Solstrålning är den strålning som är inneboende i belysningen i vårt planetsystem. Solen är huvudstjärnan som jorden kretsar kring, såväl som närliggande planeter. I själva verket är detta en enorm het gasboll, som ständigt avger energi som strömmar in i utrymmet runt den. Detta är vad de kallar strålning. Dödligt, samtidigt är det denna energi som är en av huvudfaktorerna som gör livet möjligt på vår planet. Som allt i den här världen är fördelarna och skadorna av solstrålning för organiskt liv nära sammankopplade.
Allmän syn
För att förstå vad solstrålning är måste du först förstå vad solen är. Den huvudsakliga värmekällan, som ger förutsättningar för organisk existens på vår planet, i de universella utrymmena är bara en liten stjärna i Vintergatans galaktiska utkanter. Men för jordbor är solen centrum i ett miniuniversum. Det är trots allt runt denna gaspropp som vår planet kretsar. Solen ger oss värme och belysning, det vill säga den förser formerenergi utan vilken vår existens skulle vara omöjlig.
I forntida tider var källan till solstrålning - solen - en gudom, ett föremål värt att dyrka. Solens bana över himlen tycktes människor vara ett uppenbart bevis på Guds vilja. Försök att fördjupa sig i fenomenets väsen, för att förklara vad denna ljuskälla är, har gjorts under lång tid, och Copernicus gjorde ett särskilt betydande bidrag till dem, efter att ha bildat idén om heliocentrism, som var slående annorlunda från geocentrism allmänt accepterad på den tiden. Men det är säkert känt att forskare även i forntida tider tänkte mer än en gång på vad solen är, varför den är så viktig för alla former av liv på vår planet, varför rörelsen av denna armatur är precis som vi ser det.
Framsteg inom tekniken har gjort det möjligt att bättre förstå vad solen är, vilka processer som äger rum inuti stjärnan, på dess yta. Forskare har lärt sig vad solstrålning är, hur ett gasobjekt påverkar planeterna i dess påverkanszon, i synnerhet jordens klimat. Nu har mänskligheten en tillräckligt stor kunskapsbas för att säga med tillförsikt: det var möjligt att ta reda på vad solens strålning emitterade är, hur man mäter detta energiflöde och hur man formulerar egenskaperna för dess inverkan på olika former av organiskt liv på Jorden.
Om villkor
Det viktigaste steget för att bemästra essensen av konceptet togs under förra seklet. Det var då som den framstående astronomen A. Eddington formulerade ett antagande: termonukleär fusion sker i soldjupet, vilkettillåter en enorm mängd energi att släppas ut i utrymmet runt stjärnan. För att försöka uppskatta mängden solstrålning gjordes ansträngningar för att fastställa de faktiska parametrarna för miljön på stjärnan. Således når kärntemperaturen, enligt forskare, 15 miljoner grader. Detta är tillräckligt för att klara av det ömsesidiga frånstötande inflytandet från protoner. Kollisionen av enheter leder till bildandet av heliumkärnor.
Ny information väckte uppmärksamhet från många framstående vetenskapsmän, inklusive A. Einstein. I ett försök att uppskatta mängden solstrålning, fann forskare att heliumkärnor är sämre i massa än det totala värdet av 4 protoner som krävs för att bilda en ny struktur. Således avslöjades ett särdrag hos reaktionerna, kallat "massdefekten". Men i naturen kan ingenting försvinna spårlöst! I ett försök att hitta "rymda" kvantiteter jämförde forskare energiåtervinningen och detaljerna för förändringen i massa. Det var då det var möjligt att avslöja att skillnaden emitteras av gammakvanta.
Emitterade föremål bryter igenom från kärnan av vår stjärna till dess yta genom många atmosfäriska gaslager, vilket leder till fragmentering av element och bildandet av elektromagnetisk strålning på grundval av dessa. Bland andra typer av solstrålning är ljuset som uppfattas av det mänskliga ögat. Ungefärliga uppskattningar antydde att processen för passage av gammastrålar tar cirka 10 miljoner år. Ytterligare åtta minuter - och den utstrålade energin når ytan på vår planet.
Gillar du vad?
