تابش خورشیدی، زمینی و اتمسفر. تأثیر تابش خورشید بر انسان

قرص کور کننده خورشید همیشه ذهن مردم را به هیجان آورده است و به عنوان یک موضوع بارور برای افسانه ها و اسطوره ها عمل می کند. از زمان های قدیم، مردم در مورد تأثیر آن بر روی زمین حدس می زدند. اجداد دور ما چقدر به حقیقت نزدیک بودند. وجود حیات روی زمین را مدیون انرژی تابشی خورشید هستیم.

تابش رادیواکتیو ستاره ما چیست و چگونه بر فرآیندهای زمینی تأثیر می گذارد؟

تابش خورشید چیست

تشعشعات خورشیدی کل ماده و انرژی خورشیدی است که وارد زمین می شود. این انرژی به صورت امواج الکترومغناطیسی با سرعت 300 هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می کند و از جو عبور می کند و در 8 دقیقه به زمین می رسد. دامنه امواج شرکت کننده در این "ماراتن" بسیار گسترده است - از امواج رادیویی تا اشعه ایکس، از جمله قسمت قابل مشاهده طیف. سطح زمین تحت تأثیر پرتوهای مستقیم و پراکنده خورشید از جو زمین است. این پراکندگی پرتوهای آبی-آبی در جو است که آبی بودن آسمان را در یک روز صاف توضیح می دهد. رنگ زرد-نارنجی قرص خورشیدی به این دلیل است که امواج مربوطه تقریباً بدون پراکندگی از آن عبور می کنند.

با تأخیر 2-3 روز، "باد خورشیدی" به زمین می رسد که ادامه تاج خورشیدی است و از هسته های اتم عناصر سبک (هیدروژن و هلیوم) و همچنین الکترون ها تشکیل شده است. کاملا طبیعی است که تشعشعات خورشیدی بر بدن انسان تأثیر قوی داشته باشد.

تاثیر تابش خورشید بر بدن انسان

طیف الکترومغناطیسی تابش خورشیدی از بخش های مادون قرمز، مرئی و فرابنفش تشکیل شده است. از آنجایی که کوانتوم های آنها دارای انرژی های متفاوتی هستند، تأثیرات متفاوتی بر روی افراد می گذارند.

نورپردازی داخلی

اهمیت بهداشتی تابش خورشیدی نیز بسیار بالا است. از آنجایی که نور مرئی یک عامل تعیین کننده در به دست آوردن اطلاعات در مورد دنیای خارج است، لازم است سطح روشنایی کافی در اتاق فراهم شود. تنظیم آن مطابق با SNiP انجام می شود که برای تابش خورشیدی با در نظر گرفتن نور و ویژگی های آب و هوایی مناطق مختلف جغرافیایی تهیه می شود و هنگام طراحی و ساخت تأسیسات مختلف مورد توجه قرار می گیرد.

حتی یک تحلیل سطحی از طیف الکترومغناطیسی تابش خورشیدی ثابت می کند که تأثیر این نوع تابش بر بدن انسان چقدر است.

توزیع تابش خورشیدی در قلمرو زمین

تمام تشعشعات خورشیدی به سطح زمین نمی رسد. و دلایل زیادی برای این وجود دارد. زمین با استواری حمله آن پرتوهایی را که برای زیست کره آن مخرب هستند دفع می کند. این عملکرد توسط سپر ازن سیاره ما انجام می شود و از عبور تهاجمی ترین قسمت اشعه ماوراء بنفش جلوگیری می کند. یک فیلتر اتمسفر به شکل بخار آب، دی اکسید کربن و ذرات غبار معلق در هوا تا حد زیادی تابش خورشید را منعکس، پراکنده و جذب می کند.

آن قسمت از آن که بر همه این موانع غلبه کرده است، بسته به عرض جغرافیایی منطقه، در زوایای مختلف به سطح زمین می افتد. گرمای حیات بخش خورشید به طور ناموزون در سراسر قلمرو سیاره ما توزیع می شود. با تغییر ارتفاع خورشید در طول سال بالای افق، توده هوایی که مسیر پرتوهای خورشید از آن می گذرد تغییر می کند. همه اینها بر توزیع شدت تابش خورشیدی در سراسر سیاره تأثیر می گذارد. گرایش کلی این است: این پارامتر از قطب به استوا افزایش می یابد، زیرا هر چه زاویه تابش پرتوها بیشتر باشد، گرمای بیشتری در واحد سطح می افتد.

نقشه های تابش خورشیدی به شما امکان می دهد تصویری از توزیع شدت تابش خورشیدی در قلمرو زمین داشته باشید.

تأثیر تابش خورشید بر آب و هوای زمین

جزء مادون قرمز تشعشعات خورشیدی تأثیر تعیین کننده ای بر آب و هوای زمین دارد.

واضح است که این تنها زمانی اتفاق می افتد که خورشید در بالای افق باشد. این تأثیر به فاصله سیاره ما از خورشید بستگی دارد که در طول سال تغییر می کند. مدار زمین یک بیضی است که خورشید در داخل آن قرار دارد. زمین در سفر سالانه خود به دور خورشید، یا از نور خود دور می شود یا به آن نزدیک می شود.

علاوه بر تغییر فاصله، میزان تشعشعاتی که به زمین می رسد با تمایل محور زمین به صفحه مداری (66.5 درجه) و تغییر فصول ناشی از آن تعیین می شود. در تابستان بیشتر از زمستان است. در خط استوا این عامل وجود ندارد، اما با افزایش عرض جغرافیایی محل مشاهده، شکاف بین تابستان و زمستان قابل توجه می شود.

در فرآیندهایی که روی خورشید رخ می دهد، انواع فاجعه ها رخ می دهد. تاثیر آنها تا حدی با فواصل بسیار زیاد، خواص محافظتی جو زمین و میدان مغناطیسی زمین جبران می شود.

