تنتقل الطاقة من الشمس عبر الفضاء عن طريق الإشعاع أو الموجات الكهرومغناطيسية، وعندما تصل إلى الأرض يتمّ اعتراضها أولاً بواسطة الغلاف الجوي للأرض الذي يمتصّ جزءاً صغيراً من الطاقة الشمسية من خلال غازات معينة فيه؛ كغاز الأوزون وبخار الماء، وتعكس السحب وسطح الأرض جزءاً من الإشعاع الشمسي إلى الفضاء مرّةً أخرى، إلّا أنّ معظم الطاقة الشمسية يتمّ امتصاصها من خلال سطح الأرض فتتحوّل إلى طاقة حرارية تلعب دوراً مهمّاً في تنظيم درجة حرارة القشرة الأرضية والمياه السطحية والجزء السفلي من الغلاف الجوي، ويتفاوت سطح الأرض في درجة امتصاصه أو عكسه للطاقة الشمسية اعتماداً على لون السطح وطبيعته؛ حيث تمتص الأسطح داكنة اللون والخشنة كميةً أكبر من الإشعاع المرئي، بينما تعكس الأسطح فاتحة اللون واللامعة أو الناعمة معظم الإشعاع الساقط عليها، وتؤثّر هذه الاختلافات على توزيع درجة الحرارة ممّا يؤثّر على الطقس والمناخ.

 

تظهر تأثيرات الشمس على مناخ الأرض على المدى الطويل، فقد تعرّضت الأرض في تاريخها القديم لتباينات في كمية الطاقة الشمسية المتلقاة، وكان لذلك عواقب على المناخ وعلى جميع الكائنات الحية، إلّا أنّه منذ نهاية العصر الجليدي الأخير قبل 12 ألف سنة ظلّ المناخ مستقراً نسبياً على الرغم من تأثّره بالتغيّرات الصغيرة في كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل الأرض، والتي غالباً ما تحدث بسبب عوامل بسيطة التأثير على مدار الأرض حول الشمس والتغيّرات في كمية السحب التي تُغطّي سماء الأرض، لكن حتّى التقلّبات المناخية الصغيرة نسبياً كان لها تأثيرات كبيرة على بعض الحضارات الإنسانية وتسبّبت في ازدهار وانهيار بعض الإمبراطوريات القديمة.

 

تعتمد كمية ضوء الشمس التي تصل إلى سطح الأرض على عدّة عوامل، مثل: كمية الإشعاع الصادر من الشمس، وزاوية سقوطه على الأرض، والتغيّرات الدورية التي يمرّ بها مدار الأرض حول الشمس، بالإضافة إلى مقدار ضوء الشمس الذي يمتصه أو يعكسه الغلاف الجوي، حيث تمتص الأرض حوالي 70% من الإشعاع الشمسي الواصل إلى الغلاف الجوي إمّا عن طريق سطح الأرض أو غلافها الجوي، وذلك من خلال تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي الذي يُحافظ على متوسط درجة الحرارة 14 درجة مئوية على سطح الأرض فبدونه قد لا يتجاوز -18 درجة مئوية.

 

تأثير الشمس في دورة المياه على سطح الأرض

تنتقل جزيئات الماء باستمرار من موقع إلى آخر في عملية مستمرّة تُعرف باسم دورة المياه أو الدورة الهيدرولوجية (بالإنجليزية: Hydrologic Cycle)، وتلعب الشمس دوراً أساسياً فيها حيث تتسبّب حرارة الطاقة الشمسية في تبخّر المياه من المحيطات والبحيرات والأنهار وحتّى التربة، فيرتفع بخار الماء عالياً ليُشكّل السحب التي تتنقّل فوق سطح الأرض وتهطل منها الأمطار التي يصل جزء منها إلى المياه الجوفية ويعود جزء منها إلى المياه السطحية، حيث تُعتبر دورة المياه نظاماً مغلقاً، أيّ أنّ مجموع كمية المياه الموجودة في الغلاف المائي على الأرض ثابتة.

 

تحدث دورة المياه في كلّ مكان على كوكب الأرض حتّى في البيئات الصحراوية الجافة مثل الصحراء الكبرى، أمّا في صحراء أنتاركتيكا المتجمّدة فتتمّ دورة المياه بصورة مختلفة، حيث إنّ كمية الهطول فيها منخفضة جداً حيث تصل في المناطق الداخلية فيها إلى حوالي 50 ملم فقط من الأمطار سنوياً، وذلك من خلال هبوب رياح تحمل الثلج وتنقله إلى الغلاف الجوي، وتُسبّب الشمس حدوث عملية التسامي ممّا يؤدّي إلى تحوّل الثلج مباشرةً إلى بخار ماء.

 

تُعتبر دورة المياه مهمّةً بالنسبة للطقس والمناخ وجميع أشكال الحياة على الأرض، فهي تُعيد توزيع الطاقة الشمسية والمياه حول الأرض، فعندما يتبخّر الماء يمتص كميةً هائلةً من الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض، فتنتقل هذه الطاقة إلى الغلاف الجوي عندما يتكاثف بخار الماء أثناء تكوّن السحب، كما تتمّ إعادة توزيع الطاقة الحرارية التي تصل الأرض من خلال عملية الحمل الحراري التي تُعدّ القوة الدافعة وراء تغيّرات الطقس، فسطح الأرض يفقد الطاقة الشمسية التي تصل إليه من خلال ثلاث عمليات؛ هي: الحرارة الكامنة في الماء أثناء التبخر والتكاثف والتي تُشكّل 25% من الطاقة التي تُغادر سطح الأرض، والحمل الحراري، أمّا بقية الطاقة فتنبعث كحرارة على شكل أشعة تحت حمراء.

 

كيفية تأثير الشمس في كوكب الأرض

تقع الشمس في مركز النظام الشمسي، وتبعد عن الأرض حوالي 150 مليون كيلومتر، حيث إنّها تُحافظ على كوكب الأرض دافئاً بالدرجة المناسبة لاستمرار حياة الكائنات الحيّة عليه، وقد كانت الشمس لأكثر من 4.5 مليار سنة القوة المتحكّمة في الطقس، وتيّارات المحيطات، ودورة المياه على سطح الأرض، ويُشار إلى أنّ الشمس تؤثّر على مزاج الناس وأنشطتهم اليومية، وتُشكّل مصدر إلهام مهم للفنانين والموسيقيين والمصوّرين.