Slnečné žiarenie je žiarenie vlastné svietidlu nášho planetárneho systému. Slnko je hlavná hviezda, okolo ktorej sa točí Zem, ako aj susedné planéty. V skutočnosti je to obrovská guľa horúceho plynu, ktorá neustále vyžaruje toky energie do priestoru okolo nej. Tomu sa hovorí žiarenie. Smrteľná, zároveň je to práve táto energia, ktorá je jedným z hlavných faktorov, ktoré umožňujú život na našej planéte. Ako všetko na tomto svete, aj výhody a škody slnečného žiarenia pre organický život spolu úzko súvisia.
Všeobecný pohľad
Ak chcete pochopiť, čo je slnečné žiarenie, musíte najprv pochopiť, čo je Slnko. Hlavným zdrojom tepla, ktorý poskytuje podmienky pre organickú existenciu na našej planéte, vo vesmírnych priestoroch je len malá hviezda na galaktickom okraji Mliečnej dráhy. Ale pre pozemšťanov je Slnko centrom minivesmíru. Koniec koncov, práve okolo tejto plynovej zrazeniny sa naša planéta točí. Slnko nám dáva teplo a osvetlenie, to znamená, že dodáva formyenergia, bez ktorej by naša existencia nebola možná.
V staroveku bolo zdrojom slnečného žiarenia – Slnko – božstvo, predmet hodný uctievania. Slnečná dráha po oblohe sa ľuďom zdala jasným dôkazom Božej vôle. Pokusy ponoriť sa do podstaty tohto javu, vysvetliť, čo je toto svietidlo, sa robili už dlho a Kopernik k nim mimoriadne významne prispel, keď vytvoril myšlienku heliocentrizmu, ktorá sa nápadne líšila od geocentrizmus všeobecne akceptovaný v tej dobe. S istotou je však známe, že už v dávnych dobách sa vedci viackrát zamýšľali nad tým, čo je Slnko, prečo je také dôležité pre všetky formy života na našej planéte, prečo je pohyb tohto svietidla presne taký, ako ho vidíme. to.
Pokrok v technológii umožnil lepšie pochopiť, čo je Slnko, aké procesy prebiehajú vo vnútri hviezdy, na jej povrchu. Vedci sa dozvedeli, čo je slnečné žiarenie, ako plynový objekt ovplyvňuje planéty v zóne svojho vplyvu, najmä zemskú klímu. Teraz má ľudstvo dostatočne veľkú vedomostnú základňu, aby sme mohli s istotou povedať: bolo možné zistiť, aké je žiarenie vyžarované Slnkom, ako merať tento energetický tok a ako formulovať vlastnosti jeho vplyvu na rôzne formy organického života na Zemi. Zem.
O podmienkach
Najdôležitejší krok v osvojení si podstaty konceptu bol urobený v minulom storočí. Práve vtedy významný astronóm A. Eddington sformuloval predpoklad: termonukleárna fúzia prebieha v slnečných hĺbkach,umožňuje uvoľnenie obrovského množstva energie do priestoru okolo hviezdy. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia bolo vynaložené úsilie na určenie skutočných parametrov prostredia na hviezde. Teplota jadra teda podľa vedcov dosahuje 15 miliónov stupňov. To stačí na vyrovnanie sa so vzájomným odpudivým vplyvom protónov. Zrážka jednotiek vedie k vytvoreniu jadier hélia.
Nové informácie pritiahli pozornosť mnohých významných vedcov vrátane A. Einsteina. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia vedci zistili, že jadrá hélia majú nižšiu hmotnosť ako celková hodnota 4 protónov potrebných na vytvorenie novej štruktúry. Tak sa odhalila črta reakcií, nazývaná "hromadný defekt". Ale v prírode nemôže nič zmiznúť bez stopy! V snahe nájsť „uniknuté“množstvá vedci porovnávali získavanie energie a špecifiká zmeny hmotnosti. Vtedy bolo možné odhaliť, že rozdiel vyžarujú gama kvantá.
