Sunčevo zračenje je zračenje svojstveno svjetlu našeg planetarnog sustava. Sunce je glavna zvijezda oko koje se okreće Zemlja, kao i susjedni planeti. Zapravo, ovo je ogromna vruća plinska kugla, koja neprestano emitira energiju koja teče u prostor oko nje. To je ono što zovu radijacija. Smrtonosno, u isto vrijeme upravo je ta energija jedan od glavnih čimbenika koji omogućuju život na našem planetu. Kao i sve na ovom svijetu, dobrobiti i štete sunčevog zračenja za organski život usko su međusobno povezane.
Opći pogled
Da biste razumjeli što je sunčevo zračenje, prvo morate razumjeti što je Sunce. Glavni izvor topline, koji osigurava uvjete za organsko postojanje na našem planetu, u univerzalnim prostorima je samo mala zvijezda na galaktičkoj periferiji Mliječne staze. Ali za zemljane, Sunce je središte mini-svemira. Uostalom, oko ovog plinskog ugruška vrti se naš planet. Sunce nam daje toplinu i rasvjetu, odnosno opskrbljuje formeenergija bez koje bi naše postojanje bilo nemoguće.
U davna vremena, izvor sunčevog zračenja - Sunce - bilo je božanstvo, predmet vrijedan obožavanja. Sunčeva putanja preko neba ljudima se činila očitim dokazom Božje volje. Pokušaji da se udubi u suštinu fenomena, da se objasni što je ovo luminar, učinjeni su dugo vremena, a posebno im je značajan doprinos dao Kopernik, koji je formirao ideju heliocentrizma, koja se upečatljivo razlikovala od geocentrizam općenito prihvaćen u to doba. Međutim, pouzdano je poznato da su znanstvenici još u davna vremena više puta razmišljali o tome što je Sunce, zašto je ono toliko važno za sve oblike života na našem planetu, zašto je kretanje ove svjetiljke upravo onako kako vidimo to.
Napredak tehnologije omogućio je bolje razumijevanje što je Sunce, koji se procesi odvijaju unutar zvijezde, na njezinoj površini. Znanstvenici su naučili što je sunčevo zračenje, kako plinoviti objekt utječe na planete u svojoj zoni utjecaja, posebno na klimu Zemlje. Sada čovječanstvo ima dovoljno veliku bazu znanja da može s povjerenjem reći: bilo je moguće saznati što je zračenje koje emitira Sunce, kako izmjeriti ovaj energetski tok i kako formulirati značajke njegovog utjecaja na različite oblike organskog života na Zemlja.
O uvjetima
Najvažniji korak u savladavanju suštine koncepta napravljen je u prošlom stoljeću. Tada je ugledni astronom A. Eddington formulirao pretpostavku: termonuklearna fuzija se događa u Sunčevim dubinama, štoomogućuje oslobađanje ogromne količine energije u prostor oko zvijezde. Pokušavajući procijeniti količinu sunčevog zračenja, nastojali su se utvrditi stvarni parametri okoliša na zvijezdi. Dakle, temperatura jezgre, prema znanstvenicima, doseže 15 milijuna stupnjeva. To je dovoljno da se nosi s međusobnim odbojnim utjecajem protona. Sudar jedinica dovodi do stvaranja jezgri helija.
Nove informacije privukle su pozornost mnogih istaknutih znanstvenika, uključujući A. Einsteina. U pokušaju da procijene količinu sunčevog zračenja, znanstvenici su otkrili da su jezgre helija inferiorne po masi u odnosu na ukupnu vrijednost od 4 protona potrebna za formiranje nove strukture. Tako je otkrivena značajka reakcija, nazvana "masni defekt". Ali u prirodi ništa ne može nestati bez traga! U pokušaju da pronađu "pobjegle" količine, znanstvenici su usporedili oporavak energije i specifičnosti promjene mase. Tada je bilo moguće otkriti da razliku emitiraju gama kvanti.
