Päikese kiirgus. Mis on päikesekiirgus? Kiirguse liigid ja selle mõju organismile

päikesekiirgus nimetatakse päikese kiirgusenergia vooluks, mis läheb maakera pinnale. Päikese kiirgusenergia on muude energialiikide esmane allikas. Maa ja vee pinnale neeldumisel muutub see soojusenergiaks ja rohelistes taimedes - energiaks keemiline energia orgaanilised ühendid. Päikesekiirgus on kõige olulisem kliimategur ja ilmamuutuste peamine põhjus, kuna mitmesugused atmosfääris esinevad nähtused on seotud päikeselt saadava soojusenergiaga.

Päikesekiirgus ehk kiirgusenergia on oma olemuselt elektromagnetiliste võnkumiste voog, mis levib sirgjooneliselt kiirusega 300 000 km/s lainepikkusega 280 nm kuni 30 000 nm. Kiirgusenergiat kiirgatakse üksikute osakeste kujul, mida nimetatakse kvantideks ehk footoniteks. Valguslainete pikkuse mõõtmiseks kasutatakse nanomeetreid (nm) või mikronit, millimikroneid (0,001 mikronit) ja anstrome (0,1 millimikronit). Eristada infrapuna nähtamatut soojuskiirt lainepikkusega 760 kuni 2300 nm; nähtavad valguskiired (punane, oranž, kollane, roheline, sinine, sinine ja violetne) lainepikkusega 400 (violetne) kuni 759 nm (punane); ultraviolettkiired ehk keemiliselt nähtamatud kiired lainepikkusega 280–390 nm. Kiired lainepikkusega alla 280 millimikroni ei jõua maapinnani, kuna need neelduvad atmosfääri kõrgetes kihtides osooni poolt.

Atmosfääri serval on päikesekiirte spektraalne koostis protsentides järgmine: infrapunakiired 43%, valgus 52 ja ultraviolett 5%. Maapinnal, päikese kõrgusel 40 °, on päikesekiirgusel (N. P. Kalitini sõnul) järgmine koostis: infrapunakiired 59%, valgus 40 ja ultraviolettkiirgus 1% kogu energiast. Päikesekiirguse intensiivsus suureneb koos kõrgusega merepinnast ja ka siis, kui päikesekiired langevad vertikaalselt, kuna kiired peavad läbima väiksema paksuse atmosfääri. Muudel juhtudel saab pind vähem päikesevalgust, mida madalam on päike või olenevalt kiirte langemisnurgast. Päikesekiirguse pinge väheneb pilvisusest, reostusest atmosfääriõhk tolm, suits jne.

Ja esiteks on lühilainekiirguse kadu (neeldumine), seejärel soojus- ja valguskiirgus. Päikese kiirgusenergia on taimsete ja loomsete organismide eluallikaks maa peal ning ümbritseva õhu kõige olulisem tegur. Sellel on organismile mitmesugused mõjud, mis optimaalse annuse korral võivad olla väga positiivsed ja üleannustamise korral negatiivsed. Kõikidel kiirtel on nii termiline kui ka keemiline mõju. Pealegi on suure lainepikkusega kiirte puhul esiplaan termiline efekt, ja lühema pikkusega - keemiline.

Kiirte bioloogiline mõju loomaorganismile sõltub lainepikkusest ja nende amplituudist: mida lühemad on lained, mida sagedamini need võnkuvad, seda suurem on kvanti energia ja seda tugevam on organismi reaktsioon sellisele kiirgusele. Kudedega kokkupuutel põhjustavad lühilainelised ultraviolettkiired neis fotoelektrilise efekti nähtusi koos elektronide ja positiivsete ioonide ilmnemisega aatomites. Erinevate kiirte kehasse tungimise sügavus ei ole sama: infrapuna- ja punased kiired tungivad paar sentimeetrit, nähtav (valgus) - paar millimeetrit ja ultraviolett - ainult 0,7-0,9 mm; lühemad kui 300 millimikronilised kiired tungivad loomade kudedesse 2 millimikroni sügavusele. Sellise ebaolulise kiirte läbitungimissügavusel on viimastel mitmekülgne ja oluline mõju kogu organismile.

Päikesekiirgus- väga bioloogiliselt aktiivne ja pidevalt toimiv tegur, millel on suur tähtsus mitmete organismi funktsioonide kujunemisel. Nii mõjutavad näiteks silma vahendusel nähtavad valguskiired kogu loomade organismi, põhjustades tingimusteta ja tingimuslikke refleksreaktsioone. Infrapuna-soojuskiired avaldavad oma mõju kehale nii vahetult kui ka loomi ümbritsevate objektide kaudu. Loomade keha neelab ja ise kiirgab pidevalt infrapunakiiri (kiirgusvahetus) ning see protsess võib oluliselt erineda olenevalt loomade ja ümbritsevate objektide naha temperatuurist. Ultravioletsed keemilised kiired, mille kvantidel on palju suurem energia kui nähtavate ja infrapunakiirte kvantidel, eristuvad suurima bioloogilise aktiivsusega, mõjuvad loomade kehale humoraalsete ja neurorefleksi radade kaudu. UV-kiired mõjutavad peamiselt naha väliseid retseptoreid ja seejärel refleksiivselt siseorganeid, eriti endokriinseid näärmeid.

Pikaajaline kokkupuude optimaalsete kiirgusenergia annustega viib naha kohanemiseni, selle väiksema reaktsioonivõimega. Päikesevalguse mõjul juuste kasvu, higi funktsiooni ja rasunäärmed, sarvkiht pakseneb ja epidermis pakseneb, mis toob kaasa organismi naha vastupanuvõime suurenemise. Nahas tekivad bioloogiliselt aktiivsed ained (histamiini ja histamiinilaadsed ained), mis satuvad vereringesse. Samad kiired kiirendavad rakkude taastumist naha haavade ja haavandite paranemise ajal. Kiirgusenergia, eriti ultraviolettkiirte toimel tekib naha basaalkihis pigment melaniin, mis vähendab naha tundlikkust ultraviolettkiirte suhtes. Pigment (pruun) on nagu bioloogiline ekraan, mis aitab kaasa kiirte peegeldumisele ja hajutamisele.

Päikesekiirte positiivne mõju mõjutab verd. Nende süstemaatiline mõõdukas mõju suurendab märkimisväärselt vereloomet, suurendades samaaegselt erütrotsüütide arvu ja hemoglobiinisisaldust perifeerses veres. Loomadel pärast verekaotust või rasketest haigustest, eriti nakkushaigustest taastumist, stimuleerib mõõdukas kokkupuude päikesevalgusega vere taastumist ja suurendab selle hüübivust. Loomade mõõduka kokkupuute tõttu päikesevalgusega gaasivahetus suureneb. Sügavus suureneb ja hingamissagedus väheneb, suureneb sissetoodud hapniku hulk, eraldub rohkem süsihappegaasi ja veeauru, millega seoses paraneb kudede hapnikuga varustatus ja oksüdatiivsed protsessid.

Valgu metabolismi kiirenemist väljendab lämmastiku suurenenud ladestumine kudedes, mille tulemusena on noorloomade kasv kiirem. Liigne päikesekiirgus võib põhjustada negatiivse valgubilansi, eriti ägedate nakkushaiguste all kannatavatel loomadel, aga ka muid haigusi, millega kaasneb kõrgenenud kehatemperatuur. Kiiritamine suurendab glükogeeni kujul suhkru ladestumist maksas ja lihastes. Veres väheneb järsult alaoksüdeeritud saaduste (atsetoonikehad, piimhape jne) hulk, suureneb atsetüülkoliini moodustumine ja ainevahetus normaliseerub, mis on eriti oluline kõrge tootlikkusega loomade puhul.

Alatoidetud loomadel rasvade ainevahetuse intensiivsus aeglustub ja rasvade ladestumine suureneb. Rasvunud loomade intensiivne valgustus, vastupidi, suurendab rasvade ainevahetust ja põhjustab suurenenud rasvapõletust. Seetõttu tuleks loomade poolrasvane ja rasvane nuuma läbi viia vähema päikesekiirguse tingimustes.

Päikese kiirguse ultraviolettkiirte mõjul muudetakse söödataimedes ja loomade nahas leiduv ergosterool dehüdrokolesterool aktiivseteks vitamiinideks D 2 ja D 3, mis kiirendavad fosfori-kaltsiumi metabolismi; kaltsiumi ja fosfori negatiivne tasakaal muutub positiivseks, mis aitab kaasa nende soolade ladestumisele luudesse. Päikesevalgus ja kunstlik kokkupuude ultraviolettkiirtega on üks tõhusamaid kaasaegsed meetodid rahhiidi ja muude kaltsiumi ja fosfori metabolismi häiretega seotud loomahaiguste ennetamine ja ravi.

Päikesekiirgus, eriti valgus- ja ultraviolettkiired, on peamine tegur, mis põhjustab loomadel hooajalist seksuaalset perioodilisust, kuna valgus stimuleerib hüpofüüsi ja teiste organite gonadotroopset funktsiooni. Kevadel, päikesekiirguse ja valguse suurenenud intensiivsuse perioodil, intensiivistub sugunäärmete sekretsioon reeglina enamikul loomaliikidel. Kaamelite, lammaste ja kitsede seksuaalse aktiivsuse suurenemist täheldatakse päevavalguse lühenemisel. Kui lambaid peetakse aprillis-juunis pimendatud ruumides, siis nende inna ei tule sügisel (nagu tavaliselt), vaid mais. Valguse puudumine kasvavatel loomadel (kasvu- ja puberteedieas) toob K. V. Svechini sõnul kaasa sügavad, sageli pöördumatud kvalitatiivsed muutused sugunäärmetes ning täiskasvanud loomadel vähendab see seksuaalset aktiivsust ja viljakust või põhjustab ajutist viljatust.

Nähtav valgus või valgustuse aste mõjutab oluliselt munarakkude arengut, inna, pesitsusperioodi pikkust ja tiinust. Põhjapoolkeral on pesitsusperiood tavaliselt lühike ja lõunapoolkeral pikim. Loomade kunstliku valgustuse mõjul väheneb nende tiinuse kestus mitmelt päevalt kahe nädalani. Nähtavate valguskiirte mõju sugunäärmetele saab praktikas laialdaselt kasutada. VIEV loomahügieeni laboris tehtud katsed tõestasid, et ruumide valgustatus geomeetrilise koefitsiendiga 1:10 (KEO järgi 1,2-2%) võrreldes valgustusega 1:15-1:20 ja vähem (vastavalt KEO, 0,2 -0,5%) mõjutab positiivselt tiinete emiste ja kuni 4 kuu vanuste põrsaste kliinilist ja füsioloogilist seisundit, annab tugeva ja elujõulise järglase. Põrsaste kaaluiive suureneb 6% ja ohutus 10-23,9%.

Päikesekiired, eriti ultraviolett-, violetsed ja sinised, tapavad või nõrgendavad paljude patogeensete mikroorganismide elujõulisust, aeglustavad nende paljunemist. Seega on päikesekiirgus võimas looduslik väliskeskkonna desinfektsioonivahend. Päikesevalguse mõjul keha üldine toonus ja vastupidavus nakkushaigused, samuti spetsiifilised immuunreaktsioonid suurenevad (P. D. Komarov, A. P. Onegov jne). On tõestatud, et loomade mõõdukas kiiritamine vaktsineerimise ajal aitab kaasa tiitri ja muude immuunkehade suurenemisele, fagotsüütilise indeksi suurenemisele ja vastupidi, intensiivne kiiritamine vähendab vere immuunomadusi.

Kõigest öeldust järeldub, et päikesekiirguse puudumist tuleb pidada loomade jaoks väga ebasoodsaks välistingimusteks, mille korral nad jäävad ilma füsioloogiliste protsesside kõige olulisemast aktivaatorist. Seda silmas pidades tuleks loomad paigutada üsna valgusküllastesse ruumidesse, regulaarselt treenida ja hoida suvel karjamaal.

Ruumide loomuliku valgustuse normeerimine toimub geomeetriliste või valgustusmeetodite järgi. Looma- ja linnukasvatushoonete ehitamise praktikas kasutatakse peamiselt geomeetrilist meetodit, mille kohaselt määratakse loomuliku valguse normid akende (raamideta klaas) pindala ja põrandapinna suhtega. Kuid vaatamata geomeetrilise meetodi lihtsusele ei ole selle abil valgustusnorme täpselt paika pandud, kuna sel juhul ei võeta arvesse erinevate valgus- ja kliimaomadusi. geograafilistes piirkondades. Ruumi valgustuse täpsemaks määramiseks kasutavad nad valgustusmeetodit ehk määratlust päevavalgusfaktor(KEO). Loodusliku valgustuse koefitsient on ruumi valgustuse (mõõdetud punkti) ja välisvalgustuse suhe horisontaaltasandil. KEO tuletatakse järgmise valemiga:

K = E:E n ⋅100%

kus K on loomuliku valguse koefitsient; E - valgustus ruumis (luksides); E n - välisvalgustus (luksides).

Tuleb meeles pidada, et päikesekiirguse liigne kasutamine, eriti kõrge insolatsiooniga päevadel, võib loomadele olulist kahju tekitada, eelkõige põhjustada põletusi, silmahaigusi, päikesepistet jne. Tundlikkus päikesevalguse suhtes suureneb oluliselt pärast päikesevalguse sissetoomist. nn sensibilisaatorite keha (hematoporfüriin, sapipigmendid, klorofüll, eosiin, metüleensinine jne). Arvatakse, et need ained akumuleerivad lühilainelisi kiiri ja muudavad need pikalainelisteks kiirteks, neeldudes osa kudedest vabanevast energiast, mille tulemusena suureneb kudede reaktiivsus.