چگونه از خود در برابر تشعشعات خورشیدی محافظت کنیم

جزء مادون قرمز تشعشعات خورشیدی، گرمای آرزویی است که ساکنان عرض های جغرافیایی میانی و شمالی در تمام فصول دیگر سال منتظر آن هستند. تشعشعات خورشیدی به عنوان یک فاکتور سلامت هم توسط افراد سالم و هم در افراد بیمار مورد استفاده قرار می گیرد.

با این حال، نباید فراموش کنیم که گرما، مانند اشعه ماوراء بنفش، یک محرک بسیار قوی است. سوء استفاده از اثرات آنها می تواند منجر به سوختگی، گرم شدن بیش از حد عمومی بدن و حتی تشدید بیماری های مزمن شود. هنگام آفتاب گرفتن، باید قوانین آزمایش شده زندگی را رعایت کنید. هنگام آفتاب گرفتن در روزهای آفتابی صاف باید مراقب باشید. نوزادان و افراد مسن، بیماران مبتلا به سل مزمن و مشکلات سیستم قلبی عروقی باید به تابش پراکنده خورشید در سایه اکتفا کنند. این اشعه ماوراء بنفش برای رفع نیازهای بدن کاملاً کافی است.

حتی جوانانی که مشکل خاصی برای سلامتی ندارند نیز باید در برابر تشعشعات خورشیدی محافظت شوند.

اکنون جنبشی پدید آمده است که فعالان آن مخالف دباغی هستند. و بیهوده نیست. پوست برنزه بدون شک زیباست. اما ملانین تولید شده توسط بدن (آنچه ما آن را برنزه می نامیم) واکنش محافظتی آن در برابر قرار گرفتن در معرض تابش خورشید است. برنزه کردن هیچ فایده ای ندارد!حتی شواهدی وجود دارد که برنزه کردن عمر را کوتاه می کند، زیرا تشعشع دارای خاصیت تجمعی است - در طول زندگی انباشته می شود.

اگر وضعیت بسیار جدی است، باید قوانینی را که نحوه محافظت از خود در برابر تشعشعات خورشیدی را تجویز می کند، با دقت دنبال کنید:

• زمان برنزه کردن را به شدت محدود کنید و آن را فقط در ساعات ایمن انجام دهید.
• وقتی در آفتاب فعال هستید، باید کلاه لبه پهن، لباس بسته، عینک آفتابی و چتر بپوشید.
• فقط از ضد آفتاب با کیفیت بالا استفاده کنید.

آیا تابش خورشید در تمام فصول سال برای انسان خطرناک است؟ میزان تابش خورشیدی که به زمین می رسد با تغییر فصول مرتبط است. در عرض های جغرافیایی متوسط ​​در تابستان 25 درصد بیشتر از زمستان است. در استوا هیچ تفاوتی وجود ندارد، اما با افزایش عرض جغرافیایی محل مشاهده، این تفاوت افزایش می یابد. این به این دلیل است که سیاره ما با زاویه 23.3 درجه نسبت به خورشید کج شده است. در زمستان از افق پایین است و زمین را فقط با پرتوهای کشویی روشن می کند که سطح نور را کمتر گرم می کند. این موقعیت پرتوها باعث می شود که آنها در سطح بزرگتری توزیع شوند که در مقایسه با افت شدید تابستان از شدت آنها می کاهد. علاوه بر این، وجود یک زاویه حاد هنگام عبور پرتوها از جو، مسیر آنها را "طولانی" می کند و باعث می شود گرمای بیشتری از دست بدهند. این شرایط تاثیر تابش خورشید در زمستان را کاهش می دهد.

خورشید ستاره ای است که منبع گرما و نور سیاره ماست. این آب و هوا، تغییر فصول و وضعیت کل بیوسفر زمین را "کنترل" می کند. و تنها آگاهی از قوانین این تأثیر قدرتمند به ما امکان می دهد از این هدیه حیات بخش به نفع سلامتی مردم استفاده کنیم.

شدت نور خورشید که به زمین می رسد بسته به زمان روز، سال، مکان و شرایط آب و هوایی متفاوت است. مقدار کل انرژی محاسبه شده در روز یا در سال را تابش (یا در غیر این صورت "تابش خورشیدی ورودی") می نامند و نشان می دهد که تابش خورشیدی چقدر قدرتمند بوده است. تابش بر حسب W*h/m² در روز یا دوره های دیگر اندازه گیری می شود.

شدت تابش خورشید در فضای آزاد در فاصله ای برابر با میانگین فاصله بین زمین و خورشید ثابت خورشیدی نامیده می شود. ارزش آن 1353 W/m² است. هنگام عبور از جو، نور خورشید عمدتاً به دلیل جذب تابش مادون قرمز توسط بخار آب، اشعه ماوراء بنفش توسط ازن و پراکندگی تابش توسط ذرات غبار جوی و ذرات معلق در هوا کاهش می یابد. شاخص تأثیر اتمسفر بر شدت تابش خورشیدی که به سطح زمین می رسد "توده هوا" (AM) نامیده می شود. AM به عنوان برش زاویه بین خورشید و اوج تعریف می شود.

شکل 1 توزیع طیفی شدت تابش خورشیدی را در شرایط مختلف نشان می دهد. منحنی بالایی (AM0) مربوط به طیف خورشیدی خارج از جو زمین است (مثلاً روی یک فضاپیما)، یعنی. در جرم هوای صفر با توزیع شدت تابش یک جسم کاملاً سیاه در دمای 5800 کلوین تقریبی می‌شود. منحنی‌های AM1 و AM2 توزیع طیفی تابش خورشید را در سطح زمین هنگامی که خورشید در اوج خود قرار دارد و در زاویه بین خورشید و اوج به ترتیب 60 درجه. در این حالت، توان کل تشعشع به ترتیب تقریباً 925 و 691 وات بر متر مربع است. میانگین شدت تابش در زمین تقریباً با شدت تابش در AM = 1.5 منطبق است (خورشید در زاویه 45 درجه نسبت به افق قرار دارد).