Solstrålning kallas det totala komplexet av elektromagnetisk strålning, som kännetecknas av ett ganska brett intervall. Detta inkluderar den så kallade solvinden, det vill säga energiflödet som bildas av elektroner, ljuspartiklar. Vid gränsskiktet av atmosfären på vår planet observeras ständigt samma intensitet av solstrålning. En stjärnas energi är diskret, dess överföring sker genom kvanta, medan den korpuskulära nyansen är så obetydlig att man kan betrakta strålarna som elektromagnetiska vågor. Och deras fördelning, som fysiker har upptäckt, sker jämnt och i en rak linje. För att beskriva solstrålning är det alltså nödvändigt att bestämma dess karakteristiska våglängd. Baserat på denna parameter är det vanligt att särskilja flera typer av strålning:
- warm;
- radiovåg;
- vitt ljus;
- ultraviolett;
- gamma;
- röntgen.
Förhållandet mellan infraröd, synlig, ultraviolett bäst uppskattas enligt följande: 52%, 43%, 5%.
För en kvantitativ strålningsbedömning är det nödvändigt att beräkna energiflödestätheten, det vill säga mängden energi som når en begränsad yta av ytan under en given tidsperiod.
Som studier har visat absorberas solstrålning till övervägande del av den planetariska atmosfären. På grund av detta sker uppvärmning till en temperatur som är bekväm för organiskt liv, karakteristisk för jorden. Det befintliga ozonskalet tillåter endast en hundradel av den ultravioletta strålningen att passera igenom. Vågorna är helt blockerade.kort längd, farlig för levande varelser. Atmosfäriska lager kan sprida nästan en tredjedel av solens strålar, ytterligare 20% absorberas. Följaktligen når inte mer än hälften av all energi planetens yta. Det var denna "rest" inom vetenskapen som kallades direkt solstrålning.
Och om mer detaljerat?
Det finns flera aspekter som avgör hur intensiv direktstrålning kommer att vara. De mest betydelsefulla är infallsvinkeln, som beror på latitud (en geografisk egenskap hos terrängen på jordklotet), årstiden, som avgör hur stort avståndet till en viss punkt från strålkällan är. Mycket beror på atmosfärens egenskaper – hur förorenad den är, hur många moln det finns vid ett givet ögonblick. Slutligen spelar typen av yta som strålen faller på, nämligen dess förmåga att reflektera inkommande vågor, en roll.
Total solstrålning är ett värde som kombinerar spridda volymer och direktstrålning. Parametern som används för att uppskatta intensiteten uppskattas i kalorier per ytenhet. Samtidigt kommer man ihåg att vid olika tidpunkter på dagen är värdena som är inneboende i strålning olika. Dessutom kan energi inte fördelas jämnt över planetens yta. Ju närmare stolpen, desto högre intensitet, medan snötäckena är mycket reflekterande, vilket gör att luften inte får möjlighet att värmas upp. Därför, ju längre bort från ekvatorn, desto mindre blir den totala solvågsstrålningen.
Som forskare kunde identifiera, energiSolstrålning har en allvarlig inverkan på planetklimatet, underordnar den vitala aktiviteten hos olika organismer som finns på jorden. I vårt land, liksom på dess närmaste grannars territorium, liksom i andra länder belägna på norra halvklotet, tillhör på vintern den övervägande andelen spridd strålning, men på sommaren dominerar direkt strålning.
Infraröda vågor
Av den totala mängden total solstrålning tillhör en imponerande andel det infraröda spektrumet, som inte uppfattas av det mänskliga ögat. På grund av sådana vågor värms planetens yta upp och överför gradvis termisk energi till luftmassor. Detta hjälper till att upprätthålla ett bekvämt klimat, upprätthålla villkoren för existensen av organiskt liv. Om det inte finns några allvarliga misslyckanden förblir klimatet villkorligt oförändrat, vilket innebär att alla varelser kan leva under sina vanliga förhållanden.
Vår stjärna är inte den enda källan till infraröda vågor. Liknande strålning är karakteristisk för alla uppvärmda föremål, inklusive ett vanligt batteri i ett mänskligt hus. Det är enligt principen om infraröd strålningsuppfattning som många enheter fungerar, som gör det möjligt att se uppvärmda kroppar i mörker, annars obekväma förhållanden för ögonen. Förresten, kompakta enheter som har blivit så populära nyligen arbetar på en liknande princip för att bedöma genom vilka delar av byggnaden de största värmeförlusterna uppstår. Dessa mekanismer är särskilt utbredda bland byggare, såväl som ägare av privata hus, eftersom de hjälper till att identifiera genom vilka sektionervärme går förlorad, organisera deras skydd och förhindra onödig energiförbrukning.