Loomade päikesepõletust täheldatakse sagedamini kehapiirkondades, kus on õrn, vähe karvu, pigmenditu nahk kuumuse (päikese erüteem) ja ultraviolettkiirte (naha fotokeemiline põletik) tõttu. Hobustel täheldatakse päikesepõletust peanaha pigmenteerimata aladel, huultel, ninasõõrmetel, kaelal, kubemes ja jäsemetel ning veistel udarasade ja kõhukelme nahal. AT lõunapoolsed piirkonnad võimalik päikesepõletus valgetel sigadel.

Tugev päikesevalgus võib põhjustada silma võrkkesta, sarvkesta ja veresoonte membraanide ärritust ning läätse kahjustamist. Pikaajalise ja intensiivse kiirguse korral tekib keratiit, läätse hägustumine ja nägemise akommodatsioonihäired. Ööbimishäireid täheldatakse sagedamini hobustel, kui neid peetakse madalate lõunapoolsete akendega tallis, mille vastu on hobused seotud.

Päikesepiste tekib aju tugeva ja pikaajalise ülekuumenemise tagajärjel, peamiselt termiliste infrapunakiirte toimel. Viimased tungivad läbi peanaha ja kolju, jõuavad ajju ning põhjustavad hüpereemiat ja selle temperatuuri tõusu. Selle tulemusena ilmneb loomal esmalt rõhumine ja seejärel erutus, hingamis- ja vasomotoorsed keskused on häiritud. Täheldatakse nõrkust, koordineerimata liigutusi, õhupuudust, kiiret pulssi, limaskestade hüpereemiat ja tsüanoos, värisemist ja krampe. Loom ei püsi jalgadel, kukub maapinnale; rasked juhtumid lõppevad sageli looma surmaga südame- või hingamiskeskuse halvatuse sümptomitega. Päikesepiste on eriti raske, kui see on kombineeritud kuumarabandusega.

Loomade kaitsmiseks otsese päikesevalguse eest on vaja neid päeva kuumematel tundidel varjus hoida. Päikesepiste vältimiseks, eriti tööhobustel, kantakse valgeid lõuendist kulmupaelu.

Rääkides päikese mõjust inimkehale, on võimatu täpselt kindlaks teha, millist kahju või kasu see toob. Päikesekiired on nagu kilokalorid toidust.. Nende puudus põhjustab alatoitlust ja liigselt rasvumist. Nii ka antud olukorras. Mõõdukates kogustes avaldab päikesekiirgus kehale kasulikku mõju, samas kui ultraviolettkiirguse liig põhjustab põletusi ja paljude haiguste teket. Vaatame lähemalt.

Päikesekiirgus: üldine mõju organismile

Päikesekiirgus on ultraviolett- ja infrapunalainete kombinatsioon.. Igaüks neist komponentidest mõjutab keha omal moel.

Infrapunakiirguse mõju:

1. Infrapunakiirte peamine omadus on nende tekitatav termiline efekt. Keha soojendamine aitab kaasa veresoonte laienemisele ja vereringe normaliseerumisele.
2. Soojendus mõjub lihastele lõõgastavalt, pakkudes kerget põletikuvastast ja valuvaigistavat toimet.
3. Kuumuse mõjul kiireneb ainevahetus, normaliseeritakse bioloogiliselt aktiivsete komponentide assimilatsiooniprotsessid.
4. Päikese infrapunakiirgus stimuleerib aju ja visuaalset aparaati.
5. Tänu päikesekiirgusele sünkroniseeritakse keha bioloogilised rütmid, käivituvad une- ja ärkvelolekurežiimid.
6. Päikesesoojaga töötlemine parandab naha seisundit, leevendab aknet.
7. Soe valgus tõstab tuju ja parandab inimese emotsionaalset tausta.
8. Ja viimaste uuringute kohaselt parandab see ka meeste sperma kvaliteeti.

Vaatamata kõigile aruteludele ultraviolettkiirguse negatiivse mõju üle kehale, võib selle puudumine põhjustada tõsiseid terviseprobleeme. See on üks eksistentsi olulisi tegureid. Ja ultraviolettkiirguse puudulikkuse tingimustes kehas hakkavad ilmnema järgmised muutused:

1. Esiteks nõrgeneb immuunsus. Selle põhjuseks on vitamiinide ja mineraalide imendumise rikkumine, ainevahetuse häired raku tasandil.
2. On kalduvus uute või ägenevate krooniliste haiguste tekkeks, mis kõige sagedamini esinevad tüsistustega.
3. Märgitakse letargiat, kroonilise väsimussündroomi, väheneb töövõime.
4. Laste ultraviolettvalguse puudumine häirib D-vitamiini tootmist ja kutsub esile kasvu aeglustumise.

Siiski peate mõistma, et liigne päikese aktiivsus ei too kehale kasu!

Päevitamise vastunäidustused

Vaatamata kõigile päikesevalguse eelistele kehale, ei saa igaüks endale lubada soojade kiirte nautimist. Vastunäidustused hõlmavad järgmist:

• ägedad põletikulised protsessid;
• kasvajad, olenemata nende asukohast;
• progresseeruv tuberkuloos;
• stenokardia, isheemiline haigus;
• endokriinsed patoloogiad;
• närvisüsteemi kahjustus;
• kilpnäärme ja neerupealiste talitlushäired;
• diabeet;
• mastopaatia;
• emaka fibroidid;
• Rasedus;
• taastumisperiood pärast operatsiooni.

Kõigil juhtudel süvendab aktiivne kiiritus haiguse kulgu, provotseerides uute tüsistuste teket..

Ärge osalege päikese käes ja vanurid, väikelapsed. Nendele populatsioonidele on ravi näidustatud päikesevalgus varjus. Seal piisab vajalikust annusest ohutust soojusest.

Lugusid meie lugejatelt

Vladimir
61 aastat vana

Puhastan anumaid pidevalt igal aastal. Hakkasin seda tegema, kui sain 30-aastaseks, sest pinge oli paganama. Arstid kehitasid ainult õlgu. Pidin ise oma tervise eest hoolt kandma. Olen proovinud palju erinevaid viise, kuid see toimib minu jaoks kõige paremini...
Veel >>>

Päikese negatiivne mõju

Infrapuna- ja ultraviolettlainete kokkupuute aeg peab olema rangelt piiratud. Liigse päikesekiirguse korral:

• võib esile kutsuda keha üldise seisundi halvenemise (nn kuumarabandus ülekuumenemise tõttu);
• mõjutab nahka negatiivselt, põhjustades püsivaid muutusi;
• halvendab nägemist;
• provotseerib hormonaalseid häireid kehas;
• võib provotseerida allergiliste reaktsioonide arengut.

Nii et tundidepikkune rannas lebamine päikese maksimaalse aktiivsuse perioodidel põhjustab kehale tohutut kahju.

Vajaliku valguseportsjoni saamiseks piisab päikesepaistelisel päeval paarikümneminutilisest jalutuskäigust.

Päikese mõju nahale

Liigne päikesekiirgus põhjustab tõsiseid nahaprobleeme. Lühiajalises perspektiivis võite saada põletuse või dermatiidi. See on väikseim probleem, millega võib silmitsi seista, kui palaval päeval päevitusest vaimustuses oled. Kui see olukord kordub kadestusväärse regulaarsusega, on päikesekiirgus tõukejõuks pahaloomuliste moodustiste, melanoomi tekkeks nahal.

Lisaks kuivatab UV-kiirgus nahka, muutes selle õhemaks ja tundlikumaks. Ja pidev kokkupuude otseste kiirtega kiirendab vananemisprotsessi, provotseerides varajaste kortsude teket.

Päikesekiirguse negatiivsete mõjude eest kaitsmiseks piisab lihtsate ohutusmeetmete järgimisest:

1. Suvel kasuta kindlasti päikesekaitsekreemi? Pannes selle kõige peale avatud alad keha, sealhulgas nägu, käed, jalad ja dekoltee. SPF-märk pakendil on sama UV-kaitsega. Ja selle aste sõltub lühendi lähedal näidatud numbrist. Poes minekuks sobib kosmeetika, mille tase on SPF 15 või SPF 20. Kui plaanid rannas aega veeta, kasuta kõrgema hinnaga spetsiaalseid tooteid. Laste nahale sobib kreem, mille maksimaalne kaitse on SPF 50.
2. Kui peate viibima pikka aega õues maksimaalse päikesevalguse intensiivsusega, kandke heledast riidest riideid, pikk varrukas. Õrna näonaha varjamiseks kandke kindlasti laia äärega mütsi.
3. Kontrollige päevitamise kestust. Soovitatav aeg on 15-20 minutit. Kui olete pikemat aega väljas, proovige saada varju otsese päikesevalguse eest.

Ja pidage meeles, et suvel mõjutab päikesekiirgus nahka igal kellaajal, välja arvatud öötunnid. Infrapunalainetest te ei pruugi ilmset soojust tunda, kuid ultraviolettkiirgust tunneb. kõrge tase tegevust nii hommikul kui ka pärastlõunal.

Negatiivne mõju nägemisele

Päikesevalguse mõju nägemisaparaadile on tohutu. Lõppude lõpuks saame tänu valguskiirtele teavet meid ümbritseva maailma kohta. Kunstlik valgustus võib teatud määral muutuda alternatiiviks loomulikule valgusele, kuid lambiga lugemise ja kirjutamise tingimustes suureneb silmade pinge.

Rääkides päikesevalguse negatiivsest mõjust inimesele ja nägemisele, tähendab see silmade kahjustamist pikaajalisel päikese käes ilma päikeseprillideta.

Ebameeldivatest aistingutest, millega võite kokku puutuda, võib välja tuua lõikavad valud silmades, nende punetuse, fotofoobia. Kõige tõsisem kahjustus on võrkkesta põletus.. Võimalik on ka silmalaugude kuiv nahk, väikeste kortsude teke.

1. Kandke päikeseprille. Ostmisel pöörake kõigepealt tähelepanu kaitseastmele. Pildimudelid varjavad sageli valgust veidi, kuid ei takista ultraviolettkiirguse läbitungimist. Seetõttu on soovitatav hele raam kõrvale jätta ja valida kvaliteetsed objektiivid.
2. Veenduge, et otsesed kiired ei langeks teie näole. Püsige varjus, kandke mütsi, mütsi või muud visiiriga peakatet.
3. Ärge vaadake päikest. Kui te ebamugavust ei tunne, ei viita see selle ettevõtmise ohutusele. Isegi talvisel päikesel on piisavalt tegevust nägemisprobleemide tekitamiseks.

Kas on turvaline aastaaeg

Päikesekiirguse kasutamine terviseravina on levinud praktika. See ultraviolett, see kuumus kuulub tugevate ärritajate kategooriasse. Ja nende eeliste kuritarvitamine võib tekitada tõsiseid probleeme.

Päikesepõletus on melaniini tootmine. Ja täpsemalt, naha kaitsereaktsioon ärritajale.

Kas päikesekiirgus on igal aastaajal nii ohtlik? Sellele küsimusele on raske kindlat vastust anda. Kõik ei sõltu mitte niivõrd aastaajast, kuivõrd geograafilisest asukohast. Nii et keskmistel laiuskraadidel suureneb päikesekiirguse aktiivsus suvel 25-35%. Seetõttu kehtivad soovitused selgel päeval õues viibimise kohta ainult kuumal aastaajal. Talvel nende piirkondade elanikke ultraviolettkiirgus ei ohusta.

Kuid ekvaatori elanikud on aastaringselt silmitsi otsese päikesevalgusega. Seetõttu on kehale negatiivse mõju tõenäosus olemas nii suvel kui ka talvel. Põhjapoolsete laiuskraadide elanikel oli selles osas rohkem õnne. Lõppude lõpuks muutub ekvaatorist kaugenedes päikesekiirte langemisnurk Maale ja koos sellega ka kiirgusaktiivsus. Soojuslaine pikkus suureneb ja samal ajal soojushulk väheneb (energiakadu). Sellest ka talv aastaringselt, kuna maapinnal ei ole piisavalt soojust, et soojeneda.

Päikesekiirgus on meie keha sõber. Kuid ärge kuritarvitage seda sõprust. Vastasel juhul võivad tagajärjed olla kõige tõsisemad. Lihtsalt nautige soojust, unustamata ettevaatusabinõusid.

Särav valgus põletab meid kuumade kiirtega ja paneb mõtlema kiirguse tähtsusele meie elus, selle kasulikkusele ja kahjudele. Mis on päikesekiirgus? Koolifüüsika tund kutsub tutvuma elektromagnetkiirguse mõistega üldisemalt. See termin viitab aine teisele vormile – ainest erinevale. See hõlmab nii nähtavat valgust kui ka spektrit, mida silm ei taju. See tähendab röntgen-, gamma-, ultraviolett- ja infrapunakiirgust.

Elektromagnetlained

Kiirgusallika-emitteri juuresolekul levivad selle elektromagnetlained valguse kiirusel igas suunas. Neil lainetel, nagu kõigil teistel, on teatud omadused. Nende hulka kuuluvad võnkesagedus ja lainepikkus. Igal kehal, mille temperatuur erineb absoluutsest nullist, on omadus kiirata kiirgust.