در نزدیکی سطح زمین، می توانیم مقدار متوسط ​​شدت تابش خورشیدی را 635 W/m² در نظر بگیریم. در یک روز آفتابی بسیار روشن، این مقدار از 950 W/m² تا 1220 W/m² متغیر است. مقدار متوسط ​​تقریباً 1000 وات بر متر مربع است. مثال: شدت تابش کل در زوریخ (47 درجه و 30 دقیقه شمالی، 400 متر بالاتر از سطح دریا) در سطحی عمود بر تابش: 1 می 12:00 1080 W/m²؛ 21 دسامبر 12:00 930 W/m².

برای ساده‌تر کردن محاسبه ورود انرژی خورشیدی، معمولاً آن را در ساعات آفتابی با شدت 1000 W/m² بیان می‌کنند. آن ها 1 ساعت مربوط به ورود تابش خورشیدی 1000 W*h/m² است. این تقریباً مربوط به دوره ای است که خورشید در تابستان در وسط یک روز آفتابی و بدون ابر بر روی سطحی عمود بر اشعه خورشید می تابد.

مثال
خورشید درخشان با شدت 1000 W/m² بر روی سطحی عمود بر پرتوهای خورشید می تابد. در 1 ساعت، 1 کیلووات ساعت انرژی به ازای هر 1 متر مربع کاهش می یابد (انرژی برابر با زمان توان است). به طور مشابه، متوسط ​​ورود تابش خورشیدی 5 کیلووات ساعت بر متر مربع در طول روز با 5 ساعت اوج آفتاب در روز مطابقت دارد. ساعات اوج مصرف را با ساعات واقعی روز اشتباه نگیرید. در طول روز، خورشید با شدت های مختلف می تابد، اما در مجموع همان مقدار انرژی می دهد که گویی 5 ساعت با حداکثر شدت می درخشد. ساعات اوج تابش خورشید است که در محاسبات تاسیسات انرژی خورشیدی استفاده می شود.

ورود تابش خورشید در طول روز و از مکانی به مکان دیگر، به ویژه در مناطق کوهستانی متفاوت است. تابش به طور متوسط ​​از 1000 کیلووات ساعت در متر مربع در سال برای کشورهای اروپای شمالی، تا 2000-2500 کیلووات ساعت در متر مربع در سال برای بیابان ها متغیر است. شرایط آب و هوایی و انحراف خورشید (که به عرض جغرافیایی منطقه بستگی دارد) نیز منجر به تفاوت در ورود تابش خورشیدی می شود.

در روسیه، برخلاف تصور رایج، مکان‌های زیادی وجود دارد که تبدیل انرژی خورشیدی به برق با استفاده از آن سودآور است. در زیر نقشه ای از منابع انرژی خورشیدی در روسیه آمده است. همانطور که می بینید، در بیشتر روسیه می توان با موفقیت در حالت فصلی و در مناطقی با بیش از 2000 ساعت آفتابی در سال - در تمام طول سال استفاده کرد. به طور طبیعی، در فصل زمستان، تولید انرژی از پنل های خورشیدی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، اما همچنان هزینه برق یک نیروگاه خورشیدی به طور قابل توجهی کمتر از یک ژنراتور دیزلی یا بنزینی است.

استفاده از آن در جاهایی که شبکه های الکتریکی متمرکزی وجود ندارد و تامین انرژی توسط ژنراتورهای دیزلی تامین می شود بسیار سودمند است. و چنین مناطق زیادی در روسیه وجود دارد.

علاوه بر این، حتی در جایی که شبکه‌ها وجود دارند، استفاده از پنل‌های خورشیدی که به موازات شبکه کار می‌کنند می‌تواند هزینه‌های انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. با روند فعلی به سمت افزایش تعرفه های انحصارهای انرژی طبیعی روسیه، نصب پنل های خورشیدی به یک سرمایه گذاری هوشمند تبدیل می شود.

خورشید چیست؟ در مقیاس جهان مرئی، این فقط یک ستاره کوچک در حومه کهکشان به نام راه شیری است. اما برای سیاره زمین، خورشید فقط یک لخته گاز داغ نیست، بلکه منبع گرما و نور لازم برای وجود همه موجودات زنده است.

از دوران ماقبل تاریخ، نور روز یک موضوع پرستش بوده است؛ حرکت آن در سراسر فلک با تجلی قدرت های الهی همراه بود. تحقیقات در مورد خورشید و تابش آن حتی قبل از پذیرش مدل هلیومرکزی نیکلاوس کوپرنیک آغاز شد؛ بزرگترین ذهن تمدن های باستانی در مورد اسرار آن متحیر بودند.

پیشرفت تکنولوژی به بشریت این فرصت را داده است که نه تنها فرآیندهای درون و روی سطح خورشید، بلکه تغییرات آب و هوای زمین را تحت تأثیر آن مطالعه کند. داده های آماری به ما اجازه می دهد تا پاسخ روشنی به این سؤال بدهیم که تابش خورشیدی چیست، چگونه اندازه گیری می شود و تأثیر آن بر موجودات زنده ساکن سیاره را تعیین می کند.

تابش خورشیدی چیست؟

ماهیت تابش خورشید نامشخص بود تا اینکه در آغاز قرن بیستم، ستاره شناس برجسته آرتور ادینگتون پیشنهاد کرد که منبع انرژی عظیم خورشیدی واکنش های همجوشی گرما هسته ای است که در اعماق آن رخ می دهد. دمای نزدیک به هسته آن (حدود 15 میلیون درجه) برای غلبه بر نیروی دافعه متقابل پروتون ها و تشکیل هسته هلیوم در نتیجه برخورد کافی است.

