Päikesekiirgus - mis see on? kogu päikesekiirgus. Päikesekiirgus või päikese ioniseeriv kiirgus

Särav valgus põletab meid kuumade kiirtega ja paneb mõtlema kiirguse tähtsusele meie elus, selle kasulikkusele ja kahjudele. Mis on päikesekiirgus? Õppetund koolifüüsika kutsub meid tutvuma elektromagnetkiirguse mõistega üldiselt. 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

Valdav enamus (umbes 99%) spektris olevast päikeseenergiast asub lainepikkuste vahemikus 0,1 kuni 4 mikronit. 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 kuma juures madalad temperatuurid ah, ei ole iseloomulik selle 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 kriitilised tegurid Elu planeedil on vaid murdosa 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 maapinna mis tahes punktis kujutada paralleelsete kiirte kiirena, 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. Sõltuvalt sellest, geograafiline laiuskraad, niiskus, pilvisus, osa sellest 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. Infrapunakiirgust neelab 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. Praktiline väärtus hajumine - päevavalguse loomisel. 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, Türgis, Hispaania lõunaosas, Sitsiilias, Sardiinias, Kreeka saartel, Prantsusmaa rannikul ( lõunaosa), samuti osa Itaalia, Küprose ja Kreeta piirkondadest.

Kuidas meiega?

Päikese kogukiirgus Venemaal jaotub esmapilgul ootamatult. Kummalisel kombel ei hoia meie riigi territooriumil peopesa Musta mere kuurordid. Suurimad annused päikesekiirgus langevad Hiina ja Severnaja Zemljaga piirnevatele aladele. Üldiselt pole päikesekiirgus Venemaal eriti intensiivne, mis on täielikult seletatav meie põhjamaistega geograafiline asukoht. 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 lõunapoolsete piirkondadega.

Horisontaalsele pinnale langev päikesekiirgus summaarne (sisaldab nii otsest kui ka 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 maht kasulik kiirgus, langeb päikese poolt valgustatud pinnale, varieerub erinevates geograafilistes punktides oluliselt. 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.

Päikesekiirgus on meie planeedisüsteemi valgustile omane kiirgus. Päike on peamine täht, mille ümber Maa tiirleb, samuti naaberplaneedid. Tegelikult on see tohutu kuuma gaasipall, mis kiirgab pidevalt energiat ümbritsevasse ruumi. Seda nimetavad nad kiirguseks. Surmav, samal ajal on see energia – üks peamisi tegureid, mis meie planeedil elu võimalikuks teeb. Nagu kõik siin maailmas, on ka päikesekiirguse kasu ja kahju orgaanilisele elule omavahel tihedalt seotud.

Üldvaade

Et mõista, mis on päikesekiirgus, peate esmalt mõistma, mis on Päike. Peamine soojusallikas, mis loob tingimused orgaaniliseks eksisteerimiseks meie planeedil, on universaalsetes avarustes vaid väike täht galaktika äärealadel. Linnutee. Maalaste jaoks on aga Päike miniuniversumi keskpunkt. Lõppude lõpuks tiirleb meie planeet selle gaasiklombi ümber. Päike annab meile soojust ja valgust ehk ta varustab energiavorme, ilma milleta oleks meie olemasolu võimatu.

Iidsetel aegadel oli päikesekiirguse allikas – Päike – jumalus, kummardamist vääriv objekt. Päikese trajektoor üle taeva tundus inimestele ilmselge tõendina Jumala tahtest. Püüdes süveneda nähtuse olemusse, selgitada, mis see valgusti on, on tehtud pikka aega ja nendesse andis eriti olulise panuse Kopernik, kes kujundas heliotsentrismi idee, mis erines silmatorkavalt heliotsentrismist. sellel ajastul üldiselt aktsepteeritud geotsentrism. Siiski on kindlalt teada, et isegi iidsetel aegadel mõtlesid teadlased korduvalt sellele, mis on Päike, miks see on meie planeedi eluvormide jaoks nii oluline, miks selle valgusti liikumine on täpselt selline, nagu me seda näeme. .

Tehnika areng on võimaldanud paremini mõista, mis on Päike, millised protsessid toimuvad tähe sees, selle pinnal. Teadlased on õppinud, mis on päikesekiirgus, kuidas gaasiobjekt mõjutab oma mõjuvööndis olevaid planeete, eelkõige maakliimat. Nüüd on inimkonnal piisavalt suur teadmistebaas, et kindlalt väita: oli võimalik teada saada, mis on Päikese kiirgav kiirgus, kuidas seda energiavoogu mõõta ja kuidas sõnastada selle mõju tunnused erinevatele orgaanilise eluvormidele. Maa.

Tingimuste kohta

Kõige olulisem samm kontseptsiooni olemuse valdamisel tehti eelmisel sajandil. Just siis sõnastas väljapaistev astronoom A. Eddington oletuse: termotuumasüntees toimub päikese sügavustes, mis võimaldab silma paista. tohutu hulk energia kiirgas tähte ümbritsevasse ruumi. Püüdes hinnata päikesekiirguse hulka, püüti välja selgitada tähel oleva keskkonna tegelikud parameetrid. Seega ulatub sisetemperatuur teadlaste hinnangul 15 miljoni kraadini. See on piisav, et tulla toime prootonite vastastikuse tõrjuva mõjuga. Üksuste kokkupõrge viib heeliumi tuumade moodustumiseni.

Uus teave äratas paljude silmapaistvate teadlaste, sealhulgas A. Einsteini tähelepanu. Püüdes hinnata päikesekiirguse hulka, on teadlased leidnud, et heeliumi tuumad on massilt väiksemad kui moodustamiseks vajamineva 4 prootoni koguväärtus. uus struktuur. Nii ilmnes reaktsioonide tunnus, mida nimetatakse "massiveeks". Kuid looduses ei saa miski jäljetult kaduda! Püüdes leida "pääsenud" koguseid, võrdlesid teadlased energia taaskasutamist ja massimuutuse eripärasid. Siis oli võimalik paljastada, et erinevust kiirgavad gamma kvantid.

Kiirgavad objektid jõuavad meie tähe tuumast selle pinnale läbi arvukate gaasiliste atmosfäärikihtide, mis viib elementide killustumiseni ja nende alusel moodustumiseni. elektromagnetiline kiirgus. Muude päikesekiirguse liikide hulgas on ka inimsilma poolt tajutav valgus. Ligikaudsed hinnangud näitasid, et gammakiirte läbimise protsess võtab aega umbes 10 miljonit aastat. Veel kaheksa minutit – ja kiiratav energia jõuab meie planeedi pinnale.

Kuidas ja mida?

Päikesekiirgust nimetatakse elektromagnetilise kiirguse kogukompleksiks, mida iseloomustab üsna lai ulatus. See hõlmab nn päikesetuult, st elektronide moodustatud energiavoogu, kerged osakesed. Meie planeedi atmosfääri piirikihis täheldatakse pidevalt sama intensiivsust päikesekiirgust. Tähe energia on diskreetne, selle ülekanne toimub kvantide kaudu, korpuskulaarne nüanss on aga nii tühine, et kiiri võib pidada kui elektromagnetlained. Ja nende jaotus, nagu füüsikud on välja selgitanud, toimub ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Seega on päikesekiirguse kirjeldamiseks vaja määrata sellele iseloomulik lainepikkus. Selle parameetri põhjal on tavaks eristada mitut tüüpi kiirgust:

soe;
raadiolaine;
valge valgus;
ultraviolettkiirgus;
gamma;
röntgen.

