Слънчева радиация - какво е това? Обща слънчева радиация. Слънчева радиация или йонизиращо лъчение от слънцето

Ярката звезда ни изгаря с горещи лъчи и ни кара да се замислим за значението на радиацията в живота ни, нейните ползи и вреди. Какво е слънчева радиация? Урок училищна физикани кани да започнем, като се запознаем с концепцията за електромагнитното излъчване като цяло. Този термин обозначава друга форма на материята – различна от субстанцията. Това включва както видимата светлина, така и спектъра, който не се възприема от окото. Тоест рентгенови лъчи, гама лъчи, ултравиолетови и инфрачервени лъчи.

Електромагнитни вълни

При наличие на източник-излъчвател на радиация, неговите електромагнитни вълни се разпространяват във всички посоки със скоростта на светлината. Тези вълни, както всички други, имат определени характеристики. Те включват честотата на вибрациите и дължината на вълната. Всяко тяло, чиято температура се различава от абсолютната нула, има свойството да излъчва радиация.

Слънцето е основният и най-мощен източник на радиация в близост до нашата планета. От своя страна самата Земя (нейната атмосфера и повърхност) излъчва радиация, но в различен диапазон. Наблюдението на температурните условия на планетата за дълги периоди от време доведе до хипотезата за баланс в количеството топлина, получена от Слънцето и изхвърлена в открития космос.

Слънчева радиация: спектрален състав

Абсолютното мнозинство (около 99%) от слънчевата енергия в спектъра се намира в диапазона на дължината на вълната от 0,1 до 4 микрона. Останалият 1% са лъчи с по-голяма и по-малка дължина, включително радиовълни и рентгенови лъчи. Около половината от лъчистата енергия на слънцето е в спектъра, който възприемаме с очите си, приблизително 44% е в инфрачервеното лъчение, а 9% е в ултравиолетовото лъчение. Как да разберем как се разделя слънчевата радиация? Изчисляването на разпределението му е възможно благодарение на изследвания от космически спътници.

Има вещества, които могат да влязат в специално състояние и да излъчват допълнително лъчение с различен диапазон на дължината на вълната. Например, има блясък, когато ниски температуриах, не е типично за излъчването на светлина от това вещество. Този видлъчение, наречено луминесцентно, не реагира на обичайните принципи на топлинното излъчване.

Явлението луминесценция възниква, след като веществото погълне определено количество енергия и премине в друго състояние (така нареченото възбудено състояние), което е с по-висока енергия, отколкото при собствената температура на веществото. Луминесценцията се появява при обратния преход - от възбудено състояние към познато състояние. В природата можем да го наблюдаваме под формата на сияния на нощното небе и полярно сияние.

Нашето светило

Енергията на слънчевите лъчи е почти единственият източник на топлина за нашата планета. Неговото собствено излъчване, идващо от дълбините му към повърхността, има интензитет, който е приблизително 5 хиляди пъти по-малък. Освен това видимата светлина е един от най-важните факториживотът на планетата е само част от слънчевата радиация.

Енергията на слънчевите лъчи се превръща в топлина, по-малка част - в атмосферата, а по-голяма - на повърхността на Земята. Там се изразходва за нагряване на вода и почва (горни слоеве), които след това отдават топлина на въздуха. Нагрявайки се, атмосферата и земната повърхност от своя страна излъчват инфрачервени лъчи в космоса, като същевременно се охлаждат.

Слънчева радиация: определение

Радиацията, която идва на повърхността на нашата планета директно от слънчевия диск, обикновено се нарича пряка слънчева радиация. Слънцето го разпръсква във всички посоки. Като се има предвид огромното разстояние от Земята до Слънцето, пряката слънчева радиация във всяка точка на земната повърхност може да бъде представена като лъч от успоредни лъчи, чийто източник е почти безкраен. Площ, перпендикулярна на лъчите слънчева светлина, по този начин получава най-голямото си количество.

Плътността на радиационния поток (или радиацията) е мярка за количеството радиация, падащо върху определена повърхност. Това е количеството лъчиста енергия, падаща за единица време на единица площ. Тази величина се измерва - излъчване - във W/m2. Нашата Земя, както всички знаят, се върти около Слънцето по елипсоидална орбита. Слънцето се намира в един от фокусите на тази елипса. Следователно всяка година в определен момент (в началото на януари) Земята заема най-близка до Слънцето позиция, а в друг (в началото на юли) – най-отдалечена от него. В този случай количеството енергия на осветяване се променя обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до осветителното тяло.

Къде отива слънчевата радиация, която достига до Земята? Видовете му се определят от много фактори. Зависи от географска ширина, влажност, облачност, част от него се разпръсква в атмосферата, част се абсорбира, но по-голямата част все пак достига до повърхността на планетата. В този случай малко количество се отразява, а основното количество се абсорбира от земната повърхност, под въздействието на което се нагрява. Разсеяната слънчева радиация също частично попада върху земната повърхност, частично се поглъща от нея и частично се отразява. Останалата част отива в открития космос.

Как става разпределението?