Emitirani objekti probijaju se od jezgre naše zvijezde do njezine površine kroz brojne slojeve atmosferskih plinova, što dovodi do fragmentacije elemenata i stvaranja elektromagnetskog zračenja na njihovoj osnovi. Među ostalim vrstama sunčevog zračenja je svjetlost koju percipira ljudsko oko. Približne procjene sugerirale su da proces prolaska gama zraka traje oko 10 milijuna godina. Još osam minuta - i zračena energija stiže do površine našeg planeta.
Kao što?
Sunčevo zračenje naziva se ukupni kompleks elektromagnetskog zračenja, koji se odlikuje prilično širokim rasponom. To uključuje takozvani solarni vjetar, odnosno tok energije koji čine elektroni, svjetlosne čestice. Na graničnom sloju atmosfere našeg planeta konstantno se opaža isti intenzitet sunčevog zračenja. Energija zvijezde je diskretna, njezin se prijenos odvija kroz kvante, dok je korpuskularna nijansa toliko neznatna da se zrake mogu smatrati elektromagnetskim valovima. A njihova se raspodjela, kako su otkrili fizičari, odvija ravnomjerno i ravnomjerno. Dakle, za opis sunčevog zračenja potrebno je odrediti njegovu karakterističnu valnu duljinu. Na temelju ovog parametra uobičajeno je razlikovati nekoliko vrsta zračenja:
- toplo;
- radioval;
- bijelo svjetlo;
- ultraljubičasto;
- gamma;
- x-zraka.
Omjer najboljeg infracrvenog, vidljivog, ultraljubičastog procjenjuje se na sljedeći način: 52%, 43%, 5%.
Za kvantitativnu procjenu zračenja potrebno je izračunati gustoću energetskog toka, odnosno količinu energije koja dosegne ograničenu površinu površine u određenom vremenskom razdoblju.
Kao što su studije pokazale, sunčevo zračenje pretežno apsorbira planetarna atmosfera. Zbog toga dolazi do zagrijavanja na temperaturu ugodnu za organski život, karakterističnu za Zemlju. Postojeća ozonska ljuska propušta samo stoti dio ultraljubičastog zračenja. Valovi su potpuno blokirani.kratke duljine, opasno za živa bića. Atmosferski slojevi su u stanju raspršiti gotovo trećinu sunčevih zraka, još 20% se apsorbira. Posljedično, ne više od polovice sve energije dospijeva na površinu planeta. Upravo se taj "ostatak" u znanosti zvao izravno sunčevo zračenje.
A ako detaljnije?
Postoji nekoliko aspekata koji određuju koliko će izravno izravno zračenje biti intenzivno. Najznačajniji su kut upada, koji ovisi o geografskoj širini (zemljopisna karakteristika terena na globusu), godišnjem dobu, koje određuje kolika je udaljenost do određene točke od izvora zračenja. Mnogo ovisi o karakteristikama atmosfere – koliko je zagađena, koliko oblaka ima u datom trenutku. Konačno, značajnu ulogu ima priroda površine na koju zraka pada, odnosno njezina sposobnost da reflektira dolazeće valove.
Ukupno sunčevo zračenje je vrijednost koja kombinira raspršene volumene i izravno zračenje. Parametar koji se koristi za procjenu intenziteta procjenjuje se u kalorijama po jedinici površine. Istodobno, ima na umu da su u različito doba dana vrijednosti inherentne zračenju različite. Osim toga, energija se ne može ravnomjerno rasporediti po površini planeta. Što je bliže polu, intenzitet je veći, dok su snježni pokrivači jako reflektirajući, što znači da se zrak ne može zagrijati. Stoga, što je dalje od ekvatora, to će ukupno zračenje sunčevih valova biti manje.
Kao što su znanstvenici uspjeli identificirati, energijaSunčevo zračenje ima ozbiljan utjecaj na planetarnu klimu, podređuje vitalnu aktivnost različitih organizama koji postoje na Zemlji. U našoj zemlji, kao i na području njezinih najbližih susjeda, kao iu drugim zemljama koje se nalaze na sjevernoj hemisferi, zimi dominantan udio ima raspršeno zračenje, ali ljeti dominira izravno zračenje.
