Radiația solară este radiația inerentă luminii sistemului nostru planetar. Soarele este principala stea în jurul căreia se învârte Pământul, precum și planetele învecinate. De fapt, aceasta este o minge uriașă de gaz fierbinte, care emite constant fluxuri de energie în spațiul din jurul ei. Aceasta este ceea ce ei numesc radiații. Mortal, în același timp, această energie este unul dintre principalii factori care fac posibilă viața pe planeta noastră. Ca orice lucru pe lume, beneficiile și daunele radiației solare pentru viața organică sunt strâns legate între ele.
Vizualizare generală
Pentru a înțelege ce este radiația solară, trebuie mai întâi să înțelegeți ce este Soarele. Principala sursă de căldură, care asigură condițiile existenței organice pe planeta noastră, în spațiile universale este doar o mică stea de la periferia galactică a Căii Lactee. Dar pentru pământeni, Soarele este centrul unui mini-univers. La urma urmei, planeta noastră se învârte în jurul acestui cheag de gaz. Soarele ne dă căldură și iluminare, adică furnizează formeenergie fără de care existența noastră ar fi imposibilă.
În antichitate, sursa radiației solare - Soarele - era o zeitate, un obiect demn de închinare. Traiectoria solară de-a lungul cerului li se părea oamenilor o dovadă evidentă a voinței lui Dumnezeu. Încercările de a aprofunda în esența fenomenului, de a explica ce este acest luminar, au fost făcute de mult timp, iar Copernic a adus o contribuție deosebit de semnificativă la ele, formând ideea de heliocentrism, care era izbitor de diferită de geocentrismul general acceptat în acea epocă. Cu toate acestea, se știe sigur că, chiar și în antichitate, oamenii de știință s-au gândit de mai multe ori la ce este Soarele, de ce este atât de important pentru toate formele de viață de pe planeta noastră, de ce mișcarea acestui luminar este exact așa cum vedem noi. it.
Progresul în tehnologie a făcut posibil să înțelegem mai bine ce este Soarele, ce procese au loc în interiorul stelei, la suprafața acesteia. Oamenii de știință au aflat ce este radiația solară, cum un obiect gazos afectează planetele din zona sa de influență, în special, clima pământului. Acum omenirea are o bază de cunoștințe suficient de mare pentru a spune cu încredere: a fost posibil să aflăm care este radiația emisă de Soare, cum se măsoară acest flux de energie și cum se formulează caracteristicile impactului său asupra diferitelor forme de viață organică pe Pământ.
Despre termeni
Cel mai important pas în stăpânirea esenței conceptului a fost făcut în secolul trecut. Atunci eminentul astronom A. Eddington a formulat o presupunere: fuziunea termonucleară are loc în adâncurile solare, ceea cepermite eliberarea unei cantități uriașe de energie în spațiul din jurul stelei. În încercarea de a estima cantitatea de radiație solară, s-au făcut eforturi pentru a determina parametrii efectivi ai mediului de pe stele. Astfel, temperatura centrală, potrivit oamenilor de știință, ajunge la 15 milioane de grade. Acest lucru este suficient pentru a face față influenței respingătoare reciproce a protonilor. Ciocnirea unităților duce la formarea nucleelor de heliu.
Noile informații au atras atenția multor oameni de știință proeminenți, inclusiv A. Einstein. În încercarea de a estima cantitatea de radiație solară, oamenii de știință au descoperit că nucleele de heliu sunt inferioare ca masă față de valoarea totală a 4 protoni necesari pentru a forma o nouă structură. Astfel, a fost dezvăluită o caracteristică a reacțiilor, numită „defect de masă”. Dar în natură, nimic nu poate dispărea fără urmă! În încercarea de a găsi cantități „scăpate”, oamenii de știință au comparat recuperarea energiei și specificul schimbării masei. Atunci a fost posibil să se dezvăluie că diferența este emisă de cuante gamma.
