हाळा, हिवाळा, दिवस व रात्र, चंद्रप्रकाश इत्यादींना सौर ऊर्जा कारणीभूत असते. यांशिवाय पवनऊर्जा, दगडी कोळसा व खनिज तेल यांच्यापासून मिळणारी ऊर्जाही अप्रत्यक्षपणे अखेरीस सौर ऊर्जा असते. विद्युत् घटमाला, तापन यंत्रे इत्यादींतही सूर्यप्रकाशाचा प्रत्यक्ष उपयोग होतो.
वातावरणीय प्रवासामध्ये सौर प्रारणाचे वातावरणातील विविध घटकांद्वारे शोषण होते. सौर प्रारण हवेचे रेणू व धूलिकण यांच्यामुळे प्रकीर्णितही होते म्हणजे विखुरले जाते. निळ्या रंगासारख्या प्रकाशाच्या लघू तरंगलांब्या दीर्घतर तांबड्या तरंगलांब्यांपेक्षा अधिक सहजपणे प्रकीर्णित होतात. यामुळे दिवसातील विविध वेळी आकाशाच्या रंगांत बदल होतात. सूर्य अगदी माथ्यावर असताना त्याचे प्रारण त्याच्या आड येणाऱ्या वातावरणातून जवळजवळ ऊर्ध्व (उभ्या) दिशेत जाते. त्याचा हा मार्ग सर्वांत कमी लांबीचा असल्याने प्रारणाची हवेतील कमी रेणूंशी व कमी धूलिकणांशी गाठ पडते. सूर्य क्षितिजालगत असताना त्याची प्रकाशकिरणे वातावरणात अधिक दीर्घ अंतर कापतात, त्यामुळे त्यांची वरीलपेक्षा अधिक धूलिकणांशी व हवेच्या रेणूंशी गाठ पडते. या दीर्घतर प्रवासात प्रकाशाच्या प्रमुख निळ्या तरंगलांब्यांचे प्रकीर्णन होते व त्या अडविल्या जातात. यामुळे दीर्घतर व अडविल्या न गेलेल्या तांबड्या तरंगलांब्यांची किरणे पृथ्वीवर पोहोचतात. त्यांच्यामुळे पहाटे व सायंकाळी आकाशाला तांबड्या रंगछटा प्राप्त होतात.
ओझोन वायू सौर प्रारणाचे प्रभावी रीतीने शोषण करतो. त्याच्यामुळे १०–१५ किमी. उंचीवर प्रकाशरासायनिक प्रक्रिया होऊन ०·३ म्यूमी.पेक्षा कमी लांबीचे बहुतेक तरंग गाळून व वगळून टाकले जातात. यापेक्षा दीर्घतर तरंगलांब्यांच्या बाबतीत जलबाष्प हे शोषक म्हणून एवढेच महत्त्वाचे आहे. अवरक्त पल्ल्यातील तरंगलांब्यांच्या बाबतीत कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू हा द्वितीयक वा गौण शोषक आहे. या दोन्हींमुळे १ म्यूमी.पेक्षा दीर्घतर तरंगलांब्यांची पुष्कळशी सौर ऊर्जा गाळून काढून टाकली जाते.
सूर्य
सूर्य सु. ५,७५०० से. तापमानाच्या आपल्या प्रकाशदायी भागातून दर सेकंदाला ३·७९ X १०३३ अर्ग एवढी किरणांच्या रुपातील ऊर्जा सतत उत्सर्जित करीत असतो. यांपैकी पाच दश-अब्जांश एवढा ऊर्जेचा भाग पृथ्वीकडे येतो. सौर ऊर्जेचे पृथ्वीवरील वाटप पुढील गोष्टींवर अवलंबून असते. पृथ्वीचा अक्ष तिच्या भ्रमणपृष्ठाशी ६६·५ अंशाचा कोन करतो, यामुळे दिवसाची लांबी व मिळणारी सौर ऊर्जा बदलते. पृथ्वी गोलाकार असल्याने पृथ्वीवर सर्वत्र सूर्यकिरण लंबरुप पडत नाहीत. अक्षांशानुसार ते कमीतकमी तिर्यक् कोन करतात आणि त्याप्रमाणात तेथे मिळणारी सौर ऊर्जा कमी होते. हा तिर्यक् कोन जमिनीचा चढ-उतार व दिवसातील तासांप्रमाणे बदलतो.
