Bức xạ từ mặt trời. Tác động của bức xạ mặt trời tới con người

Nguồn quan trọng nhất mà bề mặt và bầu khí quyển Trái đất nhận được năng lượng nhiệt là Mặt trời. Nó gửi một lượng năng lượng bức xạ khổng lồ vào không gian vũ trụ: nhiệt, ánh sáng, tia cực tím. Sóng điện từ do Mặt trời phát ra truyền đi với tốc độ 300.000 km/s.

Sự nóng lên của bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc tới của tia nắng mặt trời. Tất cả các tia mặt trời đến bề mặt Trái đất song song với nhau, nhưng vì Trái đất có hình cầu nên các tia mặt trời rơi vào các phần khác nhau trên bề mặt của nó ở các góc khác nhau. Khi Mặt trời ở đỉnh cao, các tia sáng của nó chiếu thẳng đứng và Trái đất nóng lên nhiều hơn.

Toàn bộ tập hợp năng lượng bức xạ do Mặt trời gửi đi được gọi là bức xạ năng lượng mặt trời, nó thường được biểu thị bằng lượng calo trên một đơn vị diện tích bề mặt mỗi năm.

Bức xạ mặt trời quyết định chế độ nhiệt độ tầng đối lưu không khí của Trái Đất.

Cần lưu ý rằng tổng số bức xạ năng lượng mặt trời gấp hơn hai tỷ lần lượng năng lượng mà Trái đất nhận được.

Bức xạ tới bề mặt trái đất bao gồm trực tiếp và khuếch tán.

Bức xạ tới Trái đất trực tiếp từ Mặt trời dưới dạng ánh sáng mặt trời trực tiếp dưới bầu trời không mây được gọi là thẳng. Nó mang lượng nhiệt và ánh sáng lớn nhất. Nếu hành tinh của chúng ta không có bầu khí quyển, bề mặt trái đất sẽ chỉ nhận được bức xạ trực tiếp.

Tuy nhiên, khi đi qua bầu khí quyển, khoảng một phần tư bức xạ mặt trời bị phân tán bởi các phân tử khí và tạp chất và đi chệch khỏi đường đi trực tiếp. Một số trong số chúng chạm tới bề mặt Trái đất, hình thành bức xạ mặt trời tán xạ. Nhờ bức xạ tán xạ, ánh sáng xuyên qua những nơi mà ánh sáng mặt trời trực tiếp (bức xạ trực tiếp) không xuyên qua được. Bức xạ này tạo ra ánh sáng ban ngày và mang lại màu sắc cho bầu trời.

Tổng bức xạ mặt trời

Tất cả các tia sáng mặt trời chiếu tới Trái đất đều tổng bức xạ mặt trời, tức là tổng bức xạ trực tiếp và khuếch tán (Hình 1).

Cơm. 1. Tổng bức xạ mặt trời trong năm

Sự phân bố bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất

Bức xạ mặt trời phân bố không đều trên trái đất. Nó phụ thuộc:

1. về mật độ không khí và độ ẩm - chúng càng cao thì bề mặt trái đất càng nhận được ít bức xạ;

2. Tùy thuộc vào vĩ độ địa lý của khu vực - lượng bức xạ tăng dần từ cực đến xích đạo. Lượng bức xạ mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào độ dài đường đi mà tia nắng mặt trời truyền qua bầu khí quyển. Khi Mặt trời ở đỉnh cao (góc tới của tia sáng là 90°), các tia của nó chiếu vào Trái đất theo đường đi ngắn nhất và tỏa năng lượng mạnh mẽ đến một khu vực nhỏ. Trên Trái đất, điều này xảy ra ở dải giữa 23°N. w. và 23°N. sh., tức là giữa vùng nhiệt đới. Khi bạn di chuyển ra khỏi vùng này về phía nam hoặc phía bắc, độ dài đường đi của tia nắng mặt trời tăng lên, tức là góc tới của chúng giảm đi một lượng bề mặt trái đất. Các tia bắt đầu rơi xuống Trái đất với một góc nhỏ hơn, như thể trượt, tiến đến đường tiếp tuyến ở khu vực các cực. Kết quả là, cùng một dòng năng lượng được phân bổ trên một diện tích lớn hơn, do đó lượng năng lượng phản xạ tăng lên. Do đó, trong vùng xích đạo, nơi tia nắng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất một góc 90°, lượng bức xạ mặt trời trực tiếp mà bề mặt trái đất nhận được sẽ cao hơn và khi chúng ta di chuyển về phía các cực, lượng này tăng mạnh. giảm đi. Ngoài ra, độ dài của ngày tại các thời điểm khác nhau trong năm còn phụ thuộc vào vĩ độ của khu vực, điều này cũng quyết định lượng bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất;