متعاقباً دانشمندان (به ویژه آلبرت انیشتین) کشف کردند که جرم هسته هلیم کمی کمتر از جرم کل چهار پروتونی است که از آن تشکیل شده است. این پدیده نقص جرم نامیده می شود. با ردیابی رابطه بین جرم و انرژی، دانشمندان دریافتند که این مازاد به شکل پرتوهای گاما آزاد می شود.

هنگامی که از هسته به سطح خورشید از طریق لایه‌های گازهای تشکیل‌دهنده آن می‌روند، کوانتوم‌های گاما خرد شده و به امواج الکترومغناطیسی تبدیل می‌شوند که در میان آنها نور قابل مشاهده با چشم انسان است. این فرآیند حدود 10 میلیون سال طول می کشد. و تنها 8 دقیقه طول می کشد تا به تابش خورشیدی در سطح زمین برسد.

تابش خورشیدی شامل امواج الکترومغناطیسی با برد وسیع و باد خورشیدی است که جریانی از ذرات نور و الکترون است.

انواع تابش خورشیدی و ویژگی های آن وجود دارد

در مرز جو زمین، شدت تابش خورشید یک مقدار ثابت است. انرژی خورشید گسسته است و در بخش هایی (کوانتومی) انرژی منتقل می شود، اما سهم جسمی آنها نسبتاً کم است، بنابراین پرتوهای خورشید به عنوان امواج الکترومغناطیسی در نظر گرفته می شوند که به طور یکنواخت و مستقیم منتشر می شوند.

مشخصه اصلی موج طول موجی است که با آن انواع تشعشعات متمایز می شوند:

• امواج رادیویی؛
• مادون قرمز (حرارتی)؛
• نور مرئی (سفید)؛
• ماوراء بنفش؛
• اشعه گاما.

تابش خورشیدی با پرتوهای مادون قرمز (IR)، مرئی (VI) و فرابنفش (UV) به ترتیب به نسبت 52، 43 و 5 درصد نشان داده می شود. یک معیار کمی از تابش خورشیدی به عنوان تابش (چگالی شار انرژی) در نظر گرفته می شود - انرژی تابشی دریافتی در واحد زمان در واحد سطح.

توزیع تابش خورشید در سطح زمین

بیشتر تابش توسط جو زمین جذب می شود و آن را تا دمایی که برای موجودات زنده آشنا است گرم می کند. لایه اوزون تنها به 1 درصد از اشعه ماوراء بنفش اجازه عبور می دهد و به عنوان سپری در برابر تشعشعات موج کوتاه تهاجمی تر عمل می کند.

جو حدود 20 درصد از پرتوهای خورشید را جذب می کند و 30 درصد آن را در جهات مختلف پراکنده می کند. بنابراین، تنها نیمی از انرژی تابشی که تابش مستقیم خورشید نامیده می شود، به سطح زمین می رسد.

شدت تابش مستقیم خورشید تحت تأثیر عوامل مختلفی است:

• زاویه تابش نور خورشید (عرض جغرافیایی)؛
• فاصله از نقطه برخورد تا خورشید (زمان سال)؛
• ماهیت سطح بازتابنده؛
• شفافیت جو (ابری، آلودگی).

تابش پراکنده و مستقیم کل تابش خورشیدی را تشکیل می دهد که شدت آن بر حسب کالری در واحد سطح اندازه گیری می شود. واضح است که تشعشعات خورشیدی فقط در طول روز اثر می گذارد و به طور ناموزون در سطح زمین پخش می شود. شدت آن با نزدیک شدن به قطب ها افزایش می یابد، اما برف نسبت بیشتری از انرژی تابشی را منعکس می کند، در نتیجه هوا گرم نمی شود. بنابراین، شاخص کل با فاصله از استوا کاهش می یابد.

فعالیت خورشیدی آب و هوای زمین را شکل می دهد و بر فرآیندهای زندگی موجوداتی که در آن زندگی می کنند تأثیر می گذارد. در قلمرو کشورهای مستقل مشترک المنافع (در نیمکره شمالی)، تابش پراکنده در فصل زمستان غالب است و تابش مستقیم در تابستان غالب است.

تابش مادون قرمز و نقش آن در زندگی بشر

تابش خورشیدی عمدتاً برای چشم انسان نامرئی است. این است که خاک زمین را گرم می کند و متعاقباً گرما را به جو آزاد می کند. بنابراین دمای بهینه برای زندگی روی زمین و شرایط آب و هوایی معمول حفظ می شود.

علاوه بر خورشید، تمام اجسام گرم شده منبع تابش مادون قرمز هستند. تمامی وسایل و وسایل گرمایشی بر اساس این اصل عمل می کنند و امکان دیدن اجسام گرم شده کم و بیش در شرایط دید نامناسب را ممکن می سازند.

این واقعیت که فرد قادر به درک نور مادون قرمز نیست، تأثیر آن بر بدن را کاهش نمی دهد. این نوع پرتو به دلیل خواص زیر در پزشکی کاربرد پیدا کرده است:

• گشاد شدن رگ های خونی، عادی سازی جریان خون؛
• افزایش تعداد لکوسیت ها؛
• درمان التهاب مزمن و حاد اندام های داخلی؛
• پیشگیری از بیماری های پوستی؛
• از بین بردن اسکارهای کلوئیدی، درمان زخم های غیر ترمیم شونده.