Infracrveni valovi
Od ukupne količine ukupnog sunčevog zračenja, impresivan postotak pripada infracrvenom spektru, koji ljudsko oko ne percipira. Zbog takvih valova, površina planeta se zagrijava, postupno prenosi toplinsku energiju na zračne mase. To pomaže u održavanju ugodne klime, održavanju uvjeta za postojanje organskog života. Ako nema ozbiljnih kvarova, klima ostaje uvjetno nepromijenjena, što znači da sva stvorenja mogu živjeti u svojim uobičajenim uvjetima.
Naša zvijezda nije jedini izvor infracrvenih valova. Slično zračenje karakteristično je za svaki grijani predmet, uključujući običnu bateriju u ljudskoj kući. Na principu percepcije infracrvenog zračenja djeluju brojni uređaji koji omogućuju vidjeti ugrijana tijela u mraku, inače neugodnim uvjetima za oči. Inače, kompaktni uređaji koji su postali toliko popularni u posljednje vrijeme rade na sličnom principu kako bi procijenili kroz koje dijelove zgrade dolazi do najvećih gubitaka topline. Ovi su mehanizmi posebno rašireni među graditeljima, kao i vlasnicima privatnih kuća, jer pomažu identificirati kroz koje sekcijetoplina se gubi, organizirajte njihovu zaštitu i spriječite nepotrebnu potrošnju energije.
Ne podcjenjujte učinak sunčevog infracrvenog zračenja na ljudsko tijelo samo zato što naše oči ne mogu uočiti takve valove. Konkretno, zračenje se aktivno koristi u medicini, jer omogućuje povećanje koncentracije leukocita u krvožilnom sustavu, kao i normalizaciju protoka krvi povećanjem lumena krvnih žila. Uređaji temeljeni na IR spektru koriste se kao profilaktička sredstva protiv kožnih patologija, terapijski kod upalnih procesa u akutnom i kroničnom obliku. Najmoderniji lijekovi pomažu u rješavanju koloidnih ožiljaka i trofičnih rana.
Ovo je zanimljivo
Na temelju proučavanja faktora sunčevog zračenja, bilo je moguće stvoriti uistinu jedinstvene uređaje zvane termografi. Omogućuju pravovremeno otkrivanje raznih bolesti koje nisu dostupne za otkrivanje na druge načine. Ovako možete pronaći rak ili krvni ugrušak. IR donekle štiti od ultraljubičastog zračenja, opasnog za organski život, što je omogućilo korištenje valova ovog spektra za vraćanje zdravlja astronauta koji su dugo bili u svemiru.
Priroda oko nas i dan-danas je tajanstvena, to se odnosi i na zračenje različitih valnih duljina. Konkretno, infracrveno svjetlo još uvijek nije u potpunosti istraženo. Znanstvenici znaju da njegova nepravilna uporaba može naštetiti zdravlju. Stoga je neprihvatljivo koristiti opremu koja stvara takvo svjetlo za liječenje gnojnihupaljena područja, krvarenja i maligne neoplazme. Infracrveni spektar je kontraindiciran za osobe koje pate od poremećenog rada srca, krvnih žila, uključujući i one smještene u mozgu.
Vidljivo svjetlo
Jedan od elemenata ukupnog sunčevog zračenja je svjetlost vidljiva ljudskom oku. Zrake valova šire se u ravnim linijama, tako da nema superpozicije jedna na drugu. Svojedobno je to postalo tema velikog broja znanstvenih radova: znanstvenici su krenuli shvatiti zašto je toliko nijansi oko nas. Pokazalo se da ključni parametri svjetla igraju ulogu:
- refrakcija;
- odraz;
- apsorpcija.
Kao što su znanstvenici otkrili, objekti sami po sebi ne mogu biti vidljivi izvori svjetlosti, ali mogu apsorbirati zračenje i reflektirati ga. Kutovi refleksije, frekvencija valova variraju. Tijekom stoljeća, sposobnost osobe da vidi postupno se poboljšavala, ali određena ograničenja nastaju zbog biološke strukture oka: mrežnica je takva da može percipirati samo određene zrake reflektiranih svjetlosnih valova. Ovo zračenje je mali jaz između ultraljubičastih i infracrvenih valova.