Päike on meie planeedi lähedal peamine ja võimsaim kiirgusallikas. Maa (selle atmosfäär ja pind) omakorda kiirgab ise kiirgust, kuid erinevas vahemikus. Temperatuuritingimuste jälgimine planeedil pika aja jooksul tekitas hüpoteesi Päikeselt vastuvõetud ja avakosmosesse eralduva soojushulga tasakaalu kohta.

Päikesekiirgus: spektraalne koostis

Absoluutne enamus (umbes 99%) päikeseenergia spektris on lainepikkuste vahemikus 0,1 kuni 4 μm. Ülejäänud 1% on pikemad ja lühemad kiired, sealhulgas raadiolained ja röntgenikiirgus. Umbes pool päikese kiirgusenergiast langeb spektrile, mida me oma silmadega tajume, ligikaudu 44% - infrapunakiirguses, 9% - ultraviolettkiirguses. Kuidas me teame, kuidas päikesekiirgus jaguneb? Selle leviku arvutamine on võimalik tänu kosmosesatelliitide uuringutele.

On aineid, mis võivad siseneda eriolekusse ja eraldada erineva laineulatusega lisakiirgust. Näiteks on madalatel temperatuuridel kuma, mis ei ole iseloomulik antud aine valguse emissioonile. Seda tüüpi kiirgus, mida nimetatakse luminestsentsiks, ei allu tavalistele soojuskiirguse põhimõtetele.

Luminestsentsnähtus tekib pärast teatud energiahulga neeldumist aine poolt ja üleminekut teise olekusse (nn ergastatud olekusse), mille energia on suurem kui aine enda temperatuuril. Luminestsents ilmneb vastupidise ülemineku ajal - erutunud seisundist tuttavasse. Looduses võime seda jälgida öiste taevasära ja aurora kujul.

Meie valgusti

Päikesekiirte energia on meie planeedi peaaegu ainus soojusallikas. Tema enda sügavusest pinnale tuleva kiirguse intensiivsus on umbes 5 tuhat korda väiksem. Samal ajal on nähtav valgus – üks planeedi elutähtsamaid tegureid – vaid osa päikesekiirgusest.

Päikesekiirte energia muundab soojuseks väiksem osa – atmosfääris, suurem – Maa pinnal. Seal kulub see vee ja pinnase (ülemised kihid) soojendamiseks, mis seejärel õhku soojust eraldavad. Kuumutamisel eraldavad atmosfäär ja maapind jahtudes omakorda infrapunakiiri kosmosesse.

Päikesekiirgus: määratlus

Kiirgust, mis tuleb meie planeedi pinnale otse päikesekettalt, nimetatakse tavaliselt otseseks päikesekiirguseks. Päike levitab seda igas suunas. Võttes arvesse tohutut kaugust Maast Päikeseni, võib otsest päikesekiirgust mis tahes punktis maapinnal kujutada kiirtena paralleelsed kiired, mille allikas on praktiliselt lõpmatus. Päikesekiirtega risti asuv ala saab seega kõige rohkem seda.

Kiirgusvoo tihedus (või kiirgustihedus) on konkreetsele pinnale langeva kiirguse hulga mõõt. See on kiirgusenergia hulk, mis langeb ajaühikus pindalaühiku kohta. Seda väärtust mõõdetakse - valgustuse energia - ühikutes W / m 2. Meie Maa, nagu kõik teavad, tiirleb ümber Päikese ellipsoidaalsel orbiidil. Päike on selle ellipsi ühes fookuses. Seetõttu on Maa igal aastal teatud ajal (jaanuari alguses) Päikesele kõige lähemal ja teisel (juuli alguses) - sellest kõige kaugemal. Sel juhul muutub energiavalgustuse suurus pöördvõrdeliselt valgusti kauguse ruuduga.

Kuhu kaob Maani jõudev päikesekiirgus? Selle tüübid määravad paljud tegurid. Olenevalt geograafilisest laiuskraadist, niiskusest, pilvisusest osa hajub atmosfääri, osa neeldub, kuid suurem osa jõuab siiski planeedi pinnale. Sel juhul peegeldub väike kogus ja peamise neelab maapind, mille mõjul see kuumutatakse. Ka hajutatud päikesekiirgus langeb osaliselt maapinnale, neeldub selles osaliselt ja peegeldub osaliselt. Ülejäänud osa läheb avakosmosesse.

Kuidas on jaotus

Kas päikesekiirgus on homogeenne? Selle tüübid võivad pärast kõiki "kadusid" atmosfääris oma spektraalse koostise poolest erineda. Erineva pikkusega kiired hajuvad ja neelduvad ju erinevalt. Keskmiselt neeldub atmosfäär umbes 23% selle algsest kogusest. Ligikaudu 26% koguvoolust muundub hajuskiirguseks, millest 2/3 langeb seejärel Maale. Sisuliselt on tegemist teist tüüpi kiirgusega, mis erineb originaalist. Hajutatud kiirgust saadab Maale mitte Päikese ketas, vaid taevavõlv. Sellel on erinev spektraalne koostis.

Neelab kiirgust peamiselt osooni - nähtava spektri ja ultraviolettkiirte. Infrapunakiirgus neeldub süsinikdioksiid(süsinikdioksiid), mida, muide, on atmosfääris väga vähe.

Kiirguse hajumine, selle nõrgenemine, toimub spektri mis tahes lainepikkuse korral. Selle protsessi käigus langevad selle osakesed alla elektromagnetiline mõju, jaotab langeva laine energia ümber kõigis suundades. See tähendab, et osakesed on punktenergia allikad.

Päevavalgus

Hajumise tõttu muudab päikeselt tulev valgus atmosfääri kihte läbides värvi. Hajutamise praktiline väärtus seisneb päevavalguse loomises. Kui Maal poleks atmosfäär, oleks valgustus olemas ainult kohtades, kus otsene või peegeldunud päikesekiir tabab pinda. See tähendab, et atmosfäär on päeva jooksul valgustuse allikas. Tänu sellele on see kerge nii otseste kiirte jaoks kättesaamatus kohas kui ka siis, kui päike on pilve taha peidetud. Just hajumine annab õhule värvi – me näeme taevast sinist.

Mis veel mõjutab päikesekiirgust? Alla ei tohiks jätta ka hägusustegurit. Kiirguse nõrgenemine toimub ju kahel viisil - atmosfäär ise ja veeaur, samuti mitmesugused lisandid. Suvel tolmutase tõuseb (nagu ka veeauru sisaldus atmosfääris).

Kogu kiirgus

See viitab Maa pinnale langeva kiirguse koguhulgale, nii otsesele kui hajutatud kiirgusele. Pilves ilmaga kogu päikesekiirgus väheneb.

Seetõttu on suvel kogukiirgus enne lõunat keskmiselt suurem kui pärast seda. Ja esimesel poolaastal - rohkem kui teisel.

Mis juhtub kogu kiirgusega Maa pinnal? Sinna jõudes imendub see enamasti ülemisse mulla- või veekihti ja muutub soojuseks, osa sellest peegeldub. Peegeldusaste sõltub maapinna iseloomust. Näitajat, mis väljendab peegeldunud päikesekiirguse protsenti pinnale langevast koguhulgast, nimetatakse pinna albeedoks.

Maapinna isekiirguse mõiste all mõistetakse pikalainelist kiirgust, mida kiirgavad taimestik, lumikate, ülemised veekihid ja pinnas. Pinna kiirgusbilanss on selle neeldunud ja eralduva koguse vahe.

Efektiivne kiirgus

On tõestatud, et vastukiirgus on peaaegu alati väiksem kui maapealne. Seetõttu kannab maa pind soojuskadusid. Pinna sisemise kiirguse ja atmosfäärikiirguse erinevust nimetatakse efektiivseks kiirguseks. See on tegelikult netoenergia kadu ja selle tulemusena öine soojus.

See eksisteerib ka päevasel ajal. Kuid päeva jooksul kompenseerib seda osaliselt või isegi blokeerib neeldunud kiirgus. Seetõttu on maapind päeval soojem kui öösel.

Kiirguse geograafilisest levikust

Päikesekiirgus Maal jaotub aastaringselt ebaühtlaselt. Selle jaotus on tsoonilise iseloomuga ja kiirgusvoo isoliinid (võrdsete väärtustega ühenduspunktid) ei ole sugugi identsed laiusringidega. Selle lahknevuse põhjuseks on erinev pilvisus ja atmosfääri läbipaistvus maakera eri piirkondades.

Päikese kogukiirgus aasta jooksul on kõige suurem vähese pilvisusega atmosfääriga subtroopilistes kõrbetes. Metsaaladel on seda palju vähem. ekvatoriaalne vöö. Selle põhjuseks on suurenenud pilvisus. See indikaator väheneb mõlema pooluse suunas. Kuid pooluste piirkonnas suureneb see uuesti - põhjapoolkeral on see vähem, lumise ja kergelt pilvise Antarktika piirkonnas - rohkem. Ookeanide pinnast kõrgemal on päikesekiirgus keskmiselt väiksem kui mandrite kohal.

Peaaegu kõikjal Maal on pinnal positiivne kiirgusbilanss, see tähendab, et sama aja jooksul on kiirguse sissevool suurem kui efektiivne kiirgus. Erandiks on Antarktika ja Gröönimaa jääplatoodega piirkonnad.

Kas seisame silmitsi globaalse soojenemisega?

Kuid ülaltoodu ei tähenda maapinna iga-aastast soojenemist. Neeldunud kiirguse ülejääk kompenseeritakse soojuse lekkega pinnalt atmosfääri, mis tekib veefaasi muutumisel (aurustumine, kondenseerumine pilvedena).

Seega puudub Maa pinnal kiirgustasakaal kui selline. Kuid on olemas termiline tasakaal - soojuse sissevool ja kadu tasakaalustatakse erineval viisil, sealhulgas kiirgusega.

Kaardi saldo jaotus

Maakera samadel laiuskraadidel on kiirgusbilanss ookeani pinnal suurem kui maismaa kohal. Seda võib seletada asjaoluga, et ookeanides on kiirgust neelav kiht paksem, samas on efektiivne kiirgus seal merepinna külma tõttu maismaaga võrreldes väiksem.

Kõrbetes täheldatakse selle leviku amplituudi olulisi kõikumisi. Tasakaal on seal madalam tänu kuiva õhu kõrgele efektiivsele kiirgusele ja madalale pilvisusele. Vähemal määral on see mussoonkliimaga piirkondades madalam. Soojal aastaajal on seal pilvisus suurenenud ja neeldunud päikesekiirgus on väiksem kui teistes sama laiuskraadi piirkondades.

Loomulikult on peamine tegur, millest sõltub aasta keskmine päikesekiirgus, konkreetse piirkonna laiuskraad. Rekordilise ultraviolettkiirguse "portsjonid" lähevad ekvaatori lähedal asuvatesse riikidesse. See on Kirde-Aafrika, selle idarannik, Araabia poolsaar, Austraalia põhja- ja lääneosa, osa Indoneesia saartest, Lõuna-Ameerika läänerannik.

Euroopas võtavad Türgi, Hispaania lõunaosa, Sitsiilia, Sardiinia, Kreeka saared, Prantsusmaa rannik (lõunaosa), aga ka osa Itaalia, Küprose ja Kreeta piirkondadest suurima annuse nii valgust kui ka Kreeta. kiirgust.

Kuidas meiega?

Päikese kogukiirgus Venemaal jaotub esmapilgul ootamatult. Kummalisel kombel ei hoia meie riigi territooriumil peopesa Musta mere kuurordid. Suurimad päikesekiirguse doosid langevad Hiinaga piirnevatele aladele ja Severnaja Zemlja. Üldiselt ei ole päikesekiirgus Venemaal eriti intensiivne, mis on täielikult seletatav meie põhjapoolse geograafilise asukohaga. Minimaalne päikesevalgus läheb loodepiirkonda - Peterburi koos ümbritsevate aladega.

Päikesekiirgus on Venemaal madalam kui Ukrainas. Seal läheb enim ultraviolettkiirgust Krimmi ja Doonau-tagusele alale, teisel kohal on Karpaadid koos Ukraina lõunapiirkondadega.

Horisontaalsele pinnale langeva päikesekiirguse kogusumma (sisaldab nii otsest kui hajutatud) on kuude kaupa erinevate territooriumide jaoks spetsiaalselt koostatud tabelites ja seda mõõdetakse MJ / m 2 . Näiteks Moskva päikesekiirguse näitajad on vahemikus 31-58 talvekuud suvel kuni 568-615.

Päikese insolatsiooni kohta

Insolatsioon ehk päikese poolt valgustatud pinnale langeva kasuliku kiirguse hulk on erinevates geograafilistes kohtades väga erinev. Aastane insolatsioon arvutatakse ühele ruutmeeter megavattides. Näiteks Moskvas on see väärtus 1,01, Arhangelskis - 0,85, Astrahanis - 1,38 MW.

Selle määramisel tuleb arvesse võtta selliseid tegureid nagu aastaaeg (talvel on valgustus ja päeva pikkus madalam), maastiku iseloom (mäed võivad päikest varjata), piirkonnale iseloomulik ilm- udu, sagedased vihmad ja pilvisus. Valgust vastuvõttev tasapind võib olla suunatud vertikaalselt, horisontaalselt või kaldu. Insolatsiooni hulk, aga ka päikesekiirguse jaotus Venemaal on linna ja piirkonna järgi tabelisse rühmitatud andmed, mis näitavad geograafilist laiuskraadi.