Obiectele emise pătrund din miezul stelei noastre până la suprafața sa prin numeroase straturi de gaze atmosferice, ceea ce duce la fragmentarea elementelor și formarea de radiații electromagnetice pe baza acestora. Printre alte tipuri de radiații solare se numără și lumina percepută de ochiul uman. Estimările aproximative sugerează că procesul de trecere a razelor gamma durează aproximativ 10 milioane de ani. Încă opt minute - iar energia radiată ajunge la suprafața planetei noastre.
Îmi place ce?
Radiația solară se numește complexul total de radiații electromagnetice, care se caracterizează printr-o gamă destul de largă. Acesta include așa-numitul vânt solar, adică fluxul de energie format din electroni, particule de lumină. La stratul limită al atmosferei planetei noastre se observă constant aceeași intensitate a radiației solare. Energia unei stele este discretă, transferul ei se realizează prin cuante, în timp ce nuanța corpusculară este atât de nesemnificativă încât se pot considera razele drept unde electromagnetice. Și distribuția lor, după cum au descoperit fizicienii, are loc uniform și în linie dreaptă. Astfel, pentru a descrie radiația solară, este necesar să se determine lungimea de undă caracteristică a acesteia. Pe baza acestui parametru, se obișnuiește să se distingă mai multe tipuri de radiații:
- cald;
- undă radio;
- lumină albă;
- ultraviolete;
- gamma;
- radiografie.
Raportul dintre cele mai bune infraroșu, vizibil și ultraviolet este estimat după cum urmează: 52%, 43%, 5%.
Pentru o evaluare cantitativă a radiațiilor, este necesar să se calculeze densitatea fluxului de energie, adică cantitatea de energie care ajunge într-o zonă limitată a suprafeței într-o anumită perioadă de timp.
După cum au arătat studiile, radiația solară este absorbită predominant de atmosfera planetară. Datorită acestui fapt, încălzirea are loc la o temperatură confortabilă pentru viața organică, caracteristică Pământului. Învelișul de ozon existent permite trecerea doar a unei sutime din radiația ultravioletă. Valurile sunt complet blocate.lungime scurtă, periculoasă pentru ființe vii. Straturile atmosferice sunt capabile să împrăștie aproape o treime din razele solare, încă 20% sunt absorbite. În consecință, nu mai mult de jumătate din toată energia ajunge la suprafața planetei. Acest „reziduu” în știință a fost numit radiație solară directă.
Și dacă sunteți mai detaliat?
Există mai multe aspecte care determină cât de intensă va fi radiația directă. Cele mai semnificative sunt unghiul de incidență, care depinde de latitudine (o caracteristică geografică a terenului de pe glob), de perioada anului, care determină cât de mare este distanța până la un anumit punct de la sursa de radiație. Depinde mult de caracteristicile atmosferei - cât de poluată este, câți nori sunt la un moment dat. În cele din urmă, natura suprafeței pe care cade fasciculul, și anume capacitatea sa de a reflecta undele de intrare, joacă un rol.
Radiația solară totală este o valoare care combină volumele împrăștiate și radiația directă. Parametrul utilizat pentru estimarea intensității este estimat în calorii pe unitatea de suprafață. În același timp, se reamintește că în diferite momente ale zilei valorile inerente radiațiilor sunt diferite. În plus, energia nu poate fi distribuită uniform pe suprafața planetei. Cu cât este mai aproape de stâlp, cu atât intensitatea este mai mare, în timp ce straturile de zăpadă sunt foarte reflectorizante, ceea ce înseamnă că aerul nu are ocazia să se încălzească. Prin urmare, cu cât mai departe de ecuator, cu atât radiația totală a undelor solare va fi mai mică.