Infrapunase, nähtava ja ultraviolettkiirguse suhe on hinnanguliselt järgmine: 52%, 43%, 5%.

Kvantitatiivseks kiirguse hindamiseks on vaja arvutada energiavoo tihedus, st energia hulk, mis jõuab teatud aja jooksul pinna piiratud alale.

Uuringud on näidanud, et päikesekiirgust neelab peamiselt planeedi atmosfäär. Tänu sellele toimub kuumutamine Maale iseloomuliku orgaanilise elu jaoks sobiva temperatuurini. Olemasolev osoonikiht laseb läbi vaid ühe sajandiku ultraviolettkiirgust. Samal ajal on elusolenditele ohtlikud lühikesed lainepikkused täielikult blokeeritud. Atmosfäärikihid suudavad hajutada ligi kolmandiku päikesekiirtest, veel 20% neeldub. Järelikult ei jõua planeedi pinnale rohkem kui pool kogu energiast. Just seda "jääki" teaduses nimetatakse otseseks päikesekiirguseks.

Kuidas oleks täpsemalt?

On teada mitmeid aspekte, mis määravad otsekiirguse intensiivsuse. Kõige olulisemad on langemisnurk, mis sõltub laiuskraadist (maastiku geograafilised omadused gloobus), aastaaeg, mis määrab, kui kaugel on konkreetne punkt kiirgusallikast. Palju oleneb atmosfääri omadustest – kui saastatud see on, kui palju antud hetk pilved. Lõpuks mängib rolli selle pinna iseloom, millele kiir langeb, nimelt selle võime peegeldada sissetulevaid laineid.

Päikese kogukiirgus on väärtus, mis ühendab hajutatud mahud ja otsese kiirguse. Intensiivsuse hindamiseks kasutatav parameeter on hinnanguliselt kalorites pindalaühiku kohta. Samas tuleb meeles pidada, et erinevatel kellaaegadel on kiirgusele omased väärtused erinevad. Lisaks ei saa energiat planeedi pinnal ühtlaselt jaotada. Mida lähemal poolusele, seda suurem on intensiivsus, samas kui lumikatted peegeldavad tugevalt, mis tähendab, et õhk ei saa soojeneda. Seetõttu, mida kaugemal ekvaatorist, seda madalamad on päikeselaine kiirguse kogunäitajad.

Nagu teadlastel õnnestus paljastada, avaldab päikesekiirguse energia planeedi kliimale tõsist mõju, allutab erinevate Maal eksisteerivate organismide elutegevuse. Meil, nagu ka lähinaabrite territooriumil, nagu ka teistes põhjapoolkeral asuvates riikides, on talvel valdav osa hajutatud kiirgusel, suvel aga otsekiirgus.

infrapuna lained

Päikese kogukiirguse koguhulgast kuulub muljetavaldav protsent infrapunaspektrile, mida inimsilm ei taju. Selliste lainete tõttu kuumeneb planeedi pind, kandes järk-järgult üle soojusenergiat õhumassid. See aitab säilitada mugavat kliimat, säilitada tingimused orgaanilise elu olemasoluks. Kui tõsiseid rikkeid pole, jääb kliima tinglikult muutumatuks, mis tähendab, et kõik olendid saavad elada oma tavapärastes tingimustes.

Meie valgusti ei ole ainus infrapunaspektri lainete allikas. Sarnane kiirgus on iseloomulik igale kuumutatud objektile, sealhulgas tavalisele akule inimmajas. Infrapunakiirguse tajumise põhimõttel töötavad arvukad seadmed, mis võimaldavad näha kuumenenud kehasid pimedas, muidu silmadele ebamugavates tingimustes. Muide, viimasel ajal nii populaarseks saanud kompaktseadmed töötavad sarnasel põhimõttel, et hinnata, milliste hooneosade kaudu tekivad suurimad soojuskaod. Need mehhanismid on eriti levinud ehitajate, aga ka eramajade omanike seas, kuna aitavad tuvastada, milliste piirkondade kaudu soojust kaob, korraldada nende kaitset ja vältida tarbetut energiatarbimist.

Ärge alahinnake infrapuna päikesekiirguse mõju inimkehale lihtsalt seetõttu, et meie silmad ei suuda selliseid laineid tajuda. Eelkõige kasutatakse kiirgust aktiivselt meditsiinis, kuna see võimaldab suurendada leukotsüütide kontsentratsiooni vereringesüsteemis, samuti normaliseerida verevoolu, suurendades veresoonte valendikku. IR-spektril põhinevaid seadmeid kasutatakse profülaktikana nahapatoloogiate vastu, terapeutilistena põletikuliste protsesside korral ägedas ja kroonilises vormis. Kõige kaasaegsemad ravimid aitavad toime tulla kolloidsete armide ja troofiliste haavadega.

See on uudishimulik

Päikese kiirgustegurite uurimise põhjal õnnestus luua tõeliselt ainulaadseid seadmeid, mida nimetatakse termograafideks. Need võimaldavad õigeaegselt avastada erinevaid haigusi, mida muul viisil ei ole võimalik tuvastada. Nii leiate vähi või verehüübe. IR kaitseb mingil määral orgaanilisele elule ohtliku ultraviolettkiirguse eest, mis võimaldas kasutada selle spektri laineid pikka aega kosmoses viibinud astronautide tervise taastamiseks.

Meid ümbritsev loodus on tänapäevani salapärane, see kehtib ka erineva lainepikkusega kiirguse kohta. Eelkõige ei ole veel täielikult uuritud infrapunavalgust. Teadlased teavad, et selle ebaõige kasutamine võib tervist kahjustada. Seega on vastuvõetamatu kasutada sellist valgust tekitavaid seadmeid mädaste põletikuliste piirkondade, verejooksude ja pahaloomuliste kasvajate raviks. Infrapunaspekter on vastunäidustatud inimestele, kes kannatavad südame, veresoonte, sealhulgas ajus paiknevate veresoonte, talitlushäirete all.

nähtav valgus

Päikese kogukiirguse üheks elemendiks on inimsilmale nähtav valgus. Lainekiired levivad sirgjooneliselt, seega ei teki üksteise peale superpositsiooni. Omal ajal sai sellest arvukate teadustööde teema: teadlased püüdsid mõista, miks meie ümber on nii palju varjundeid. Selgus, et valguse põhiparameetrid mängivad rolli:

murdumine;
peegeldus;
imendumine.

Nagu teadlased on avastanud, ei saa objektid olla nende allikad nähtav valgus, kuid suudab kiirgust neelata ja seda peegeldada. Peegeldusnurgad, lainesagedus varieeruvad. Aastasadade jooksul on inimese nägemisvõime tasapisi paranenud, kuid teatud piirangud on tingitud silma bioloogilisest ehitusest: võrkkest on selline, et suudab tajuda vaid teatud peegeldunud valguslainete kiiri. See kiirgus on väike vahe ultraviolett- ja infrapunalainete vahel.