Еднородна ли е слънчевата радиация? Неговите типове след всички „загуби“ в атмосферата могат да се различават по своя спектрален състав. В края на краищата лъчите с различна дължина се разпръскват и поглъщат по различни начини. Средно атмосферата поглъща около 23% от първоначалното си количество. Приблизително 26% от общия поток се превръща в разсеяна радиация, 2/3 от която след това удря Земята. По същество това е друг вид излъчване, различно от първоначалното. Разсеяната радиация се изпраща към Земята не от диска на Слънцето, а от небесния свод. Има различен спектрален състав.

Поглъща радиация предимно в озон - видимия спектър, и ултравиолетови лъчи. Инфрачервеното лъчение се абсорбира от въглероден диоксид (въглероден диоксид), който между другото е много малко в атмосферата.

Разсейването на радиацията, което го отслабва, възниква за всяка дължина на вълната в спектъра. В процеса неговите частици попадат под електромагнитно влияние, преразпределят енергията на падащата вълна във всички посоки. Тоест, частиците служат като точкови източници на енергия.

Дневна светлина

Поради разсейването, светлината, идваща от слънцето, променя цвета си, когато преминава през слоеве атмосфера. Практическо значениеразсейване - при създаване на дневна светлина. Ако Земята беше лишена от атмосфера, осветление щеше да съществува само на места, където преки или отразени слънчеви лъчи попадат на повърхността. Тоест атмосферата е източникът на светлина през деня. Благодарение на него той е лек както на места, недостъпни за преки лъчи, така и когато слънцето е скрито зад облаците. Именно разсейването придава цвят на въздуха – ние виждаме небето синьо.

От какво друго зависи слънчевата радиация? Факторът на мътност не трябва да се отхвърля. В крайна сметка радиацията се отслабва по два начина - от самата атмосфера и водни пари, както и различни примеси. Нивото на прах се увеличава през лятото (както и съдържанието на водни пари в атмосферата).

Общо облъчване

Отнася се за общото количество радиация, падаща върху земната повърхност, както пряка, така и дифузна. Общата слънчева радиация намалява при облачно време.

Поради тази причина през лятото общата радиация е средно по-висока преди обяд, отколкото след него. И през първото полугодие - повече, отколкото през второто.

Какво се случва с общата радиация на земната повърхност? Когато попадне там, основно се абсорбира от горния слой на почвата или водата и се превръща в топлина, а част от нея се отразява. Степента на отражение зависи от естеството на земната повърхност. Показател, изразяващ процента на отразената слънчева радиация към общото количество, падащо на повърхността, се нарича повърхностно албедо.

Концепцията за собствено излъчване на земната повърхност се отнася до дълговълнова радиация, излъчвана от растителността, снежната покривка, горните слоеве на водата и почвата. Радиационният баланс на повърхността е разликата между абсорбираното и излъченото количество.

Ефективно излъчване

Доказано е, че насрещното лъчение почти винаги е по-малко от земното лъчение. Поради това земната повърхност търпи топлинни загуби. Разликата между стойностите на собствената радиация на повърхността и атмосферната радиация се нарича ефективна радиация. Това всъщност е чиста загуба на енергия и в резултат на това топлина през нощта.

Съществува и през деня. Но през деня той е частично компенсиран или дори покрит от погълнатата радиация. Следователно земната повърхност е по-топла през деня, отколкото през нощта.

За географското разпределение на радиацията

Слънчевата радиация на Земята се разпределя неравномерно през годината. Неговото разпределение има зонален характер и изолиниите (свързващи точки с равни стойности) на радиационния поток изобщо не са идентични с широчинните кръгове. Това несъответствие се дължи на различни нива на облачност и прозрачност на атмосферата в различните региони на земното кълбо.

Общата слънчева радиация през годината е най-голяма в субтропичните пустини с частично облачна атмосфера. В горските райони е много по-малко екваториален пояс. Причината за това е повишената облачност. Към двата полюса този показател намалява. Но в района на полюсите отново се увеличава - в северното полукълбо е по-малко, в района на снежна и частично облачна Антарктида - повече. Над повърхността на океаните средно слънчевата радиация е по-малка, отколкото над континентите.

Почти навсякъде на Земята повърхността има положителен радиационен баланс, тоест за едно и също време притокът на радиация е по-голям от ефективната радиация. Изключение правят районите на Антарктика и Гренландия с техните ледени плата.

Изправени ли сме пред глобално затопляне?

Но горното не означава ежегодно затопляне на земната повърхност. Излишната погълната радиация се компенсира от изтичане на топлина от повърхността в атмосферата, което се случва при промяна на фазата на водата (изпарение, кондензация под формата на облаци).

Следователно радиационното равновесие като такова не съществува на повърхността на Земята. Но има топлинно равновесие - доставката и загубата на топлина се балансират по различни начини, включително радиация.

Разпределение на баланса по картата

При същите географски ширини на земното кълбо радиационният баланс е по-голям на повърхността на океана, отколкото над сушата. Това може да се обясни с факта, че слоят, който абсорбира радиацията в океаните е по-дебел, като в същото време ефективната радиация там е по-малка поради студа на морската повърхност в сравнение със сушата.

В пустините се наблюдават значителни колебания в амплитудата на разпространението му. Балансът там е по-нисък поради високата ефективна радиация при сух въздух и ниска облачност. Намалява се в по-малка степен в областите мусонен климат. През топлия сезон облачността там се увеличава, а абсорбираната слънчева радиация е по-малка, отколкото в други райони на същата географска ширина.