Mnoge znatiželjne i tajanstvene značajke svjetlosti ne samo da su postale predmet mnogih radova, već su bile i temelj za rođenje nove fizičke discipline. Istodobno su se pojavile ne-znanstvene prakse, teorije, čiji pristaše vjeruju da boja može utjecati na fizičko stanje osobe, psihu. Na temelju takvihpretpostavke, ljudi se okružuju predmetima koji im najviše prijaju, čineći svakodnevni život ugodnijim.
Ultraljubičasto
Jednako važan aspekt ukupnog sunčevog zračenja je ultraljubičasto istraživanje, formirano od valova velike, srednje i male duljine. Oni se međusobno razlikuju i po fizičkim parametrima i po osobitostima utjecaja na oblike organskog života. Dugi ultraljubičasti valovi, na primjer, uglavnom se raspršuju u atmosferskim slojevima, a samo mali postotak dopire do površine zemlje. Što je valna duljina kraća, takvo zračenje dublje može prodrijeti u ljudsku (i ne samo) kožu.
S jedne strane, ultraljubičasto je opasno, ali bez njega je nemoguće postojanje raznolikog organskog života. Takvo zračenje odgovorno je za stvaranje kalciferola u tijelu, a ovaj element je neophodan za izgradnju koštanog tkiva. UV spektar je moćna prevencija rahitisa, osteohondroze, što je posebno važno u dječjoj dobi. Osim toga, takvo zračenje:
- regulira metabolizam;
- aktivira proizvodnju esencijalnih enzima;
- pospješuje regenerativne procese;
- stimulira protok krvi;
- proširuje krvne žile;
- stimulira imunološki sustav;
- dovodi do stvaranja endorfina, što znači da se smanjuje živčana pretjerana ekscitacija.
Obrnuta strana novčića
Iznad je navedeno da je ukupno sunčevo zračenje količina zračenja koja dopire do površineplanete i raspršene u atmosferi. U skladu s tim, element ovog volumena je ultraljubičasto zračenje svih duljina. Treba imati na umu da ovaj čimbenik ima i pozitivne i negativne aspekte utjecaja na organski život. Sunčanje, iako je često korisno, može biti opasno po zdravlje. Predugo izlaganje izravnoj sunčevoj svjetlosti, osobito u uvjetima pojačane aktivnosti svjetiljke, štetno je i opasno. Dugotrajno izlaganje tijelu, kao i previsoka aktivnost zračenja, uzrokuju:
- opekotine, crvenilo;
- edem;
- hiperemija;
- toplina;
- mučnina;
- povraćanje.
Produljeno ultraljubičasto zračenje izaziva narušavanje apetita, funkcioniranje središnjeg živčanog sustava, imunološkog sustava. Također, počinje me boljeti glava. Opisani simptomi su klasične manifestacije sunčanice. Sama osoba ne može uvijek shvatiti što se događa - stanje se postupno pogoršava. Ako se primijeti da je nekome u blizini pozlilo, treba pružiti prvu pomoć. Shema je sljedeća:
- pomozite prijeći s izravnog svjetla na hladno zasjenjeno područje;
- stavite pacijenta na leđa tako da noge budu više od glave (to će pomoći normalizaciji protoka krvi);
- ohladite vrat, lice vodom i stavite hladan oblog na čelo;
- otkopčajte kravatu, pojas, skinite usku odjeću;
- pola sata nakon napada dajte piti hladnu vodu (malu količinu).
Ako je žrtva izgubila svijest, važno je odmah potražiti pomoć liječnika. Hitna pomoć će osobu premjestiti na sigurno mjesto i dati joj injekciju glukoze ili vitamina C. Lijek se ubrizgava u venu.
Kako se pravilno sunčati?