Emitované objekty prenikajú z jadra našej hviezdy na jej povrch cez početné vrstvy atmosférického plynu, čo vedie k fragmentácii prvkov a vzniku elektromagnetického žiarenia na ich základe. Medzi ďalšie druhy slnečného žiarenia patrí svetlo vnímané ľudským okom. Približné odhady naznačujú, že proces prechodu gama lúčov trvá asi 10 miliónov rokov. Ďalších osem minút – a vyžiarená energia dosiahne povrch našej planéty.
Čo sa vám páči?
Slnečné žiarenie sa nazýva celkový komplex elektromagnetického žiarenia, ktorý sa vyznačuje pomerne širokým rozsahom. Patrí sem aj takzvaný slnečný vietor, teda tok energie tvorený elektrónmi, časticami svetla. Na hraničnej vrstve atmosféry našej planéty je neustále pozorovaná rovnaká intenzita slnečného žiarenia. Energia hviezdy je diskrétna, jej prenos sa uskutočňuje kvantami, zatiaľ čo korpuskulárna nuansa je taká nevýznamná, že lúče možno považovať za elektromagnetické vlny. A ich rozdelenie, ako fyzici zistili, prebieha rovnomerne a v priamke. Aby bolo možné popísať slnečné žiarenie, je potrebné určiť jeho charakteristickú vlnovú dĺžku. Na základe tohto parametra je zvykom rozlišovať niekoľko typov žiarenia:
- warm;
- rádiová vlna;
- biele svetlo;
- ultrafialové;
- gamma;
- röntgen.
Pomer najlepšieho infračerveného, viditeľného a ultrafialového žiarenia sa odhaduje takto: 52 %, 43 %, 5 %.
Pre kvantitatívne hodnotenie žiarenia je potrebné vypočítať hustotu energetického toku, teda množstvo energie, ktoré dosiahne obmedzenú oblasť povrchu v danom časovom období.
Ako štúdie ukázali, slnečné žiarenie je prevažne absorbované planetárnou atmosférou. Vďaka tomu dochádza k zahrievaniu na teplotu vhodnú pre organický život, charakteristickú pre Zem. Existujúci ozónový obal prepúšťa len jednu stotinu ultrafialového žiarenia. Vlny sú úplne zablokované.krátkej dĺžky, nebezpečné pre živé bytosti. Atmosférické vrstvy sú schopné rozptýliť takmer tretinu slnečných lúčov, ďalších 20 % pohltí. V dôsledku toho sa na povrch planéty nedostane viac ako polovica všetkej energie. Práve tento „zvyšok“vo vede sa nazýval priame slnečné žiarenie.
A ak podrobnejšie?
Existuje niekoľko aspektov, ktoré určujú intenzitu priameho žiarenia. Najvýznamnejšími sú uhol dopadu, ktorý závisí od zemepisnej šírky (geografická charakteristika terénu na zemeguli), ročné obdobie, ktoré určuje, aká veľká je vzdialenosť konkrétneho bodu od zdroja žiarenia. Veľa závisí od charakteristík atmosféry – aká je znečistená, koľko oblakov je v danom momente. Napokon, svoju úlohu zohráva povaha povrchu, na ktorý lúč dopadá, konkrétne jeho schopnosť odrážať prichádzajúce vlny.
Celkové slnečné žiarenie je hodnota, ktorá kombinuje rozptýlené objemy a priame žiarenie. Parameter používaný na odhad intenzity sa odhaduje v kalóriách na jednotku plochy. Zároveň je potrebné pripomenúť, že v rôznych časoch dňa sú hodnoty obsiahnuté v žiarení odlišné. Navyše energia nemôže byť rovnomerne rozložená po povrchu planéty. Čím bližšie k pólu, tým vyššia intenzita, pričom snehové pokrývky sú vysoko reflexné, čo znamená, že vzduch nemá možnosť sa zohriať. Preto čím ďalej od rovníka, tým menšie bude celkové vyžarovanie slnečných vĺn.
Ako vedci dokázali identifikovať, energiaSlnečné žiarenie má vážny vplyv na planetárnu klímu, podriaďuje životnú aktivitu rôznych organizmov, ktoré existujú na Zemi. U nás, ako aj na území najbližších susedov, podobne ako v iných krajinách na severnej pologuli, má v zime prevažujúci podiel rozptýlené žiarenie, ale v lete dominuje priame žiarenie.