Pudovkin O.L. Päikese struktuur ja elektromagnetkiirgus 0 Moskva, 2014

Pudovkin O.L. Päikese struktuur ja elektromagnetiline kiirgus Moskva, 2014 1

UDK 52 + 55 Pudovkin O.L. Päikese struktuur ja elektromagnetiline kiirgus. – Avatud e-kirjastamisplatvorm SPUBLER. Avaldamise kuupäev: 2014-08-17. - 22 s. Esitatakse Maa kaugseire kosmosesüsteemide arendajatele ja kosmoseinfo kasutajatele vajalik. Üldine informatsioon päikese elektromagnetilise kiirguse kohta. Päikese struktuuri ja selles toimuvate protsesside füüsilisi aluseid, kiirguse energia- ja spektraalomadusi vaadeldakse seoses ITU, IEEE ja GOST 24375-80 vastu võetud sagedusvahemike klassifikatsioonitabelitega. Pudovkin Oleg Leonidovitš. Teaduslikud huvid järgmistes valdkondades: süsteemianalüüs, süsteemi- ja juhtimisteooria, inimtekkelised ja kosmogeensed kosmoseprahid, rahvusvaheline kosmoseõigus, geofüüsika, globaalsed kosmoseside- ja navigatsioonisüsteemid, projektijuhtimine. Rohkem kui 100 teaduspublikatsiooni ja 8 monograafiat. Arst tehnikateadused, Kosmonautika Akadeemia ja Sõjateaduste Akadeemia korrespondentliige. Kosmosetööstuses alates 1968. aastast: VIKA im. A.F. Mozhaisky, Vene Föderatsiooni kaitseministeeriumi juhtimis- ja mõõtmiskompleks, strateegiliste raketivägede teadus- ja tehnikakomitee, kosmosejõudude sõjateaduslik komitee; asepresident, peadisainer, kosmosetööstuse organisatsioonide nõunik; Skolkovo fondi kosmoseklastri ekspert. Tehnikateaduste doktor Pudovkin O.L. e-post: [e-postiga kaitstud] 2

1. Päikese ehitus Päike on Maale lähim täht, mis asub meist 8,32 ± 0,16 valgusminuti kaugusel. Kõik teised tähed on palju kaugemal. Meile kõige lähemal on täht Proxima Centauri [alates. lat roxima – lähim] on tähesüsteemi Alpha Centauri kuuluv punane kääbus, mis asub 4,2421 ± 0,0016 valgusaasta kaugusel, mis on 270 000 korda suurem kui Maa ja Päikese vaheline kaugus. Oma suuruse poolest kuulub Päike tüüpiliste tähtede hulka – Hertzsprung-Russelli diagrammi järgi spektriklassi G2 kääbustesse. See tähendab, et päikesevalgus, mida oleme harjunud valgena tajuma, on tegelikult kergelt kollakas. Päike eemaldub Maast keskmiselt 149 597 870 km kaugusel. Kuna see kaugus on Päikesesüsteemis kõige olulisem skaala, siis aktsepteeritakse seda astronoomias üheks peamiseks kauguste mõõtühikuks ja seda nimetatakse astronoomiliseks ühikuks (au, au). SI-süsteemis 1 au = 149 597 870 700 m. Päike on Päikesesüsteemi keskne keha, sinna on koondunud üle 99,86% tema kogumassist. Arvatakse, et planeedid ja Päike tekkisid 4-5 miljardit aastat tagasi hiiglaslikust gaasi- ja tolmuudukogust. Samal ajal on Päike neelanud suurima osa massist, mis praegu on umbes 2 × 1027 tonni, mis on 333 tuhat korda suurem kui Maa mass ja 743 korda suurem kui kõigi planeetide mass. Päikese aine keemilises koostises domineerib vesinik - 72% ja heelium - 26% Päikese massist. Veidi alla protsendi on hapnikku, 0,4% süsinikku, umbes 0,1% neooni. Kui neid suhteid väljendada aatomite arvuna, siis selgub, et miljoni vesinikuaatomi kohta on 98 000 heeliumiaatomit, 850 hapnikuaatomit, 360 süsinikuaatomit, 120 neooniaatomit, 110 lämmastikuaatomit ning 40 raua- ja räniaatomit iga. Teades kaugust Päikesest ja selle näivat nurgaraadiust, on lihtne kindlaks teha, et Päike on 109 korda suurem rohkem maad ja selle raadius ulatub 696 tuhande kilomeetrini. Järelikult on Päikese ruumala rohkem kui 1 300 000 korda suurem kui Maa ruumala ja seetõttu osutub keskmine tihedus peaaegu 4 korda väiksemaks kui Maa oma ja on umbes 1,4 g/cm3. Maiste standardite järgi on Päikese heledus kolossaalne ja ulatub 3,85 × 1023 kW-ni. Isegi väike osa maakera kiiritavast päikeseenergiast (ja see on ligikaudu üks kümnemiljardik) on kümneid tuhandeid kordi võimsam kui kõigi maailma elektrijaamade koguvõimsus. Maal nendega risti 1 m2 suurusele alale langevate päikesekiirte energia võiks panna tööle 1,4 kW võimsusega mootori ning 1 m2 Päikese atmosfääri kiirgab energiat võimsusega 60 mW. Joonis 1 – Päikese struktuur. Päike koosneb sisekihtidest – tuumareaktsioonide tsoonist, kiirgusenergia ülekande tsoonist ja konvektsioonitsoonist, aga ka atmosfäärist, sealhulgas fotosfäärist, kromosfäärist ja päikesetuuleks muutuvast koroonast. 3

1.1. Päikese sisekihid Möödunud sajandi teoreetilised uuringud, mida kinnitavad viimaste aastakümnete katseandmed, näitasid, et Päikese sisemised (otseselt mittevaatatavad) kihid koosnevad kolmest põhiosast, mis on ligikaudu võrdse sügavusega: tuumareaktsioonide tsoon. ; kiirgusenergia ülekandetsoon; konvektiivne tsoon. Tuumareaktsiooni tsoon ( keskosa, tuum) iseloomustavad raskusjõu toimel kokkusurutud ja termotuumareaktsioonide energiaga pidevalt kuumutatud aine temperatuuri, rõhu ja tiheduse maksimaalsed väärtused. Arvatakse, et Päikese tuum ulatub Päikese keskpunktist umbes 175 000 km kaugusele (umbes 0,2 päikeseraadiust) ja on Päikese kuumim osa. Päikese tuuma temperatuur on umbes 15 000 000 K (võrdluseks: kromosfääri päikesepinna temperatuur on umbes 60 000 K). Südamiku tihedus on 150 000 kg/m³, mis on 150 korda suurem kui vee tihedus Maal. Kosmoselaeva SOHO saadud andmete analüüs näitas, et tuumas on Päikese pöörlemiskiirus ümber oma telje palju suurem kui pinnal. Joonis 2 - SOHO [inglise keelest. Solar and Heliospheric Observatory, observatooriumi kood “249”] on kosmoseaparaat Päikese vaatlemiseks. ESA ja NASA ühisprojekt. See käivitati 2. detsembril 1995 kell 08:08:00 UTC, rahvusvaheline tähis 1995-065A, lasti teele Maa-Päikese süsteemi Lagrange'i punkti L1, alustas tööd 1996. aasta mais. Tuumas toimub prootoni-prootoni termotuumareaktsioon, mille tulemusena moodustub neljast prootonist kahest heeliumi looduslikust isotoobist kõige levinum 4 He, mis moodustab ligikaudu 99,999863% kogu heeliumi mahust. Maa. Samal ajal muutub igas sekundis energiaks 4,26 miljonit tonni ainet (3,6 1038 prootonit), kuid see väärtus on Päikese massiga võrreldes tühine - 2 1027 tonni. Aeg, mille järel Päike oma "kütuse" ära kasutab ja termotuumareaktsioon peatub, on hinnanguliselt 6 miljardit aastat. Päikese tuuma võimsus on 380 iottavatti (1 IW = 1024 W), mis võrdub 9,1 1010 megatonni TNT plahvatusega sekundis. Teadaolevalt oli kõige võimsam energiaseade, mille inimesed kunagi kasutusele võtnud, Nõukogude tsaar Bomba (projekti koodnimi on Ivan), mis plahvatas 30. oktoobril 1961 Novaja Zemljal. Selle võimsus oli 50 megatonni, mis võrdub 5,3 IW ehk umbes ühe protsendiga ühes sekundis vabanevast päikeseenergiast. Tuum on ainuke koht Päikesel, kus saadakse termotuumareaktsioonist energiat ja soojust, ülejäänud tähte soojendab see energia. Kogu põhienergia 4

läbib järjestikku kihte kuni fotosfäärini, kust see eraldub päikesevalguse ja kineetilise energia kujul. Suure energiaga footonite (gamma- ja röntgenikiirgus) liikumisel Päikese pinnale hajutavad nad osa energiast tuumaga võrreldes vähem energilistesse kihtidesse. "Fotoni transiidiaja" hinnangud ulatuvad 40 000 aastast 50 miljoni aastani. Iga Päikese tuumast pärinev gamma-kvant muudetakse mitmeks miljoniks nähtavaks footoniks, mis kiirguvad selle pinnalt. Kiirgusenergia ülekandetsoon (kiirgustsoon, kiirgustsoon) on tuumaenergia ülekande tsoon üksikute aatomite kiirguse kaudu, mis seda pidevalt neelavad ja igas suunas uuesti kiirgavad. Tsoon asub otse päikese tuuma kohal, kaugustel umbes 0,2-0,25 kuni 0,7 Päikese raadiusest selle keskpunktist. Tsooni alumiseks piiriks loetakse joont, millest allpool toimuvad tuumareaktsioonid, ülemiseks piiriks aga piir, millest kõrgemal algab aine aktiivne segunemine (konvektiivtsoon). Temperatuuride erinevus on 7 000 000 K kuni 2 000 000 K. Kiirgusülekande tsoonis olev vesinik surutakse nii tihedalt kokku, et naaberprootonid ei saa kohti vahetada, mistõttu on energia ülekandmine aine segamisel väga raske. Täiendavaid takistusi aine segunemisel tekitab madala temperatuuri languse kiirus selle liikumisel alumistest kihtidest ülemistesse kihtidesse, mis on tingitud vesiniku kõrgest soojusjuhtivusest. Samuti on võimatu otsene emissioon väljapoole, kuna vesinik on tuumasünteesi reaktsiooni käigus tekkiva kiirguse suhtes läbipaistmatu. Energia ülekanne toimub lisaks soojusülekandele ka footonite järjestikuse neeldumise ja emissiooni kaudu üksikute osakeste kihtide poolt. Tulenevalt asjaolust, et emiteeritud footoni energia on alati väiksem kui neeldunud footoni energia, muutub kiirguse spektraalne koostis kiirgustsooni läbimisel. Kui tsooni sissepääsu juures esindab kogu kiirgus ülilühikese lainepikkusega gammakiirgust, siis kiirgustsoonist väljudes on kiirguse valgusvoog peaaegu kõiki lainepikkusi, ka nähtavat, hõlmav “segu”. Konvektiivtsoon algab 0,3 raadiuse sügavuselt ja ulatub kuni Päikese (õigemini selle atmosfääri) pinnani. Selle alumine osa kuumutatakse temperatuurini 2 000 000 K, samas kui välispiiri temperatuur ei ulatu 60 000 K-ni. Päikese konvektsiooni olemus seisneb selles, et tihedam gaas jaotub üle pinna, jahtub sellel ja tormab seejärel uuesti keskmesse. . Seega Päikese konvektiivses tsoonis toimub pidevalt segunemisprotsess. Arvatakse, et selles liikuvad plasmavood annavad peamise panuse päikese magnetvälja tekkesse. Konvektiivtsooni mass on vaid kaks protsenti Päikese massist. Alumisel piiril on plasma tihedus võrdne 0,2 vee tihedusest ja Päikese atmosfääri sattudes väheneb see 0,0001-ni Maa õhu tihedusest merepinnast kõrgemal. Konvektiivtsooni aine liigub väga keeruliselt. Sügavusest tõusevad võimsad, kuid aeglased saja tuhande kilomeetrise läbimõõduga kuuma plasma joad, mille kiirus ei ületa paari sentimeetrit sekundis. Nende poole laskuvad mitte nii võimsad vähem kuumutatud plasma joad, mille kiirust mõõdetakse juba meetrites sekundis. Mitme tuhande kilomeetri sügavusel jaotub tõusev kõrgtemperatuuriline plasma hiiglaslikeks rakkudeks, millest suurimate lineaarsed mõõtmed on umbes 30-35 tuhat kilomeetrit ja neid nimetatakse supergraanuliteks. Maapinnale lähemal moodustuvad mesograanulid, mille iseloomulik suurus on umbes 5000 km, ja veelgi lähemal pinnale 3–4 korda väiksemad graanulid. Sõltuvalt graanulite suurusest elavad nad päevast kuni tunni murdosadeni. Kui need plasma kollektiivse liikumise saadused jõuavad Päikese pinnale, saab neid hõlpsasti jälgida spetsiaalse filtriga teleskoobiga. 5

