BPSC 70वीं CCE प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 140 / 143

सही — (a) 1.4 kW/m2। सौर स्थिरांक वह सौर ऊर्जा है जो पृथ्वी के वायुमंडल के शीर्ष पर, सूर्य की किरणों के लंबवत रखे एक वर्ग मीटर पर, प्रति सेकंड गिरती है, और जिसे पृथ्वी–सूर्य की औसत दूरी यानी एक खगोलीय इकाई पर मापा जाता है। कुल सौर विकिरण-तीव्रता के उपग्रह-मापन इसे लगभग 1,361 से 1,367 वाट प्रति वर्ग मीटर बताते हैं — यानी 1.36 से 1.37 किलोवाट प्रति वर्ग मीटर — और भारतीय विद्यालयी पाठ्यपुस्तकें इसे गोल करके 1.4 kW/m2 लिखती हैं, जो इस प्रश्न का अपेक्षित आँकड़ा है। यही राशि एन० सी० ई० आर० टी० के भूगोल में पुरानी इकाइयों में 1.94 कैलोरी प्रति वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट के रूप में आती है; इसे बदलिए तो लगभग 1,353 वाट प्रति वर्ग मीटर पर वापस पहुँच जाइएगा, यानी दोनों रूप आपस में सहमत हैं। चारों विकल्पों में केवल 1.4 ही मापे गए मान की पहुँच में है: 1.2 लगभग 12 प्रतिशत कम है, और 1.6 तथा 1.8 क्रमशः 18 और 32 प्रतिशत अधिक — तीनों उपकरणों द्वारा दर्ज किसी भी मान से बहुत बाहर। दो बारीकियाँ साथ रखने योग्य हैं। पहली, यह 'स्थिरांक' पूरी तरह स्थिर नहीं है — पृथ्वी की कक्षा दीर्घवृत्तीय है, इसलिए जनवरी के आरंभ में उपसौर के पास विकिरण-तीव्रता जुलाई के आरंभ में अपसौर के पास की तुलना में कुछ प्रतिशत अधिक रहती है, और ग्यारह वर्ष के सौर चक्र पर कुल सौर विकिरण-तीव्रता लगभग एक-दसवें प्रतिशत तक बदलती भी है। दूसरी, यह मान वायुमंडल के ऊपर का है; ज़मीन तक पहुँचते-पहुँचते सूर्य का प्रकाश प्रकीर्णित, परावर्तित और अवशोषित हो चुका होता है, और साफ़ आकाश में दोपहर की सतही विकिरण-तीव्रता लगभग 1 kW/m2 के आसपास रहती है — ठीक वही आँकड़ा जिसके सापेक्ष मानक परीक्षण परिस्थितियों में सौर पैनलों की क्षमता आँकी जाती है।

• (b)1.6 kW/m2 — मापे गए लगभग 1.36 kW/m2 से करीब 18 प्रतिशत ऊपर, और पृथ्वी की कक्षा से पैदा हो सकने वाले किसी भी उतार-चढ़ाव से बाहर — उपसौर से अपसौर तक का झूला केवल कुछ प्रतिशत का है। यह सबसे नज़दीकी अति-आकलन है और इसीलिए वह विकल्प है जो उस अभ्यर्थी को सबसे आसानी से पकड़ लेता है जिसे केवल इतना याद है कि आँकड़ा 'एक से थोड़ा ऊपर' है।
• (c)1.8 kW/m2 — सही मान से लगभग एक-तिहाई अधिक। कोई मानक स्रोत, न वाट प्रति वर्ग मीटर में और न कैलोरी प्रति वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट में, इसके आसपास कुछ नहीं देता; यह केवल विकल्प-समूह का फैलाव बढ़ाने के लिए है।
• (d)1.2 kW/m2 — वायुमंडल के शीर्ष के लिए बहुत कम, और लुभावना एक दूसरे कारण से: यह असली सौर स्थिरांक और ज़मीन तक वास्तव में पहुँचने वाले साफ़ आकाश के लगभग 1 kW/m2 के बीच बैठता है। जो अभ्यर्थी सतही विकिरण-तीव्रता को वायुमंडल के बाहर वाले मान से गड्डमड्ड कर देता है, वह इसी संख्या की ओर खिसक जाता है।