Infračervené vlny
Z celkového množstva celkového slnečného žiarenia pripadá impozantné percento infračervenému spektru, ktoré ľudské oko nevníma. Vďaka takýmto vlnám sa povrch planéty zahrieva a postupne prenáša tepelnú energiu do vzdušných hmôt. To pomáha udržiavať pohodlnú klímu, udržiavať podmienky pre existenciu organického života. Ak nedôjde k žiadnym vážnym poruchám, klíma zostane podmienečne nezmenená, čo znamená, že všetky stvorenia môžu žiť vo svojich obvyklých podmienkach.
Naša hviezda nie je jediným zdrojom infračervených vĺn. Podobné žiarenie je charakteristické pre akýkoľvek vyhrievaný predmet, vrátane bežnej batérie v ľudskom dome. Práve na princípe vnímania infračerveného žiarenia fungujú početné prístroje, ktoré umožňujú vidieť rozpálené telesá v tme, inak pre oči nepríjemné podmienky. Mimochodom, na podobnom princípe fungujú v poslednej dobe tak populárne kompaktné zariadenia, ktoré hodnotia, cez ktoré časti budovy dochádza k najväčším tepelným stratám. Tieto mechanizmy sú obzvlášť rozšírené medzi staviteľmi, ako aj majiteľmi súkromných domov, pretože pomáhajú identifikovať, cez ktoré sekcieteplo sa stráca, organizujte ich ochranu a zabráňte zbytočnej spotrebe energie.
Nepodceňujte vplyv slnečného infračerveného žiarenia na ľudské telo len preto, že naše oči takéto vlny nedokážu vnímať. Najmä žiarenie sa aktívne používa v medicíne, pretože umožňuje zvýšiť koncentráciu leukocytov v obehovom systéme, ako aj normalizovať prietok krvi zvýšením lúmenu krvných ciev. Prístroje založené na IR spektre sa používajú ako profylaktické proti kožným patológiám, terapeutické pri zápalových procesoch v akútnej a chronickej forme. Najmodernejšie lieky pomáhajú vyrovnať sa s koloidnými jazvami a trofickými ranami.
To je zaujímavé
Na základe štúdia faktorov slnečného žiarenia bolo možné vytvoriť skutočne unikátne zariadenia nazývané termografy. Umožňujú včas odhaliť rôzne choroby, ktoré nie sú dostupné na detekciu inými spôsobmi. Takto môžete nájsť rakovinu alebo krvnú zrazeninu. IR do určitej miery chráni pred ultrafialovým žiarením, ktoré je nebezpečné pre organický život, čo umožnilo využiť vlny tohto spektra na obnovenie zdravia astronautov, ktorí boli dlho vo vesmíre.
Príroda okolo nás je dodnes tajomná, to platí aj pre žiarenie rôznych vlnových dĺžok. Najmä infračervené svetlo stále nie je úplne preskúmané. Vedci vedia, že jeho nesprávne používanie môže poškodiť zdravie. Preto je neprijateľné používať zariadenie, ktoré generuje takéto svetlo, na liečbu hnisavých látokzapálené oblasti, krvácanie a zhubné novotvary. Infračervené spektrum je kontraindikované pre ľudí trpiacich poruchou funkcie srdca, krvných ciev, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú v mozgu.
Viditeľné svetlo
Jedným z prvkov celkového slnečného žiarenia je svetlo viditeľné ľudským okom. Vlnové lúče sa šíria v priamych líniách, takže nedochádza k vzájomnej superpozícii. Kedysi sa to stalo témou značného počtu vedeckých prác: vedci sa rozhodli pochopiť, prečo je okolo nás toľko odtieňov. Ukázalo sa, že kľúčové parametre svetla zohrávajú úlohu:
- refraction;
- reflection;
- absorpcia.
Ako vedci zistili, objekty samy osebe nie sú schopné byť zdrojom viditeľného svetla, ale môžu absorbovať žiarenie a odrážať ho. Uhly odrazu, frekvencia vĺn sa mení. V priebehu storočí sa schopnosť človeka vidieť postupne zlepšovala, ale určité obmedzenia vyplývajú z biologickej štruktúry oka: sietnica je taká, že dokáže vnímať len určité lúče odrazených svetelných vĺn. Toto žiarenie je malá medzera medzi ultrafialovými a infračervenými vlnami.