ترموگراف های مادون قرمز امکان تشخیص به موقع بیماری هایی را می دهد که با استفاده از روش های دیگر قابل تشخیص نیستند (لخته شدن خون، تومورهای سرطانی و غیره). اشعه مادون قرمز نوعی "پادزهر" در برابر اشعه ماوراء بنفش منفی است، بنابراین از خواص درمانی آن برای بازگرداندن سلامت افرادی که برای مدت طولانی در فضا بوده اند استفاده می شود.

مکانیسم اثر اشعه مادون قرمز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است و مانند هر نوع تابش، در صورت استفاده نادرست، می تواند برای سلامتی انسان مضر باشد. درمان با اشعه مادون قرمز در حضور التهاب چرکی، خونریزی، تومورهای بدخیم، نارسایی گردش خون مغزی و سیستم قلبی عروقی منع مصرف دارد.

ترکیب طیفی و خواص نور مرئی

پرتوهای نور در یک خط مستقیم منتشر می شوند و روی یکدیگر همپوشانی ندارند، که این سؤال منصفانه را ایجاد می کند: چرا دنیای اطراف ما با تنوع سایه های مختلف شگفت زده می شود. راز در خواص اساسی نور نهفته است: بازتاب، شکست و جذب.

به طور قطع مشخص است که اشیاء نور ساطع نمی کنند، تا حدی توسط آنها جذب می شود و بسته به فرکانس در زوایای مختلف منعکس می شود. بینایی انسان طی قرن‌ها تکامل یافته است، اما شبکیه چشم فقط می‌تواند محدوده محدودی از نور منعکس شده را در شکاف باریک بین تابش مادون قرمز و ماوراء بنفش درک کند.

مطالعه خواص نور نه تنها شاخه ای جداگانه از فیزیک، بلکه تعدادی از نظریه ها و شیوه های غیرعلمی مبتنی بر تأثیر رنگ بر وضعیت روحی و جسمی یک فرد را به وجود آورد. با استفاده از این دانش، فرد فضای اطراف را به چشم نوازترین رنگ تزئین می کند که زندگی را تا حد امکان راحت می کند.

اشعه ماوراء بنفش و تاثیر آن بر بدن انسان

طیف فرابنفش نور خورشید از امواج بلند، متوسط ​​و کوتاه تشکیل شده است که از نظر خواص فیزیکی و ماهیت تأثیر آنها بر موجودات زنده متفاوت است. پرتوهای فرابنفش که به طیف امواج بلند تعلق دارند، عمدتاً در جو پراکنده هستند و به سطح زمین نمی رسند. هر چه طول موج کوتاه تر باشد، اشعه ماوراء بنفش عمیق تر به پوست نفوذ می کند.

اشعه ماوراء بنفش برای حمایت از حیات روی زمین ضروری است. اشعه ماوراء بنفش اثرات زیر را بر بدن انسان دارد:

• اشباع با ویتامین D، لازم برای تشکیل بافت استخوان؛
• پیشگیری از پوکی استخوان و راشیتیسم در کودکان؛
• عادی سازی فرآیندهای متابولیک و سنتز آنزیم های مفید؛
• فعال سازی بازسازی بافت؛
• بهبود گردش خون، گشاد شدن عروق؛
• افزایش ایمنی؛
• از بین بردن هیجانات عصبی با تحریک تولید اندورفین.

با وجود فهرست حجیم ویژگی های مثبت، آفتاب گرفتن همیشه موثر نیست. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض نور خورشید در زمان‌های نامطلوب یا در دوره‌های فعالیت غیرطبیعی خورشیدی، خواص مفید پرتوهای فرابنفش را نفی می‌کند.

تابش اشعه ماوراء بنفش در دوزهای بالا دقیقاً برعکس آن چیزی است که انتظار می رود:

• اریتم (قرمزی پوست) و آفتاب سوختگی؛
• پرخونی، تورم؛
• افزایش دمای بدن؛
• سردرد؛
• اختلال در عملکرد سیستم ایمنی و عصبی مرکزی؛
• از دست دادن اشتها، حالت تهوع، استفراغ.

این علائم نشانه‌های سکته‌ی آفتاب هستند که در آن بدتر شدن وضعیت فرد می‌تواند بدون توجه رخ دهد. روش برای آفتاب زدگی:

• فرد را از ناحیه ای که در معرض نور مستقیم خورشید قرار دارد به مکانی خنک منتقل کنید.
• به پشت دراز بکشید و پاهای خود را به حالت بالا ببرید تا گردش خون عادی شود.
• صورت و گردن خود را با آب خنک بشویید، ترجیحاً روی پیشانی خود کمپرس کنید.
• فرصت نفس کشیدن آزادانه و خلاص شدن از شر لباس های تنگ را فراهم کنید.
• در عرض نیم ساعت مقدار کمی آب سرد تمیز بنوشید.

در موارد شدید، در صورت از دست دادن هوشیاری، لازم است با آمبولانس تماس گرفته و در صورت امکان، مصدوم را به هوش آورید. مراقبت های پزشکی برای بیمار شامل تجویز اورژانسی گلوکز یا اسید اسکوربیک به صورت داخل وریدی است.

قوانین برنزه کردن ایمن

اشعه ماوراء بنفش سنتز هورمون خاصی به نام ملانین را تحریک می کند که با کمک آن پوست انسان تیره می شود و رنگ برنزی به خود می گیرد. بحث در مورد فواید و مضرات برنزه کردن ده ها سال است که ادامه دارد.

ثابت شده است که برنزه کردن واکنش محافظتی بدن در برابر اشعه ماوراء بنفش است و آفتاب گرفتن بیش از حد خطر ابتلا به تومورهای بدخیم را افزایش می دهد.