Underskatta inte effekten av infraröd solstrålning på människokroppen bara för att våra ögon inte kan uppfatta sådana vågor. I synnerhet används strålning aktivt inom medicin, eftersom det gör det möjligt att öka koncentrationen av leukocyter i cirkulationssystemet, samt att normalisera blodflödet genom att öka blodkärlens lumen. Enheter baserade på IR-spektrumet används som profylaktisk mot hudpatologier, terapeutiska i inflammatoriska processer i akut och kronisk form. De modernaste läkemedlen hjälper till att hantera kolloida ärr och trofiska sår.
Det här är intressant
Baserat på studier av solstrålningsfaktorer var det möjligt att skapa helt unika enheter som kallas termografer. De gör det möjligt att i tid upptäcka olika sjukdomar som inte är tillgängliga för upptäckt på andra sätt. Så här kan du hitta cancer eller en blodpropp. IR skyddar i viss mån från ultraviolett strålning, som är farlig för organiskt liv, vilket gjorde det möjligt att använda vågor av detta spektrum för att återställa hälsan hos astronauter som befann sig i rymden under lång tid.
Naturen omkring oss är fortfarande mystisk än i dag, det gäller även strålning av olika våglängder. I synnerhet är infrarött ljus fortfarande inte helt utforskat. Forskare vet att felaktig användning kan skada hälsan. Således är det oacceptabelt att använda utrustning som genererar sådant ljus för behandling av purulentinflammerade områden, blödningar och maligna neoplasmer. Det infraröda spektrumet är kontraindicerat för personer som lider av nedsatt funktion av hjärtat, blodkärlen, inklusive de som finns i hjärnan.
Synligt ljus
En av beståndsdelarna i total solstrålning är ljuset som är synligt för det mänskliga ögat. Vågstrålar utbreder sig i raka linjer, så det finns ingen överlagring på varandra. En gång i tiden blev detta ämnet för ett stort antal vetenskapliga arbeten: forskare försökte förstå varför det finns så många nyanser runt omkring oss. Det visade sig att ljusets nyckelparametrar spelar en roll:
- brytning;
- reflektion;
- absorption.
Som forskare har upptäckt kan inte föremål vara synliga ljuskällor av sig själva, men de kan absorbera strålning och reflektera den. Reflektionsvinklar, vågfrekvens varierar. Genom århundradena har en persons förmåga att se gradvis förbättrats, men vissa begränsningar beror på ögats biologiska struktur: näthinnan är sådan att den bara kan uppfatta vissa strålar av reflekterade ljusvågor. Denna strålning är ett litet gap mellan ultravioletta och infraröda vågor.
Många nyfikna och mystiska egenskaper hos ljus blev inte bara föremål för många verk, utan var grunden för födelsen av en ny fysisk disciplin. Samtidigt dök det upp icke-vetenskapliga metoder, teorier, vars anhängare tror att färg kan påverka det fysiska tillståndet hos en person, psyket. På grundval av sådanaantaganden, människor omger sig med föremål som är mest tilltalande för deras ögon, vilket gör vardagen mer bekväm.
Ultraviolett
En lika viktig aspekt av den totala solstrålningen är den ultravioletta studien, som bildas av vågor av stora, medelstora och små längder. De skiljer sig från varandra både i fysiska parametrar och i särdragen av deras inflytande på formerna av organiskt liv. Långa ultravioletta vågor är till exempel huvudsakligen utspridda i atmosfärens skikt, och endast en liten andel når jordytan. Ju kortare våglängd, desto djupare kan sådan strålning penetrera mänsklig (och inte bara) hud.
Å ena sidan är ultraviolett farligt, men utan det är existensen av mångsidigt organiskt liv omöjligt. Sådan strålning är ansvarig för bildandet av kalciferol i kroppen, och detta element är nödvändigt för konstruktionen av benvävnad. UV-spektrumet är ett kraftfullt förebyggande av rakitis, osteokondros, vilket är särskilt viktigt i barndomen. Dessutom, sådan strålning:
- reglerar ämnesomsättningen;
- aktiverar produktionen av viktiga enzymer;
- förbättrar regenerativa processer;
- stimulerar blodflödet;
- vidgar blodkärlen;
- stimulerar immunförsvaret;
- leder till bildandet av endorfiner, vilket gör att nervös överexcitation minskar.