पृथ्वी तक पहुँचने वाली सौर ऊर्जा दो अलग संख्याओं से बताई जाती है, और इस विषय की सबसे आम भूल दोनों को गड्डमड्ड कर देना है। सौर स्थिरांक वायुमंडल के बाहर का मान है: वायुमंडल के शीर्ष पर, किरण-पुंज के समकोण पर रखी सतह पर, एक खगोलीय इकाई की दूरी पर विकिरण-तीव्रता — लगभग 1,361 वाट प्रति वर्ग मीटर, जिसे परिपाटी से गोल करके 1.4 kW/m2 लिखा जाता है। सतही विकिरण-तीव्रता वह है जो प्रकीर्णन, बादलों के परावर्तन तथा ओज़ोन, जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण के रूप में वायुमंडल का हिस्सा निकल जाने के बाद बचती है, और साफ़ आकाश में दोपहर के समय वह लगभग 1 kW/m2 होती है। 'स्थिरांक' शब्द ऐतिहासिक है। चूँकि पृथ्वी की कक्षा दीर्घवृत्त है, ग्रह जनवरी के आरंभ में सूर्य के सबसे पास और जुलाई के आरंभ में सबसे दूर होता है, और उसी के अनुसार विकिरण-तीव्रता कुछ प्रतिशत बदलती है; इस पर ग्यारह वर्ष के सौर-कलंक चक्र में लगभग एक-दसवें प्रतिशत का उतार-चढ़ाव और चढ़ा हुआ है। पूरी घूमती हुई पृथ्वी पर औसत निकालें तो प्रति वर्ग मीटर सतह पर वास्तव में उपलब्ध ऊर्जा सौर स्थिरांक का चौथाई होती है, और इसीलिए पृथ्वी के विकिरण-संतुलन के आरेख 1,361 के बजाय लगभग 340 वाट प्रति वर्ग मीटर से शुरू होते हैं।

दो लंगर इस प्रश्न को कोई दशमलव रटे बिना सुरक्षित बना देते हैं। पहला है सौर पैनल वाला लंगर: फ़ोटोवोल्टेइक मॉड्यूलों की मानक परीक्षण परिस्थितियाँ 1,000 वाट प्रति वर्ग मीटर यानी 1 kW/m2 का उपयोग करती हैं, और यह संख्या सबने देखी है। सौर स्थिरांक सतही मान से ऊँचा होना ही चाहिए, पर कई गुना नहीं, क्योंकि वायुमंडल आती हुई ऊर्जा का बड़ा अल्पांश हटाता है, अधिकांश नहीं — इसलिए डेढ़ से कुछ नीचे का आँकड़ा ठीक बैठता है और दोगुने के आसपास कुछ भी नहीं। यही एक तुलना 1.6 और 1.8 को तुरंत हटा देती है, और 1.2 संदेहजनक रूप से सतही आँकड़े के पास बैठा है। दूसरा लंगर वह कैलोरी वाला रूप है जो भारतीय भूगोल की पाठ्यपुस्तकें देती हैं, 1.94 कैलोरी प्रति वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट, जो लगभग 1.35 kW/m2 में बदलता है और गोल करने पर 1.4 हो जाता है। यदि कोई प्रश्न आपको 1.36 और 1.4 दोनों दे, तो 1.36 को मापा हुआ मान मानिए; जहाँ केवल गोल आँकड़े दिए हों, जैसे यहाँ, वहाँ 1.4 ही अपेक्षित पाठ्यपुस्तकीय उत्तर है।