Разбира се, основният фактор, от който зависи средната годишна слънчева радиация, е географската ширина на дадена област. Рекордни „порции“ ултравиолетова радиация отиват в страни, разположени близо до екватора. Това е Североизточна Африка, нейното източно крайбрежие, Арабският полуостров, северната и западната част на Австралия, част от островите на Индонезия и западното крайбрежие на Южна Америка.

В Европа най-голямата доза светлина и радиация се получава от Турция, Южна Испания, Сицилия, Сардиния, островите на Гърция и бреговете на Франция ( Южна част), както и части от Италия, Кипър и Крит.

Какво за нас?

Общата слънчева радиация в Русия е разпределена на пръв поглед неочаквано. На територията на нашата страна, колкото и да е странно, не черноморските курорти държат палмата. Най-големите дози слънчева радиациясе срещат в териториите, граничещи с Китай и Северна Земля. Като цяло слънчевата радиация в Русия не е особено интензивна, което напълно се обяснява с нашия север географско местоположение. Минималното количество слънчева светлина отива в северозападния регион - Санкт Петербург, заедно с околните райони.

Слънчевата радиация в Русия е по-ниска от тази в Украйна. Там най-много ултравиолетова радиация отива в Крим и отвъддунавските територии, на второ място са Карпатите и южните райони на Украйна.

Общата (включваща както пряка, така и дифузна) слънчева радиация, падаща върху хоризонтална повърхност, е дадена по месеци в специално разработени таблици за различни територии и се измерва в MJ/m2. Например слънчевата радиация в Москва варира от 31-58 зимни месецидо 568-615 през лятото.

За слънчевата инсолация

Инсолация или обем полезно излъчванеинцидент на слънчева повърхност варира значително от едно географско местоположение до друго. Годишната инсолация се изчислява на един квадратен метърв мегавати. Например в Москва тази стойност е 1,01, в Архангелск - 0,85, в Астрахан - 1,38 MW.

При определянето му е необходимо да се вземат предвид фактори като времето на годината (през зимата има по-ниска осветеност и продължителност на деня), естеството на терена (планините могат да блокират слънцето), характерни за дадена област метеорологично време- мъгла, чести дъждовеи облачност. Светлоприемащата равнина може да бъде ориентирана вертикално, хоризонтално или наклонено. Количеството слънчева светлина, както и разпределението на слънчевата радиация в Русия, са данни, групирани в таблица по градове и региони, посочващи географската ширина.

Слънчевата радиация е радиация, характерна за звездата на нашата планетна система. слънце - главна звезда, около който обикалят Земята и съседните й планети. Всъщност това е огромна гореща газова топка, която непрекъснато излъчва потоци енергия в пространството около себе си. Това е, което се нарича радиация. Смъртоносна, в същото време тази енергия е един от основните фактори, които правят възможен животна нашата планета. Както всичко на този свят, ползите и вредите от слънчевата радиация за органичния живот са тясно взаимосвързани.

Общ преглед

За да разберете какво е слънчева радиация, първо трябва да разберете какво е Слънцето. Основният източник на топлина, който осигурява условията за органично съществуване на нашата планета, във вселенските простори, е само малка звезда в галактическите покрайнини млечен път. Но за земляните Слънцето е центърът на минивселената. В края на краищата нашата планета се върти около тази газова бучка. Слънцето ни дава топлина и светлина, тоест доставя форми на енергия, без които нашето съществуване би било невъзможно.

В древността източникът на слънчева радиация – Слънцето – е бил божество, обект, достоен за поклонение. Слънчевата траектория по небето изглеждаше на хората очевидно доказателство за Божията воля. Опитите да се разбере същността на явлението, да се обясни какво представлява тази звезда, са правени от дълго време и Коперник има особено важен принос за тях, формирайки идеята за хелиоцентризма, която е поразително различна от общоприетата геоцентризъм от онази епоха. Със сигурност обаче е известно, че дори в древни времена учените много пъти са мислили какво е Слънцето, защо е толкова важно за всякакви форми на живот на нашата планета, защо движението на това светило е точно по начина, по който виждаме то.

Напредъкът на технологиите позволи да се разбере по-добре какво е Слънцето, какви процеси се случват вътре в звездата, на нейната повърхност. Учените са научили какво е слънчева радиация, как газовият обект влияе на планетите в зоната на влияние, по-специално на климата на Земята. Сега човечеството разполага с достатъчно обемна база от знания, за да кажем с увереност: успяхме да разберем каква е същността на излъчваната от Слънцето радиация, как да измерим този енергиен поток и как да формулираме характеристиките на неговото въздействие върху различни форми на органичния живот на Земята.

Относно условията

Най-важната стъпка в усвояването на същността на понятието е направена през миналия век. Тогава изтъкнатият астроном А. Едингтън формулира предположение: в слънчевите дълбини се случва термоядрен синтез, което позволява освобождаването на огромен бройенергия, излъчвана в пространството около звездата. Опитвайки се да се оцени величината на слънчевата радиация, бяха положени усилия да се определят действителните параметри на околната среда на светилото. Така температурата на ядрото, 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 опитите си да оценят количеството слънчева радиация, учените установиха, че хелиевите ядра по своята маса са по-ниски от общата стойност от 4 протона, необходими за образуването нова структура. Така беше идентифицирана характеристика на реакциите, наречена „дефект на масата“. Но в природата нищо не може да изчезне безследно! В опит да намерят „избягалите“ стойности, учените сравняват енергийното лечение и спецификата на масовите промени. Тогава беше възможно да се разкрие, че разликата се излъчва от гама лъчи.