Arvukad uudishimulikud ja salapärased valgusjooned ei saanud mitte ainult paljude tööde teemaks, vaid olid aluseks uue füüsilise distsipliini sünnile. Samal ajal ilmusid mitteteaduslikud tavad, teooriad, mille järgijad usuvad, et värv võib mõjutada füüsiline seisund inimene, psüühika. Sellistele eeldustele tuginedes ümbritsevad inimesed end esemetega, mis neile kõige rohkem meeldivad, muutes igapäevaelu mugavamaks.

Ultraviolett

Päikese kogukiirguse sama oluline aspekt on ultraviolettkiirgus, mille moodustavad suurte, keskmise ja väikese pikkusega lained. Need erinevad üksteisest nii füüsiliste parameetrite kui ka orgaanilise elu vormidele avaldatava mõju iseärasuste poolest. Pikad ultraviolettlained on näiteks peamiselt hajutatud atmosfäärikihtides ja maapinnani jõuab vaid väike protsent. Mida lühem on lainepikkus, seda sügavamale võib selline kiirgus tungida läbi inimese (ja mitte ainult) naha.

Ühest küljest on ultraviolettkiirgus ohtlik, kuid ilma selleta on mitmekesise orgaanilise elu olemasolu võimatu. Selline kiirgus vastutab kaltsiferooli moodustumise eest organismis ja see element on vajalik luukoe ehitamiseks. UV-spekter on võimas rahhiidi, osteokondroosi ennetamine, mis on eriti oluline lapsepõlves. Lisaks on selline kiirgus:

normaliseerib ainevahetust;
aktiveerib oluliste ensüümide tootmist;
suurendab regeneratiivseid protsesse;
stimuleerib verevoolu;
laiendab veresooni;
stimuleerib immuunsüsteemi;
viib endorfiinide moodustumiseni, mis tähendab, et närviline üleerutus väheneb.

aga teisest küljest

Eespool oli öeldud, et päikese kogukiirgus on planeedi pinnale jõudnud ja atmosfääris hajutatud kiirguse hulk. Sellest tulenevalt on selle helitugevuse element igas pikkuses ultraviolettkiirgus. Tuleb meeles pidada, et sellel teguril on orgaanilisele elule nii positiivsed kui ka negatiivsed küljed. Kuigi päevitamine on sageli kasulik, võib see olla tervisele ohtlik. Liiga kaua otsese all päikesevalgus, eriti valgusti suurenenud aktiivsuse tingimustes, on kahjulik ja ohtlik. Pikaajaline mõju kehale ja liiga kõrge kiirgusaktiivsus põhjustavad:

põletused, punetus;
turse;
hüperemia;
soojus;
iiveldus;
oksendamine.

Pikaajaline ultraviolettkiirgus põhjustab söögiisu, kesknärvisüsteemi ja immuunsüsteemi talitlushäireid. Lisaks hakkab mu pea valutama. Kirjeldatud sümptomid on klassikalised päikesepiste ilmingud. Inimene ise ei saa alati toimuvast aru saada – seisund halveneb järk-järgult. Kui on märgata, et keegi läheduses on haigeks jäänud, tuleks osutada esmaabi. Skeem on järgmine:

aidata liikuda otsese valguse käest jahedasse varjulisse kohta;
pane patsient selili nii, et jalad oleksid peast kõrgemal (see aitab normaliseerida verevoolu);
jahutage kael ja nägu veega ning pange otsmikule külm kompress;
nööpi lahti lips, vöö, tõmba seljast kitsad riided;
pool tundi pärast rünnakut andke juua jahedat vett (väike kogus).

Kui kannatanu on teadvuse kaotanud, on oluline pöörduda viivitamatult arsti poole. Kiirabi meeskond toimetab inimese ohutusse kohta ja süstib glükoosi või C-vitamiini. Ravim süstitakse veeni.

Kuidas õigesti päevitada?

Et mitte kogemustest õppida, kui ebameeldiv võib päevitamisel saadav liigne päikesekiirgus olla, on oluline järgida ohutu päikese käes viibimise reegleid. Ultraviolettvalgus käivitab melaniini tootmise, hormooni, mis aitab nahal end kaitsta negatiivne mõju lained. Selle aine mõjul muutub nahk tumedamaks ja toon muutub pronksiks. Vaidlused selle üle, kui kasulik ja kahjulik see inimesele on, ei vaibu tänaseni.

Ühest küljest on päikesepõletus keha katse kaitsta end liigse kiirguse eest. See suurendab pahaloomuliste kasvajate tekke tõenäosust. Teisest küljest peetakse päevitust moes ja ilusaks. Enda riskide minimeerimiseks on mõistlik enne rannaprotseduuride alustamist analüüsida, kui ohtlik on päevitamisel saadav päikesekiirguse hulk, kuidas enda jaoks riske minimeerida. Et kogemus oleks võimalikult meeldiv, peaksid päevitajad:

juua palju vett;
kasutada nahakaitsevahendeid;
päevitada õhtul või hommikul;
veeta mitte rohkem kui tund otsese päikesevalguse all;
ära joo alkoholi;
lisada menüüsse seleeni-, tokoferooli-, türosiinirikkad toidud. Ärge unustage beetakaroteeni.

Päikesekiirguse väärtus inimorganismile on erakordselt kõrge, tähelepanuta ei tohiks jätta nii positiivseid kui ka negatiivseid külgi. Peaksite teadma, et erinevatel inimestel toimuvad biokeemilised reaktsioonid individuaalsete omadustega, seega kellegi jaoks isegi pool tundi. päevitamine võib olla ohtlik. Mõistlikult enne rannahooaeg konsulteerida arstiga, hinnata naha tüüpi, seisundit. See aitab vältida tervisekahjustusi.

Võimalusel tuleks vältida päikesepõletust vanemas eas, lapse kandmise perioodil. Ei ühildu päevitamisega vähihaigused psüühikahäired, nahapatoloogiad ja südametalitluse puudulikkus.

Kogukiirgus: kus on puudus?

Päris huvitav on arvestada päikesekiirguse jaotumise protsessiga. Nagu eespool mainitud, võivad planeedi pinnale jõuda vaid umbes pooled lainetest. Kuhu ülejäänud kaovad? Oma rolli mängivad atmosfääri erinevad kihid ja mikroskoopilised osakesed, millest need moodustuvad. Muljetavaldav osa, nagu näidatud, imendub osoonikiht- need on kõik lained, mille pikkus on alla 0,36 mikroni. Lisaks on osoon võimeline neelama teatud tüüpi laineid inimsilmale nähtavast spektrist, st vahemikust 0,44–1,18 mikronit.

Ultraviolettkiirgus neeldub teatud määral hapnikukihti. See on iseloomulik kiirgusele, mille lainepikkus on 0,13-0,24 mikronit. Süsinikdioksiid, veeaur võivad neelata väikese protsendi infrapunaspektrist. Atmosfääriaerosool neelab teatud osa (IR-spekter) päikesekiirguse koguhulgast.

Lühikese kategooria lained on atmosfääris hajutatud mikroskoopiliste ebahomogeensete osakeste, aerosooli ja pilvede tõttu. Ebahomogeensed elemendid, osakesed, mille mõõtmed on väiksemad kui lainepikkus, provotseerivad molekulaarset hajumist ja suuremate puhul on iseloomulik näitaja, mida kirjeldab indikaator, see tähendab aerosool.

