Sunce igra važnu ulogu za nas na Zemlji. Planetu i svemu na njemu osigurava važne čimbenike kao što su svjetlost i toplina. Ali što je sunčevo zračenje, spektar sunčeve svjetlosti, kako sve to utječe na nas i globalnu klimu u cjelini?
Što je sunčevo zračenje?
Loše misli obično vam padaju na pamet kada pomislite na riječ "zračenje". Ali sunčevo zračenje je zapravo jako dobra stvar – to je sunčeva svjetlost! Svako živo biće na Zemlji ovisi o njemu. Neophodan je za opstanak, zagrijava planet, osigurava hranu za biljke.
Sunčevo zračenje je sva svjetlost i energija koja dolazi od sunca, a ima mnogo različitih oblika. U elektromagnetskom spektru razlikuju se različite vrste svjetlosnih valova koje emitira sunce. Oni su poput valova koje vidite u oceanu: kreću se gore-dolje i s jednog mjesta na drugo. Spektar solarnog proučavanja može imati različite intenzitete. Razlikovatiultraljubičasto, vidljivo i infracrveno zračenje.
Svjetlo pokreće energiju
Spektar sunčevog zračenja figurativno podsjeća na klavirsku tipkovnicu. Jedan kraj ima niske tonove, dok drugi kraj ima visoke note. Isto vrijedi i za elektromagnetski spektar. Jedan kraj ima niske frekvencije, a drugi kraj visoke frekvencije. Valovi niske frekvencije su dugi za određeno vremensko razdoblje. To su stvari poput radara, televizije i radio valova. Visokofrekventna zračenja su visokoenergetski valovi kratke valne duljine. To znači da je sama valna duljina vrlo kratka za dani vremenski period. To su, na primjer, gama zrake, x-zrake i ultraljubičaste zrake.
O tome možete razmišljati na sljedeći način: valovi niske frekvencije su poput penjanja uzbrdo s postupnim usponom, dok su valovi visoke frekvencije poput brzog penjanja uz strmo, gotovo okomito brdo. Visina svakog brda je ista. Frekvencija elektromagnetskog vala određuje koliko energije nosi. Elektromagnetski valovi koji su duži i stoga nižih frekvencija nose mnogo manje energije od onih s kraćim valnim duljinama i višim frekvencijama.
To je razlog zašto X-zrake i ultraljubičasto zračenje mogu biti opasni. Nose toliko energije da, ako dođu u vaše tijelo, mogu oštetiti stanice i uzrokovati probleme poput raka i promjena DNK. Stvari poput radija i infracrvenih valova, koji nose mnogo manje energije, zapravo nemaju nikakav utjecaj nanemamo utjecaja. To je dobro, jer se sigurno ne želite izložiti riziku jednostavnim uključivanjem stereo.
Vidljiva svjetlost, koju mi i druge životinje možemo vidjeti svojim očima, nalazi se gotovo u sredini spektra. Drugih valova ne vidimo, ali to ne znači da ih nema. Zapravo, insekti mogu vidjeti ultraljubičasto svjetlo, ali ne i našu vidljivu svjetlost. Njima cvijeće izgleda sasvim drugačije nego nama, a to im pomaže da znaju koje biljke posjetiti, a kojih se kloniti.
Izvor sve energije
Sunčevu svjetlost uzimamo zdravo za gotovo, ali ne mora biti, jer, zapravo, sva energija na Zemlji ovisi o ovoj velikoj, svijetloj zvijezdi u središtu našeg Sunčevog sustava. A dok smo u njemu, trebamo se zahvaliti i našoj atmosferi, jer ona upija dio zračenja prije nego što stigne do nas. Važna je ravnoteža: previše sunčeve svjetlosti i Zemlja postaje vruća, premalo i počinje se smrzavati.