Излъчените обекти си проправят път от ядрото на нашата звезда до нейната повърхност през множество газови атмосферни слоеве, което води до фрагментация на елементи и образуване на електромагнитно излъчване. Сред другите видове слънчева радиация е светлината, възприемана от човешкото око. Грубите оценки показват, че процесът на преминаване на гама лъчи отнема около 10 милиона години. Още осем минути - и излъчената енергия достига повърхността на нашата планета.

Как и какво?

Слънчевата радиация е цялостният комплекс от електромагнитно излъчване, който има доста широк диапазон. Това включва така наречения слънчев вятър, тоест енергиен поток, образуван от електрони, леки частици. В граничния слой на атмосферата на нашата планета постоянно се наблюдава една и съща интензивност на слънчевата радиация. Енергията на звездата е дискретна, преносът й се осъществява чрез кванти, докато корпускулярният нюанс е толкова незначителен, че лъчите могат да се разглеждат като електромагнитни вълни. И тяхното разпределение, както установиха физиците, се случва 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;
• радио вълна;
• Бяла светлина;
• ултравиолетови;
• гама;
• Рентгенов.

Съотношението между инфрачервена, видима и ултравиолетова светлина се оценява най-добре, 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.

Изследванията показват, че слънчевата радиация се абсорбира предимно от планетарната атмосфера. Благодарение на това се получава нагряване до температура, удобна за органичния живот, характерен за Земята. Съществуващата озонова обвивка позволява само една стотна да премине ултравиолетова радиация. В този случай вълните с малка дължина, които са опасни за живите същества, са напълно блокирани. Атмосферните слоеве са в състояние да разпръснат почти една трета от слънчевите лъчи, а други 20% се абсорбират. Следователно не повече от половината от общата енергия достига повърхността на планетата. Това е този „остатък“, който науката нарича пряка слънчева радиация.

Какво ще кажете за повече подробности?

Има няколко аспекта, които определят колко интензивна ще бъде пряката радиация. Най-значими са ъгълът на падане в зависимост от географската ширина ( географски характеристикитерен на глобус), времето от годината, което определя колко голямо е разстоянието до определена точка от източника на радиация. Много зависи от характеристиките на атмосферата - колко е замърсена, колко има даден моментоблаци И накрая, естеството на повърхността, върху която пада лъчът, играе роля, а именно способността му да отразява входящите вълни.

Общата слънчева радиация е количество, което комбинира разпръснати обеми и пряка радиация. Параметърът, използван за оценка на интензивността, се изчислява в калории на единица площ. В същото време не забравяйте, че в различни часове на деня стойностите, характерни за радиацията, се различават. Освен това енергията не може да се разпредели 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-далеч от екватора, толкова по-ниска ще бъде общата радиация на слънчевите вълни.

Както установиха учените, енергията на слънчевата радиация оказва сериозно влияние върху климата на планетата и подчинява жизнената активност на различни организми, съществуващи на Земята. У нас, както и на територията на най-близките ни съседи, както и в други страни, разположени в северното полукълбо, през зимата преобладаващ дял има разсеяната радиация, но през лятото преобладава пряката радиация.

Инфрачервени вълни

От общото количество обща слънчева радиация внушителен процент принадлежи на инфрачервения спектър, който не се възприема от човешкото око. Поради такива вълни повърхността на планетата се нагрява, като постепенно пренася топлинна енергия въздушни маси. Това спомага за поддържането на комфортен климат и поддържа условия за съществуване на органичен живот. Ако не настъпят сериозни смущения, климатът остава относително 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 нагрят обект, включително обикновена батерия в човешки дом. То е на принципа на възприятието инфрачервено лъчениеДействат множество устройства, които позволяват да се видят нагрети тела на тъмно или при други неудобни за очите условия. Между другото, компактните устройства, които станаха толкова популярни напоследък, работят на подобен принцип за оценка през кои зони на сградата възникват най-големите загуби на топлина. Тези механизми са особено широко разпространени сред строителите, както и собствениците на частни къщи, тъй като те помагат да се идентифицира през кои зони се губи топлина, да се организира тяхната защита и да се предотврати ненужното потребление на енергия.

Не подценявайте влиянието на слънчевата радиация в инфрачервения спектър върху човешкото тяло, просто защото очите ни не могат да възприемат такива вълни. По-специално, радиацията се използва активно в медицината, тъй като позволява увеличаване на концентрацията на левкоцити в кръвоносна система, а също така нормализира кръвния поток чрез увеличаване на лумена на кръвоносните съдове. Устройствата, базирани на инфрачервения спектър, се използват като профилактика на кожни патологии, терапевтични за възпалителни процеси в остра и хронична форма. Най-модерните лекарства помагат да се справят 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 могат да бъдат открити с други средства. 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 дълго време.

Природата около нас е загадъчна и до днес, това важи и за излъчванията с различни дължини на вълните. 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 гнойни възпалени зони, кървене и злокачествени новообразувания. Инфрачервеният спектър е противопоказан за хора, страдащи от дисфункция на сърцето и кръвоносните съдове, включително тези, разположени в мозъка.