1.2. Päikese atmosfäär Päikese atmosfääri nimetatakse kolmeks väliskihiks – fotosfääriks, kromosfääriks ja koroonaks. Koroon läheb üle päikesetuule. Kihid asuvad konvektiivtsooni kohal ja koosnevad peamiselt (vastavalt aatomite arvule) vesinikust, heeliumist - 10%, süsinikust, lämmastikust ja hapnikust - 0,0001%, metallidest koos kõigi teiste keemiliste elementidega - 0,00001%. Väliskihtidest sügavaim on fotosfäär, mida sageli nimetatakse valesti "Päikese pinnaks", kuigi gaasilisel sfäärilisel kehal ei saa olla pinda. Leppisime kokku, et mõistame Päikese raadiuse kaugust keskpunktist minimaalse temperatuuriga kihini. Fotosfäär [kreeka keelest tõlgitud - "valgussfäär"] on tähe atmosfääri kiht, Päikese näiv pind. Fotosfääris moodustub meieni jõudva optilise kiirguse pidev spekter. Päikese fotosfääri paksus on umbes 500 km. Päikese jaoks langeb temperatuur fotosfääris kõrgusega 8000–10 000 K kuni Päikese minimaalse temperatuurini umbes 43 000 K. Fotosfääri tihedus on 10–8–10–9 g/cm3 (osake kontsentratsioon 1015–1016 cm-3), rõhk on umbes 0,1 atmosfääri. Sellistes tingimustes ioniseeritakse kõik madala ionisatsioonipotentsiaaliga aatomid (näiteks Na, K, Ca). Ülejäänud elemendid, sealhulgas vesinik, mille ionisatsioonienergia on umbes 13,6 eV (2,18 10−18 J), jäävad valdavalt neutraalsesse olekusse, seega on fotosfäär Päikese ainus kiht, kus vesinik on peaaegu neutraalne. Päikese fotosfääri pind on kaetud graanulitega, mille suurus on 200–2000 km, nende olemasolu kestus on 1–10 minutit. Graanulid on konvektiivses tsoonis moodustunud konvektiivrakkude tipud. Peamine päikesevalguse allikas on fotosfääri alumine kiht, mis asub 150 km kaugusel. Piki kihi paksust langeb plasma temperatuur 64 000 K-lt 44 000 K-ni, samal ajal kui pidevalt tekivad temperatuuri alad 37 000 K-ni, mis helendavad nõrgemalt ja esinevad tumedate laikudena. Nende arv varieerub 11 aasta jooksul, kuid nad ei kata kunagi rohkem kui 0,5% päikesekettast. Joonis 3 – kosmoseaparaadi HINODE-3 poolt nähtavas valguses pildistatud päikeselaikude rühm, detsember 2006. Kromosfäär [teisest kreeka keelest. χρομα - värv, σφαίρα - pall, kera) - fotosfääri ümbritsev umbes 2000 km paksune Päikese väliskest. Selle päikeseatmosfääri osa nime päritolu seostatakse selle punaka värvusega, mille põhjuseks on asjaolu, et kromosfääri nähtavas spektris domineerib Balmeri seeria punane H-alfa vesiniku emissiooniliin. Kromosfääri ülemisel piiril ei ole selgelt väljendunud siledat pinda, sellest lähtuvad pidevalt kuumad väljaheited, mida nimetatakse spiculideks. 6

Spikul on päikesekromosfääri peenstruktuuri põhielement. Kui Päikese jäseme vaadeldakse kindla ja rangelt konstantse sageduse valguses, siis on täpikesed näha helendava gaasi sammastena, mis on umbes 1000 km läbimõõduga päikeseskaalal üsna õhukesed. Need sambad tõusevad kõigepealt alumisest kromosfäärist 5000–10 000 km ja langevad seejärel tagasi, kus nad tuhmuvad. Kõik see toimub kiirusel umbes 20 000 m/s. Spicula elab 5-10 minutit. Päikesel samaaegselt eksisteerivate spiikulite arv ületab kümneid tuhandeid ja võib ulatuda kuni miljonini. Kromosfääri võrk koosneb praktiliselt neist. Kromosfääri temperatuur tõuseb kõrgusega 40 000 K kuni 20 000 K. Kromosfääri tihedus on madal, mistõttu heledus on tavatingimustes vaatlemiseks ebapiisav. Kuid täieliku päikesevarjutuse ajal, kui Kuu katab ereda fotosfääri, muutub selle kohal asuv kromosfäär nähtavaks ja helendab punaselt. Seda saab igal ajal jälgida ka spetsiaalsete kitsaribaliste optiliste filtrite abil. Lisaks juba mainitud H-alfa liinile, mille lainepikkus on 656,3 nm, saab filtrit häälestada ka Ca II K (393,4 nm) ja Ca II H (396,8 nm) liinidele. Peamised kromosfääristruktuurid, mis neil joontel on nähtavad, on: kromosfäärivõre, mis katab kogu Päikese pinda ja koosneb joontest, mis ümbritsevad kuni 30 000 km läbimõõduga supergraanulite rakke; flocculi on kerged pilvelaadsed moodustised, mis on enamasti seotud tugeva magnetväljaga aladega – päikeselaike ümbritsevate aktiivsete piirkondadega; kiud ja filamendid (fibrillid) on erineva laiuse ja pikkusega tumedad jooned, nagu ka helbed, mida sageli leidub aktiivsetes piirkondades. Joonis 4 - Päikesevarjutus 11. august 1999. Kromosfäär on nähtav õhukese punase triibuna ketta ümber, kroon pindalana. Koroon on Päikese viimane väliskest. Koroon koosneb peamiselt prominentidest ja energeetilistest pursetest, mis kiirguvad ja purskavad kosmosesse mitmesaja ja isegi enam kui miljoni kilomeetri kaugusele, moodustades päikesetuule. Krooni keskmine temperatuur jääb vahemikku 1 000 000 K kuni 2 000 000 K ja maksimaalne, mõnes piirkonnas 8 000 000 000 K kuni 20 000 000 K. Vaatamata nii kõrgele temperatuurile on see palja silmaga nähtav ainult täieliku päikesevarjutuse ajal, kuna aine tihedus koroonas on madal ja seetõttu ka heledus madal. Krooni kuju muutub olenevalt päikese aktiivsustsükli faasist: maksimaalse aktiivsuse perioodidel on see ümara kujuga ja minimaalselt pikenenud piki päikese ekvaatorit. Kuna koroona temperatuur on väga kõrge, kiirgab see intensiivselt ultraviolett- ja röntgenikiirguse vahemikus. Need kiirgused ei läbi Maa atmosfääri, vaid neid uuritakse kasutades kosmoselaev. Kiirgus koroona erinevates piirkondades toimub ebaühtlaselt. 7

Seal on kuumad aktiivsed ja vaiksed piirkonnad, aga ka suhteliselt madala temperatuuriga 600 000 K koroonaaugud, millest väljuvad kosmosesse magnetvälja jõujooned. Selline "avatud" magnetiline konfiguratsioon võimaldab osakestel takistamatult Päikeselt lahkuda, mistõttu päikesetuul kiirgub peamiselt krooniaukudest. Päikese krooni nähtav spekter koosneb kolmest erinevast komponendist, mida nimetatakse L-, K- ja F-komponentideks (või vastavalt L-korooniks, K-korooniks ja F-korooniks; L-komponendi teine ​​nimi on E-koroon). K-komponent on krooni pidev spekter. Selle taustal on kuni 9-10' kõrgusel Päikese nähtavast servast näha emissiooni L-komponent. Alates umbes 3" kõrguselt (Päikese nurga läbimõõt on umbes 30") ja kõrgemalt on nähtav Fraunhoferi spekter, sama mis fotosfääri spekter. See moodustab päikesekrooni F-komponendi. 20" kõrgusel domineerib krooni spektris F-komponent. Sisemist krooni välisest kroonist eraldavaks piiriks võetakse kõrgus 9"-10". Päikesetuul voolab välja päikese välisest osast. koroona ja on ioniseeritud osakeste (peamiselt prootonite, elektronide ja α-osakeste) voog, mis levib oma tiheduse järkjärgulise vähenemisega heliosfääri piiridesse Päikesetuul jaguneb kaheks komponendiks – aeglaseks päikesetuuleks ja kiire päikesetuul.Aeglase päikesetuule kiirus on umbes 400 km/s ja temperatuur 1,4 10 6 - 1,6 106 0K ning vastab koostiselt täpselt koroonale Kiire päikesetuule kiirus on umbes 750 km/s, temperatuur 8 105 0K ja on koostiselt sarnane fotosfääri ainega Aeglane päikesetuul on kaks korda tihedam ja vähem konstantne kui kiire. Aeglane päikesetuul on keerulisema struktuuriga ja turbulentsipiirkondadega. Keskmiselt kiirgab Päike umbes 1,3 1036 osakest sekundis tuulega. Päikese massikadu seda tüüpi kiirguse korral on 2–3·10–14 päikesemassi aastas. See võrdub Maa massi kaotusega 150 miljoni aasta jooksul. Paljud loodusnähtused Maal on seotud päikesetuulest tingitud häiretega, sealhulgas geomagnetilised tormid ja aurorad. 2. Päikese elektromagnetilise kiirguse spekter Päike tekitab ja eraldab kosmosesse kahte põhilist energiavoogu – elektromagnetkiirgust (päikesekiirgus, kiirgusenergia) ja korpuskulaarkiirgust (päikesetuul). Päikese keskpiirkonnast tulev kiirgus, liikudes välissfääridesse, ehitatakse ümber lühilainelt pikalaineliseks. Kui keskel on gammakiirgus ja röntgenikiirgus, siis Päikese gloobuse keskmistes kihtides domineerivad ultraviolettkiired ja Päikese kiirgaval pinnal - fotosfääris - osutuvad need muunduvaks juba valguslaineteks. kiirguse ulatus. Päikese kiirgusenergia spekter Maa atmosfääri ülemisel piiril on ühe maksimumiga jaotus, mida kirjeldab üsna hästi musta keha kiirgusspektri mudel temperatuuril umbes 60 000 K. energia jaotus spektris on ebaühtlane. Kogu spektri lühilaineosa - gamma-, röntgen- ja ultraviolettkiirgus - moodustab päikesekiirguse energiast vaid 7%, spektri optiline ulatus - 48% päikesekiirguse energiast. Just optilises vahemikus vastab emissiooni maksimum valguse emissioonivahemiku sinakasrohelisele vahemikule. Ülejäänud 45% energiast 8

Päikesekiirgus paikneb peamiselt infrapunakiirguses ja ainult väikese osa moodustab raadiokiirgus. Absoluutselt must keha on keha, mis neelab 100% igasugusest talle langevast kiirgusest (neeldumistegur on 1, peegeldustegur 0). See ei puuduta ainult nähtavat valgust, vaid ka raadiolaineid, ultraviolettkiirgust, röntgenikiirgust jne. Kui absoluutselt musta keha kuumutada, hakkab see kiirgama elektromagnetlaineid kogu ulatuses raadiolainetest gammakiirguseni. Pealegi kiirgab see kogu elektromagnetkiirguse spektris, kuid mitte ühtlaselt. Spektritihedusel on tipp. Mida tugevam on küte, seda suurem on nihe kõrgete sageduste suunas. Absoluutselt musti kehasid looduses ei eksisteeri – see on matemaatiline mudel. Tähtede kiirgusspekter on kõige lähemal absoluutselt musta keha kiirgusspektrile. Seetõttu on külmad tähed punased ja kuumad sinised. Päikesekiirgus tuleb erinevatest kihtidest. Temperatuurivahemik on 5712–58120 K, mille lainepikkuste vahemik on 0,499–0,5077 µm (sini-roheline piir). Keskmine väärtus on 57850 K, lainepikkus on 0,5012 µm. Musta keha kiirguse spektraaljaotust kirjeldab Plancki seadus: . (1) See valem kirjutatakse tavaliselt järgmiselt: . (2) Siin on kiirguse spektraalne tihedus, W cm-2 μm-1; λ on lainepikkus, µm; h on Plancki konstant (6,6256±0,0005) 10-34 W s2; T on absoluutne temperatuur, 0K; s on valguse kiirus (2,997925 ± 0,000003) 1010 cm s-1; = (3,7415 ± 0,0003) 104 W cm-2 μm4; = (1,43879 ± 0,00019) 104 µm 0K; k on Boltzmanni konstant (1,38054 ± 0,00018) 10-23 W s 0K-1. Musta keha kiirgava energia koguvool määratakse Stefan-Boltzmanni seadusega (Plancki võrrandi integraal): ∫ (3) kus σ = (5,6697 ± 0,0029) 10-12 W cm-2 0K-4. Seega suureneb musta keha kogukiirgus proportsionaalselt temperatuuri neljanda astmega. Plancki võrrandit diferentseerides saame Wieni nihkeseaduse: (4) kus λmax on lainepikkus, mille juures vaadeldakse kiirguse spektraaltiheduse maksimaalset jaotust lainepikkuste lõikes; a = 2897,8 ± 0,4 μm 0K. 9

