Слънчевата радиация е радиацията, присъща на светилото на нашата планетарна система. Слънцето е главната звезда, около която се върти Земята, както и съседните планети. Всъщност това е огромна гореща газова топка, която непрекъснато излъчва енергийни потоци в пространството около него. Това наричат радиация. Смъртоносно, в същото време именно тази енергия е един от основните фактори, които правят възможен живота на нашата планета. Както всичко на този свят, ползите и вредите от слънчевата радиация за органичния живот са тясно взаимосвързани.
Общ изглед
За да разберете какво представлява слънчевата радиация, първо трябва да разберете какво е Слънцето. Основният източник на топлина, който осигурява условията за органично съществуване на нашата планета, във вселенските пространства е само една малка звезда в галактическите покрайнини на Млечния път. Но за земните жители Слънцето е център на мини-вселена. В крайна сметка именно около този газов съсирек се върти нашата планета. Слънцето ни дава топлина и светлина, тоест доставя формиенергия, без която съществуването ни би било невъзможно.
В древни времена източникът на слънчева радиация - Слънцето - е било божество, обект, достоен за поклонение. Слънчевата траектория по небето изглеждаше на хората очевидно доказателство за Божията воля. Опитите да се задълбочи в същността на явлението, да се обясни какво е това светило, са правени от дълго време и Коперник има особено значителен принос за тях, като формира идеята за хелиоцентризма, която беше поразително различна от геоцентризъм, общоприет в онази епоха. Със сигурност обаче се знае, че дори в древни времена учените неведнъж са мислили какво е Слънцето, защо е толкова важно за всички форми на живот на нашата планета, защо движението на това светило е точно по начина, по който виждаме то.
Напредъкът в технологиите направи възможно да се разбере по-добре какво е Слънцето, какви процеси протичат вътре в звездата, на нейната повърхност. Учените са научили какво представлява слънчевата радиация, как газов обект влияе на планетите в зоната му на влияние, по-специално на земния климат. Сега човечеството разполага с достатъчно голяма база от знания, за да каже с увереност: беше възможно да се разбере какво е излъчването на Слънцето, как да се измери този енергиен поток и как да се формулират характеристиките на неговото въздействие върху различни форми на органичен живот върху Земята.
Относно условията
Най-важната стъпка в овладяването на същността на концепцията е направена през миналия век. Именно тогава видният астроном А. Едингтън формулира предположение: термоядрен синтез се случва в слънчевите дълбини, коетопозволява огромно количество енергия да се освободи в пространството около звездата. Опитвайки се да се оцени количеството слънчева радиация, бяха положени усилия да се определят действителните параметри на околната среда на звездата. Така основната температура според учените достига 15 милиона градуса. Това е достатъчно, за да се справи с взаимното отблъскващо влияние на протоните. Сблъсъкът на единици води до образуването на хелиеви ядра.
Нова информация привлече вниманието на много видни учени, включително А. Айнщайн. В опит да оценят количеството слънчева радиация, учените откриха, че хелиевите ядра са по-ниски по маса от общата стойност от 4 протона, необходими за образуването на нова структура. Така се разкри една особеност на реакциите, наречена "дефект на масата". Но в природата нищо не може да изчезне безследно! В опит да намерят "избягали" количества, учените сравняват възстановяването на енергията и спецификата на промяната в масата. Тогава беше възможно да се разкрие, че разликата се излъчва от гама кванти.
Излъчваните обекти пробиват от ядрото на нашата звезда до нейната повърхност през множество атмосферни газови слоеве, което води до фрагментиране на елементите и образуване на електромагнитно излъчване на тяхната основа. Сред другите видове слънчева радиация е светлината, възприемана от човешкото око. Приблизителните оценки предполагат, че процесът на преминаване на гама лъчи отнема около 10 милиона години. Още осем минути - и излъчената енергия достига повърхността на нашата планета.
Като какво?