Ülejäänud päikesekiirgus jõuab maapinnale. See ühendab otsese kiirguse, hajutatud.

Kogukiirgus: olulised aspektid

Koguväärtus on territooriumile vastuvõetud ja atmosfääri neeldunud päikesekiirguse hulk. Kui taevas pole pilvi, sõltub kiirguse koguhulk piirkonna laiuskraadist, taevakeha kõrgusest, maapinna tüübist selles piirkonnas ja õhu läbipaistvuse tasemest. Mida rohkem aerosooliosakesi atmosfääris hajub, seda väiksem on otsekiirgus, kuid hajutatud kiirguse osakaal suureneb. Tavaliselt on hägususe puudumisel kogukiirguses hajus üks neljandik.

Meie riik kuulub seega põhjapoolsete hulka enamus aastate sisse lõunapoolsed piirkonnad kiirgus on oluliselt suurem kui põhjapoolsetes. See on tingitud tähe asukohast taevas. Lühike ajaperiood mai-juuli on aga ainulaadne periood, mil isegi põhja pool on kogukiirgus üsna muljetavaldav, kuna päike on kõrgel taevas ja päevavalgustund on pikem kui teistel aastakuudel. Samal ajal on riigi Aasia poolel keskmiselt pilvede puudumisel summaarne kiirgus märkimisväärsem kui läänes. Lainekiirguse maksimumtugevust täheldatakse keskpäeval ja aastane maksimum saabub juunis, mil päike on taevas kõrgeimal kohal.

Päikese kogukiirgus on meie planeedile jõudev päikeseenergia hulk. Samas tuleb meeles pidada, et erinevad atmosfääritegurid viivad selleni, et kogukiirguse aastane saabumine on väiksem, kui see võiks olla. Kõige suur vahe tegelikult vaadeldava ja maksimaalse võimaliku vahel on Kaug-Ida piirkondadele tüüpiline suvel. Mussoonid tekitavad erakordselt tihedaid pilvi, mistõttu kogukiirgus väheneb umbes poole võrra.

uudishimulik teada

Suurim protsent päikeseenergia maksimaalsest võimalikust kokkupuutest on tegelikult (12 kuu kohta arvutatud) riigi lõunaosas. Indikaator ulatub 80% -ni.

Pilvisus ei põhjusta alati sama palju päikese hajumist. Pilvede kuju mängib rolli, päikeseketta omadused teatud ajahetkel. Kui see on avatud, põhjustab pilvisus otsese kiirguse vähenemise, hajutatud kiirgus aga suureneb järsult.

On ka päevi, mil otsekiirgus on ligikaudu sama tugev kui hajutatud kiirgus. Päevane koguväärtus võib olla isegi suurem kui täiesti pilvitu päevale iseloomulik kiirgus.

12 kuu jooksul tuleb erilist tähelepanu pöörata astronoomilised nähtusedüldiste arvuliste näitajate määrajana. Samas toob pilvisus kaasa selle, et tegelikku kiirgusmaksimumi võib täheldada mitte juunis, vaid kuu aega varem või hiljem.

Kiirgus ruumis

Meie planeedi magnetosfääri piirilt ja kaugemale avakosmosesse saab päikesekiirgus inimesele surmava ohuga seotud teguriks. Juba 1964. aastal avaldati oluline populaarteaduslik kaitsemeetodeid käsitlev töö. Selle autorid olid nõukogude teadlased Kamanin, Bubnov. Teadaolevalt ei tohiks inimese kiirgusdoos nädalas olla suurem kui 0,3 röntgenit, aasta jooksul aga 15 R piires. Lühiajalise kiirguse puhul on inimese piirmäär 600 R. Lennud kosmosesse, eriti ettearvamatu päikese aktiivsuse tingimustes võib kaasneda märkimisväärne astronautide kokkupuude, mis kohustab võtma täiendavaid meetmeid kaitse erineva pikkusega lainete eest.

Pärast Apollo missioone, mille käigus katsetati kaitsemeetodeid, uuriti inimeste tervist mõjutavaid tegureid, on möödunud üle kümne aasta, kuid tänaseni ei suuda teadlased leida tõhusaid ja usaldusväärseid meetodeid geomagnetiliste tormide ennustamiseks. Prognoosi saab teha tundideks, mõnikord ka mitmeks päevaks, kuid isegi nädalaprognoosi puhul ei ole realiseerumise tõenäosus suurem kui 5%. Päikesetuul on veelgi ettearvamatum nähtus. Tõenäosusega üks kolmest võivad astronaudid, kes asuvad uuele missioonile, langeda võimsatesse kiirgusvoogudesse. See muudab veelgi olulisemaks nii kiirgustunnuste uurimise ja prognoosimise kui ka sellevastase kaitse meetodite väljatöötamise küsimuse.

päikese lühilainekiirgus

Ultraviolett- ja röntgenkiirgus tulevad peamiselt kromosfääri ja korona ülemistest kihtidest. See tehti kindlaks, käivitades ajal rakette koos instrumentidega päikesevarjutused. Väga kuum päikeseatmosfäär kiirgab alati nähtamatut lühilainekiirgust, kuid eriti võimas on see päikese maksimaalse aktiivsuse aastatel. Sel ajal suureneb ultraviolettkiirgus umbes kaks korda ning röntgenkiirgus kümneid ja sadu kordi võrreldes miinimumaastate kiirgusega. Lühilainekiirguse intensiivsus varieerub päevade lõikes, suurenedes järsult sähvatuste ilmnemisel.

Ultraviolett- ja röntgenkiirgus ioniseerivad osaliselt Maa atmosfääri kihte, moodustades 200-500 km kõrgusel Maa pinnast ionosfääri. Ionosfäär mängib olulist rolli kaugraadioside rakendamisel: raadiosaatjalt tulevad raadiolained peegelduvad enne vastuvõtja antenni jõudmist korduvalt ionosfäärilt ja Maa pinnalt. Ionosfääri seisund varieerub sõltuvalt selle päikesevalguse tingimustest ja sellel toimuvatest nähtustest. Seetõttu on stabiilse raadioside tagamiseks vaja arvestada kellaaega, aastaaega ja päikese aktiivsuse seisukorda. Pärast võimsamaid päikesepurskeid suureneb ioniseerunud aatomite arv ionosfääris ja raadiolained neelduvad osaliselt või täielikult sellesse. See toob kaasa raadioside halvenemise ja isegi ajutise katkemise.