Kako ne biste doživjeli koliko neugodna može biti pretjerana količina sunčevog zračenja primljena tijekom sunčanja, važno je pridržavati se pravila sigurnog provođenja vremena na suncu. Ultraljubičasto zračenje pokreće proizvodnju melanina, hormona koji pomaže koži da se zaštiti od negativnih učinaka valova. Pod utjecajem ove tvari koža postaje tamnija, a nijansa se pretvara u brončanu. Do danas ne jenjavaju sporovi o tome koliko je to korisno i štetno za osobu.
S jedne strane, opekline su pokušaj tijela da se zaštiti od prekomjernog izlaganja zračenju. To povećava vjerojatnost nastanka malignih neoplazmi. S druge strane, preplanulost se smatra modernim i lijepim. Kako biste rizike za sebe sveli na najmanju moguću mjeru, razumno je prije početka postupaka na plaži analizirati koliko je opasna količina sunčevog zračenja primljenog tijekom sunčanja, kako minimizirati rizike za sebe. Kako bi iskustvo bilo što ugodnije, sunčani bi trebali:
- pijte puno vode;
- koristite proizvode za zaštitu kože;
- sunčajte se navečer ili ujutro;
- provedite ne više od sat vremena na izravnoj sunčevoj svjetlosti;
- ne pijte alkohol;
- uključite u jelovnik namirnice bogate selenom, tokoferolom, tirozinom. Ne zaboravite na beta-karoten.
Vrijednost sunčevog zračenja zaljudsko tijelo je iznimno veliko, ne gubite iz vida i pozitivne i negativne aspekte. Morate biti svjesni da se kod različitih ljudi javljaju biokemijske reakcije s individualnim karakteristikama, pa za nekoga čak i pola sata sunčanja može biti opasno. Prije sezone plaže razumno je konzultirati se s liječnikom, procijeniti tip i stanje kože. To će pomoći spriječiti štetu po zdravlje.
Ako je moguće, izbjegavajte sunčanje u starosti, za vrijeme rađanja djeteta. Bolesti raka, mentalni poremećaji, kožne patologije i zatajenje srca ne kombiniraju se sa sunčanjem.
Ukupno zračenje: gdje je nestašica?
Prilično je zanimljivo razmotriti raspodjelu sunčevog zračenja. Kao što je gore spomenuto, samo oko polovica svih valova može doseći površinu planeta. Gdje nestaju ostali? Različiti slojevi atmosfere i mikroskopske čestice od kojih se formiraju igraju svoju ulogu. Impresivan dio, kako je naznačeno, apsorbira ozonski omotač - sve su to valovi čija je duljina manja od 0,36 mikrona. Dodatno, ozon može apsorbirati neke vrste valova iz spektra vidljivog ljudskom oku, odnosno intervala 0,44-1,18 mikrona.
UV do neke mjere apsorbira sloj kisika. To je karakteristično za zračenje valne duljine 0,13-0,24 mikrona. Ugljični dioksid, vodena para mogu apsorbirati mali postotak infracrvenog spektra. Atmosferski aerosol apsorbira dio (IR spektar) ukupne količine sunčevog zračenja.
Valovi iz kategorije kratkih valova su raspršeni u atmosferi zbog prisutnosti mikroskopskih nehomogenih čestica, aerosola, oblaka ovdje. Nehomogeni elementi, čestice čije su dimenzije inferiorne u odnosu na valnu duljinu, izazivaju molekularno raspršenje, a za veće je karakteristična pojava koju opisuje indikatriksa, odnosno aerosol.
Još jedna količina sunčevog zračenja dopire do površine Zemlje. Kombinira izravno zračenje, difuzno zračenje.
Ukupno zračenje: važni aspekti
Ukupna vrijednost je količina sunčevog zračenja primljenog na teritoriju, kao i apsorbiranog u atmosferi. Ako na nebu nema oblaka, ukupna količina zračenja ovisi o geografskoj širini područja, nadmorskoj visini nebeskog tijela, vrsti zemljine površine na tom području i razini prozirnosti zraka. Što je više čestica aerosola raspršeno u atmosferi, to je niže izravno zračenje, ali se udio raspršenog zračenja povećava. Normalno, u nedostatku oblačnosti u ukupnom zračenju, difuzno je jedna četvrtina.