Видима светлина

Един от елементите на общата слънчева радиация е видимата за човешкото око светлина. Вълновите лъчи се движат по права линия, така че не се припокриват. 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 ключови параметри на светлината играят роля:

• пречупване;
• отражение;
• абсорбция.

Както установиха учените, обектите не могат да бъдат източници на Видима светлина, но може да абсорбира радиацията и да я отразява. Ъглите на отражение и честотите на вълните варират. В течение на много векове 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 на отразени светлинни вълни. Това излъчване е малка разлика между ултравиолетовите и инфрачервените вълни.

Множество любопитни и мистериозни характеристики на светлината не само станаха тема на много трудове, но и бяха основа за появата на нова физическа дисциплина. В същото време се появиха ненаучни практики и теории, привържениците на които смятат, че цветът може да повлияе физическо състояниечовек, психика. Въз основа на такива предположения хората се обграждат с предмети, които са най-приятни за очите им, което прави ежедневието им по-удобно.

ултравиолетово

Също толкова важен аспект на общата слънчева радиация е ултравиолетовата радиация, образувана от вълни с голяма, средна и малка дължина. Те се различават помежду си както по физически параметри, така и по характеристиките на тяхното влияние върху формите на органичния живот. Дългите ултравиолетови вълни например се разпръскват най-вече в атмосферните слоеве и само малък процент достигат земната повърхност. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-дълбоко такова лъчение може да проникне в човешката (и не само) кожа.

От една страна, ултравиолетовото лъчение е опасно, но без него съществуването на разнообразен органичен живот е невъзможно. Това излъчване е отговорно за образуването на калциферол в тялото, а този елемент е необходим за изграждането костна тъкан. UV спектърът е мощна профилактика на рахит и остеохондроза, което е особено важно при детство. В допълнение, такова излъчване:

• нормализира метаболизма;
• активира производството на основни ензими;
• подобрява регенеративните процеси;
• стимулира притока на кръв;
• разширява кръвоносните съдове;
• стимулира имунната система;
• води до образуването на ендорфин, което означава, че нервната превъзбуда намалява.

но от друга страна

По-горе беше посочено, че общата слънчева радиация е количеството радиация, което достига повърхността на планетата и се разпръсква в атмосферата. Съответно, елементът на този обем е ултравиолетов от всички дължини. Трябва да се помни, че този фактор има както положителни, така и отрицателни странивлияние върху органичния живот. Слънчевите бани, въпреки че често са полезни, могат да бъдат източник на опасности за здравето. Прекомерното излагане на пряка слънчева светлина, особено в условия на повишена слънчева активност, е вредно и опасно. Дългосрочните ефекти върху тялото, както и твърде високата радиационна активност причиняват:

• изгаряния, зачервяване;
• подуване;
• хиперемия;
• топлина;
• гадене;
• повръщане.

Продължителното ултравиолетово облъчване провокира нарушения в апетита, функционирането на централната нервна система, имунна система. Освен това започва да ме боли главата. 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 чувства зле, трябва да се окаже първа помощ. Схемата е следната:

• помогнете да преминете от пряка светлина към хладно, засенчено място;
• поставете пациента по гръб, така че краката му да са по-високи от главата (това ще помогне за нормализиране на кръвния поток);
• охладете врата и лицето си с вода и поставете студен компрес на челото;
• разкопчайте вратовръзката, колана, свалете тесни дрехи;
• половин час след атаката, дайте хладка вода (малко количество) за пиене.

Ако жертвата загуби съзнание, важно е незабавно да потърсите помощ от лекар. Екипът на линейката ще премести лицето на безопасно място и ще му направи инжекция с глюкоза или витамин С. Лекарството се прилага във вена.

Как да почерняваме правилно?

За да не научите от собствения си опит колко неприятно може да бъде прекомерното количество слънчева радиация, получена от тен, важно е да спазвате правилата за безопасно прекарване на времето на слънце. Ултравиолетовата светлина инициира производството на меланин, хормон, който помага на кожата да се защити от отрицателно влияниевълни Под въздействието на това вещество кожата става по-тъмна, а нюансът става бронзов. И до ден днешен продължават дебатите за това колко е полезно и вредно за хората.

От една страна, тенът 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 смята за модерен и красив. За да сведете до минимум рисковете за себе си, е разумно, преди да започнете плажни процедури, да разберете защо количеството слънчева радиация, получено по време на слънчеви бани, е опасно и как да минимизирате рисковете за себе си. За да направят преживяването възможно най-приятно, слънчевите бани трябва:

• да се пие много вода;
• използвайте продукти за защита на кожата;
• правете слънчеви бани вечер или сутрин;
• прекарвайте не повече от час на пряка слънчева светлина;
• не пийте алкохол;
• включете в менюто храни, богати на селен, токоферол и тирозин. Не забравяйте за бета-каротина.

Значението на слънчевата радиация за човешкия организъм е изключително голямо, като не трябва да се пренебрегват както положителните, така и отрицателните страни. Трябва да се разбере, че различните хора имат биохимични реакции с индивидуални характеристики, така че за някои половин час слънчеви бани може да бъде опасен. Разумно преди плажен сезонконсултирайте се с лекар, преценете вида и състоянието на кожата. Това ще помогне за предотвратяване на увреждане на здравето.