Teadlased pööravad erilist tähelepanu maa atmosfääri osoonikihi uurimisele. Osoon tekib fotokeemiliste reaktsioonide (valguse neeldumine hapnikumolekulide poolt) tulemusena stratosfääris ja selle põhiosa koondub sinna. Kokku on maakera atmosfääris ligikaudu 3 10 9 tonni osooni. See on väga väike: puhta osoonikihi paksus Maa pinna lähedal ei ületaks 3 mm! Kuid mitmekümne kilomeetri kõrgusel Maa pinnast ulatuva osoonikihi roll on erakordselt suur, sest see kaitseb kõiki elusolendeid ohtliku lühilainelise (ja eelkõige ultraviolettkiirguse) mõju eest. Päikesest. Osoonisisaldus ei ole erinevatel laiuskraadidel ja sees konstantne erinevad ajad aasta. See võib väheneda (mõnikord väga oluliselt) erinevate protsesside tulemusena. Seda võivad soodustada näiteks tööstuslikest allikatest või aerosoolidest õhku paisatavad suured kogused osoonikihti kahandavaid kloori sisaldavaid aineid, samuti vulkaanipursetega kaasnevad heitmed. Osoonitaseme järsu langusega piirkondi ("osooniaugud") leiti meie planeedi erinevatest piirkondadest, mitte ainult Antarktika ja mitmete teiste Maa lõunapoolkera territooriumide kohal, vaid ka põhjapoolkeral. 1992. aastal hakkasid ilmuma murettekitavad teated osoonikihi ajutisest kahanemisest Põhja-Euroopa Venemaa kohal ning osoonisisalduse vähenemisest Moskva ja Peterburi kohal. Teadlased, mõistavad globaalne iseloom probleeme, korraldada globaalses mastaabis keskkonnauuringuid, sealhulgas eelkõige globaalset osoonikihi seisundi pideva monitooringu süsteemi. Osoonikihi kaitsmiseks ja osoonikihti kahandavate ainete tootmise piiramiseks on välja töötatud ja allkirjastatud rahvusvahelised lepingud.

Päikese raadiokiirgus

Päikese raadiokiirguse süstemaatiline uurimine algas alles pärast Teist maailmasõda, kui avastati, et Päike on võimas raadiokiirguse allikas. Raadiolained tungivad planeetidevahelisse ruumi, mida kiirgavad kromosfäär (sentimeetrilained) ja koroona (detsimeeter- ja meetrilained). See raadiokiirgus jõuab Maani. Päikese raadiokiirgusel on kaks komponenti - konstantne, peaaegu muutumatu intensiivsus ja muutuv (pursked, "müratormid").

Vaikse Päikese raadiokiirgust seletatakse sellega, et kuum päikeseplasma kiirgab alati koos raadiolaineid elektromagnetilised vibratsioonid muud lainepikkused (termiline raadiokiirgus). Suurte põletuste ajal suureneb Päikese raadiokiirgus vaikse Päikese raadiokiirgusega võrreldes tuhandeid ja isegi miljoneid kordi. Sellel kiirete mittestatsionaarsete protsesside poolt tekitatud raadiokiirgusel on mittesoojuslik iseloom.

Päikese korpuskulaarne kiirgus

Mitmed geofüüsikalised nähtused ( magnettormid, st. lühiajalised muutused Maa magnetväljas, auroras jne) on samuti seotud päikese aktiivsusega. Kuid need nähtused tekivad päev pärast päikesepurskeid. Neid ei põhjusta mitte elektromagnetkiirgus, mis jõuab Maale 8,3 minuti pärast, vaid kehakesed (prootonid ja elektronid, mis moodustavad haruldase plasma), mis tungivad Maa-lähedasse ruumi viivitusega (1-2 päeva võrra), kuna liiguvad kiirusega. 400–1000 km/c.

Päike kiirgab kehakesi isegi siis, kui sellel puuduvad sähvatused ja laigud. Päikese kroon on pideva plasma väljavoolu (päikesetuule) allikas, mis toimub igas suunas. Pidevalt laieneva koroona tekitatud päikesetuul ümbritseb Päikese lähedal liikuvaid planeete ja . Raketti saadavad päikesetuule "puhangud". Katsed planeetidevahelistes jaamades ja tehissatelliite Maa võimaldas planeetidevahelises ruumis päikesetuult otse tuvastada. Põletuste ja päikesetuule rahuliku väljavoolu ajal ei tungi planeetidevahelisse ruumi mitte ainult kehakesed, vaid ka liikuva plasmaga seotud magnetväli.

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).

Päikeselt Maa atmosfääri jõudev kiirgusenergia voog on väga pidev. 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,

kus I0 on päikesekiirguse intensiivsus ainult kiirte langemise korral. Väljaspool atmosfääri päikesekonstant;
I1 - päikesekiirguse intensiivsus, kui päikesekiired langevad nurga h all.
I1 on sama mitu korda väiksem kui I0, mitu korda on lõik a väiksem kui lõik b.
Joonisel 27 on näidatud, et a / b \u003d sin A.
Päikesekiirte langemisnurk (Päikese kõrgus) on 90 ° ainult laiuskraadidel 23 ° 27 "N kuni 23 ° 27" S. (st troopika vahel). Teistel laiuskraadidel on see alati alla 90° (tabel 8). Vastavalt kiirte langemisnurga vähenemisele peaks vähenema ka erinevatel laiuskraadidel pinnale saabuva päikesekiirguse intensiivsus. Kuna Päikese kõrgus ei püsi aastaringselt ja päeva jooksul muutumatuna, muutub pinnale vastuvõetava päikesesoojuse hulk pidevalt.

Pinnale vastuvõetava päikesekiirguse hulk on otseselt seotud päikesevalguse käes viibimise kestusest.

AT ekvatoriaalvöönd väljaspool atmosfääri ei esine päikesesoojuse hulk aasta jooksul suuri kõikumisi, samas kui kõrgetel laiuskraadidel on need kõikumised väga suured (vt tabel 9). Talvel on päikesesoojuse saabumise erinevused kõrgete ja madalate laiuskraadide vahel eriti olulised. Suvel saavad polaaralad pideva valgustuse tingimustes Maa peal maksimaalse päikesesoojuse ööpäevas. Ühe päevaga suvine pööripäev põhjapoolkeral on see 36% suurem kui ööpäevane soojushulk ekvaatoril. Kuid kuna päeva kestus ekvaatoril ei ole 24 tundi (nagu praegu poolusel), vaid 12 tundi, jääb päikesekiirguse hulk ajaühiku kohta ekvaatoril suurimaks. Päevase päikesesoojuse summa suvine maksimum, mida täheldatakse umbes 40–50° laiuskraadil, on seotud suhteliselt pika päevaga (mis on praegusest 10–20° laiuskraadi võrra suurem) Päikese olulisel kõrgusel. Ekvatoriaal- ja polaaralade poolt vastuvõetud soojushulga erinevused on suvel väiksemad kui talvel.
Lõunapoolkera saab suvel rohkem soojust kui põhjapoolkera ja talvel vastupidi (seda mõjutab Maa kauguse muutumine Päikesest). Ja kui mõlema poolkera pind oleks täiesti homogeenne, oleksid lõunapoolkera temperatuurikõikumiste aastased amplituudid suuremad kui põhjapoolkeral.
Päikesekiirgus atmosfääris läbib kvantitatiivsed ja kvalitatiivsed muutused.
Isegi ideaalne, kuiv ja puhas atmosfäär neelab ja hajutab kiiri, vähendades päikesekiirguse intensiivsust. Veeauru ja tahkeid lisandeid sisaldava reaalse atmosfääri nõrgendav mõju päikesekiirgusele on palju suurem kui ideaalne. Atmosfäär (hapnik, osoon, süsinikdioksiid, tolm ja veeaur) neelab peamiselt ultraviolett- ja infrapunakiiri. Atmosfääris neeldunud Päikese kiirgusenergia muundatakse teist tüüpi energiaks: soojus-, keemiliseks jne. Üldiselt nõrgendab neeldumine päikesekiirgust 17-25%.
Atmosfäärigaaside molekulid hajutavad kiiri suhteliselt lühikeste lainetega – violetsed, sinised. See seletab taeva sinist värvi. Lisandid hajutavad võrdselt kiiri erineva lainepikkusega lainetega. Seetõttu omandab taevas nende olulise sisalduse korral valkja varjundi.
Päikesekiirte hajumise ja peegeldumise tõttu atmosfääri poolt on pilvistel päevadel päevavalgust näha, varjus olevad objektid on nähtavad ja ilmneb hämaruse nähtus.
Kuidas pikem tee kiirt atmosfääris, seda suurema paksusega see läbima peab ja seda oluliselt nõrgeneb päikesekiirgus. Seetõttu väheneb tõusuga atmosfääri mõju kiirgusele. Päikesevalguse tee pikkus atmosfääris sõltub Päikese kõrgusest. Kui võtta ühikuna päikesekiire teepikkus atmosfääris Päikese kõrgusel 90 ° (m), on seos Päikese kõrguse ja päikesekiire teekonna pikkuse vahel atmosfääris. on nagu näidatud tabelis. kümme.