Prolazeći kroz atmosferu, spektar sunčevog zračenja u blizini površine Zemlje daje energiju u različitim oblicima. Prvo, pogledajmo različite načine prijenosa:
- Konduktivnost (provodljivost) je kada se energija prenosi iz izravnog kontakta. Kad opečete ruku vrućom tavom jer ste zaboravili staviti rukavicu za pećnicu, to je provodljivost. Posuđe prenosi toplinu na vaše ruke izravnim kontaktom. Također, kada vaša stopala dotaknu hladne pločice u kupaonici ujutro, one prenose toplinu na pod direktnim kontaktom -vodljivost u akciji.
- Disipacija je kada se energija prenosi strujama u tekućini. Može biti i plin, ali proces je ionako isti. Kada se tekućina zagrije, molekule su pobuđene, raspršene i manje guste, pa imaju tendenciju porasta. Kako se ohlade, ponovno padaju, stvarajući put stanične struje.
- Zračenje (zračenje) je kada se energija prenosi u obliku elektromagnetskih valova. Razmislite o tome kako je dobro sjediti uz vatru i osjetiti kako iz nje zrači toplina dobrodošlice – to je zračenje. Radio valovi, svjetlosni i toplinski valovi mogu putovati s jednog mjesta na drugo bez pomoći ikakvih materijala.
Osnovni spektri sunčevog zračenja
Sunce ima različito zračenje: od x-zraka do radio valova. Sunčeva energija je svjetlost i toplina. Njegov sastav:
- 6-7% UV svjetla,
- oko 42% vidljive svjetlosti,
- 51% NIR.
Primamo solarnu energiju intenzitetom od 1 kilovat po kvadratnom metru na razini mora mnogo sati dnevno. Otprilike polovica zračenja je u vidljivom kratkovalnom dijelu elektromagnetskog spektra. Druga polovica je u bliskom infracrvenom, a malo u ultraljubičastom.
UV zračenje
To je ultraljubičasto zračenje u sunčevom spektru koje ima intenzitet veći od ostalih: do 300-400 nm. Dio ovog zračenja koji ne apsorbira atmosferaproizvodi opekline ili opekline od sunca za ljude koji su bili na suncu dulje vrijeme. UV zračenje na sunčevoj svjetlosti ima pozitivne i negativne učinke na zdravlje. Glavni je izvor vitamina D.
Vidljivo zračenje
Vidljivo zračenje u sunčevom spektru ima prosječan intenzitet. Kvantitativne procjene toka i varijacije u njegovoj spektralnoj distribuciji u vidljivom i bliskom infracrvenom području elektromagnetskog spektra od velikog su interesa za proučavanje sunčevo-terestričkih utjecaja. Raspon od 380 do 780 nm vidljiv je golim okom.
Razlog je taj što je većina energije sunčevog zračenja koncentrirana u tom rasponu i ono određuje toplinsku ravnotežu Zemljine atmosfere. Sunčeva svjetlost je ključni čimbenik u procesu fotosinteze, koju biljke i drugi autotrofni organizmi koriste za pretvaranje svjetlosne energije u kemijsku energiju koja se može koristiti kao gorivo za tijelo.
Infracrveno zračenje
Infracrveni spektar, koji se proteže od 700nm do 1,000,000nm (1mm), sadrži važan dio elektromagnetskog zračenja koje dopire do Zemlje. Infracrveno zračenje u sunčevom spektru ima tri vrste intenziteta. Znanstvenici dijele ovaj raspon u 3 vrste na temelju valne duljine:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1 mm.
Zaključak
Mnogoživotinje (uključujući ljude) imaju osjetljivost u rasponu od oko 400-700 nm, a upotrebljivi spektar vida boja kod ljudi, na primjer, iznosi oko 450-650 nm. Uz efekte koji se javljaju pri zalasku i izlasku sunca, spektralni sastav se mijenja prvenstveno u odnosu na to kako sunčeva svjetlost izravno pada na tlo.
Svaka dva tjedna Sunce opskrbljuje naš planet dovoljno energije za cijelu godinu. S tim u vezi, sunčevo zračenje se sve više razmatra kao alternativni izvor energije.