• सौर स्थिरांक वायुमंडल के शीर्ष पर, किरणों के लंबवत रखी सतह पर, पृथ्वी–सूर्य की औसत दूरी यानी एक खगोलीय इकाई पर मापी गई सौर विकिरण-तीव्रता है
• कुल सौर विकिरण-तीव्रता का उपग्रह-मापन लगभग 1,361 से 1,367 W/m2 देता है, यानी 1.36 से 1.37 kW/m2, जिसे भारतीय पाठ्यपुस्तकों में गोल करके 1.4 kW/m2 लिखा जाता है
• एन० सी० ई० आर० टी० के भूगोल की पुरानी इकाइयों में यही मान 1.94 कैलोरी प्रति वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट है, जो लगभग 1,353 W/m2 में बदलता है
• यह पूरी तरह स्थिर नहीं है: दीर्घवृत्तीय कक्षा के कारण जनवरी के आरंभ में उपसौर के पास विकिरण-तीव्रता जुलाई के आरंभ में अपसौर के पास से कुछ प्रतिशत अधिक होती है, और ग्यारह वर्ष के सौर चक्र पर कुल सौर विकिरण-तीव्रता लगभग 0.1 प्रतिशत बदलती है
• पृथ्वी की सतह पर साफ़ आकाश की विकिरण-तीव्रता लगभग 1 kW/m2 है, और यही वह मानक परीक्षण परिस्थिति है जिससे सौर फ़ोटोवोल्टेइक पैनलों की क्षमता आँकी जाती है
• पूरे भूमंडल पर औसत निकालें तो आती हुई सौर ऊर्जा सौर स्थिरांक का चौथाई, लगभग 340 W/m2 होती है, जो पृथ्वी के विकिरण-संतुलन आरेख का आरंभ-बिंदु है

• प्रश्न वायुमंडल के शीर्ष पर सौर स्थिरांक पूछे और उत्तर में लगभग 1 kW/m2 वाला सतही मान दे देना
• सौर स्थिरांक को अक्षरशः अपरिवर्तनीय मान लेना; वह पृथ्वी–सूर्य दूरी के साथ और थोड़ा-सा सौर चक्र के साथ बदलता है
• लंबवत सतह वाले मान को भूमंडलीय औसत आँकड़े से गड्डमड्ड कर देना, जो उसका चौथाई है

बी० पी० एस० सी० भौतिक भूगोल को एक याद की हुई संख्या के रूप में पूछता है और विकल्पों में उसके चार पड़ोसी रख देता है, इसलिए बचाव यह है कि चार दशमलव याद रखने के बजाय एक ऐसा लंगर-मान थामिए जिससे आप तर्क कर सकें। यू० पी० एस० सी० सौर स्थिरांक सीधे नहीं पूछता; वह पूछता है कि यह संख्या किस काम की है — ऊष्मा-बजट, कार्बन डाइऑक्साइड बाहर जाती अवरक्त किरणों को क्यों रोकती है, बादल इस संतुलन को कैसे बदलते हैं — इसलिए वही तथ्य रटने के बजाय एक ऊर्जा-लेखा-जोखा के हिस्से के रूप में समझना पड़ता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  सौर स्थिरांक मापा जाता है

  • (a)भूमध्य रेखा पर पृथ्वी की सतह पर
  • (b)पृथ्वी के वायुमंडल के शीर्ष पर, पृथ्वी–सूर्य की औसत दूरी पर
  • (c)सूर्य की सतह पर
  • (d)ध्रुवों के ऊपर क्षोभसीमा पर

  उत्तर(b) पृथ्वी के वायुमंडल के शीर्ष पर, पृथ्वी–सूर्य की औसत दूरी पर — किरणों के लंबवत रखी सतह पर; ज़मीन तक पहुँचते-पहुँचते यह मान घटकर लगभग 1 kW/m2 रह जाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  पृथ्वी सूर्य के सबसे निकट (उपसौर) किस माह में होती है ?

  • (a)जनवरी
  • (b)अप्रैल
  • (c)जुलाई
  • (d)अक्तूबर

  उत्तर(a) जनवरी — पृथ्वी जनवरी के आरंभ में उपसौर और जुलाई के आरंभ में अपसौर पर पहुँचती है, और इसीलिए वर्ष भर सौर स्थिरांक कुछ प्रतिशत बदलता रहता है।