Слънчевата радиация се нарича общият комплекс от електромагнитно излъчване, който се характеризира с доста широк диапазон. Това включва така наречения слънчев вятър, тоест енергиен поток, образуван от електрони, светлинни частици. В граничния слой на атмосферата на нашата планета постоянно се наблюдава една и съща интензивност на слънчевата радиация. Енергията на звездата е дискретна, нейният пренос се осъществява чрез кванти, докато корпускулярният нюанс е толкова незначителен, че може да се разглеждат лъчите като електромагнитни вълни. И тяхното разпределение, както са установили физиците, става равномерно и по права линия. По този начин, за да се опише слънчевата радиация, е необходимо да се определи нейната характерна дължина на вълната. Въз основа на този параметър е обичайно да се разграничават няколко вида радиация:
- топло;
- радиовълна;
- бяла светлина;
- ултравиолетов;
- gamma;
- рентгенова снимка.
Съотношението на най-доброто инфрачервено, видимо, ултравиолетово се оценява, както следва: 52%, 43%, 5%.
За количествена оценка на радиацията е необходимо да се изчисли плътността на енергийния поток, тоест количеството енергия, което достига ограничена площ от повърхността за даден период от време.
Както показват проучванията, слънчевата радиация се абсорбира предимно от планетарната атмосфера. Благодарение на това нагряването става до температура, удобна за органичен живот, характерна за Земята. Съществуващата озонова обвивка пропуска само една стотна от ултравиолетовото лъчение. Вълните са напълно блокирани.къса дължина, опасна за живите същества. Атмосферните слоеве са в състояние да разпръснат почти една трета от слънчевите лъчи, други 20% се абсорбират. Следователно не повече от половината от цялата енергия достига повърхността на планетата. Именно този "остатък" в науката се нарича пряка слънчева радиация.
И ако по-подробно?
Има няколко аспекта, които определят колко интензивна ще бъде пряката радиация. Най-значими са ъгълът на падане, който зависи от географската ширина (географска характеристика на терена на земното кълбо), времето на годината, което определя колко голямо е разстоянието до определена точка от източника на радиация. Много зависи от характеристиките на атмосферата – колко е замърсена, колко облака има в даден момент. И накрая, естеството на повърхността, върху която пада лъчът, а именно способността му да отразява входящите вълни, играе роля.
Общата слънчева радиация е стойност, която съчетава разпръснати обеми и пряка радиация. Параметърът, използван за оценка на интензивността, се изчислява в калории на единица площ. В същото време се помни, че в различни часове на деня стойностите, присъщи на радиацията, са различни. Освен това енергията не може да бъде разпределена равномерно по повърхността на планетата. Колкото по-близо до полюса, толкова по-висок е интензитетът, докато снежните покривки са силно отразяващи, което означава, че въздухът няма възможност да се затопли. Следователно, колкото по-далече от екватора, толкова по-малко общо излъчване на слънчевата вълна ще бъде.
Както учените успяха да идентифицират, енергиятаСлънчевата радиация оказва сериозно влияние върху планетарния климат, подчинява жизнената дейност на различни организми, които съществуват на Земята. У нас, както и на територията на най-близките й съседи, както и в други страни, разположени в северното полукълбо, през зимата преобладаващ дял принадлежи на разсеяната радиация, но през лятото доминира пряката радиация..
Инфрачервени вълни
От общото количество обща слънчева радиация, впечатляващ процент принадлежи на инфрачервения спектър, който не се възприема от човешкото око. Поради такива вълни повърхността на планетата се нагрява, като постепенно прехвърля топлинна енергия към въздушните маси. Това помага да се поддържа комфортен климат, да се поддържат условия за съществуване на органичен живот. Ако няма сериозни повреди, климатът остава условно непроменен, което означава, че всички същества могат да живеят в обичайните си условия.
Нашата звезда не е единственият източник на инфрачервени вълни. Подобно излъчване е характерно за всеки нагряван обект, включително обикновена батерия в човешка къща. На принципа на възприемането на инфрачервеното лъчение работят множество устройства, които позволяват да се виждат нагрети тела в тъмното, иначе неудобни за очите условия. Между другото, компактните устройства, които станаха толкова популярни напоследък, работят на подобен принцип, за да преценят през кои части на сградата възникват най-големите топлинни загуби. Тези механизми са особено разпространени сред строителите, както и собствениците на частни къщи, тъй като помагат да се определи чрез кои секциитоплината се губи, организирайте тяхната защита и предотвратявайте ненужната консумация на енергия.