Mnohé kuriózne a tajomné črty svetla sa stali nielen námetom mnohých diel, ale boli základom pre zrod novej fyzikálnej disciplíny. Zároveň sa objavili nevedecké postupy, teórie, ktorých prívrženci veria, že farba môže ovplyvniť fyzický stav človeka, psychiku. Na základe takéhotodomnienky, ľudia sa obklopujú predmetmi, ktoré sú pre ich oči najpríjemnejšie a robia každodenný život pohodlnejším.
Ultrafialové
Rovnako dôležitým aspektom celkového slnečného žiarenia je ultrafialové štúdium, tvorené vlnami veľkých, stredných a malých dĺžok. Líšia sa od seba tak vo fyzikálnych parametroch, ako aj vo zvláštnostiach ich vplyvu na formy organického života. Dlhé ultrafialové vlny sú napríklad rozptýlené najmä vo vrstvách atmosféry a len malé percento sa dostáva na zemský povrch. Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým hlbšie môže takéto žiarenie preniknúť ľudskou (nielen) pokožkou.
Na jednej strane je ultrafialové žiarenie nebezpečné, no bez neho je existencia rôznorodého organického života nemožná. Takéto žiarenie je zodpovedné za tvorbu kalciferolu v tele a tento prvok je nevyhnutný pre stavbu kostného tkaniva. UV spektrum je silnou prevenciou rachitídy, osteochondrózy, ktorá je obzvlášť dôležitá v detstve. Okrem toho takéto žiarenie:
- reguluje metabolizmus;
- aktivuje produkciu základných enzýmov;
- zlepšuje regeneračné procesy;
- stimuluje prietok krvi;
- rozširuje krvné cievy;
- stimuluje imunitný systém;
- vedie k tvorbe endorfínov, čo znamená, že nervové prebudenie klesá.
Odvrátená strana mince
Vyššie bolo uvedené, že celkové slnečné žiarenie je množstvo žiarenia dopadajúceho na povrchplanét a rozptýlené v atmosfére. V súlade s tým je prvkom tohto zväzku ultrafialové žiarenie všetkých dĺžok. Je potrebné mať na pamäti, že tento faktor má pozitívne aj negatívne aspekty vplyvu na organický život. Opaľovanie, aj keď je často prospešné, môže byť zdraviu nebezpečné. Príliš dlhé vystavenie priamemu slnečnému žiareniu, najmä v podmienkach zvýšenej aktivity svietidla, je škodlivé a nebezpečné. Dlhodobé vystavenie telu, ako aj príliš vysoká radiačná aktivita spôsobujú:
- popáleniny, začervenanie;
- edém;
- hyperémia;
- heat;
- nausea;
- vracať.
Predĺžené ultrafialové ožarovanie vyvoláva narušenie chuti do jedla, fungovanie centrálneho nervového systému a imunitného systému. Tiež ma začína bolieť hlava. Popísané príznaky sú klasickými prejavmi úpalu. Samotný človek si nemôže vždy uvedomiť, čo sa deje - stav sa postupne zhoršuje. Ak spozorujete, že niekto v okolí ochorel, je potrebné poskytnúť prvú pomoc. Schéma je nasledovná:
- pomôžte prejsť z priameho svetla do chladnej zatienenej oblasti;
- položte pacienta na chrbát tak, aby nohy boli vyššie ako hlava (pomôže to normalizovať prietok krvi);
- ochlaďte krk, tvár vodou a dajte studený obklad na čelo;
- rozopnúť kravatu, opasok, vyzliecť tesné oblečenie;
- pol hodiny po útoku dajte napiť studenej vody (malé množstvo).
Ak obeť stratila vedomie, je dôležité okamžite vyhľadať pomoc lekára. Sanitka premiestni osobu na bezpečné miesto a podá jej injekciu glukózy alebo vitamínu C. Liek sa podáva injekčne do žily.
Ako sa správne opaľovať?