اگر میل به ادای احترام به مد غالب است، باید بدانید تابش خورشیدی چیست، چگونه از خود در برابر آن محافظت کنید و توصیه های ساده را دنبال کنید:

• به تدریج به طور انحصاری در صبح یا عصر حمام آفتاب بگیرید.
• بیش از یک ساعت زیر نور مستقیم آفتاب نمانید.
• استفاده از عوامل محافظ روی پوست؛
• برای جلوگیری از کم آبی آب تمیز بیشتری بنوشید.
• غذاهای حاوی ویتامین E، بتاکاروتن، تیروزین و سلنیوم را در رژیم غذایی خود بگنجانید.
• مصرف مشروبات الکلی را محدود کنید.

پاسخ بدن به اشعه ماوراء بنفش فردی است، بنابراین زمان آفتاب گرفتن و مدت آن باید با در نظر گرفتن نوع پوست و وضعیت سلامت فرد انتخاب شود.

برنزه کردن برای زنان باردار، افراد مسن، افراد مبتلا به بیماری های پوستی، نارسایی قلبی، اختلالات روانی و وجود تومورهای بدخیم به شدت ممنوع است.

ستاره درخشان ما را با پرتوهای داغ می سوزاند و باعث می شود به معنای پرتو در زندگی خود، فواید و مضرات آن فکر کنیم. تابش خورشیدی چیست؟ یک درس فیزیک مدرسه پیشنهاد می کند که ابتدا با مفهوم تابش الکترومغناطیسی به طور کلی آشنا شویم. این اصطلاح بیانگر شکل دیگری از ماده است - متفاوت از جوهر. این شامل نور مرئی و طیفی است که توسط چشم قابل درک نیست. یعنی اشعه ایکس، اشعه گاما، فرابنفش و مادون قرمز.

امواج الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی آن در حضور منبع تابش تابش در تمام جهات با سرعت نور منتشر می شوند. این امواج نیز مانند سایر امواج دارای ویژگی های خاصی هستند. اینها شامل فرکانس ارتعاش و طول موج است. هر جسمی که دمای آن با صفر مطلق متفاوت باشد دارای خاصیت تابش است.

خورشید اصلی ترین و قوی ترین منبع تابش در نزدیکی سیاره ما است. به نوبه خود، زمین (اتمسفر و سطح آن) خود تابش ساطع می کند، اما در محدوده متفاوت. مشاهده شرایط دمایی در این سیاره در مدت زمان طولانی باعث ایجاد فرضیه تعادل در مقدار گرمای دریافتی از خورشید و آزاد شده در فضای خارج شد.

تابش خورشیدی: ترکیب طیفی

اکثریت مطلق (حدود 99٪) انرژی خورشیدی در طیف در محدوده طول موج 0.1 تا 4 میکرون قرار دارد. 1% باقیمانده پرتوهایی با طول بیشتر و کوتاه تر، از جمله امواج رادیویی و اشعه ایکس هستند. حدود نیمی از انرژی تابشی خورشید در طیفی است که ما با چشم خود درک می کنیم، تقریباً 44٪ در تابش مادون قرمز و 9٪ در تابش ماوراء بنفش است. چگونه می دانیم تشعشعات خورشیدی چگونه تقسیم می شوند؟ محاسبه توزیع آن به لطف مطالعات ماهواره های فضایی امکان پذیر است.

موادی وجود دارند که می توانند وارد حالت خاصی شده و تابش اضافی با دامنه طول موج متفاوت ساطع کنند. به عنوان مثال، درخشش در دماهای پایین رخ می دهد، که برای گسیل نور توسط یک ماده مشخص نیست. این نوع تشعشع که شب تاب نامیده می شود، به اصول معمول تابش حرارتی پاسخ نمی دهد.

پدیده لومینسانس پس از اینکه یک ماده مقدار معینی انرژی را جذب کرده و به حالت دیگری (به اصطلاح حالت برانگیخته) تبدیل می‌شود، رخ می‌دهد که انرژی آن بیشتر از دمای خود ماده است. لومینسانس در طول انتقال معکوس - از حالت برانگیخته به حالت آشنا ظاهر می شود. در طبیعت می توانیم آن را به شکل درخشش های آسمان شب و شفق قطبی مشاهده کنیم.

نورافشان ما

انرژی پرتوهای خورشید تقریباً تنها منبع گرما برای سیاره ماست. تابش خودش که از اعماقش به سطح می‌آید، شدتی تقریباً 5 هزار برابر کمتر دارد. در عین حال، نور مرئی - یکی از مهمترین عوامل حیات در این سیاره - تنها بخشی از تابش خورشید است.

انرژی پرتوهای خورشید به گرما تبدیل می‌شود، بخش کوچک‌تری - در جو، و بخش بزرگ‌تری - در سطح زمین. در آنجا برای گرم کردن آب و خاک (لایه های بالایی) هزینه می شود که سپس گرما را به هوا می دهد. اتمسفر و سطح زمین با گرم شدن، به نوبه خود پرتوهای مادون قرمز را در فضا منتشر می کنند و در عین حال سرد می شوند.

تابش خورشیدی: تعریف

تابشی که مستقیماً از قرص خورشید به سطح سیاره ما می آید معمولاً تابش مستقیم خورشید نامیده می شود. خورشید آن را در همه جهات پخش می کند. با در نظر گرفتن فاصله بسیار زیاد زمین تا خورشید، تابش مستقیم خورشید در هر نقطه از سطح زمین را می توان به صورت پرتویی از پرتوهای موازی نشان داد که منبع آن تقریباً بی نهایت است. بنابراین ناحیه ای که عمود بر پرتوهای نور خورشید قرار دارد بیشترین مقدار خود را دریافت می کند.