Așa cum au putut să identifice oamenii de știință, energiaRadiația solară are un impact grav asupra climei planetare, subordonează activitatea vitală a diferitelor organisme care există pe Pământ. În țara noastră, precum și pe teritoriul vecinilor săi cei mai apropiați, ca și în alte țări situate în emisfera nordică, iarna ponderea predominantă revine radiațiilor împrăștiate, dar vara domină radiația directă.
unde infraroșii
Din cantitatea totală de radiație solară totală, un procent impresionant aparține spectrului infraroșu, care nu este perceput de ochiul uman. Datorită unor astfel de valuri, suprafața planetei este încălzită, transferând treptat energie termică către masele de aer. Acest lucru ajută la menținerea unui climat confortabil, la menținerea condițiilor de existență a vieții organice. Dacă nu există eșecuri grave, clima rămâne condiționat neschimbată, ceea ce înseamnă că toate creaturile pot trăi în condițiile lor obișnuite.
Steaua noastră nu este singura sursă de unde infraroșii. Radiații similare sunt caracteristice oricărui obiect încălzit, inclusiv o baterie obișnuită dintr-o casă umană. Pe principiul percepției radiațiilor infraroșii funcționează numeroase dispozitive, care fac posibil să se vadă corpuri încălzite în întuneric, altfel condiții incomode pentru ochi. Apropo, dispozitivele compacte care au devenit atât de populare recent funcționează pe un principiu similar pentru a evalua prin care părți ale clădirii au loc cele mai mari pierderi de căldură. Aceste mecanisme sunt deosebit de răspândite în rândul constructorilor, precum și al proprietarilor de case private, deoarece ajută la identificarea prin care secțiunise pierde căldura, organizați protecția acestora și preveniți consumul inutil de energie.
Nu subestima efectul radiației solare infraroșii asupra corpului uman doar pentru că ochii noștri nu pot percepe astfel de unde. În special, radiațiile sunt utilizate în mod activ în medicină, deoarece permit creșterea concentrației de leucocite în sistemul circulator, precum și normalizarea fluxului sanguin prin creșterea lumenului vaselor de sânge. Dispozitivele bazate pe spectrul IR sunt utilizate ca profilactic împotriva patologiilor cutanate, terapeutice în procesele inflamatorii în formă acută și cronică. Cele mai moderne medicamente ajută la tratarea cicatricilor coloide și a rănilor trofice.
Acest lucru este interesant
Pe baza studiului factorilor de radiație solară, a fost posibil să se creeze dispozitive cu adevărat unice numite termografe. Ele fac posibilă detectarea în timp util a diferitelor boli care nu sunt disponibile pentru detectare în alte moduri. Acesta este modul în care puteți găsi cancer sau un cheag de sânge. IR protejează într-o oarecare măsură de radiațiile ultraviolete, care sunt periculoase pentru viața organică, ceea ce a făcut posibilă utilizarea undelor din acest spectru pentru a restabili sănătatea astronauților care au fost în spațiu mult timp.
Natura din jurul nostru este încă misterioasă până în ziua de azi, acest lucru se aplică și radiațiilor de diferite lungimi de undă. În special, lumina infraroșie nu este încă pe deplin explorată. Oamenii de știință știu că utilizarea necorespunzătoare a acestuia poate dăuna sănătății. Astfel, este inacceptabil să se utilizeze echipamente care generează o astfel de lumină pentru tratamentul purulentuluizone inflamate, sângerări și neoplasme maligne. Spectrul infraroșu este contraindicat persoanelor care suferă de funcționarea afectată a inimii, a vaselor de sânge, inclusiv a celor localizate în creier.
Lumină vizibilă
Unul dintre elementele radiației solare totale este lumina vizibilă pentru ochiul uman. Fasciculele de valuri se propagă în linii drepte, astfel încât nu există suprapunere unele pe altele. La un moment dat, acesta a devenit subiectul unui număr considerabil de lucrări științifice: oamenii de știință și-au propus să înțeleagă de ce există atât de multe nuanțe în jurul nostru. S-a dovedit că parametrii cheie ai luminii joacă un rol:
- refracție;
- reflecție;
- absorbție.
După cum au descoperit oamenii de știință, obiectele nu sunt capabile să fie surse de lumină vizibile în sine, dar pot absorbi radiația și o pot reflecta. Unghiurile de reflexie, frecvența undelor variază. De-a lungul secolelor, capacitatea unei persoane de a vedea a fost îmbunătățită treptat, dar anumite limitări se datorează structurii biologice a ochiului: retina este de așa natură încât poate percepe doar anumite raze de unde luminoase reflectate. Această radiație reprezintă un mic decalaj între undele ultraviolete și infraroșii.
