شکل ۴ - ۲: طول روز در اعتدالین و انقلابین
(physicalgeography.net)
۲- ۲- تأثیر جو زمین در شدت تابش خورشید
جو زمین بخشی از تابش خورشید را پیش از رسیدن به سطح زمین، از طریق جذب^[۱۲۶] و پخش^[۱۲۷]، حذف^[۱۲۸] می­ کند. میزان حذف در تابش خورشید، از مکانی به مکان دیگر متفاوت است و به طور کلی به دو عامل بستگی دارد:

1. 1. جرم کلی جو که تابش خورشید از آن عبور می­ کند.

1. 1. مولکول­های هوا، مقادیر قطرات آب (ابر، مه و غبار تر) و هواویزهای^[۱۲۹] مختلف موجود در جو.

تفاوت­های مکانی حذف در تابش خورشید، به فرض همگن بودن جو، فقط به جرم جو که تابش خورشید از آن عبور می­ کند، بستگی خواهد داشت. به عبارت دیگر، مسافتی که تابش خورشید از مرز جو تا سطح زمین می­پیماید، میزان حذف در امواج تابش را تعیین می­ کند. این مسافت به زاویه­ی تابش خورشید بستگی دارد. جدول ۵ - ۲ نسبت زاویه­ی تابش با طول مسیر طی­شده پرتوهای خورشید را نشان می­دهد. همان­طور که مشاهده می­ شود هرچه زاویه­ی تابش عمودتر باشد، مسیری که تابش خورشید در جو می­پیماید، به تدریج کاهش می­یابد و هرچه زاویه­ی تابش مایل­تر باشد، مسیری که تابش خورشید در جو طی می­ کند، به­ صورت جهشی و ناگهانی افزایش می­یابد. به طور کلی می­توان نتیجه گرفت که هر چه مسیری که پرتوهای خورشید تا سطح زمین می­پیمایند طولانی­تر باشد، امواج کوتاه­تر تابش خورشید بیش­تر منعکس و جذب می­شوند (کاویانی و علیجانی، ۱۳۸۳: ۸۱ و ۸۲).
بخشی از پرتوهای خورشید پس از برخورد با موانع موجود در جو، در جهت­های مختلف پراکنده می­شوند. این موانع مولکول­های هوا، قطرات آب (ابر، مه و غبار تر)، بلورهای یخ در ابرهای مرتفع و هواویزهای مختلف موجود در جو هستند (منبع پیشین: ۷۷). به ذرات ریز جامد یا مایع معلق در جو مانند گرد و غبار، دود و همچنین ذرات طبیعی نظیر گرده­ی گل، هاگ، باکتری و … هواویز گفته می­ شود (قائمی، ۱۳۸۳: ۹۶). بنابراین، بخشی از تابش خورشید پیش از رسیدن به سطح زمین پس از برخورد با موانع مذکور حذف می­ شود. پراکنش یا پخش پرتوهای خورشید در صورتی رخ می­دهد که جهت یک فوتون بر اثر برخورد با مولکول­های هوا و هواویزهای موجود در جو تغییر کند. نوع پراکنش به قطر ذرات موجود در جو و طول موج تابش خورشید بستگی دارد (کمالی و مرادی، ۱۳۸۴: ۹). فرایند پخش به سه شکل ریلی^[۱۳۰]، مای^[۱۳۱] و غیرِانتخابی^[۱۳۲] رخ می­دهد. پخش ریلی هنگامی رخ می­دهد که قطر ذرات موجود در جو از طول موج تابش خورشید کوچک­تر باشد. میزان این پخش، با توان چهارم طول موج رابطه­ عکس دارد؛ یعنی امواج کوتاه­تر بیشتر از امواج بلندتر منعکس می­شوند. بنابراین نور آبی بیش­تر از نور قرمز پراکنده می­ شود و آسمان به رنگ آبی دیده می­ شود. پخش مای هنگامی رخ می­دهد که قطر ذرات موجود در جو با طول موج تابش خورشید برابر باشد. در این پخش، نور قرمز بیش­تر منعکس می­ شود و به همین علت آسمان در هنگام شفق و فجر (بین­الطلوعین) به رنگ قرمز دیده می­ شود. پخش غیرِانتخابی نیز هنگامی رخ می­دهد که قطر ذرات موجود در جو بیش­تر از طول موج تابش خورشید باشد. در این صورت تمام امواج در برخورد با ذرات موجود در جو به طور یکسان منعکس می­شوند. علت سفید دیده شدن ابرها یا رنگ شیری آسمان غبارآلود، پخش غیرِانتخابی تابش خورشید در محدوده­ باند مرئی است (کاویانی و علیجانی، ۱۳۸۳: ۷۸).

ابرها خیلی بیش­تر از ذرات گرد و غبار موجود در جو، تابش خورشید را منعکس می­ کنند. ضخامت و تراکم ابر در میزان بازتاب و پخش امواج تابش بسیار مؤثر است. ابرهای سیروس^[۱۳۳] (ابرهای منفرد، نازک و پرمانند) حدود ۱۸ تا ۲۵ درصد از تابش خورشید را منعکس می­ کنند. در صورتی که ابرهای کومولونیمبوس^[۱۳۴] (ابرهای ضخیم و انبوه) ممکن است ۹۰ درصد از پرتوهای خورشید را منعکس کنند. (منبع پیشین: ۷۸).
بخشی از پرتوهای خورشید پس از برخورد با ترکیبات و ذرات موجود در جو، جذب می­شوند. هر جسم معمولاً محدوده­ معینی از یک طول موج را جذب می­ کند؛ امواج دیگر یا منعکس می­شوند یا عبور می­ کنند. بنابراین، جذب تابش خورشید یک فرایند انتخابی^[۱۳۵] است. نسبت تابش جذب­شده به کل تابش گسیل­شده در یک طول موج و دمای معین را ضریب جذب^[۱۳۶] می­گویند. در جو، گازهای ازن، گازکربنیک و بخار آب ضریب جذب بسیار بالایی دارند. ازن، طول موج­های کوتاه بین ۲۲/۰ تا ۲۹/۰ میکرومتر را کاملاً جذب می­ کند. گازکربنیک، طول موج­های بلندتر بین ۳/۲ تا ۳ و ۲/۴ تا ۴/۴ و نیز بخش ضعیفی در محدوده­ ۱۲ تا ۱۶ میکرومتر را جذب می­ کند. بخار آب، اشعه­ی فروسرخ را کاملاً در محدوده­ بالاتر از ۱۴ میکرومتر جذب می­ کند. همچنین، بخار آب طول موج­های بین ۱ تا ۲، ۵/۲ تا ۳ و به­ ویژه ۵ تا ۸ میکرومتر را جذب می­ کند. تابش خورشید پس از جذب، به حرارت محسوس تبدیل می­ شود و دمای جو را بالا می­برد. ترکیبات و ذرات موجود در جو پس از گرم شدن در محدوده­ امواج بلند طیف تابش پرتوافکنی می­ کنند (منبع پیشین: ۷۸ و ۷۹).
جدول ۵ - ۲: نسبت زاویه­ی تابش با طول مسیر طی­شده پرتوهای خورشید