Päikese kiirgusenergia on Maa peamine energiaallikas. Tähtede ja Kuu kiirgus on võrreldes päikesekiirgusega tühine ega anna olulist panust Maal toimuvatesse protsessidesse. Samuti on tühiselt väike energiavoog, mis suunatakse planeedi sügavustest Maa pinnale. Päikeselt Maale tuleva energia hulk määratakse integraalparameetriga, mis sõltub ajast väga vähe ja mida nimetatakse päikesekonstandiks. Päikesekonstant S0 on päikeseenergia hulk, mis jõuab ajaühikus Päikesekiirtega risti olevale pindalaühikule Maa keskmisel kaugusel Päikesest. Viimastel andmetel on selle väärtus 1366±1 W m-2. Päikese poolt kiiratava ja Maa atmosfääri ülemisele piirile saabuva elektromagnetkiirguse jaotust sõltuvalt lainepikkusest λ nimetatakse Päikese spektriks. Päikese spektri definitsioonile on mugav lisada nõuded päikesekonstandi definitsioonist kui sissetulev päikeseenergia ajaühiku kohta pindalaühiku kohta, kindlal sagedusel, kiirtega risti, keskmisel kaugusel Maa Päikesele. Seda suurust nimetatakse sageli spektraalseks päikesekonstandiks S0(λ). Seejärel täpsustatakse varem kasutusele võetud päikesekonstandi määratlust terminiga – integraalne päikesekonstant. Päikese standardspekter "jämespekterlahutusvõimega" ja musta keha spekter T = 57850 K juures on näidatud joonisel 5. Joonis 5 – Päikese standardspekter jämeda spektraallahutusvõimega ja spekter a. must korpus, T = 57850 K. UV, VD , IR, Mikrolained - ultraviolett-, nähtav-, infrapuna- ja mikrolainekiirgus. Kui arvestada Päikese spektrit kõrge spektraaleraldusvõimega, siis pole pilt nii sujuv, kuid sellel on palju Fraunhoferi jooni, mis on tingitud mitmesuguste elementide neeldumisest fotosfääris ja kromosfääris. Jooniselt on näha, et Plancki funktsioon T = 57850 K juures lähendab hästi Päikese spektrit selle keskosas – lainepikkuste vahemik 0,2 μm kuni 1 cm. See on tingitud sellest, et väljuva päikese teke kiirgus erinevates spektripiirkondades toimub erinevatel kõrgustel ja erinevatel temperatuuridel. kümme

Spektri lühilaineosa on elule Maal kõige kahjulikum ja hõlmab: gammakiirgust (gammakiirgus, γ-kiirgus) - elektromagnetkiirguse tüüp, mille lainepikkus on väga lühike - alla 5 10 6 1019 Hz, väljendunud korpuskulaarsed ja nõrgalt väljendunud laineomadused. Allikas - tuuma- ja kosmoseprotsessid, radioaktiivne lagunemine; röntgenikiirgus - elektromagnetlained, mille footoni energia asub elektromagnetlainete skaalal ultraviolett- ja gammakiirguse vahel, mis vastab lainepikkustele 5·10–3 nm kuni 10 nm ja sagedustele 3·1016–6·1019 Hz. Allikas - aatomiprotsessid kiirendatud laetud osakeste mõjul; ultraviolettkiirgus - aatomite kiirgus kiirendatud elektronide mõjul. 7% lühilainelisest päikesekiirgusest moodustab suurima osa ultraviolettkiirgus, mis neeldub tugevalt Maa atmosfääris. Osooni neeldumisspektri tipp on ligikaudu lainepikkusel 250 nm, hapnikul on kaks piiki - 110 ja 200 nm. Ultraviolettkiirguse neeldumise lühilaine vahemik kattub hapnikuga, keskmises vahemikus - osooniga. Elektromagnetilise lainepikkusel 250 nm neelab osoon peaaegu kogu kiirguse, 300 nm juures - 97%. Spektri ultraviolettosa asub nähtava kiirguse ja röntgenikiirguse violetse piiri vahel. 1801. aastal avastas saksa füüsik Johann Wilhelm Ritter, et valguse toimel lagunev hõbekloriid laguneb kõige kiiremini nähtamatu kiirguse toimel väljaspool spektri violetset piirkonda. Seejärel jõudsid paljud teadlased, sealhulgas Ritter, kokkuleppele, et valgus koosneb kolmest eraldi komponendist: oksüdeerivast ehk termilisest (infrapuna) komponendist, valgustavast (nähtav valgus) ja redutseerivast (ultraviolett) komponendist. Tollal nimetati ultraviolettkiirgust ka aktiinikiirguseks, mis tuleneb võimest mõjuda kindlatele valgustundlikele materjalidele ettenähtud viisil. Vastavalt ISO-DIS-2134 standardile tutvustatakse päikese ultraviolettkiirguse karakteristikuid, tabel 1. Tabelis toodud UV-A, UV-B, UV-C vahemikke tutvustavad bioloogid kui oma olulisimaid. tööd. Tabel 1 - Päikese ultraviolettkiirguse karakteristikud Energia hulk Nimetus Lühend Lainepikkus, nm footoni kohta, eV Lähedal NUV 400 nm - 300 nm 3,10 - 4,13 eV Keskmine MUV 300 nm - 200 -200 nm V 6,210 nm 6,2103 nm 4,210 nm 4.210. - 10,2 eV Extreme EUV, XUV 121 nm - 10 nm 10,2 - 124 eV ultraviolett A, pika lainepikkusega UVA, UVA 400 nm - 315 nm 3,10 - 3,94 eV UV vahemikuga UV 3,1 -4 -4 nm UV 3 -4 -4 nB 3 -4 -9 eV 3,8 eV vahemik Ultraviolett C, lühilaine UV-C, UVC 280 nm - 100 nm 4,43 - 12,4 eV vahemik 11

Lähedast ultraviolettkiirgust nimetatakse sageli "mustaks valguseks", kuna inimsilm ei tunne seda ära, kuid mõnelt materjalilt peegeldudes läheb spekter nähtava kiirguse piirkonda. Mõistet "vaakum" (VUV) kasutatakse sageli kaugema ja äärmusliku ulatuse kohta, kuna selles vahemikus olevad lained neelduvad tugevalt Maa atmosfääris. Suurem osa UV-A kiirgusest ei neeldu atmosfäärihapniku ja osooni poolt ning jõuab Maa pinnale. Ultraviolettkiirgus UV-B neeldub osoonis ja kui suur osa sellest maapinnale jõuab, sõltub Maa atmosfääri osoonisisaldusest. Ultraviolettkiirgus UV-C neeldub osooni ja õhuhapniku poolt ning väga väike osa sellest kiirgusest jõuab Maa pinnale. Ultraviolett võib olla inimeste tervisele väga kahjulik, mistõttu tegi Maailma Meteoroloogiaorganisatsioon 1994. aastal koos Maailma Terviseorganisatsiooniga ettepaneku võtta kasutusele päikese ultraviolettindeksi – UV-indeks, W/m2. Inimsilma poolt tajutav spektri nähtav osa (nähtav valgus või lihtsalt valgus) on lainepikkuste vahemikus 380 nm (violetne) kuni 780 nm (punane) või sagedusvahemikus 400 kuni 790 terahertsi (1 THz = 1012). Hz). Inimese silma valgustundlikkus on suurim 555 nm (540 THz) piirkonnas - spektri roheline osa. Kuigi Roger Bacon selgitas vikerkaare nähtust 1267. aastal päikesevalguse murdumisega vihmapiiskades, suutis valgust analüüsida ainult Newton. Murdnud läbi prisma valguskiire, luges ta kõigepealt kokku viis värvi: punane, kollane, roheline, sinine, violetne. Seejärel lisas ta veel kaks värvi ja sai seitsmevärvilise vikerkaare isaks. Tuleb märkida, et "vikerkaarevärvide" küsimus ei kuulu füüsika ja bioloogia valdkonda. Nendega peaksid tegelema keeleteadlased ja filoloogid. Slaavi rahvaste vikerkaares on seitse värvi ainult seetõttu, et sinisel (võrreldes brittidega) ja rohelisel (võrreldes jaapanlastega) on eraldi nimetus. Kaasaegse bioloogia seisukohalt näeb inimene füsioloogiliselt vikerkaarel kolme värvi: punast, rohelist, sinist. Seetõttu pole sellel küsimusel praktiliselt mõtet ja nähtavate värvide vahemikke saab tähistada mis tahes sobiva värviga. Esimesed selgitused nähtava kiirguse spektri kohta andsid Isaac Newton raamatus "Optika" ja Johann Goethe raamatus "Värvide teooria". Newton avastas valguse hajumise prismades ja võttis esimesena kasutusele sõna spekter [lat. spekter – nägemus, välimus] trükis 1671. aastal. Ta tegi tähelepaneku, et kui valguskiir tabab klaasprisma pinda pinna suhtes nurga all, peegeldub osa valgusest ja osa läbib klaasi, moodustades erinevat värvi ribasid. Joonis 6 – Newtoni värvide ring Optikast (1704), mis näitab värvide ja nootide vahelist seost. Spektri värvid "punasest" kuni "lillani" eraldatakse nootidega, alustades noodiga "re" (D). Ring moodustab täisoktaavi. 12

Tala poolitamisel valge värv Prismas moodustub spekter, milles erineva lainepikkusega kiirgus murdub erinevate nurkade all. Spektrisse kuuluvaid värve, st neid värve, mida on võimalik saada ühe lainepikkusega (või väga kitsa vahemikuga) valguslainetega, nimetatakse spektrivärvideks. Nähtava valguse peamistel spektrivärvidel on oma nimed ja nende omadused on toodud tabelis. Tabel 2. Nähtava valguse omadused Vahemik Pikkusvahemik Vahemik Värvlaine energia, nm sagedused, THz footonid, eV Violetne 380 - 440 790 - 680 2,82 - 3,26 Sinine 440 - 485 680 - 685 Helesinine 20 - 605 620 20 - 605 20 - 60 - 50 . 2,48 - 2,56 Roheline 500 - 565 600 - 530 2,19 - 2,48 Kollane 565 - 590 530 - 510 2,10 - 2,19 Oranž 590 - 625 510 - 480 Punane 500 - 625 510 - 480 Punane Sisestage 6 - 40 .40 .40 .1980 . optiline aken" ja maa atmosfäär seda praktiliselt ei neeldu. Puhas õhk hajutab sinist valgust veidi rohkem kui pikemad lainepikkused (spektri punase poole suunas), nii et keskpäevane taevas paistab sinine. Elektromagnetilise spektri infrapunaosa hõivab vahemiku nähtava spektri punase otsa lainepikkusega 0,74 μm ja mikrolainekiirguse alguse vahel, mille lainepikkus on 1 mm. Hiljuti on selle spektriosa pika lainepikkusega serv eraldatud eraldi, sõltumatuks elektromagnetlainete vahemikuks - terahertsi kiirgus lainepikkusega 3-0,03 mm (1011-1013 Hz) või submillimeetrine kiirgus lainepikkusega 1-0,1 mm. Infrapunakiirgust nimetatakse ka "termiliseks" kiirguseks, kuna kuumutatud objektide infrapunakiirgust tajub inimese nahk soojustundena. Sel juhul sõltuvad kehade kiiratavad lainepikkused kuumutustemperatuurist: mida kõrgem on temperatuur, seda lühem on lainepikkus ja suurem kiirguse intensiivsus. Infrapunakiirguse avastas 1800. aastal inglise astronoom William Herschel, kes avastas, et Päikese spektris, mis on saadud prisma abil punase värvi piirist kaugemale (spektri nähtamatus osas), termomeetri temperatuur tõuseb. 19. sajandil tõestati, et infrapunakiirgus järgib optika seadusi ja on sama iseloomuga kui nähtav valgus. Nüüd on kogu infrapunakiirguse ulatus jagatud kolmeks alamvahemikuks: lühilaine 0,74 - 2,5 mikronit; keskmine laine 2,5 - 50 mikronit; pikalaine 50-2000 mikronit. Lühikese lainepikkuse alamvahemikus hajub infrapunakiirgus peaaegu samamoodi nagu nähtavas piirkonnas ja selle kiirguse peamiseks allikaks on Päike. Keskmises alavahemikus neelavad suurema osa kiirgusest atmosfääri komponendid 13

(veeaur, süsinikdioksiid). Kaugemal alampiirkonnas hajub atmosfääris vähem energiat ja peamiseks kiirgusallikaks on Maa pind. Tabel 3 - Infrapunakiirguse karakteristikud Värv Lainepikkuse vahemik Sagedusvahemik Lühilaine IR-A 740 nm - 2,5 µm 400 THz - 120 THz Kesklaine IR-B 2,5 µm - 50 µm 120 µm 120 THz - 6 THm - 6 THm 2 mm 6 THz - 150 GHz Päikese elektromagnetilise kiirguse vaadeldavad ulatused on maapealse elu jaoks määrava tähtsusega. Ultraviolettkiirgus UV-C alla 280 nm on taimedele surmav. Sellega kokku puutudes kaotavad taimsed valgud 10-15 minuti pärast oma struktuuri ja peatavad raku tegevuse. Väliselt väljendub see lehtede kollasuses ja pruunistumises, varte väändumises ja kasvupunktide hukkumises. Kuid kõva ultraviolettkiirguse päikeseosa ei ulatu maapinnani, kuna osoonikiht lükkab selle edasi. ZF-A UV-kiirgus lainepikkusel üle 315 nm on vajalik taimede ainevahetuseks ja kasvuks. See aeglustab varte pikenemist, suurendab C-vitamiini sisaldust. UV-kiirgus ZF-B (280 - 315 nm) toimib nagu madalad temperatuurid, soodustab taimede kõvenemist ja suurendab nende külmakindlust. Ultraviolettkiired klorofülli praktiliselt ei mõjuta. Violetsed ja sinised kiired pärsivad varte, lehelehtede ja labade kasvu, moodustavad kompaktsed taimed ja paksemad lehed, võimaldades valgust üldiselt paremini neelduda ja kasutada. Need kiired stimuleerivad valkude teket, taimede organosünteesi, lühipäevataimede üleminekut õitsemisele ja aeglustavad pikapäevataimede arengut. Valgusspektri sinine ja violetne osa neeldub peaaegu täielikult klorofülli poolt, mis loob tingimused fotosünteesi maksimaalseks intensiivsuseks. Rohelised kiired läbivad praktiliselt lehelabasid, ilma et need neelduksid. Nende toimel muutuvad viimased väga õhukeseks ja taimede aksiaalsed organid pikenevad. Fotosünteesi tase on madalaim. Punased kiired koos oranžiga esindavad fotosünteesi peamist energiavormi. Kõige olulisem on 625-680 nm piirkond, mis soodustab taimede lehtede ja teljesuunaliste organite intensiivset kasvu. See valgus neeldub väga täielikult klorofülli ja suurendab fotosünteesi käigus süsivesikute moodustumist. Punased ja oranžid valgustsoonid on kõigi taimede füsioloogiliste protsesside jaoks otsustava tähtsusega. Teadlased on kindlaks teinud madala intensiivsusega (mitte üle 620 luksi) punaste kiirte (600–690 nm) võime mõjutada aktiivselt füsioloogilisi protsesse taimedes, mis on tundlikud valguse ja pimeduse suhtes ja vastupidi (fotoperioodilised). Infrapunakiired mõjutavad taimi erineval viisil. Kuni 1100 nm infrapunavalgusele reageerivad nõrgalt näiteks tomatid ja üsna tugevalt kurgid. See valgusvahemik mõjutab hüpokotüülide perekonna, varte ja võrsete venitamist. Madalatel temperatuuridel lähedane kiirgus võib osaliselt imenduda klorofülli ja mitte lehte üle kuumeneda, mis on kasulik fotosünteesi jaoks. neliteist