Ако е възможно, трябва да избягвате тен в напреднала възраст, по време на периода на раждане на бебе. Не е съвместим с слънчеви бани рак, психични разстройства, кожни патологии и сърдечна дисфункция.

Обща радиация: къде е недостигът?

Процесът на разпространение на слънчевата радиация е доста интересен за разглеждане. Както бе споменато по-горе, само около половината от всички вълни могат да достигнат повърхността на планетата. Къде отиват останалите? Роля играят различните слоеве на атмосферата и микроскопичните частици, от които те се образуват. Впечатляваща част, както беше посочено, се абсорбира озонов слой- това са всички вълни, чиято дължина е по-малка от 0,36 микрона. Освен това озонът е способен да абсорбира някои видове вълни от видимия за човешкото око спектър, т.е. диапазона от 0,44-1,18 микрона.

Ултравиолетовата светлина се абсорбира до известна степен от кислородния слой. Това е типично за радиация с дължина на вълната 0,13-0,24 микрона. Въглеродният диоксид и водната пара могат да абсорбират малък процент от инфрачервения спектър. Атмосферният аерозол абсорбира част (IR спектър) от общото количество слънчева радиация.

Вълните от късата категория се разсейват в атмосферата поради наличието на микроскопични нехомогенни частици, аерозол и облаци. Нехомогенните елементи, частици, чиито размери са по-малки от дължината на вълната, предизвикват молекулярно разсейване, а по-големите се характеризират с явлението, описано от индикатриса, тоест аерозол.

Останалото количество слънчева радиация достига земната повърхност. Той съчетава пряка радиация и разсеяна радиация.

Общо лъчение: важни аспекти

Общата стойност е количеството слънчева радиация, получена от територията, както и погълнато в атмосферата. Ако в 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 облаци, разсеяната радиация е една четвърт от общата радиация.

Следователно страната ни принадлежи към северните повечетогодина в южните районирадиацията е значително по-голяма, отколкото в северните райони. Това се дължи на позицията на звездата в 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 и продължителността на дневните часове е по-дълга, отколкото през другите месеци на година. Освен това, средно в азиатската половина на страната, при липса на облаци, общата радиация е по-значителна, отколкото на запад. Максималната сила на вълновата радиация настъпва по обяд, а годишният максимум настъпва през юни, когато слънцето е най-високо в небето.

Общата слънчева радиация е количеството слънчева енергия, достигаща нашата планета. Трябва да се помни, че различни атмосферни фактори водят до факта, че годишното количество обща радиация е по-малко, отколкото би могло да бъде. Повечето голяма разликамежду реално наблюдаваното и максимално възможното е характерно за Далекоизточните региони в летен период. Мусоните провокират изключително плътни облаци, така че общата радиация намалява приблизително наполовина.

Любопитно да знам

Най-голям процент от максимално възможното излагане на слънчева енергия реално се наблюдава (за 12 месеца) в южната част на страната. Цифрата достига 80%.

Облачността не винаги води до същото количество разсейване на слънчевата радиация. Формата на облаците и характеристиките на слънчевия диск в определен момент играят роля. Ако е отворен, тогава облачността причинява намаляване на пряката радиация, докато разсеяната радиация се увеличава рязко.

Възможно е също така да има дни, когато пряката радиация е приблизително същата по сила като разсеяната радиация. Общата дневна стойност може да бъде дори по-голяма от радиационната характеристика на напълно безоблачен ден.

За 12 месеца трябва да се обърне специално внимание астрономически явлениякато определящи общи числени показатели. В същото време облачността води до факта, че максимумът на радиацията всъщност 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. е публикувана важна научно-популярна работа за методите на защита. Неговите автори са съветските учени Каманин и Бубнов. Известно е, че за човек дозата на радиация на седмица трябва да бъде не повече от 0,3 рентгена, докато за една година - в рамките на 15 R. За краткотрайно облъчване границата за човек е 600 R. Полетите в космоса, особено в условия на непредвидима слънчева активност, може да бъде придружено от значително облъчване на астронавтите, което изисква вземане на допълнителни меркизащита от вълни с различна дължина.

Измина повече от десетилетие от мисиите на Аполо, по време на които бяха тествани методи за защита и бяха изследвани факторите, влияещи върху човешкото здраве, но до ден днешен учените не могат да намерят ефективни, надеждни методи за прогнозиране на геомагнитни бури. Можете да направите прогноза въз основа на часове, понякога за няколко дни, но дори и за седмично предположение, шансовете за изпълнение са не повече от 5%. Слънчевият вятър е още по-непредвидимо явление. С вероятност един на всеки трима астронавтите, тръгващи на нова мисия, може да се окажат в мощни потоци радиация. Това прави въпроса както за изследването, така и за прогнозирането на характеристиките на радиацията и разработването на методи за защита от нея още по-важен.

Късовълнова радиация от Слънцето

Ултравиолетовото и рентгеновото лъчение се излъчват главно от горните слоеве на хромосферата и короната. Това е установено чрез изстрелване на ракети с инструменти по време слънчеви затъмнения. Много горещата слънчева атмосфера винаги излъчва невидима късовълнова радиация, но е особено мощна през годините на максимална слънчева активност. По това време ултравиолетовата радиация се увеличава приблизително два пъти, а рентгеновата радиация се увеличава десетки и стотици пъти в сравнение с радиацията в годините на минимума. Интензитетът на късовълновата радиация варира от ден на ден, нараствайки рязко, когато възникнат изригвания.