Не подценявайте ефекта на слънчевата инфрачервена радиация върху човешкото тяло само защото очите ни не могат да възприемат такива вълни. По-специално, радиацията се използва активно в медицината, тъй като позволява да се увеличи концентрацията на левкоцити в кръвоносната система, както и да се нормализира притока на кръв чрез увеличаване на лумена на кръвоносните съдове. Устройствата, базирани на IR спектъра, се използват като профилактично средство срещу кожни патологии, терапевтично при възпалителни процеси в остра и хронична форма. Най-модерните лекарства помагат за справяне с колоидни белези и трофични рани.
Това е интересно
Въз основа на изследването на факторите на слънчевата радиация беше възможно да се създадат наистина уникални устройства, наречени термографи. Те дават възможност за своевременно откриване на различни заболявания, които не са достъпни за откриване по други начини. Ето как можете да откриете рак или кръвен съсирек. IR защитава до известна степен от ултравиолетовото лъчение, което е опасно за органичния живот, което направи възможно използването на вълни от този спектър за възстановяване на здравето на астронавтите, които са били в космоса за дълго време.
Природата около нас е все още загадъчна и до днес, това важи и за излъчване с различни дължини на вълната. По-специално, инфрачервената светлина все още не е напълно проучена. Учените знаят, че неправилната му употреба може да навреди на здравето. Поради това е неприемливо да се използва оборудване, което генерира такава светлина за лечение на гнойнивъзпалени зони, кървене и злокачествени новообразувания. Инфрачервеният спектър е противопоказан за хора, страдащи от нарушено функциониране на сърцето, кръвоносните съдове, включително тези, разположени в мозъка.
Видима светлина
Един от елементите на общата слънчева радиация е светлината, видима за човешкото око. Вълновите лъчи се разпространяват по прави линии, така че няма суперпозиция един върху друг. По едно време това стана тема на значителен брой научни трудове: учените се заеха да разберат защо има толкова много нюанси около нас. Оказа се, че ключовите параметри на светлината играят роля:
- пречупване;
- отражение;
- абсорбция.
Както учените установиха, обектите не могат да бъдат видими източници на светлина сами по себе си, но могат да абсорбират радиация и да я отразяват. Ъглите на отражение, честотата на вълната варират. През вековете способността на човек да вижда постепенно се подобрява, но някои ограничения се дължат на биологичната структура на окото: ретината е такава, че може да възприема само определени лъчи от отразени светлинни вълни. Това излъчване е малка разлика между ултравиолетовите и инфрачервените вълни.
Много любопитни и мистериозни характеристики на светлината не само станаха обект на много произведения, но бяха основа за раждането на нова физическа дисциплина. В същото време се появиха ненаучни практики, теории, привържениците на които вярват, че цветът може да повлияе на физическото състояние на човек, психиката. На базата на такиваПредположения, хората се обграждат с предмети, които са най-приятни за очите им, правейки ежедневието по-удобно.
Ултравиолетово
Не по-малко важен аспект на общата слънчева радиация е ултравиолетовото изследване, образувано от вълни с голяма, средна и малка дължина. Те се различават един от друг както по физически параметри, така и по особеностите на влиянието си върху формите на органичен живот. Дългите ултравиолетови вълни, например, се разпръскват основно в атмосферните слоеве и само малък процент достига до земната повърхност. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-дълбоко такава радиация може да проникне в човешката (и не само) кожата.
От една страна, ултравиолетовото е опасно, но без него съществуването на разнообразен органичен живот е невъзможно. Такова излъчване е отговорно за образуването на калциферол в тялото и този елемент е необходим за изграждането на костната тъкан. UV спектърът е мощна профилактика на рахит, остеохондроза, което е особено важно в детска възраст. В допълнение, такова излъчване:
- регулира метаболизма;
- активира производството на основни ензими;
- засилва регенеративните процеси;
- стимулира притока на кръв;
- разширява кръвоносните съдове;
- стимулира имунната система;
- води до образуването на ендорфини, което означава, че нервната превъзбуда намалява.
Обратната страна на монетата
По-горе беше посочено, че общата слънчева радиация е количеството радиация, достигащо повърхносттапланети и разпръснати в атмосферата. Съответно, елементът на този обем е ултравиолетовото с всички дължини. Трябва да се помни, че този фактор има както положителни, така и отрицателни аспекти на влияние върху органичния живот. Слънчевите бани, макар че често са полезни, могат да бъдат опасност за здравето. Твърде дългото излагане на пряка слънчева светлина, особено в условия на повишена активност на осветителното тяло, е вредно и опасно. Продължителното излагане на тялото, както и твърде високата радиационна активност, причиняват:
- изгаряния, зачервяване;
- оток;
- хиперемия;
- топлина;
- гадене;
- повръщане.