Joonis 7 – Lainepikkuse mõju taimede arengule Raadiolained (mikrolained). Päike ei kiirga mitte ainult energiat gammast infrapunakiirguseni, vaid ka raadiolaineid, mida Maa atmosfäär edastab pikkusvahemikus mõnest millimeetrist kümnete meetriteni. Hoolimata mitmetest varastest katsetest registreerida Päikesest lähtuvaid raadiolaineid, avastati need Teise maailmasõja ajal Briti radariekraanide häirete allikana alles 1942. aasta veebruaris. Pärast selle valmimist 1945. aastal algas raadioastronoomia, sealhulgas päikeseastronoomia kiire areng. Kui 1942. aastal seostati Päikese raadiokiirgust selle aktiivsuse ja mõjuga radarile, siis 1963. aastal mõõdeti päikese aktiivsust juba parameetriga “Indeks F10.7”, mis määratakse raadiokiirguse voo suuruse järgi laine 10,7 cm (sagedus 2800 MHz). See indeks korreleerub hästi Šveitsi astronoomi Rudolf Wolfi järgi nime saanud "hundinumbriga", mis on Päikese täppide arvu arvnäitaja. See on üks levinumaid päikese aktiivsuse näitajaid. Raadiolaineid kiirgavad kuumad, tugevalt ioniseeritud gaasid Päikese välisatmosfääris. Need haruldased gaasid, mis on nähtavale valgusele praktiliselt läbipaistvad, osutuvad teatud lainepikkustega raadiokiirgusele läbipaistmatuks. Läbipaistmatus suureneb vabade elektronide kontsentratsiooni suurenemisega ja temperatuuri langusega, samuti lainepikkuse suurenemisega. Üsna kõrge elektronide kontsentratsiooniga kromosfäär, mille temperatuur on 5000-100000 K, on ​​detsimeeter- ja meetrilainete jaoks läbipaistmatu, mistõttu võivad sealt lahkuda ja Maale jõuda vaid sentimeetrised lained. Mõõturlained võivad pärineda ainult ülaltoodud haruldasemast ja kuumemast päikesekroonist, mille temperatuur on umbes 1000 000 - 2000 0000 K. Kuna erineva pikkusega lained pärinevad Päikese atmosfääri erinevatest kihtidest, võimaldab see uurida päikese atmosfääri omadusi. kromosfäär ja koroona nende raadiokiirguse kaudu. Raadioulatuses sõltub päikeseketta suurus sellest, millisel lainepikkusel vaatlus tehakse. Meetrite lainepikkustel on Päikese raadius suurem kui sentimeetristel lainepikkustel ja mõlemal juhul on see suurem kui nähtava ketta raadius. Päikese raadiokiirgus sisaldab termilisi ja mittesoojuslikke komponente. Termilise kiirusega liikuvate elektronide ja ioonide kokkupõrgetest põhjustatud termiline raadiokiirgus määrab "rahuliku" Päikese raadiokiirguse intensiivsuse alumise piiri. Raadiokiirguse intensiivsust iseloomustab tavaliselt heledustemperatuuri väärtus Tb. viisteist

Joonis 8 - Päikese raadiokiirguse põhikomponentide intensiivsuse (nende heledustemperatuuri) sõltuvus sagedusest (lainepikkusest) Heleduse temperatuur on fotomeetriline väärtus, mis iseloomustab kiirguse intensiivsust. Kasutatakse sageli raadioastronoomias. Definitsiooni järgi on heleduse temperatuur temperatuur, mis oleks mustal kehal, kui sellel oleks antud sagedusvahemikus sama intensiivsus. Tuleb märkida, et heledustemperatuur ei ole temperatuur tavalises tähenduses. See iseloomustab kiirgust ja sõltuvalt kiirgusmehhanismist võib see oluliselt erineda kiirgava keha füüsikalisest temperatuurist. Näiteks pulsarites ulatub see 1026 0K-ni. “Rahuliku” Päikese kiirguse korral sentimeetrilainetel Tb ~ 104 0K ja meetri lainepikkustel Tb ~ 106 0K. Loomulikult langeb soojuskiirguse puhul Tb väärtus kokku selle kihi kineetilise temperatuuriga, millest kiirgus väljub, kui see kiht on selle kiirguse jaoks läbipaistmatu. "Rahuliku" Päikese raadiokiirguse taseme kontseptsioon on idealiseerimine, kuid tegelikult pole Päike kunagi täiesti rahulik: turbulentsed protsessid päikeseatmosfääris põhjustavad kohalike piirkondade ilmumist, mille raadiokiirgus suurendab oluliselt täheldatud intensiivsus võrreldes " rahuliku" päikese tasemega. Aktiivsuskeskuste (särade ja täppide) tekkega Päikese pinnal kaasnevad nende kohale koronaalsed kondensatsioonid, mis on tihedad ja kuumad, justkui katavad aktiivset piirkonda. Otse täppide kohale laskub kuum kroon justkui 2–3 tuhande km kõrgusele, kus magnetvälja tugevus on umbes 1000 Oe kiirgust). Selline kiirgus põhjustab aktiivsete piirkondade kohal heledate raadiolaikude tekkimist, mis tekivad ja kaovad umbes samal ajal nähtavate laikudega. Kuna laigud muutuvad aeglaselt (päevad ja nädalad), muutub koronaalse kondenseerumise raadiokiirgus sama aeglaselt. Seetõttu nimetatakse seda aeglaselt muutuvaks komponendiks. See komponent avaldub peamiselt lainepikkuste vahemikus 2–50 cm Põhimõtteliselt on see ka termiline, kuna kiirgavatel elektronidel on kiiruste termiline jaotus. Kuid teatud arengujärgus aktiivse 16

Päikeselaikude vahelise ruumi piirkonnad sisaldavad allikaid, millel on ilmselt mittetermiline iseloom. Mõnikord täheldatakse kondenseerumise piirkonnas raadiokiirguse äkilisi võimendusi samadel lainepikkustel - sentimeetriseid purskeid. Nende kestus varieerub mõnest minutist kümnete minutiteni või isegi tundideni. Selliseid raadiosaateid seostatakse plasma kiire kuumenemise ja osakeste kiirenemisega päikesepõletuse piirkonnas. Gaasi temperatuuri ja tiheduse suurenemine kondenseerumisel võib olla 107–108 K Tb-ga sentimeetrite purunemise põhjuseks. Sentimeetristel lainepikkustel esinevad intensiivsemad pursked on ilmselt tingitud subrelativistlike elektronide tsüklotroni- või plasmakiirgusest, mille energia on kümneid kuni sadu keV põletusmagnetilistes silmustes. Veelgi kõrgemal koronaalsest kondenseerumisest on täheldatud ka raadioemissiooni suurenemist, kuid juba umbes 1,5-meetristel lainepikkustel – nn müratormid; neid võib jälgida tunde ja isegi päevi. Kitsatel sagedusvahemikel on palju umbes 1 sekundi pikkuseid purskeid (I tüüpi raadiosaated). Seda raadiokiirgust seostatakse plasma turbulentsiga, mis ergastub koroonas suuremaid laike sisaldavate aktiivsete piirkondade kohal. Kiirete elektronide ja muude laetud osakeste väljapaiskumine kromosfääri plahvatuspiirkonnast põhjustab aktiivse Päikese raadiokiirguses mitmeid mõjusid. Neist levinumad on III tüüpi raadiosaapad. Nende iseloomulik tunnus on see, et raadiokiirguse sagedus muutub ajas ja igal ajahetkel ilmneb see korraga kahel sagedusel (harmoonikud), mis on seotud 2:1. Purske algab sagedusega umbes 500 MHz (λ ~ 60 cm) ja seejärel väheneb selle mõlema harmoonilise sagedus kiiresti, umbes 20 MHz sekundis. Kogu sari kestab umbes 10 sekundit. III tüüpi raadiosaapad tekitavad osakeste voog, mis väljuvad rakettidest ja liiguvad läbi koroona. Voog ergastab plasma võnkumisi (plasmalaineid) sagedusega, mis on määratud elektrontihedusega krooni punktis, kus vool hetkel asub. Ja kuna elektronide tihedus väheneb Päikese pinnast kaugenedes, kaasneb voolu liikumisega plasmalainete sageduse järkjärguline vähenemine. Osa nende lainete energiast saab muundada sama või kahekordse sagedusega elektromagnetlaineteks, mis registreeritakse Maal kahe harmoonilise III tüüpi raadiosaavutustena. Nagu kosmoselaevade vaatlused on näidanud, tekitavad planeetidevahelises ruumis levivad elektronide vood III tüüpi raadiopurskeid kuni 30 kHz sageduseni. Pärast III tüüpi raadiopurskeid täheldatakse raadiokiirgust 10% juhtudest laias sagedusalas maksimaalse intensiivsusega sagedusel ~ 100 MHz (λ ~ 3 m). Seda kiirgust nimetatakse V tüüpi raadiosaateks, pursked kestavad umbes 1-3 minutit. Ilmselt on need tingitud ka plasmalainete tekkest. Päikese väga tugevate põletuste ajal tekivad II tüüpi raadiopursked, samuti erineva sagedusega. Nende kestus on ligikaudu 5-30 minutit ja sagedusvahemik 200-30 MHz. Purske tekitab kiirusega v ~ 108 cm/s liikuv lööklaine, mis tekib gaasi paisumise tagajärjel tugeva sähvatuse ajal. Plasmalained moodustuvad selle laine esiosas. Seejärel muunduvad need, nagu ka III tüüpi raadiolainete puhul, osaliselt elektromagnetlaineteks. II ja III tüüpi raadiosaadete sarnasust rõhutab ka asjaolu, et purskeid iseloomustab emissioon kahel harmoonilisel. Planeetidevahelises ruumis levides tekitab sähvatuslööklaine jätkuvalt II tüüpi raadiosaadet hektomeetrilistel ja kilomeetritel lainepikkustel. Kui tugev lööklaine jõuab koroona ülemisse ossa, tekib pidev raadiokiirgus laias sagedusalas – IV tüüpi raadioemissioon. See sarnaneb V tüüpi raadiosaatega, kuid erineb viimastest pikema kestuse poolest (mõnikord kuni mitu tundi). IV tüüpi raadiokiirgust tekitavad oma magnetväljaga tihedates plasmapilvedes paiknevad subrelativistlikud elektronid, mis viiakse läbi 17