چگالی شار تابشی (یا تابش) اندازه گیری میزان تابش تابیده شده بر روی یک سطح خاص است. این مقدار انرژی تابشی است که در واحد زمان در واحد سطح سقوط می کند. این کمیت - تابش - بر حسب W/m2 اندازه گیری می شود. زمین ما، همانطور که همه می دانند، در مداری بیضی شکل به دور خورشید می چرخد. خورشید در یکی از کانون های این بیضی قرار دارد. بنابراین، هر سال در یک زمان خاص (در اوایل ژانویه) زمین نزدیک ترین موقعیت به خورشید و در موقعیت دیگر (در اوایل ژوئیه) - دورتر از آن را اشغال می کند. در این حالت مقدار روشنایی انرژی به نسبت معکوس با مجذور فاصله تا نورافکن تغییر می کند.

تابش خورشیدی که به زمین می رسد کجا می رود؟ انواع آن توسط عوامل زیادی تعیین می شود. بسته به عرض جغرافیایی، رطوبت، ابری، مقداری از آن در جو پراکنده می شود، مقداری جذب می شود، اما اکثریت همچنان به سطح سیاره می رسد. در این حالت مقدار کمی منعکس می شود و مقدار اصلی جذب سطح زمین می شود که تحت تأثیر آن گرم می شود. تابش پراکنده خورشید نیز تا حدی بر روی سطح زمین می افتد، تا حدی توسط آن جذب می شود و تا حدی منعکس می شود. بقیه آن به فضای بیرونی می رود.

توزیع چگونه انجام می شود؟

آیا تابش خورشیدی یکنواخت است؟ انواع آن پس از تمام "تلفات" در جو ممکن است در ترکیب طیفی آنها متفاوت باشد. از این گذشته، پرتوهایی با طول های مختلف هم به روش های مختلف پراکنده و هم جذب می شوند. جو به طور متوسط ​​حدود 23 درصد از مقدار اولیه خود را جذب می کند. تقریباً 26٪ از کل شار به تشعشعات پراکنده تبدیل می شود که 2/3 آن به زمین برخورد می کند. در اصل، این یک نوع تابش متفاوت است، متفاوت از اصلی. تشعشعات پراکنده نه توسط قرص خورشید، بلکه توسط طاق بهشت ​​به زمین ارسال می شود. ترکیب طیفی متفاوتی دارد.

تابش را عمدتاً از ازن - طیف مرئی و پرتوهای فرابنفش جذب می کند. تشعشعات مادون قرمز توسط دی اکسید کربن (دی اکسید کربن) جذب می شود که اتفاقاً در جو بسیار کم است.

پراکندگی تابش، که آن را ضعیف می کند، برای هر طول موجی در طیف رخ می دهد. در این فرآیند، ذرات آن که تحت تأثیر الکترومغناطیسی قرار می گیرند، انرژی موج فرودی را در همه جهات توزیع می کنند. یعنی ذرات به عنوان منابع نقطه ای انرژی عمل می کنند.

نور روز

به دلیل پراکندگی، نوری که از خورشید می آید هنگام عبور از لایه های جو تغییر رنگ می دهد. اهمیت عملی پراکندگی ایجاد نور روز است. اگر زمین از جو محروم می شد، نور فقط در مکان هایی وجود داشت که پرتوهای مستقیم یا منعکس شده خورشید به سطح آن برخورد می کرد. یعنی جو منبع روشنایی در روز است. به لطف آن، هم در مکان های غیر قابل دسترس برای اشعه های مستقیم و هم زمانی که خورشید در پشت ابرها پنهان می شود، نور است. این پراکندگی است که به هوا رنگ می دهد - ما آسمان را آبی می بینیم.

تابش خورشیدی به چه چیز دیگری بستگی دارد؟ ضریب کدورت را نباید کاهش داد. از این گذشته ، تشعشع به دو صورت ضعیف می شود - توسط خود جو و بخار آب و همچنین ناخالصی های مختلف. سطح گرد و غبار در تابستان افزایش می یابد (همانطور که میزان بخار آب در جو افزایش می یابد).

تابش کل

به مجموع تشعشعاتی اطلاق می‌شود که بر سطح زمین می‌افتد، چه مستقیم و چه پراکنده. تابش کل خورشید در هوای ابری کاهش می یابد.

به همین دلیل در تابستان مجموع تابش قبل از ظهر به طور متوسط ​​بیشتر از بعد از آن است. و در نیمه اول سال - بیشتر از نیمه دوم.

کل تشعشعات روی سطح زمین چه می شود؟ هنگامی که به آنجا می رسد، بیشتر توسط لایه بالایی خاک یا آب جذب می شود و به گرما تبدیل می شود، در حالی که بخشی از آن منعکس می شود. درجه انعکاس به ماهیت سطح زمین بستگی دارد. شاخصی که درصد تابش خورشیدی منعکس شده را به کل مقداری که روی سطح می ریزد را بیان می کند، آلبدو سطح نامیده می شود.

مفهوم خود تابش سطح زمین به تشعشعات موج بلند ساطع شده از پوشش گیاهی، پوشش برف، لایه های بالایی آب و خاک اشاره دارد. تعادل تشعشعی یک سطح، تفاوت بین مقدار جذب شده و مقدار ساطع شده است.

تابش موثر

ثابت شده است که تشعشعات ضد تقریباً همیشه کمتر از تشعشعات زمینی است. به همین دلیل، سطح زمین متحمل تلفات گرمایی می شود. تفاوت بین مقادیر تابش خود سطح و تابش اتمسفر را تابش مؤثر می گویند. این در واقع یک از دست دادن خالص انرژی و در نتیجه گرما در شب است.

در طول روز نیز وجود دارد. اما در طول روز تا حدی جبران می شود یا حتی توسط تشعشعات جذب شده پوشانده می شود. بنابراین سطح زمین در روز گرمتر از شب است.