Multe trăsături curioase și misterioase ale luminii nu numai că au devenit subiectul multor lucrări, dar au stat la baza nașterii unei noi discipline fizice. În același timp, au apărut practici neștiințifice, teorii, adepții cărora cred că culoarea poate afecta starea fizică a unei persoane, psihicul. Pe baza unor asemeneaipoteze, oamenii se înconjoară cu obiecte care sunt cele mai plăcute ochilor lor, făcând viața de zi cu zi mai confortabilă.
Ultraviolete
Un aspect la fel de important al radiației solare totale este studiul ultravioletului, format din valuri de lungimi mari, medii și mici. Ele diferă unele de altele atât prin parametrii fizici, cât și prin particularitățile influenței lor asupra formelor de viață organică. Undele ultraviolete lungi, de exemplu, sunt împrăștiate în principal în straturile atmosferice și doar un mic procent ajunge la suprafața pământului. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât o astfel de radiație poate pătrunde mai adânc în pielea umană (și nu numai).
Pe de o parte, ultravioletele sunt periculoase, dar fără ele, existența unei vieți organice diverse este imposibilă. O astfel de radiație este responsabilă pentru formarea calciferolului în organism, iar acest element este necesar pentru construcția țesutului osos. Spectrul UV este o puternică prevenire a rahitismului, osteocondrozei, care este deosebit de importantă în copilărie. În plus, astfel de radiații:
- reglează metabolismul;
- activează producția de enzime esențiale;
- îmbunătățește procesele de regenerare;
- stimulează fluxul sanguin;
- dilată vasele de sânge;
- stimulează sistemul imunitar;
- duce la formarea de endorfine, ceea ce înseamnă că supraexcitația nervoasă scade.
Reversul monedei
S-a afirmat mai sus că radiația solară totală este cantitatea de radiație care ajunge la suprafațăplanete și împrăștiate în atmosferă. În consecință, elementul acestui volum este ultravioletul de toate lungimile. Trebuie amintit că acest factor are atât aspecte pozitive, cât și negative de influență asupra vieții organice. Baia de soare, deși adesea este benefică, poate fi un pericol pentru sănătate. Expunerea prea lungă la lumina directă a soarelui, mai ales în condiții de activitate crescută a luminii, este dăunătoare și periculoasă. Expunerea prelungită la organism, precum și activitatea prea mare a radiațiilor, cauzează:
- arsuri, roșeață;
- edem;
- hiperemie;
- căldură;
- greață;
- vărsături.
Iradierea prelungită cu ultraviolete provoacă o încălcare a apetitului, a funcționării sistemului nervos central, a sistemului imunitar. De asemenea, începe să mă doară capul. Simptomele descrise sunt manifestări clasice ale insolației. Persoana însăși nu poate realiza întotdeauna ce se întâmplă - starea se agravează treptat. Dacă se observă că cineva din apropiere s-a îmbolnăvit, trebuie acordat primul ajutor. Schema este următoarea:
- ajută la trecerea de la lumina directă la o zonă umbrită rece;
- puneți pacientul pe spate, astfel încât picioarele să fie mai sus decât capul (acest lucru va ajuta la normalizarea fluxului sanguin);
- răciți gâtul, faceți față cu apă și puneți o compresă rece pe frunte;
- desfaceți cravata, cureaua, scoateți hainele strâmte;
- la jumătate de oră după atac, dă apă rece de băut (o cantitate mică).
Dacă victima și-a pierdut cunoștința, este important să solicitați imediat ajutor de la un medic. Ambulanța va muta persoana într-un loc sigur și va administra o injecție de glucoză sau vitamina C. Medicamentul este injectat într-o venă.
Cum să faceți plajă corect?