Återsidan av myntet
Det angavs ovan att den totala solstrålningen är mängden strålning som når ytanplaneter och utspridda i atmosfären. Följaktligen är elementet i denna volym ultraviolett av alla längder. Man måste komma ihåg att denna faktor har både positiva och negativa aspekter av inflytande på organiskt liv. Att sola, även om det ofta är fördelaktigt, kan vara en hälsorisk. För lång exponering för direkt solljus, särskilt under förhållanden med ökad aktivitet hos armaturen, är skadligt och farligt. Långvarig exponering för kroppen, samt för hög strålningsaktivitet, orsakar:
- brännskador, rodnad;
- ödem;
- hyperemi;
- heat;
- illamående;
- kräks.
Långvarig ultraviolett bestrålning framkallar en kränkning av aptiten, det centrala nervsystemets funktion, immunsystemet. Dessutom börjar jag få ont i huvudet. Symtomen som beskrivs är klassiska manifestationer av solsting. Personen själv kan inte alltid inse vad som händer - tillståndet förvärras gradvis. Om det märks att någon i närheten har blivit sjuk bör första hjälpen ges. Schemat är som följer:
- hjälp till att gå från direkt ljus till ett sv alt skuggat område;
- lägg patienten på ryggen så att benen är högre än huvudet (detta hjälper till att normalisera blodflödet);
- kyla nacken, ansiktet med vatten och lägg en kall kompress på pannan;
- knäpp av slips, bälte, ta av åtsittande kläder;
- en halvtimme efter attacken ge kallt vatten att dricka (en liten mängd).
Om offret har förlorat medvetandet är det viktigt att omedelbart söka hjälp från en läkare. Ambulansen kommer att flytta personen till en säker plats och ge en injektion med glukos eller vitamin C. Medicinen injiceras i en ven.
Hur solar man ordentligt?
För att inte uppleva hur obehaglig den överdrivna mängden solstrålning som tas emot vid solning kan vara, är det viktigt att följa reglerna för att vistas på ett säkert sätt i solen. Ultraviolett initierar produktionen av melanin, ett hormon som hjälper huden att skydda sig mot de negativa effekterna av vågor. Under påverkan av detta ämne blir huden mörkare, och nyansen förvandlas till brons. Än idag avtar inte tvister om hur användbart och skadligt det är för en person.
Å ena sidan är solbränna ett försök från kroppen att skydda sig mot överdriven exponering för strålning. Detta ökar sannolikheten för bildandet av maligna neoplasmer. Å andra sidan anses solbränna vara moderiktig och vacker. För att minimera riskerna för dig själv är det rimligt att innan du påbörjar strandprocedurer analysera hur farlig mängden solstrålning som tas emot under solning är, hur du minimerar riskerna för dig själv. För att göra upplevelsen så trevlig som möjligt bör solbadare:
- drick mycket vatten;
- använd hudskyddsprodukter;
- sola på kvällen eller på morgonen;
- tillbringa inte mer än en timme i direkt solljus;
- drick inte alkohol;
- inkludera mat rik på selen, tokoferol, tyrosin i menyn. Glöm inte betakaroten.
Värdet av solstrålning förmänniskokroppen är exceptionellt stor, tappa inte både positiva och negativa aspekter ur sikte. Du bör vara medveten om att hos olika människor uppstår biokemiska reaktioner med individuella egenskaper, så för någon kan till och med en halvtimme sola vara farligt. Det är rimligt att konsultera en läkare innan strandsäsongen, bedöma hudens typ och tillstånd. Detta hjälper till att förebygga skador på hälsan.
Undvik om möjligt att sola på äldre dagar, under tiden du föder barn. Cancersjukdomar, psykiska störningar, hudpatologier och hjärtsvikt kombineras inte med solbad.
Total strålning: var är bristen?
Ganska intressant att tänka på är fördelningen av solstrålning. Som nämnts ovan kan bara ungefär hälften av alla vågor nå planetens yta. Vart försvinner resten? Atmosfärens olika lager och de mikroskopiska partiklar som de bildas av spelar sin roll. En imponerande del, som indikerades, absorberas av ozonskiktet - dessa är alla vågor vars längd är mindre än 0,36 mikron. Dessutom kan ozon absorbera vissa typer av vågor från det spektrum som är synligt för det mänskliga ögat, det vill säga intervallet 0,44-1,18 mikron.
UV absorberas till viss del av syreskiktet. Detta är karakteristiskt för strålning med en våglängd på 0,13-0,24 mikron. Koldioxid, vattenånga kan absorbera en liten andel av det infraröda spektrumet. Atmosfärisk aerosol absorberar en del (IR-spektrum) av den totala mängden solstrålning.