krooni ülemistes kihtides. IV tüüpi raadiokiirgusallikad tõusevad koroonas tavaliselt kiirusega mitusada km/s ja neid saab jälgida kuni 5 päikeseraadiuse kõrguseni fotosfääri kohal. Põletustega, mida seostatakse intensiivsete sentimeetriliste pursete ning II ja IV tüüpi raadioemissiooniga meetri lainepikkustel, kaasnevad sageli geofüüsilised mõjud: prootonivoogude intensiivsuse suurenemine Maa-lähedases kosmoses, lühilaine raadioside katkemine. läbi polaaralade ja geomagnetilised tormid jne. Nende mõjude lühiajaliseks prognoosimiseks saab kasutada laias sagedusvahemikus raadiokiirgust. Peaaegu kõigil seda tüüpi pursetel on erinevad peenstruktuurid. Loetletud pursketüübid ei piira Päikese raadiokiirgust, kuid ülalkirjeldatud komponendid on peamised. Vastavalt Rahvusvahelise Telekommunikatsiooni Liidu (ITU) eeskirjadele jagatakse raadiolained vahemikku 0,3·10N Hz kuni 3·10N Hz, kus N on vahemiku number. Vene GOST 24375-80 kordab seda klassifikatsiooni peaaegu täielikult. Tuleb märkida, et seda klassifikatsiooni ei kasutata laialdaselt. Päikese raadiokiirgus vastab sagedusaladele 8-11, mida kasutatakse laialdaselt televisiooni- ja raadioringhäälingu, raadioside, navigatsiooni, isikliku side, asukoha jms praktikas. Tuleb märkida, et seda klassifikatsiooni ei kasutata laialdaselt. Tabel 4 - Raadiolainete klassifikatsioon vastavalt ITU eeskirjadele ja standardile GOST 24375-80. Vahemik N - Vahemiku nimi Vahemiku nimetus ITU footonilainete sageduste energia lainepikkuste nimetus 1 - ELF 10 - 100 Mm Dekamegameeter 3 - 30 Hz Äärmiselt madal (ELF) 12,4 - 124 fev 2 - SLF 1 - 10 Mm Megameeter 30 - 300 Hz Ülimadal (ELF) 124 fev - 1,24 pV 3 - ULF 100 - 1000 km Hektokilomeeter Hektokilomeeter 30IN00F -3 Intra 30IN00F - 12,4 peV 4 - VLF 10 - 100 km Müriameeter 3 - 30 kHz Väga madal (VLF) 12,4 - 124 peF 5 - LF 1 - 10 km Kilomeeter 30 - 300 kHz Madal (LF) 124 peF - 1,2 - 1,24 ne 1000 m Hektomeeter 300 - 3000 kHz Keskmine (MF) 1,24 - 12,4 neF 7 - HF 10 - 100 m Dekameeter 3 - 30 MHz Kõrge (HF) 12,4 - 124 neF Väga kõrge 8 - VHF 1 - 10 -13 meeter 0 MHz neF - 1,24 µeF (VHF) 300 - 3000 Ultra High 9 - UHF 10 cm - 1 m UHF 1,24 - 12,4 µeF MHz (UHF) 10 - SHF 10 - 100 mm Sentimeeter 3 - 30 GHz Ultra High (UHF) 1 2 micro.4ns eF Äärmiselt kõrge 124 μeF - 11 - EHF 1 - 10 mm Millimeeter 30 - 300 GHz (EHF) 1,24 meF 300 - 3000 12 - THF 0,1 - 1 mm Kümnend Hüperkõrge 1,24 - 1 GHzwide, mida laialdaselt kasutati maailmas. IEEE poolt. Elektri- ja elektroonikainseneride instituut – IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers] on rahvusvaheline mittetulunduslik insenerispetsialistide ühendus. IEEE ilmus 1963. aastal raadiotehnika instituudi ühendamise tulemusena [inglise keelest. Institute of Radio Engineers, IRE], mis asutati 1912. aastal ja Ameerika Raadiotehnika Instituut 18

elektriinsenerid [inglise keelest. American Institute of Electrical Engineers, AIEE], mis asutati 1884. aastal. IEEE põhieesmärk on teabe- ja materiaalne tugi spetsialistidele korraldamiseks ja arendamiseks teaduslik tegevus elektrotehnikas, elektroonikas, arvutitehnikas ja informaatikas, nende tulemuste rakendamine ühiskonna hüvanguks, samuti IEEE liikmete professionaalseks kasvuks, raadioelektroonika ja elektrotehnika viimaste uuringute ja arengute kohta teabe levitamine. Tabel 5 – Raadiolainete klassifikatsioon IEEE järgi Range Range Range HF lainepikkuste sageduste etümoloogia Eng. Kõrge sagedusega 3-30MHz 10-100M P Inglise keel Eelmine Vähem kui 300 MHz Rohkem kui 1 m VHF Eng. Väga kõrge sagedus 50-330MHz 0,9-6m UHF Eng. Ülikõrge sagedus 300-1000MHz 0,3-1m L inglise keel Pikk 1-2GHz 15-30cm S Eng. Lühike 2-4 GHz 7,5-15 cm C inglise keel Kompromiss 4–8 GHz 3,75–7,5 cm X 8–12 GHz 2,5–3,75 cm KU inglise Unter K 12-18 GHz 1,67-2,5 cm K Saksa keel Kurz - lühike 18-27 GHz 1,11-1,67 cm KA Eng. Asukoht K 27-40 GHz 0,75-1,11 cm mm 40-300 GHz 0,1-7,5 cm V 40-75 GHz 0,4-7,5 mm W 75-110 GHz 0,27-0,4 mm Esmapilgul on raadiolainete IEEE klassifitseerimine mitte nii süstemaatiline kui ITU klassifikatsioon, aga see on mikrolainete vallas mugavam ja tuli praktikast. Näiteks X-riba on sentimeetri lainepikkuste sagedusvahemik, mida kasutatakse maapealse ja satelliitraadioside jaoks. IEEE definitsiooni järgi ulatub see sageduselt 8–12 GHz (3,75–2,5 cm), kuigi satelliitsides on see "nihutatud" C-riba poole ja jääb ligikaudu 7 ja 10,7 GHz vahele. Teise maailmasõja ajal oli X-band salastatud ja sai seetõttu nime X-band. 19

3. Päikese insolatsioon Maa atmosfääri ülemisel piiril Kõige olulisem parameeter, mis määrab Päikesesüsteemi planeetide füüsikalisi tingimusi, on Päikeselt saadud energia hulk, mida iseloomustab päikesekonstant S0. Planeet Maa puhul on päikesekonstandi väärtuse muutus viimase 35 aasta jooksul näidatud joonisel. Joonis 9 – Päikesekonstandi väärtuse muutus viimase 35 aasta jooksul. Jooniselt järeldub, et Maa päikesekonstandi väärtus jääb vahemikku 1367±0,13 W/m² ja selle muutumisperiood on umbes 11 aastat. Kuu keskmistamist näidatakse punaselt, aasta keskmistamist mustalt. Päikesekonstant määratakse iga Päikesesüsteemi planeedi jaoks ja see on ajaühikus Päikesekiirtega risti olevale pindalaühikule planeedi keskmisel kaugusel Päikesest tuleva päikeseenergia hulga tunnuseks. Insolatsioon on päikesekiirguse voog, mis langeb ühele horisontaalsele alale teatud ajaperioodi jooksul (): ∫ () (4) Insolatsioon Maa atmosfääri ülemisel piiril määrab Päikeselt tuleva energia hulga erinevatel laiuskraadidel ja erinevatel aastaaegadel. Päikeseenergia voog atmosfääri ülemisel piiril määratakse valemiga Kui arvestada, et Maa orbiidil liikudes muutub Maa ja Päikese vaheline kaugus, siis saame kirjutada (6), kus r0 ja r on Maa keskmised ja hetkelised kaugused Päikesest. kakskümmend

Päikesevoo suhteline muutus Maa atmosfääri ülemisel piiril (()) aasta erinevatel kuudel on toodud tabelis. Tabel 6 - Päikese voo suhtelised muutused kuude lõikes Kuu number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 aastal d, % 3,4 2,8 1,8 0,2 -1,5 -2,8 -3 ,5 -3,1 -1,7 -0,1 ,8 It. tabelist järeldub, et Maa saab Päikeselt talvel rohkem energiat kui suvel. Maa on talvel Päikesele lähemal kui suvel ja saab seetõttu ligi 7% rohkem energiat. Päevas ühte kohta saabuva päikeseenergia kogusumma saab määrata avaldise [ ()], (7) alusel, kus H on pool päevavalgustundidest, s.o. päikesetõusust ja -loojangust keskpäevani; ω - nurkkiirus Maa pöörlemine; φ - geograafiline laiuskraad; δ on päikese deklinatsioon. Ühele atmosfääri ülemise piiri piirkonnale päevas saabuva summaarse päikeseenergia arvutuste tulemused olenevalt laiuskraadist ja aastapäevast on näidatud joonisel. Joonis 10. Päevased päikeseenergia kogused, mis tulevad ühte kohta atmosfääri ülemisel piiril, olenevalt laiuskraadist ja aastaajast (Ku-Nan Liou, kiirgusprotsesside alused atmosfääris. L .: Gidrometeoizdat, 1984. - 376 lk) . 21

Kuna Päike on Maale kõige lähemal jaanuaris (talv põhjapoolkeral), siis ei ole päevaste päikeseenergia koguste jaotus päris ühtlane. Maksimaalne insolatsioon toimub suvel pooluste juures, mis on seotud päevavalguse kestusega (24 tundi). Miinimumarv on polaaröödel poolustel null. ⃰ ⃰ ⃰ Päike on Päikesesüsteemi keskne keha, see sisaldab üle 99,86% kogu oma massist ja eemaldub Maast keskmiselt 149 597 870 km kaugusel. Maiste standardite järgi on Päikese heledus kolossaalne ja ulatub 3,85 1023 kW-ni. Isegi tühine osa maakera kiiritavast energiast (ja see on ligikaudu üks kümnemiljardik) on kümneid tuhandeid kordi võimsam, kui kõik maailma elektrijaamad suudavad toota. Maa peal nendega risti 1 m2 suurusele alale langevate päikesekiirte energia võib panna tööle 1,4 kW võimsusega mootori ja 1 m 2 Päikese atmosfäärist kiirgab energiat võimsusega 60 mW. Päikese elektromagnetilise kiirguse spekter on lähedane absoluutselt musta keha kiirgusspektrile, mille temperatuur on umbes 60 000 K. Päevased päikeseenergia kogused, mis saabuvad atmosfääri ülemisel piiril ühte piirkonda, sõltuvad sellest, laiuskraad ja aastaaeg. Maksimaalne insolatsioon atmosfääri ülemisel piiril toimub suvel poolustel, mis on seotud päevavalguse kestusega (24 tundi), minimaalne insolatsioon esineb mõlemal poolusel polaaröödel. Maa kosmosest kaugseire probleemide lahendamiseks on kõige olulisemad maapealsetelt objektidelt peegelduv päikese elektromagnetkiirgus spektri ultraviolett-, nähtavas ja infrapunases osas. Suurem osa UV-A kiirgusest ei neeldu atmosfäärihapniku ja osooni poolt ning jõuab Maa pinnale. Ultraviolettkiirgus UV-B neeldub osoonis ja kui suur osa sellest maapinnale jõuab, sõltub Maa atmosfääri osoonisisaldusest. Ultraviolettkiirgus UV-C neeldub osooni ja õhuhapniku poolt ning väga väike osa sellest kiirgusest jõuab Maa pinnale. Nähtav kiirgus siseneb "optilisse akendesse" ja maa atmosfäär seda praktiliselt ei neela. Puhas õhk hajutab sinist valgust veidi rohkem kui pikema lainepikkusega valgust, nii et keskpäevane taevas paistab sinine. Infrapunakiirgust nimetatakse ka "termiliseks" kiirguseks, kuna kuumutatud objektide infrapunakiirgust tajub inimese nahk soojustundena. Lühikese lainepikkuse alamvahemikus hajub infrapunakiirgus peaaegu samamoodi nagu nähtavas piirkonnas ja selle kiirguse peamiseks allikaks on Päike. Keskmises alavahemikus neelavad suurema osa kiirgusest atmosfääri komponendid (veeaur, süsihappegaas). Kaugemal alampiirkonnas hajub atmosfääris vähem energiat ja peamiseks kiirgusallikaks on Maa pind. Lisaks Maa atmosfääri ülemisele piirile saabuva päikese elektromagnetkiirguse spektraalsete omaduste tundmisele peavad kosmose kaugseiresüsteemide arendajad ja kosmoseinfo kasutajad teadma päikese elektromagnetilise kiirguse sissetuleva energia sõltuvust ajast ja jälgitava objekti geograafiline laiuskraad. 22

Maa saab Päikeselt aastas 1,36 * 10v24 cal soojust. Võrreldes selle energiahulgaga on ülejäänud Maa pinnale jõudev kiirgusenergia hulk tühine. Seega on tähtede kiirgusenergia sada miljondik päikeseenergiast, kosmiline kiirgus on kaks miljardit, Maa sisesoojus selle pinnal on võrdne ühe viie tuhandikuga päikese soojusest.
Päikese kiirgus - päikesekiirgus- on peamine energiaallikas peaaegu kõigi protsesside jaoks, mis toimuvad atmosfääris, hüdrosfääris ja litosfääri ülemistes kihtides.
Päikese kiirguse intensiivsuse mõõtühik on soojuse kalorite arv, mis neeldub 1 cm2 päikesekiirte suunaga risti olevast absoluutselt mustast pinnast 1 minuti jooksul (cal/cm2*min).

Päikesest kiirgusenergia voog, jõudmine maa atmosfäär, on väga stabiilne. Selle intensiivsust nimetatakse päikesekonstandiks (Io) ja see on keskmiselt 1,88 kcal/cm2 min.
Päikesekonstandi väärtus kõigub sõltuvalt Maa kaugusest Päikesest ja päikese aktiivsusest. Selle kõikumised aasta jooksul on 3,4-3,5%.
Kui päikesekiired langeksid kõikjal vertikaalselt maapinnale, siis atmosfääri puudumisel ja päikesekonstandiga 1,88 cal / cm2 * min saaks selle iga ruutsentimeeter 1000 kcal aastas. Tulenevalt asjaolust, et Maa on sfääriline, väheneb see kogus 4 korda ja 1 ruutmeetrit. cm saab aastas keskmiselt 250 kcal.
Pinnale vastuvõetava päikesekiirguse hulk sõltub kiirte langemisnurgast.
Maksimaalse kiirgushulga võtab vastu päikesekiirte suunaga risti olev pind, sest sel juhul jaotub kogu energia alale, mille ristlõige on võrdne kiirtekiire ristlõikega - a. Sama kiire kiirte kaldus langemisel jaotub energia üle suur ala(jaotis c) ja pinnaühik saab sellest väiksema koguse. Mida väiksem on kiirte langemisnurk, seda väiksem on päikesekiirguse intensiivsus.
Päikesekiirguse intensiivsuse sõltuvust kiirte langemisnurgast väljendatakse valemiga:

I1 = I0 * sinh,

R \u003d Q * (1-α) - I,