Продължителното ултравиолетово облъчване провокира нарушение на апетита, функционирането на централната нервна система, имунната система. Освен това главата започва да ме боли. Описаните симптоми са класически прояви на слънчев удар. Самият човек не винаги може да осъзнае какво се случва - състоянието се влошава постепенно. Ако се забележи, че някой наблизо се е разболял, трябва да се окаже първа помощ. Схемата е следната:
- помогнете да преминете от директна светлина към хладна сенчеста зона;
- поставете пациента по гръб, така че краката да са по-високи от главата (това ще помогне за нормализиране на кръвния поток);
- охладете шията, лицето с вода и поставете студен компрес на челото;
- разкопчайте вратовръзка, колан, съблечете тесни дрехи;
- половин час след атаката дайте хладка вода за пиене (малко количество).
Ако жертвата е загубила съзнание, важно е незабавно да потърсите помощ от лекар. Линейката ще премести човека на безопасно място и ще му постави инжекция с глюкоза или витамин С. Лекарството се инжектира във вена.
Как да правим слънчеви бани правилно?
За да не изпитате колко неприятно може да бъде прекомерното количество слънчева радиация, получена по време на тен, е важно да спазвате правилата за безопасно прекарване на времето на слънце. Ултравиолетовите инициират производството на меланин, хормон, който помага на кожата да се предпази от негативното въздействие на вълните. Под въздействието на това вещество кожата става по-тъмна, а сянката се превръща в бронз. И до ден днешен споровете колко е полезно и вредно за човека не стихват.
От една страна, слънчевото изгаряне е опит на тялото да се предпази от прекомерно излагане на радиация. Това увеличава вероятността от образуване на злокачествени новообразувания. От друга страна, тенът се счита за модерен и красив. За да сведете до минимум рисковете за себе си, е разумно преди започване на плажни процедури да анализирате колко опасно е количеството слънчева радиация, получена по време на слънчеви бани, как да сведете до минимум рисковете за себе си. За да направят преживяването възможно най-приятно, слънчевите бани трябва:
- пийте много вода;
- използвайте продукти за защита на кожата;
- слънчеви бани вечер или сутрин;
- прекарайте не повече от час на пряка слънчева светлина;
- не пийте алкохол;
- включете в менюто храни, богати на селен, токоферол, тирозин. Не забравяйте за бета-каротина.
Стойността на слънчевата радиация зачовешкото тяло е изключително голямо, не губете от поглед както положителните, така и отрицателните аспекти. Трябва да сте наясно, че при различните хора протичат биохимични реакции с индивидуални особености, така че за някого дори половин час слънчеви бани може да бъде опасно. Разумно е да се консултирате с лекар преди плажния сезон, да прецените вида и състоянието на кожата. Това ще помогне за предотвратяване на увреждане на здравето.
Ако е възможно, избягвайте слънчевите бани в напреднала възраст, през периода на раждане на бебе. Ракови заболявания, психични разстройства, кожни патологии и сърдечна недостатъчност не се комбинират със слънчеви бани.
Обща радиация: къде е недостигът?
Доста интересно за разглеждане е разпределението на слънчевата радиация. Както бе споменато по-горе, само около половината от всички вълни могат да достигнат повърхността на планетата. Къде изчезват останалите? Своята роля играят различните слоеве на атмосферата и микроскопичните частици, от които са образувани. Впечатляваща част, както беше посочено, се абсорбира от озоновия слой - това са всички вълни, чиято дължина е по-малка от 0,36 микрона. Освен това озонът е в състояние да абсорбира някои видове вълни от видимия за човешкото око спектър, тоест интервала 0,44-1,18 микрона.
UV се абсорбира до известна степен от кислородния слой. Това е характерно за излъчване с дължина на вълната 0,13-0,24 микрона. Въглеродният диоксид, водната пара могат да абсорбират малък процент от инфрачервения спектър. Атмосферният аерозол абсорбира част (IR спектър) от общото количество слънчева радиация.