सूर्यापासून येणारी सौर ऊर्जा भूपृष्ठापर्यंत पोहोचत नाही. कारण तिचा बराच भाग पृथ्वीच्या वातावरणात परावर्तित होतो वा प्रकीर्णित होतो म्हणजे विखुरला जातो. वातावरणातील जलबाष्प, ढग, पावसाचे थेंब व हिम हे प्रकाशाचे चांगले परावर्तक आहेत, तर वातावरणातील अणू, रेणू वा धूलिकण यांच्यामुळेही प्रकाश विखुरला जातो. यांशिवाय २० ते ४० % सौर प्रारण वातावरणात शोषले जाते. ते मुख्यतः जलबाष्प, तसेच आयन व ओझोन थरांत शोषले जाते. ऋतुमान व दिनमान यांच्यावर या शोषणाचे प्रमाण अवलंबून असते. याचा अर्थ पृथ्वीवर पडणारा सूर्यप्रकाश सर्व ऋतूंमध्ये व सर्व वेळी एकसारखा नसतो. ही सौर ऊर्जा मोजण्यासाठी एक स्थिरांक वापरतात, त्याला सौरांक म्हणतात. सौरांकाची व्याख्या पुढीलप्रमाणे केली आहे : वातावरणात सूर्यप्रकाशाचे व पर्यायाने उष्णतेचे शोषण होत नाही किंवा पृथ्वीचे वातावरण अस्तित्वातच नाही असे गृहीत धरुन, लंब दिशेत असलेल्या व सूर्यापासून १ ज्यो. ए. अंतरावर (सूर्य व पृथ्वी यांमधील सरासरी अंतरावर) असलेल्या १ चौ. सेंमी. क्षेत्रावर दर मिनिटाला पडणाऱ्या सौर ऊर्जेला सौरांक म्हणतात. तो सर्वसाधारणपणे दर चौ. सेंमी.ला ०·१४० वॉट असतो. सूर्याच्या बदलत्या किरणोत्सर्गामुळे (अतिशय भेदक किरण वा कण यांच्या उत्सर्जनामुळे) सौरांक कमी-जास्त होतो. [उष्णता प्रारण].
>केवळ दृश्य सूर्यप्रकाश मोजावयाचा असल्यास साधा प्रकाशमापक वापरतात [प्रकाशमापन]. सूर्यप्रकाशाच्या इतर विभागांतील किरणांचे मापन करण्यासाठी प्रकाशविद्युत् घटमालेचा वापर करतात. अवरक्त किरणांचे मापन बहुधा विद्युत् रोध किरणमापकाने करतात. यात अवरक्त किरणांच्या उष्णतेमुळे विद्युत् रोधात होणारा बदल मोजतात. विशिष्ट रंगाच्या किरणांचे मापन करण्यासाठी वर्णपटदर्शक वापरतात. कँबेल-स्टोक सूर्यप्रकाशलेखक व मार्विन सूर्यप्रकाशलेखक या मापकांनी सूर्यप्रकाशाची तीव्रता ठराविक मर्यादेच्या वर किती काळ होती, ते समजते. मात्र यांनी सौर ऊर्जेचे प्रत्यक्ष मापन करता येत नाही.
एप्ली सौरतापमापक
एप्ली सौरतापमापकाने सूर्यप्रकाश भूपृष्ठावर किती वेळ पडला तो काळ व सूर्यप्रकाशाची तीव्रताही मोजतात. या मापकात समान क्षेत्रफळ असलेली चांदीची दोन वर्तुळाकार संकेंद्री कडी एका गोल काचफुग्यात क्षितिजसमांतर ठेवलेली असतात. हा फुगा हवा व जलबाष्प यांपासून संरक्षित केलेला असतो. एक कडे काजळी लावून काळे व दुसरे मॅग्नेशियम ऑक्साइड लावून पांढरे केलेले असते. ही कडी तपचितीला व तापमान वा प्रारणिक ऊर्जा मापकाला जोडलेली असतात. सूर्यप्रकाशाने पांढऱ्या कड्यापेक्षा काळे कडे अधिक तापते. तापमानांतील या फरकामुळे विद्युत् चालक प्रेरणा निर्माण होते. ही प्रेरणा जवळजवळ सूर्यप्रकाशाच्या तीव्रतेच्या प्रमाणात असते. ही विद्युत् चालक प्रेरणा स्वयंचलित रीतीने आपोआप मोजली व नोंदली जाते. अशा रीतीने सूर्यप्रकाशाचा कालावधी व त्याची तीव्रता यांची या मापकावर अखंडपणे नोंद होते. या मापकाने जंबुपार व अवरक्त प्रारणांचे मापन कमी प्रमाणात केले जाते.
ठाकूर, अ. ना.
स्त्रोत : मराठी विश्वकोश (महाराष्ट्र राज्य मराठी विश्वकोश निर्मिती मंडळ)
अंतिम सुधारित : 7/15/2020