Ултравиолетовото и рентгеновото лъчение частично йонизират слоевете земна атмосфера, образуващи йоносферата на височини 200–500 km от повърхността на Земята. Йоносферата играе важна роля в радиокомуникациите на дълги разстояния: радиовълните, идващи от радиопредавателя, многократно се отразяват от йоносферата и земната повърхност, преди да достигнат антената на приемника. Състоянието на йоносферата се променя в зависимост от условията на нейното осветяване от Слънцето и протичащите върху нея явления. Следователно, за да се осигури стабилна радиокомуникация, е необходимо да се вземе предвид времето на деня, времето на годината и състоянието на слънчевата активност. След най-мощните слънчеви изригвания броят на йонизираните атоми в йоносферата се увеличава и радиовълните се поглъщат частично или напълно от нея. Това води до влошаване и дори временно прекъсване на радиокомуникациите.

Особено внимание учените обръщат на изследването на озоновия слой в земната атмосфера. Озонът се образува в резултат на фотохимични реакции (поглъщане на светлина от кислородни молекули) в стратосферата и основната му маса е концентрирана там. Общо в земната атмосфера има приблизително 3 10 9 тона озон. Това е много малко: дебелината на слоя чист озон на повърхността на Земята няма да надвишава 3 mm! Но ролята на озоновия слой, който се простира на височина от няколко десетки километра над повърхността на Земята, е изключително голяма, тъй като предпазва всички живи същества от въздействието на опасното късовълново (и предимно ултравиолетово) лъчение от Слънцето. . Съдържанието на озон не е постоянно навсякъде различни географски ширинии в различни временана годината. Тя може да намалее (понякога много значително) в резултат на различни процеси. Това може да бъде улеснено, например, от емисии в атмосферата голямо количествоозоноразрушаващи хлорсъдържащи вещества от промишлен произход или аерозолни емисии, както и емисии, съпътстващи вулканични изригвания. Области на рязко намаляване на нивата на озон („озонови дупки“) бяха открити над различни региони на нашата планета, не само над Антарктида и редица други територии на южното полукълбо на Земята, но и над северното полукълбо. През 1992 г. започнаха да се появяват тревожни съобщения за временно изтъняване на озоновия слой над северната част на Европейска Русия и намаляване на нивата на озон над Москва и Санкт Петербург. Учените осъзнават глобален характерпроблеми, организират екологични изследвания в световен мащаб, включително, на първо място, глобална система за непрекъснат мониторинг на състоянието на озоновия слой. Бяха разработени и подписани международни споразумения за защита на озоновия слой и ограничаване на производството на озоноразрушаващи вещества.

Радиоизлъчване от Слънцето

Систематичното изследване на радиоизлъчването от Слънцето започва едва след Втората световна война, когато се открива, че Слънцето е мощен източник на радиоизлъчване. Радиовълните проникват в междупланетното пространство и се излъчват от хромосферата (сантиметрови вълни) и короната (дециметрови и метрови вълни). Това радиоизлъчване достига Земята. Радиоизлъчването от Слънцето има два компонента - постоянен, почти непроменен по интензитет, и променлив (взривове, "шумови бури").

Радиоизлъчването на тихото Слънце се обяснява с факта, че горещата слънчева плазма винаги излъчва радиовълни заедно с електромагнитни вибрациидруги дължини на вълните (термично радиоизлъчване). По време на големи изригвания радиоизлъчването от Слънцето се увеличава хиляди и дори милиони пъти в сравнение с радиоизлъчването от тихото Слънце. Това радиоизлъчване, генерирано от бързо протичащи нестационарни процеси, е с нетермичен характер.

Корпускулярна радиация от Слънцето

Редица геофизични явления ( магнитни бури, т.е. краткосрочни промени в магнитното поле на Земята, полярни сиянияи др.) също се свързва със слънчевата активност. Но тези явления се случват ден след слънчевите изригвания. Те се причиняват не от електромагнитно излъчване, което достига Земята за 8,3 минути, а от корпускули (протони и електрони, образуващи разредена плазма), които проникват в околоземното пространство със закъснение (с 1-2 дни), тъй като се движат при скорости 400 - 1000 km/c.

Корпускулите се излъчват от Слънцето, дори когато върху него няма изригвания или петна. Слънчевата корона е източник на постоянно изтичане на плазма (слънчев вятър), което се случва във всички посоки. Слънчевият вятър, създаден от непрекъснато разширяващата се корона, обхваща планети, движещи се близо до Слънцето и. Изригванията са придружени от "пориви" на слънчев вятър. Експерименти на междупланетни станции и изкуствени спътнициЗемята направи възможно директното откриване на слънчевия вятър в междупланетното пространство. По време на изригвания и по време на тихото изтичане на слънчевия вятър не само корпускулите проникват в междупланетното пространство, но и магнитното поле, свързано с движещата се плазма.