Вълните от категорията на късите вълни се разпръскват в атмосферата поради наличието на микроскопични нехомогенни частици, аерозол, облаци тук. Нехомогенните елементи, частици, чиито размери са по-ниски от дължината на вълната, предизвикват молекулярно разсейване, а за по-големите е характерно явлението, описано с индикатриса, тоест аерозол.
Друго количество слънчева радиация достига земната повърхност. Той съчетава директна радиация, дифузна радиация.
Обща радиация: важни аспекти
Общата стойност е количеството слънчева радиация, получена от територията, както и погълната в атмосферата. Ако на небето няма облаци, общото количество радиация зависи от географската ширина на района, надморската височина на небесното тяло, вида на земната повърхност в тази област и нивото на прозрачност на въздуха. Колкото повече аерозолни частици са разпръснати в атмосферата, толкова по-ниска е пряката радиация, но делът на разсеяната радиация се увеличава. Обикновено, при липса на облачност в общата радиация, дифузната е една четвърт.
Страната ни принадлежи към северните, така че през по-голямата част от годината в южните райони радиацията е много по-голяма, отколкото в северните. Това се дължи на положението на звездата на небето. Но краткият период от време май-юли е уникален период, когато дори на север общата радиация е доста впечатляваща, тъй като слънцето е високо в небето, а дневните часове са по-дълги, отколкото през другите месеци на годината. В същото време средно в азиатската половина на страната, при липса на облачност, общиятрадиацията е по-значителна, отколкото на запад. Максималната сила на вълновата радиация се наблюдава на обяд, а годишният максимум настъпва през юни, когато слънцето е най-високо в небето.
Общата слънчева радиация е количеството слънчева енергия, достигащо до нашата планета. В същото време трябва да се помни, че различни атмосферни фактори водят до факта, че годишното пристигане на обща радиация е по-малко, отколкото би могло да бъде. Най-голямата разлика между реално наблюдаваната и максимално възможната е характерна за далекоизточните райони през лятото. Мусоните причиняват изключително гъсти облаци, така че общата радиация е намалена с около половината.
Любопитно да знам
Най-голям процент от максимално възможното излагане на слънчева енергия в действителност се наблюдава (изчислен за 12 месеца) в южната част на страната. Индикаторът достига 80%.
Облачността не винаги води до едно и също количество разсейване на слънчевата радиация. Формата на облаците играе роля, характеристиките на слънчевия диск в определен момент от времето. Ако е отворен, тогава облачността причинява намаляване на пряката радиация, докато дифузната радиация се увеличава рязко.
Има и дни, когато пряката радиация е приблизително същата по сила като разсеяната радиация. Дневната обща стойност може да бъде дори по-голяма от радиационната характеристика на напълно безоблачен ден.
В рамките на 12 месеца трябва да се обърне специално внимание на астрономическите явления като определящи общите числени показатели. В същото време облачността води до факта, че истинският радиационен максимум може да се наблюдава не през юни, а месец по-рано или по-късно.
Радиация в космоса
От границата на магнитосферата на нашата планета и по-нататък в космоса, слънчевата радиация се превръща във фактор, свързан със смъртна опасност за хората. Още през 1964 г. излиза важна научнопопулярна работа за защитните методи. Неговите автори са съветските учени Каманин, Бубнов. Известно е, че за човек дозата на радиация на седмица трябва да бъде не повече от 0,3 рентгена, докато за една година трябва да бъде в рамките на 15 R. За краткосрочно излагане ограничението за човек е 600 R. Полети в космоса, особено в условия на непредсказуема слънчева активност, може да бъде придружено от значително облъчване на астронавтите, което задължава да се вземат допълнителни мерки за защита срещу вълни с различна дължина.
След мисиите на Аполо, по време на които бяха тествани методите за защита, бяха изследвани фактори, влияещи върху човешкото здраве, измина повече от десетилетие, но и до днес учените не могат да намерят ефективни, надеждни методи за прогнозиране на геомагнитни бури. Можете да правите прогноза за часове, понякога за няколко дни, но дори и за седмична прогноза шансовете за реализация са не повече от 5%. Слънчевият вятър е още по-непредвидим. С вероятност един на всеки три, астронавтите, тръгващи на нова мисия, могат да попаднат в мощни радиационни потоци. Това прави още по-важен въпроса както за изследването и прогнозирането на радиационните характеристики, така и за разработването на методи за защита срещутой.