Kiirguse summaarset sumbumist atmosfääris Päikese mis tahes kõrgusel saab väljendada Bougueri valemiga: Im= I0*pm, kus Im on atmosfääris muutunud päikesekiirguse intensiivsus maapinna lähedal; I0 - päikesekonstant; m on kiire teekond atmosfääris; Päikese kõrgusel 90 ° võrdub see 1-ga (atmosfääri mass), p on läbipaistvuse koefitsient ( murdarv, mis näitab, milline osa kiirgusest jõuab pinnale, kui m = 1).
Päikese kõrgusel 90°, m=1 juures on päikesekiirguse intensiivsus maapinna lähedal I1 p korda väiksem kui Io, st I1=Io*p.
Kui Päikese kõrgus on väiksem kui 90°, siis m on alati suurem kui 1. Päikesekiire teekond võib koosneda mitmest segmendist, millest igaüks on võrdne 1-ga. Päikesekiirguse intensiivsus piiril esimene (aa1) ja teine (a1a2) segment I1 on ilmselgelt võrdne Io *p-ga, kiirgusintensiivsus pärast teise segmendi läbimist I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 jne.

Atmosfääri läbipaistvus ei ole konstantne ega ole erinevates tingimustes ühesugune. Reaalse atmosfääri läbipaistvuse ja ideaalse atmosfääri läbipaistvuse suhe – hägusustegur – on alati suurem kui üks. See sõltub veeauru ja tolmu sisaldusest õhus. Geograafilise laiuskraadi suurenedes hägusustegur väheneb: laiuskraadidel 0 kuni 20 ° N. sh. laiuskraadidel 40–50 ° N on see keskmiselt 4,6. sh. - 3,5, laiuskraadidel 50–60 ° N. sh. - 2,8 ja laiuskraadidel 60–80 ° N. sh. - 2.0. AT parasvöötme laiuskraadid hägusustegur talvel on väiksem kui suvel, hommikul väiksem kui pärastlõunal. See väheneb koos kõrgusega. Mida suurem on hägusustegur, seda suurem on päikesekiirguse sumbumine.
Eristama otsene, hajutatud ja kogu päikesekiirgus.
Osa päikesekiirgusest, mis tungib läbi atmosfääri maapinnale, on otsene kiirgus. Osa atmosfääri hajutatud kiirgusest muundatakse hajuskiirguseks. Kogu maapinnale sattuvat otsest ja hajusat päikesekiirgust nimetatakse kogukiirguseks.
Otsese ja hajutatud kiirguse suhe varieerub oluliselt sõltuvalt pilvisusest, atmosfääri tolmususest ja ka Päikese kõrgusest. Selge taeva korral ei ületa hajutatud kiirguse osa 0,1%, pilvise taeva korral võib hajuskiirgus olla suurem kui otsene kiirgus.
Päikese madalal kõrgusel koosneb kogukiirgus peaaegu täielikult hajutatud kiirgusest. Päikese kõrgusel 50° ja selge taeva korral ei ületa hajutatud kiirguse osa 10-20%.
Kogukiirguse keskmiste aasta- ja kuuväärtuste kaardid võimaldavad märgata selle peamisi mustreid geograafiline levik. Kogukiirguse aastased väärtused jagunevad peamiselt tsooniliselt. Suurima aastase kogukiirguse koguse Maal saab pind troopilistes sisemaa kõrbetes (Ida-Sahara ja Araabia keskosa). Kogukiirguse märgatavat vähenemist ekvaatoril põhjustab kõrge õhuniiskus ja suur pilvisus. Arktikas on summaarne kiirgus 60-70 kcal/cm2 aastas; Antarktikas on selgete päevade sagedase kordumise ja atmosfääri suurema läbipaistvuse tõttu mõnevõrra suurem.