Aby ste nezažili, aké nepríjemné môže byť nadmerné množstvo slnečného žiarenia prijímaného pri opaľovaní, je dôležité dodržiavať pravidlá bezpečného trávenia času na slnku. Ultrafialové žiarenie spúšťa produkciu melanínu, hormónu, ktorý pomáha pokožke chrániť sa pred negatívnymi účinkami vĺn. Pod vplyvom tejto látky pokožka stmavne a odtieň sa zmení na bronz. Dodnes neutíchajú spory o tom, aké to je pre človeka užitočné a škodlivé.
Na jednej strane je spálenie slnkom pokus tela chrániť sa pred nadmerným vystavením žiareniu. To zvyšuje pravdepodobnosť vzniku malígnych novotvarov. Na druhej strane, opálenie je považované za módne a krásne. Aby ste minimalizovali riziká pre seba, je rozumné pred začatím plážových procedúr analyzovať, aké nebezpečné je množstvo slnečného žiarenia prijatého počas opaľovania, ako minimalizovať riziká pre seba. Aby bol zážitok čo najpríjemnejší, opaľujúci by sa mali:
- pite veľa vody;
- používajte produkty na ochranu pokožky;
- opaľujte sa večer alebo ráno;
- nestrávte na priamom slnku viac ako hodinu;
- nepiť alkohol;
- zaraďte do jedálneho lístka potraviny bohaté na selén, tokoferol, tyrozín. Nezabudnite na betakarotén.
Hodnota slnečného žiarenia preľudské telo je výnimočne veľké, nestrácajte zo zreteľa pozitívne aj negatívne stránky. Mali by ste si uvedomiť, že u rôznych ľudí dochádza k biochemickým reakciám s individuálnymi vlastnosťami, takže pre niekoho môže byť nebezpečné aj polhodinové opaľovanie. Pred plážovou sezónou je rozumné poradiť sa s lekárom, posúdiť typ a stav pokožky. Pomôže to predchádzať poškodeniu zdravia.
Ak je to možné, vyhnite sa opaľovaniu v starobe, v období pôrodu. Rakovinové ochorenia, duševné poruchy, kožné patológie a srdcové zlyhávanie nie sú kombinované s opaľovaním.
Celkové žiarenie: kde je nedostatok?
Celkom zaujímavé je zvážiť rozloženie slnečného žiarenia. Ako už bolo spomenuté vyššie, len asi polovica všetkých vĺn môže dosiahnuť povrch planéty. Kam zmizne zvyšok? Svoju úlohu zohrávajú rôzne vrstvy atmosféry a mikroskopické častice, z ktorých sú tvorené. Pôsobivá časť, ako už bolo naznačené, je pohltená ozónovou vrstvou - všetko sú to vlny, ktorých dĺžka je menšia ako 0,36 mikrónu. Okrem toho je ozón schopný absorbovať niektoré typy vĺn zo spektra viditeľného ľudským okom, to znamená z intervalu 0,44-1,18 mikrónov.
UV je do určitej miery absorbované kyslíkovou vrstvou. Toto je charakteristické pre žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,13-0,24 mikrónov. Oxid uhličitý, vodná para môže absorbovať malé percento infračerveného spektra. Atmosférický aerosól absorbuje určitú časť (IR spektrum) celkového množstva slnečného žiarenia.
Vlny z kategórie krátkych vĺn sú rozptýlené v atmosfére kvôli prítomnosti mikroskopických nehomogénnych častíc, aerosólu, oblakov. Nehomogénne prvky, častice, ktorých rozmery sú menšie ako vlnová dĺžka, vyvolávajú molekulárny rozptyl a pre väčšie je charakteristický jav opísaný indikatrix, čiže aerosól.
Na zemský povrch dopadá ďalšie množstvo slnečného žiarenia. Kombinuje priame žiarenie, rozptýlené žiarenie.
Celkové žiarenie: dôležité aspekty
Celková hodnota je množstvo slnečného žiarenia prijatého územím, ako aj absorbovaného v atmosfére. Ak na oblohe nie sú žiadne mraky, celkové množstvo žiarenia závisí od zemepisnej šírky oblasti, nadmorskej výšky nebeského telesa, typu zemského povrchu v tejto oblasti a úrovne priehľadnosti vzduchu. Čím viac aerosólových častíc je rozptýlených v atmosfére, tým je priame žiarenie nižšie, ale podiel rozptýleného žiarenia sa zvyšuje. Za normálnych okolností, pri absencii oblačnosti v celkovej radiácii, je difúzna jedna štvrtina.