Naša zemlja spada u sjeverne, pa je veći dio godine u južnim krajevima radijacija znatno veća nego u sjevernim. To je zbog položaja zvijezde na nebu. Ali kratko vremensko razdoblje svibanj-srpanj je jedinstveno razdoblje, kada je čak i na sjeveru ukupna radijacija prilično impresivna, budući da je sunce visoko na nebu, a danje je duže nego u drugim mjesecima u godini. Istovremeno, u prosjeku, u azijskoj polovici zemlje, u nedostatku oblačnosti, ukupniradijacija je značajnija nego na zapadu. Maksimalna jačina valnog zračenja opaža se u podne, a godišnji maksimum događa se u lipnju, kada je sunce najviše na nebu.
Ukupno sunčevo zračenje je količina sunčeve energije koja doseže naš planet. Pritom se mora imati na umu da različiti atmosferski čimbenici dovode do toga da je godišnji dolazak ukupnog zračenja manji nego što bi mogao biti. Najveća razlika između stvarno uočenog i maksimalno mogućeg tipična je za dalekoistočne regije ljeti. Monsuni uzrokuju iznimno gustu naoblaku, tako da je ukupna radijacija smanjena za otprilike polovicu.
Zanima me
Najveći postotak maksimalne moguće izloženosti sunčevoj energiji u stvarnosti je zabilježen (preračunato za 12 mjeseci) na jugu zemlje. Pokazatelj doseže 80%.
Oblačnost ne rezultira uvijek istom količinom raspršenja sunčevog zračenja. Oblik oblaka igra ulogu, značajke solarnog diska u određenom trenutku. Ako je otvoren, tada naoblačenje uzrokuje smanjenje izravnog zračenja, dok se difuzno zračenje naglo povećava.
Postoje i dani kada je izravno zračenje približno iste snage kao i raspršeno zračenje. Ukupna dnevna vrijednost može biti čak i veća od radijacije karakteristične za dan potpuno bez oblaka.
U razdoblju od 12 mjeseci posebnu pozornost treba posvetiti astronomskim pojavama kao određivanju ukupnih brojčanih pokazatelja. Istodobno, naoblačenje dovodi do činjenice da se pravi maksimum zračenja može uočiti ne u lipnju, već mjesec dana ranije ili kasnije.
Zračenje u svemiru
Od granice magnetosfere našeg planeta i dalje u svemir, sunčevo zračenje postaje faktor povezan sa smrtnom opasnošću za ljude. Već 1964. objavljeno je važno znanstveno-popularno djelo o obrambenim metodama. Njegovi autori bili su sovjetski znanstvenici Kamanin, Bubnov. Poznato je da za osobu doza zračenja tjedno ne bi trebala biti veća od 0,3 rendgena, dok bi za godinu dana trebala biti unutar 15 R. Za kratkotrajno izlaganje, granica za osobu je 600 R. Letovi u svemir, posebno u uvjetima nepredvidive sunčeve aktivnosti, može biti popraćeno značajnom izloženošću astronauta, što obvezuje poduzimanje dodatnih mjera zaštite od valova različitih duljina.
Nakon misija Apollo, tijekom kojih su testirane metode zaštite, proučavani čimbenici koji utječu na zdravlje ljudi, prošlo je više od desetljeća, ali do danas znanstvenici ne mogu pronaći učinkovite, pouzdane metode za predviđanje geomagnetskih oluja. Prognozu možete raditi satima, ponekad i nekoliko dana, ali čak i za tjednu prognozu šanse za realizaciju nisu veće od 5%. Sunčev vjetar je još nepredvidljiviji. S vjerojatnošću od jedan od tri, astronauti, krećući se na novu misiju, mogu pasti u snažne tokove zračenja. To čini još važnijim pitanje kako istraživanja tako i predviđanja svojstava zračenja, te razvoja metoda zaštite od zračenjanjega.