Vågor från kategorin kortvågor är utspridda i atmosfären på grund av närvaron av mikroskopiska inhomogena partiklar, aerosol, moln här. Inhomogena grundämnen, partiklar vars dimensioner är sämre än våglängden, framkallar molekylär spridning, och för större är fenomenet som beskrivs av indikatrixen, det vill säga aerosol, karakteristiskt.
En annan mängd solstrålning når jordens yta. Den kombinerar direkt strålning, diffus strålning.
Total strålning: viktiga aspekter
Det totala värdet är mängden solstrålning som tas emot av territoriet, samt absorberas i atmosfären. Om det inte finns några moln på himlen beror den totala mängden strålning på områdets latitud, himlakroppens höjd, typen av jordyta i detta område och nivån av luftgenomskinlighet. Ju fler aerosolpartiklar som sprids i atmosfären, desto lägre blir direktstrålningen, men andelen spridd strålning ökar. Norm alt, i frånvaro av grumlighet i den totala strålningen, är diffust en fjärdedel.
Vårt land tillhör de nordliga, så större delen av året i de södra regionerna är strålningen mycket större än i de norra. Detta beror på stjärnans position på himlen. Men den korta tidsperioden maj-juli är en unik period, då även i norr är den totala strålningen ganska imponerande, eftersom solen står högt på himlen och dagsljusetimmarna är längre än under andra månader på året. Samtidigt, i genomsnitt, i den asiatiska halvan av landet, i avsaknad av molnighet,strålningen är mer betydande än i väst. Vågstrålningens maximala styrka observeras vid middagstid, och det årliga maximumet inträffar i juni, då solen står högst på himlen.
Total solstrålning är mängden solenergi som når vår planet. Samtidigt måste man komma ihåg att olika atmosfäriska faktorer leder till att den årliga ankomsten av total strålning är mindre än den skulle kunna vara. Den största skillnaden mellan det faktiskt observerade och det maximala möjliga är typiskt för regionerna i Fjärran Östern på sommaren. Monsunerna orsakar extremt täta moln, så den totala strålningen reduceras med ungefär hälften.
Nyfiken att veta
Den största andelen av den maximala möjliga exponeringen för solenergi i verkligheten observeras (beräknat för 12 månader) i södra delen av landet. Indikatorn når 80%.
Molnighet resulterar inte alltid i samma mängd solstrålning. Formen på molnen spelar en roll, egenskaperna hos solskivan vid ett visst ögonblick. Om den är öppen orsakar molnighet en minskning av direktstrålningen, medan diffus strålning ökar kraftigt.
Det finns också dagar då direkt strålning har ungefär samma styrka som spridd strålning. Det totala dagliga värdet kan till och med vara större än strålningsegenskaperna för en helt molnfri dag.
När det gäller 12 månader bör särskild uppmärksamhet ägnas åt astronomiska fenomen som bestämmer de övergripande numeriska indikatorerna. Samtidigt leder molnighet till att det verkliga strålningsmaximumet inte kan observeras i juni, utan en månad tidigare eller senare.
Strålning i rymden
Från gränsen för vår planets magnetosfär och vidare ut i rymden blir solstrålning en faktor som är förknippad med en dödlig fara för människor. Redan 1964 publicerades ett viktigt populärvetenskapligt arbete om försvarsmetoder. Dess författare var sovjetiska vetenskapsmän Kamanin, Bubnov. Det är känt att för en person bör stråldosen per vecka inte vara mer än 0,3 röntgen, medan den under ett år bör vara inom 15 R. För kortvarig exponering är gränsen för en person 600 R. Flygningar ut i rymden, särskilt under förhållanden med oförutsägbar solaktivitet, kan åtföljas av betydande exponering av astronauter, vilket tvingar vidta ytterligare åtgärder för att skydda mot vågor av olika längd.
Efter Apollo-uppdragen, under vilka skyddsmetoder testades, studerades faktorer som påverkar människors hälsa, mer än ett decennium har gått, men än i dag kan forskare inte hitta effektiva, pålitliga metoder för att förutsäga geomagnetiska stormar. Du kan göra en prognos i timmar, ibland i flera dagar, men även för en veckoprognos är chansen att förverkligas inte mer än 5%. Solvinden är ännu mer oförutsägbar. Med en sannolikhet på en av tre kan astronauter, som ger sig av på ett nytt uppdrag, hamna i kraftfulla strålningsflöden. Detta gör frågan om både forskning och prognostisering av strålningsegenskaper ännu viktigare, och utveckling av metoder för skydd mothonom.