Naša krajina patrí k tým severným, takže väčšinu roka v južných oblastiach je radiácia oveľa väčšia ako v severných. Je to spôsobené polohou hviezdy na oblohe. Krátke časové obdobie máj - júl je však jedinečným obdobím, keď aj na severe je celkové žiarenie dosť pôsobivé, pretože slnko je vysoko na oblohe a denné hodiny sú dlhšie ako v iných mesiacoch roka. Zároveň v priemere v ázijskej polovici krajiny pri absencii oblačnosti celkomradiácia je výraznejšia ako na západe. Maximálna sila vlnového žiarenia sa pozoruje na poludnie a ročné maximum nastáva v júni, keď je slnko najvyššie na oblohe.
Celkové slnečné žiarenie je množstvo slnečnej energie dopadajúcej na našu planétu. Zároveň je potrebné pripomenúť, že rôzne atmosférické faktory vedú k tomu, že ročný príchod celkovej radiácie je menší, ako by mohol byť. Najväčší rozdiel medzi skutočne pozorovaným a maximálnym možným je typický pre regióny Ďalekého východu v lete. Monzúny spôsobujú extrémne hustú oblačnosť, takže celková radiácia je znížená asi o polovicu.
Zaujímavé vedieť
Najväčšie percento maximálneho možného vystavenia slnečnej energii v skutočnosti je pozorované (prepočítané na 12 mesiacov) na juhu krajiny. Indikátor dosahuje 80 %.
Oblačnosť nemá vždy za následok rovnaké množstvo rozptylu slnečného žiarenia. Úlohu zohráva tvar oblakov, vlastnosti slnečného disku v konkrétnom časovom okamihu. Ak je otvorený, potom oblačnosť spôsobuje pokles priameho žiarenia, zatiaľ čo difúzne žiarenie prudko stúpa.
Sú aj dni, keď priame žiarenie má približne rovnakú silu ako rozptýlené žiarenie. Celková denná hodnota môže byť dokonca väčšia ako radiačná charakteristika úplne bezoblačného dňa.
Pokiaľ ide o 12 mesiacov, osobitná pozornosť by sa mala venovať astronomickým javom, ktoré určujú celkové číselné ukazovatele. Oblačnosť zároveň vedie k tomu, že skutočné maximum žiarenia možno pozorovať nie v júni, ale o mesiac skôr alebo neskôr.
Žiarenie vo vesmíre
Od hranice magnetosféry našej planéty a ďalej do vesmíru sa slnečné žiarenie stáva faktorom spojeným so smrteľným nebezpečenstvom pre ľudí. Už v roku 1964 vyšla dôležitá vedecko-populárna práca o obranných metódach. Jej autormi boli sovietski vedci Kamanin, Bubnov. Je známe, že pre človeka by dávka žiarenia za týždeň nemala byť vyššia ako 0,3 röntgenov, pričom za rok by to malo byť do 15 R. Pri krátkodobom ožiarení je limit pre človeka 600 R. Lety do vesmíru, najmä v podmienkach nepredvídateľnej slnečnej aktivity, môže byť sprevádzané výrazným ožiarením astronautov, čo zaväzuje prijať dodatočné opatrenia na ochranu pred vlnami rôznych dĺžok.
Po misiách Apollo, počas ktorých sa testovali ochranné metódy, skúmali sa faktory ovplyvňujúce ľudské zdravie, uplynulo viac ako desaťročie, no vedci dodnes nevedia nájsť účinné a spoľahlivé metódy na predpovedanie geomagnetických búrok. Predpoveď môžete robiť na hodiny, niekedy aj na niekoľko dní, ale aj pri týždennej predpovedi nie je šanca na realizáciu väčšia ako 5%. Slnečný vietor je ešte nepredvídateľnejší. S pravdepodobnosťou jedna z troch môžu astronauti, ktorí sa vydávajú na novú misiu, dostať do silných tokov žiarenia. O to dôležitejšia je otázka výskumu a predpovedania radiačných javov a vývoja metód ochrany predho.