Pentru a nu experimenta cât de neplăcută poate fi cantitatea excesivă de radiație solară primită în timpul bronzării, este important să respectați regulile de petrecere a timpului în siguranță la soare. Ultravioletele inițiază producția de melanină, un hormon care ajută pielea să se protejeze de efectele negative ale valurilor. Sub influența acestei substanțe, pielea devine mai închisă, iar nuanța se transformă în bronz. Până în prezent, disputele cu privire la cât de util și dăunător este pentru o persoană nu dispar.
Pe de o parte, arsurile solare sunt o încercare a organismului de a se proteja de expunerea excesivă la radiații. Acest lucru crește probabilitatea formării de neoplasme maligne. Pe de altă parte, bronzul este considerat la modă și frumos. Pentru a minimiza riscurile pentru tine, este rezonabil să analizezi înainte de a începe procedurile de plajă cât de periculoasă este cantitatea de radiație solară primită în timpul plajei, cum să minimizezi riscurile pentru tine. Pentru a face experiența cât mai plăcută posibil, cei care fac plajă ar trebui să:
- bea multă apă;
- folosiți produse de protecție a pielii;
- să faceți plajă seara sau dimineața;
- nu petreceți mai mult de o oră în lumina directă a soarelui;
- nu bea alcool;
- include în meniu alimente bogate în seleniu, tocoferol, tirozină. Nu uitați de beta-caroten.
Valoarea radiației solare pentrucorpul uman este excepțional de mare, nu pierdeți din vedere atât aspectele pozitive, cât și cele negative. Trebuie să știți că la diferite persoane apar reacții biochimice cu caracteristici individuale, așa că pentru cineva chiar și jumătate de oră plaja poate fi periculoasă. Este rezonabil să consultați un medic înainte de sezonul de plajă, să evaluați tipul și starea pielii. Acest lucru va ajuta la prevenirea vătămării sănătății.
Dacă este posibil, evitați plaja la bătrânețe, în perioada nașterii unui copil. Bolile canceroase, tulburările mintale, patologiile pielii și insuficiența cardiacă nu sunt combinate cu plaja.
Radiația totală: unde este deficitul?
Destul de interesant de luat în considerare este distribuția radiației solare. După cum am menționat mai sus, doar aproximativ jumătate din toate valurile pot ajunge la suprafața planetei. Unde dispar restul? Diferitele straturi ale atmosferei și particulele microscopice din care sunt formate joacă rolul lor. O parte impresionantă, așa cum sa indicat, este absorbită de stratul de ozon - toate acestea sunt unde a căror lungime este mai mică de 0,36 microni. În plus, ozonul este capabil să absoarbă anumite tipuri de unde din spectrul vizibil pentru ochiul uman, adică intervalul 0,44-1,18 microni.
UV-ul este absorbit într-o oarecare măsură de stratul de oxigen. Aceasta este caracteristică radiației cu o lungime de undă de 0,13-0,24 microni. Dioxidul de carbon, vaporii de apă pot absorbi un mic procent din spectrul infraroșu. Aerosolul atmosferic absoarbe o parte (spectrul IR) din cantitatea totală de radiație solară.
Undele din categoria undelor scurte sunt împrăștiate în atmosferă din cauza prezenței de particule microscopice neomogene, aerosoli, nori aici. Elementele neomogene, particulele ale căror dimensiuni sunt inferioare lungimii de undă, provoacă împrăștiere moleculară, iar pentru cele mai mari este caracteristic fenomenul descris de indicatrix, adică aerosol.
O altă cantitate de radiație solară ajunge la suprafața pământului. Combină radiația directă cu radiația difuză.
Radiații totale: aspecte importante
Valoarea totală este cantitatea de radiație solară primită de teritoriu, precum și absorbită în atmosferă. Dacă nu există nori pe cer, cantitatea totală de radiații depinde de latitudinea zonei, de altitudinea corpului ceresc, de tipul de suprafață a pământului din această zonă și de nivelul de transparență a aerului. Cu cât sunt mai multe particule de aerosoli împrăștiate în atmosferă, cu atât radiația directă este mai mică, dar proporția radiațiilor împrăștiate crește. În mod normal, în absența tulburării în radiația totală, difuza este o pătrime.