Juunis saab kõige rohkem kiirgust põhjapoolkera ja eriti sisemaa troopilised ja subtroopilised piirkonnad. Põhjapoolkera parasvöötme ja polaarsete laiuskraadide pinnale vastuvõetava päikesekiirguse hulk erineb vähe, mis on tingitud peamiselt päeva pikkusest polaaraladel. Ülaltoodud summaarse kiirguse jaotuse tsoneerimine. mandritel põhjapoolkeral ja lõunapoolkera troopilistel laiuskraadidel peaaegu ei väljendata. See avaldub paremini põhjapoolkeral üle ookeani ja väljendub selgelt lõunapoolkera ekstratroopilistel laiuskraadidel. Lõunapoolsel polaarringil läheneb päikese kogukiirguse väärtus nullile.
Detsembris satub kõige rohkem kiirgust lõunapoolkerale. Antarktika kõrgel asetsev ja suure õhu läbipaistvusega jääpind saab juunis oluliselt rohkem kogukiirgust kui Arktika pind. Kõrbetes (kalahari, suur austraallane) on palju soojust, kuid lõunapoolkera suurema ookeanilisuse tõttu (kõrge õhuniiskuse ja pilvisuse mõju) on selle kogused siin mõnevõrra väiksemad kui juunis samadel laiuskraadidel. põhjapoolkeral. Põhjapoolkera ekvatoriaalsetel ja troopilistel laiuskraadidel varieerub summaarne kiirgus suhteliselt vähe ning tsoneeritus selle jaotuses väljendub selgelt vaid põhjatroopikast põhja pool. Laiuskraadi suurenedes väheneb summaarne kiirgus üsna kiiresti, selle nullisoliin möödub polaarjoonest mõnevõrra põhja pool.
Maa pinnale langev kogu päikesekiirgus peegeldub osaliselt tagasi atmosfääri. Pinnalt peegeldunud kiirguse ja sellele pinnale langeva kiirguse hulga suhet nimetatakse albeedo. Albedo iseloomustab pinna peegeldusvõimet.
Maapinna albeedo oleneb selle seisundist ja omadustest: värvus, niiskus, karedus jne. Värskelt sadanud lumel on kõrgeim peegeldusvõime (85-95%). Rahulik veepind peegeldab vertikaalselt langedes vaid 2-5% päikesekiirtest, madalal päikesel aga peaaegu kõik sellele langevad kiired (90%). Kuiva tšernozemi albeedo - 14%, märg - 8, mets - 10-20, heinamaa taimestik - 18-30, liivased kõrbepinnad - 29-35, pinnad merejää - 30-40%.
Jääpinna suur albeedo, eriti värske lumega (kuni 95%) kattuna, on polaaraladel suviste madalate temperatuuride põhjuseks, mil päikesekiirguse saabumine on sinna märkimisväärne.
Maapinna ja atmosfääri kiirgus. Iga keha, mille temperatuur on üle absoluutse nulli (üle miinus 273°), kiirgab kiirgusenergiat. Musta keha summaarne kiirgusvõime on võrdeline selle neljanda astmega absoluutne temperatuur(T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 minutis (Stefan-Boltzmanni seadus), kus σ on konstantne koefitsient.
Mida kõrgem on kiirgava keha temperatuur, seda lühem on kiiratavate nm kiirte lainepikkus. Hõõguv Päike saadab kosmosesse lühilaine kiirgus. Maa pind, neelab lühilainelist päikesekiirgust, soojeneb ja muutub ka kiirgusallikaks (maakiirgus). Ho, kuna maapinna temperatuur ei ületa mitukümmend kraadi, siis selle pikalaineline kiirgus, nähtamatu.
Maakiirgust hoiab suures osas atmosfäär (veeaur, süsihappegaas, osoon), kuid 9-12 mikroni lainepikkusega kiired väljuvad vabalt atmosfäärist ja seetõttu kaotab Maa osa oma soojusest.
Atmosfäär, neelates osa seda läbivast päikesekiirgusest ja üle poole maakera omast, kiirgab ise energiat nii maailmaruumi kui ka maapinnale. Maapinna suunas maapinna poole suunatud atmosfäärikiirgust nimetatakse vastupidine kiirgus. See kiirgus, nagu maapealne, on pikalaineline, nähtamatu.
Atmosfääris kohtuvad kaks pikalainelise kiirguse voogu – Maa pinna kiirgus ja atmosfääri kiirgus. Nende erinevust, mis määrab tegeliku soojuskao maapinna poolt, nimetatakse tõhus kiirgus. Efektiivne kiirgus on seda suurem, mida kõrgem on kiirgava pinna temperatuur. Õhuniiskus vähendab efektiivset kiirgust, selle pilved vähendavad seda oluliselt.
Efektiivse kiirguse aastaste summade suurim väärtus on troopilistes kõrbetes – 80 kcal/cm2 aastas – tänu kõrge temperatuur pind, õhu kuivus ja taeva selgus. Ekvaatoril on kõrge õhuniiskusega efektiivne kiirgus vaid umbes 30 kcal/cm2 aastas ning selle väärtus maismaal ja ookeanis erineb väga vähe. Polaaralade madalaim efektiivne kiirgus. Parasvöötme laiuskraadidel kaotab maapind umbes poole soojushulgast, mida ta saab kogukiirguse neeldumisel.
Atmosfääri võimet edastada Päikeselt lühilainelist kiirgust (otsene ja hajus kiirgus) ning aeglustada Maa pikalainelist kiirgust nimetatakse kasvuhoone (kasvuhoone) efektiks. Maapinna keskmine temperatuur on kasvuhooneefekti tõttu +16°, atmosfääri puudumisel -22° (38° madalam).
Kiirgusbilanss(jääkkiirgus). Maa pind saab samaaegselt kiirgust ja annab seda ära. Kiirguse saabumine on päikese kogukiirgus ja atmosfääri vastukiirgus. Tarbimine - päikesevalguse peegeldumine pinnalt (albeedo) ja maapinna enda kiirgus. Sissetuleva ja väljamineva kiirguse erinevus on kiirgusbilanss, või jääkkiirgus. Kiirgusbilansi väärtus määratakse võrrandiga

R \u003d Q * (1-α) - I,

kus Q on kogu päikesekiirgus pinnaühiku kohta; α - albedo (fraktsioon); I - efektiivne kiirgus.
Kui sisend on väljundist suurem, on kiirgusbilanss positiivne, kui sisend on väljundist väiksem, on bilanss negatiivne. Öösel on kiirgusbilanss kõigil laiuskraadidel negatiivne, päeval kuni lõunani kõikjal positiivne, välja arvatud talvel kõrgetel laiuskraadidel; pärastlõunal - jälle negatiivne. Keskmiselt ööpäevas võib kiirgusbilanss olla nii positiivne kui negatiivne (tabel 11).

Maapinna kiirgusbilansi aastasummade kaardil on näha isoliinide asukoha järsk muutus, kui need liiguvad maismaalt ookeani. Ookeani pinna kiirgusbilanss ületab reeglina maismaa kiirgusbilansi (albeedo ja efektiivse kiirguse mõju). Kiirgusbilansi jaotus on üldiselt tsooniline. Ookeanis troopilistel laiuskraadidel ulatuvad kiirgusbilansi aastaväärtused 140 kcal/cm2 (Araabia meri) ega ületa piiri lähedal 30 kcal/cm2. ujuv jää. Kõrvalekalded ookeani kiirgusbilansi tsoonilisest jaotusest on tähtsusetud ja on põhjustatud pilvede levikust.
Ekvatoriaalsel ja troopilisel laiuskraadil asuval maal on kiirgusbilansi aastaväärtused olenevalt niiskustingimustest vahemikus 60–90 kcal/cm2. Suurimad aastased kiirgusbilansi summad on neil aladel, kus albeedo ja efektiivne kiirgus on suhteliselt väikesed (niisked troopilised metsad, savannid). Nende madalaim väärtus on väga niisketes (suur pilvisus) ja väga kuivades (suur efektiivne kiirgus) piirkondades. Parasvöötme ja kõrgetel laiuskraadidel kiirgusbilansi aastane väärtus väheneb laiuskraadi suurenedes (kogu kiirguse vähenemise mõju).
Antarktika keskpiirkondade kiirgusbilansi aastasummad on negatiivsed (mitu kalorit 1 cm2 kohta). Arktikas on need väärtused nullilähedased.
Juulis on olulisel osal lõunapoolkeral maapinna kiirgusbilanss negatiivne. Nullbilansi joon kulgeb vahemikus 40–50° S. sh. Kiirgusbilansi kõrgeim väärtus saavutatakse ookeani pinnal põhjapoolkera troopilistel laiuskraadidel ja mõnel poolkera pinnal. sisemered, näiteks Must (14-16 kcal / cm2 kuus).
Jaanuaris asub nulltasakaalu joon vahemikus 40–50°N. sh. (üle ookeanide tõuseb mõnevõrra põhja poole, üle mandrite laskub lõunasse). Märkimisväärsel osal põhjapoolkerast on negatiivne kiirgusbilanss. Kiirgusbilansi suurimad väärtused piirduvad lõunapoolkera troopiliste laiuskraadidega.
Aasta keskmiselt on maapinna kiirgusbilanss positiivne. Sel juhul pinnatemperatuur ei tõuse, vaid jääb ligikaudu konstantseks, mis on seletatav vaid pideva liigse soojuse tarbimisega.
Atmosfääri kiirgusbilanss koosneb ühelt poolt selles neeldunud päikese- ja maakiirgusest ning teiselt poolt atmosfäärikiirgusest. See on alati negatiivne, kuna atmosfäär neelab vaid väikese osa päikesekiirgusest ja kiirgab peaaegu sama palju kui pind.
Maapinna ja atmosfääri kiirgusbilanss kokku tervikuna on kogu Maa aasta jooksul keskmiselt võrdne nulliga, kuid laiuskraadidel võib see olla nii positiivne kui ka negatiivne.
Kiirgusbilansi sellise jaotuse tagajärg peaks olema soojuse ülekandmine ekvaatorilt poolustele.
Termiline tasakaal. Kiirgusbilanss on soojusbilansi kõige olulisem komponent. Pinna soojusbilansi võrrand näitab, kuidas saabuva päikesekiirguse energia muundub Maa pinnal:

kus R on kiirgusbilanss; LE - soojuse tarbimine aurustamiseks (L - latentne aurustumissoojus, E - aurustumissoojus);
P - turbulentne soojusvahetus pinna ja atmosfääri vahel;
A - soojusvahetus pinnase ja alumiste pinnase- või veekihtide vahel.
Pinna kiirgusbilanss loetakse positiivseks, kui pinnal neeldunud kiirgus ületab soojuskadu, ja negatiivseks, kui see neid ei täienda. Kõik muud soojusbilansi tingimused loetakse positiivseks, kui need põhjustavad soojuskadu pinna poolt (kui need vastavad soojuse tarbimisele). Sest. kõik võrrandi liikmed võivad muutuda, soojusbilanss on pidevalt häiritud ja taastub uuesti.
Eespool vaadeldud pinnasoojusbilansi võrrand on ligikaudne, kuna see ei võta arvesse mõningaid sekundaarseid, vaid teatud tingimustel omandatavaid tähtsust tegurid, nagu soojuse eraldumine külmutamise ajal, selle tarbimine sulatamiseks jne.
Atmosfääri soojusbilanss koosneb atmosfääri Ra kiirgusbilansist, pinnalt tulevast soojusest Pa, kondenseerumisel atmosfääri eralduvast soojusest LE ja horisontaalsest soojusülekandest (advektsioonist) Aa. Atmosfääri kiirgusbilanss on alati negatiivne. Niiskuse kondenseerumise tagajärjel tekkiv soojuse juurdevool ja turbulentse soojusülekande suurus on positiivsed. Kuumuse advektsioon viib keskmiselt aastas selle üleminekuni madalatelt laiuskraadidelt kõrgetele laiuskraadidele: seega tähendab see soojuse tarbimist madalatel laiuskraadidel ja jõudmist kõrgetele laiuskraadidele. Mitmeaastases tuletises saab atmosfääri soojusbilanssi väljendada võrrandiga Ra=Pa+LE.
Pinna ja atmosfääri soojusbilanss kokku on pikaajaliselt keskmiselt 0 (joonis 35).

Aastas atmosfääri siseneva päikesekiirguse hulk (250 kcal/cm2) võetakse 100%-ks. Atmosfääri tungiv päikesekiirgus peegeldub osaliselt pilvedelt ja läheb atmosfäärist tagasi - 38%, osaliselt atmosfääri neeldunud - 14% ja osaliselt otsese päikesekiirgusena jõuab maapinnani - 48%. Pinnale jõudvast 48%-st neeldub see 44% ja peegeldub 4%. Seega on Maa albeedo 42% (38+4).
Maapinnal neeldunud kiirgus kulub järgmiselt: efektiivse kiirgusega kaob 20%, pinnalt aurustumiseks kulub 18%, turbulentsel soojusülekandel õhu soojendamiseks kulub 6% (kokku 24%). Soojuse kadu pinna poolt tasakaalustab selle saabumist. Atmosfääri (14% otse Päikeselt, 24% maapinnalt) vastuvõetav soojus koos Maa efektiivse kiirgusega suunatakse maailmaruumi. Maa albeedo (42%) ja kiirgus (58%) tasakaalustavad päikesekiirguse sissevoolu atmosfääri.

Päike kiirgab oma energiat kõigil lainepikkustel, kuid erineval viisil. Ligikaudu 44% kiirgusenergiast on spektri nähtavas osas ja maksimum vastab kollakasrohelisele värvusele. Umbes 48% Päikese kaotatud energiast kanduvad minema lähi- ja kaugema leviala infrapunakiired. Gamma-, röntgen-, ultraviolett- ja raadiokiirgus moodustavad vaid umbes 8%.

Päikesekiirguse nähtav osa, kui seda spektrianalüüsi instrumentide abil uurida, osutub ebahomogeenseks - spektris on täheldatud neeldumisjooni, mida kirjeldas esmakordselt J. Fraunhofer 1814. aastal. Need jooned tekivad siis, kui teatud lainepikkusega footonid neelavad Päikese atmosfääri ülemiste, suhteliselt külmade kihtide erinevate keemiliste elementide aatomid. Spektraalanalüüs võimaldab saada teavet Päikese koostise kohta, kuna teatud spektrijoonte kogum iseloomustab keemilist elementi ülitäpselt. Nii ennustati näiteks Päikese spektri vaatluste abil heeliumi avastamist, mis hiljem Maal isoleeriti.

Vaatluste käigus leidsid teadlased, et Päike on võimas raadiokiirguse allikas. Raadiolained tungivad planeetidevahelisse ruumi, mida kiirgavad kromosfäär (sentimeetrilained) ja koroona (detsimeeter- ja meetrilained). Päikese raadiokiirgusel on kaks komponenti – konstantne ja muutuv (pursked, "müratormid"). Tugevate päikesepõletuste ajal suureneb Päikese raadiokiirgus vaikse Päikese raadiokiirgusega võrreldes tuhandeid ja isegi miljoneid kordi. Sellel raadiokiirgusel on mittesoojuslik iseloom.

Röntgenikiirgus tuleb peamiselt kromosfääri ja korona ülemistest kihtidest. Kiirgus on eriti tugev päikese maksimaalse aktiivsuse aastatel.

Päike ei kiirga mitte ainult valgust, soojust ja kõiki muid elektromagnetkiirguse liike. See on ka osakeste – kehakeste – pideva voolu allikas. Neutriinod, elektronid, prootonid, alfaosakesed ja ka raskemad aatomituumad moodustavad kõik koos Päikese korpuskulaarse kiirguse. Märkimisväärse osa sellest kiirgusest moodustab enam-vähem pidev plasma väljavool – päikesetuul, mis on päikeseatmosfääri väliskihtide – päikesekrooni – jätk. Selle pidevalt puhuva plasmatuule taustal on Päikese üksikud piirkonnad rohkem suunatud, tõhustatud nn korpuskulaarsete voogude allikad. Tõenäoliselt on need seotud päikesekrooni eriliste piirkondadega - koronaaraukudega ja võib-olla ka Päikese pikaealiste aktiivsete piirkondadega. Lõpuks on kõige võimsamad lühiajalised osakeste vood, peamiselt elektronid ja prootonid, seotud päikesepõletustega. Kõige võimsamate välkude tulemusena võivad osakesed omandada kiirusi, mis moodustavad olulise osa valguse kiirusest. Nii suure energiaga osakesi nimetatakse päikesekosmilisteks kiirteks.

Päikese korpuskulaarkiirgus avaldab tugevat mõju Maale ja eelkõige selle atmosfääri ülemistele kihtidele ja magnetväljale, põhjustades palju geofüüsikalisi nähtusi. Magnetosfäär ja Maa atmosfäär kaitsevad meid päikesekiirguse kahjulike mõjude eest.