Земята получава 1,36*10,24 кал топлина годишно от Слънцето. В сравнение с това количество енергия, оставащото количество лъчиста енергия, достигаща повърхността на Земята, е незначително. Така лъчистата енергия на звездите е една стомилионна от слънчевата енергия, космическата радиация е две милиардни, вътрешна топлинаЗемята на повърхността си е равна на една петхилядна от топлината на слънцето.
Радиация от Слънцето - слънчева радиация- е основният източник на енергия за почти всички процеси, протичащи в атмосферата, хидросферата и в горните слоеве на литосферата.
Единицата за измерване на интензитета на слънчевата радиация е броят калории топлина, погълната от 1 cm2 абсолютно черна повърхност, перпендикулярна на посоката на слънчевите лъчи, за 1 минута (cal/cm2*min).

Потокът от лъчиста енергия от Слънцето, достигаща земната атмосфера, е много постоянен. Неговата интензивност се нарича слънчева константа (Io) и се приема средно за 1,88 kcal/cm2 min.
Стойността на слънчевата константа варира в зависимост от разстоянието на Земята от Слънцето и слънчевата активност. Колебанията му през годината са 3,4-3,5%.
Ако слънчевите лъчи падат вертикално навсякъде по земната повърхност, тогава при липса на атмосфера и слънчева константа от 1,88 cal/cm2*min, всеки квадратен сантиметър би получил 1000 kcal годишно. Поради факта, че Земята е сферична, това количество е намалено 4 пъти, а 1 кв. cm получава средно 250 kcal годишно.
Количеството слънчева радиация, получено от повърхността, зависи от ъгъла на падане на лъчите.
Максимално количество радиация се получава от повърхност, перпендикулярна на посоката на слънчевите лъчи, тъй като в този случай цялата енергия се разпределя върху площ със сечение, равно на напречното сечение на снопа от лъчи - а. Когато същият сноп лъчи пада под наклон, енергията се разпределя върху голяма площ(раздел c) и единица повърхност получава по-малко от него. Колкото по-малък е ъгълът на падане на лъчите, толкова по-малък е интензитетът на слънчевата радиация.
Зависимостта на интензивността на слънчевата радиация от ъгъла на падане на лъчите се изразява с формулата:

I1 = I0 * sin h,

R = Q*(1-α) - I,

Слънцето излъчва своята енергия във всички дължини на вълните, но по различни начини. Приблизително 44% от енергията на излъчване е във видимата част на спектъра, като максимумът съответства на жълто-зеления цвят. Около 48% от енергията, загубена от Слънцето, се отнася от близки и далечни инфрачервени лъчи. Гама лъчите, рентгеновите лъчи, ултравиолетовото и радио лъчение представляват само около 8%.

Видимата част от слънчевата радиация, когато се изследва с помощта на инструменти за анализ на спектъра, се оказва нехомогенна - в спектъра се наблюдават абсорбционни линии, описани за първи път от J. Fraunhofer през 1814 г. Тези линии възникват, когато фотони с определени дължини на вълната се абсорбират от атоми на различни химични елементи в горните, относително студени слоеве на слънчевата атмосфера. Спектралният анализ дава възможност да се получи информация за състава на Слънцето, тъй като определен набор от спектрални линии изключително точно характеризира химичен елемент. Например, използвайки наблюдения на спектъра на Слънцето, беше предсказано откриването на хелий, който беше изолиран по-късно на Земята.

По време на наблюдения учените установиха, че Слънцето е мощен източник на радиоизлъчване. Радиовълните проникват в междупланетното пространство и се излъчват от хромосферата (сантиметрови вълни) и короната (дециметрови и метрови вълни). Радиоизлъчването от Слънцето има два компонента – постоянен и променлив (взривове, “шумни бури”). По време на силни слънчеви изригвания радиоизлъчването от Слънцето се увеличава хиляди и дори милиони пъти в сравнение с радиоизлъчването от тихото Слънце. Това радиоизлъчване е нетермично по природа.

Рентгеновите лъчи идват главно от горните слоеве на хромосферата и короната. Особено силна е радиацията в годините на максимална слънчева активност.

Слънцето излъчва не само светлина, топлина и всякакви други видове електромагнитно излъчване. Освен това е източник на постоянен поток от частици - корпускули. Неутрино, електрони, протони, алфа частици и по-тежки атомни ядра всички заедно съставляват корпускулярното излъчване на Слънцето. Значителна част от това излъчване е повече или по-малко непрекъснато изтичане на плазма - слънчевият вятър, който е продължение на външните слоеве на слънчевата атмосфера - слънчевата корона. На фона на този постоянно духащ плазмен вятър, отделни региони на Слънцето са източници на по-насочени, засилени, така наречените корпускулярни потоци. Най-вероятно те са свързани със специални области на слънчевата корона - коронални дупки, а също така, вероятно, с дълготрайни активни области на Слънцето. И накрая, най-мощните краткосрочни потоци от частици, главно електрони и протони, са свързани със слънчевите изригвания. В резултат на най-мощните изригвания частиците могат да придобият скорости, които са забележима част от скоростта на светлината. Частиците с такава висока енергия се наричат ​​слънчеви космически лъчи.

Слънчевата корпускулярна радиация има силно влияниевърху Земята и най-вече върху горните слоеве на нейната атмосфера и магнитно поле, причинявайки много геофизични явления. Магнитосферата и атмосферата на Земята ни предпазват от вредното въздействие на слънчевата радиация.