Țara noastră aparține celor din nord, așa că cea mai mare parte a anului în regiunile sudice radiația este mult mai mare decât în cele nordice. Acest lucru se datorează poziției stelei pe cer. Dar perioada scurtă mai-iulie este o perioadă unică, când chiar și în nord radiația totală este destul de impresionantă, deoarece soarele este sus pe cer, iar orele de lumină sunt mai lungi decât în alte luni ale anului. În același timp, în medie, în jumătatea asiatică a țării, în absența nebulozității, totalulradiația este mai semnificativă decât în vest. Forța maximă a radiației valurilor este observată la prânz, iar maxima anuală are loc în iunie, când soarele este cel mai în alt pe cer.
Radiația solară totală este cantitatea de energie solară care ajunge la planeta noastră. În același timp, trebuie amintit că diverși factori atmosferici duc la faptul că sosirea anuală a radiației totale este mai mică decât ar putea fi. Cea mai mare diferență între cea observată efectiv și cea maximă posibilă este tipică pentru regiunile din Orientul Îndepărtat vara. Musonii provoacă nori extrem de denși, astfel încât radiația totală este redusă cu aproximativ jumătate.
Curios să știu
Cel mai mare procent din expunerea maximă posibilă la energia solară în realitate se observă (calculat pentru 12 luni) în sudul țării. Indicatorul atinge 80%.
Înnorirea nu duce întotdeauna la aceeași cantitate de împrăștiere a radiației solare. Forma norilor joacă un rol, caracteristicile discului solar la un anumit moment în timp. Dacă este deschisă, atunci obozitatea provoacă o scădere a radiației directe, în timp ce radiația difuză crește brusc.
Există, de asemenea, zile în care radiația directă are aproximativ aceeași putere ca radiația împrăștiată. Valoarea totală zilnică poate fi chiar mai mare decât radiația caracteristică unei zile complet fără nori.
În termen de 12 luni, ar trebui să se acorde o atenție deosebită fenomenelor astronomice ca determinarea indicatorilor numerici de ansamblu. În același timp, nebulozitatea duce la faptul că maximul real de radiație poate fi observat nu în iunie, ci cu o lună mai devreme sau mai târziu.
Radiția în spațiu
De la limita magnetosferei planetei noastre și mai departe în spațiul cosmic, radiația solară devine un factor asociat cu un pericol de moarte pentru oameni. Încă din 1964, a fost publicată o importantă lucrare de popularizare despre metodele de apărare. Autorii săi au fost oamenii de știință sovietici Kamanin, Bubnov. Se știe că pentru o persoană, doza de radiații pe săptămână nu trebuie să fie mai mare de 0,3 roentgens, în timp ce pentru un an ar trebui să fie în intervalul 15 R. Pentru expunerea pe termen scurt, limita pentru o persoană este de 600 R. Zboruri în spațiu, mai ales în condiții de activitate solară imprevizibilă, poate fi însoțită de expunerea semnificativă a astronauților, ceea ce obligă să ia măsuri suplimentare de protecție împotriva valurilor de diferite lungimi.
După misiunile Apollo, în timpul cărora s-au testat metode de protecție, s-au studiat factorii care afectează sănătatea umană, a trecut mai bine de un deceniu, dar până în ziua de azi oamenii de știință nu găsesc metode eficiente și de încredere pentru prezicerea furtunilor geomagnetice. Puteți face o prognoză pe ore, uneori pe mai multe zile, dar chiar și pentru o prognoză săptămânală, șansele de realizare nu sunt mai mari de 5%. Vântul solar este și mai imprevizibil. Cu o probabilitate de unul din trei, astronauții, pornind într-o nouă misiune, pot cădea în fluxuri puternice de radiații. Acest lucru face și mai importantă problema atât a cercetării, cât și a prognozei caracteristicilor radiațiilor, precum și a dezvoltării metodelor de protecție împotrivael.