درباره توزیع جغرافیایی تشعشعات

تشعشعات خورشیدی روی زمین در طول سال به طور نابرابر توزیع می شود. توزیع آن در طبیعت منطقه ای است و خطوط ایزوله (نقاط اتصال با مقادیر مساوی) شار تابش به هیچ وجه با دایره های عرضی یکسان نیستند. این اختلاف ناشی از سطوح مختلف ابری و شفافیت جوی در مناطق مختلف کره زمین است.

تابش کل خورشید در طول سال در بیابان های نیمه گرمسیری با جوی نیمه ابری بیشترین میزان را دارد. در مناطق جنگلی کمربند استوایی بسیار کمتر است. دلیل این امر افزایش ابری است. نسبت به هر دو قطب این شاخص کاهش می یابد. اما در منطقه قطب ها دوباره افزایش می یابد - در نیمکره شمالی کمتر، در منطقه قطب جنوب برفی و نیمه ابری - بیشتر است. بر روی سطح اقیانوس ها، به طور متوسط، تابش خورشیدی کمتر از قاره ها است.

تقریباً در همه جای زمین، سطح دارای تعادل تابشی مثبت است، یعنی در همان زمان، هجوم تابش بیشتر از تابش مؤثر است. استثناها مناطق قطب جنوب و گرینلند با فلات های یخی آنها هستند.

آیا با گرمایش زمین مواجه هستیم؟

اما موارد فوق به معنای گرم شدن سالانه سطح زمین نیست. تشعشع جذب شده اضافی با نشت گرما از سطح به اتمسفر جبران می شود که با تغییر فاز آب (تبخیر، تراکم به شکل ابر) اتفاق می افتد.

بنابراین، تعادل تشعشعی در سطح زمین وجود ندارد. اما تعادل حرارتی وجود دارد - تامین و از دست دادن گرما به روش های مختلف از جمله تابش متعادل است.

توزیع موجودی کارت

در همان عرض های جغرافیایی کره زمین، تعادل تشعشع در سطح اقیانوس بیشتر از بالای زمین است. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که لایه ای که تشعشعات را در اقیانوس ها جذب می کند ضخیم تر است، در حالی که تابش موثر در آنجا به دلیل سردی سطح دریا در مقایسه با خشکی کمتر است.

نوسانات قابل توجهی در دامنه توزیع آن در بیابان ها مشاهده می شود. تعادل در آنجا به دلیل تشعشعات موثر بالا در هوای خشک و شرایط ابر کم کمتر است. در مناطق با آب و هوای موسمی به میزان کمتری کاهش می یابد. در فصل گرم، ابری در آنجا افزایش می یابد و تابش خورشیدی جذب شده کمتر از سایر مناطق هم عرض جغرافیایی است.

البته عامل اصلی که میانگین تابش سالانه خورشید به آن بستگی دارد، عرض جغرافیایی یک منطقه خاص است. ثبت "بخش" از تابش فرابنفش به کشورهای واقع در نزدیکی خط استوا می رود. این شمال شرق آفریقا، سواحل شرقی آن، شبه جزیره عربستان، شمال و غرب استرالیا، بخشی از جزایر اندونزی، و سواحل غربی آمریکای جنوبی است.

در اروپا بیشترین دوز نور و تشعشع توسط ترکیه، جنوب اسپانیا، سیسیل، ساردینیا، جزایر یونان، سواحل فرانسه (بخش جنوبی) و همچنین بخش هایی از ایتالیا، قبرس و کرت دریافت می شود.

ما چطور؟

کل تشعشعات خورشیدی در روسیه در نگاه اول به طور غیرمنتظره ای توزیع می شود. در قلمرو کشور ما، به اندازه کافی عجیب، استراحتگاه های دریای سیاه نیستند که نخل را نگه می دارند. بیشترین دوز تابش خورشیدی در مناطق هم مرز چین و Severnaya Zemlya رخ می دهد. به طور کلی، تابش خورشیدی در روسیه شدید نیست، که به طور کامل با موقعیت جغرافیایی شمالی ما توضیح داده می شود. حداقل مقدار نور خورشید به منطقه شمال غربی - سنت پترزبورگ، همراه با مناطق اطراف می رود.

تشعشعات خورشیدی در روسیه کمتر از اوکراین است. در آنجا بیشترین تشعشعات فرابنفش به کریمه و نواحی فراتر از رود دانوب می رسد و کارپات ها و مناطق جنوبی اوکراین در رتبه دوم قرار دارند.

مجموع تشعشعات خورشیدی (شامل مستقیم و پراکنده) که بر روی سطح افقی می افتند به تفکیک ماه در جداول ویژه توسعه یافته برای مناطق مختلف ارائه می شود و بر حسب MJ/m2 اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، تابش خورشیدی در مسکو از 31-58 در ماه های زمستان تا 568-615 در تابستان متغیر است.

درباره تابش خورشیدی

تابش تابش، یا میزان تابش مفیدی که بر روی سطح نور خورشید می ریزد، در مکان های جغرافیایی مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. تابش سالانه در هر متر مربع بر حسب مگاوات محاسبه می شود. به عنوان مثال، در مسکو این مقدار 1.01، در آرخانگلسک - 0.85، در آستاراخان - 1.38 مگاوات است.

هنگام تعیین آن، لازم است عواملی مانند زمان سال (در زمستان نور کمتر و طول روز وجود دارد)، ماهیت زمین (کوه ها می توانند خورشید را مسدود کنند)، شرایط آب و هوایی مشخصه منطقه را در نظر بگیرید - مه، بارندگی های مکرر و ابری. صفحه دریافت کننده نور می تواند به صورت عمودی، افقی یا مایل جهت گیری شود. میزان تابش و همچنین توزیع تابش خورشیدی در روسیه، به صورت داده‌های دسته‌بندی شده در جدولی بر اساس شهر و منطقه ارائه شده است که نشان‌دهنده عرض جغرافیایی است.