3. từ chuyển động hàng năm và hàng ngày của Trái đất - ở vĩ độ trung bình và cao, dòng bức xạ mặt trời thay đổi rất nhiều theo các mùa, gắn liền với sự thay đổi độ cao giữa trưa của Mặt trời và độ dài trong ngày;

4. về bản chất của bề mặt trái đất - bề mặt càng sáng thì càng phản chiếu nhiều ánh sáng mặt trời. Khả năng của một bề mặt phản xạ bức xạ được gọi là suất phản chiếu(từ tiếng Latin độ trắng). Tuyết phản xạ bức xạ đặc biệt mạnh (90%), cát yếu hơn (35%) và đất đen thậm chí còn yếu hơn (4%).

Bề mặt trái đất hấp thụ bức xạ mặt trời (bức xạ hấp thụ), nóng lên và tỏa nhiệt vào khí quyển (bức xạ phản xạ). Các tầng thấp hơn của khí quyển ngăn chặn phần lớn bức xạ mặt đất. Bức xạ được hấp thụ bởi bề mặt trái đất được dùng để làm nóng đất, không khí và nước.

Phần bức xạ tổng cộng còn lại sau khi phản xạ và bức xạ nhiệt của bề mặt trái đất được gọi là cân bằng bức xạ. Cân bằng bức xạ của bề mặt trái đất thay đổi trong ngày và theo các mùa trong năm, nhưng trung bình mỗi năm là giá trị dương khắp mọi nơi ngoại trừ sa mạc băng ở Greenland và Nam Cực. Cân bằng bức xạ đạt giá trị cực đại ở vĩ độ thấp (trong khoảng 20° N và 20° S) - trên 42*10 2 J/m 2 , ở vĩ độ khoảng 60° ở cả hai bán cầu, nó giảm xuống còn 8*10 2 - 13*10 2J/m2.

Các tia mặt trời cung cấp tới 20% năng lượng cho bầu khí quyển, năng lượng này được phân bổ trên toàn bộ độ dày của không khí, và do đó sức nóng của không khí mà chúng gây ra là tương đối nhỏ. Mặt trời làm nóng bề mặt Trái đất, truyền nhiệt không khí trong khí quyển bởi vì sự đối lưu(từ lat. sự đối lưu- phân phối), tức là chuyển động thẳng đứng của không khí được làm nóng trên bề mặt trái đất, tại đó không khí lạnh hơn đi xuống. Đây là cách mà bầu khí quyển nhận được phần lớn nhiệt lượng của nó—trung bình, nhiều hơn ba lần so với lượng nhiệt trực tiếp từ Mặt trời.

Sự hiện diện của carbon dioxide và hơi nước không cho phép nhiệt phản xạ từ bề mặt trái đất tự do thoát ra ngoài vũ trụ. Họ tạo ra hiệu ứng nhà kính, nhờ đó chênh lệch nhiệt độ trên Trái đất trong ngày không vượt quá 15°C. Nếu không có carbon dioxide trong khí quyển, bề mặt trái đất sẽ nguội đi khoảng 40-50°C qua đêm.

Do quy mô ngày càng tăng hoạt động kinh tế con người - đốt than và dầu tại các nhà máy nhiệt điện, khí thải từ các doanh nghiệp công nghiệp, tăng lượng khí thải ô tô - hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính và đe dọa biến đổi khí hậu toàn cầu.

Các tia mặt trời khi xuyên qua bầu khí quyển sẽ chạm vào bề mặt Trái đất và làm nóng nó, từ đó tỏa nhiệt cho khí quyển. Điều này giải thích một đặc điểm đặc trưng của tầng đối lưu: nhiệt độ không khí giảm theo độ cao. Nhưng có những trường hợp các tầng khí quyển cao hơn lại ấm hơn các tầng thấp hơn. Hiện tượng này được gọi là đảo ngược nhiệt độ(từ tiếng Latin inversio - lật lại).

BỨC XẠ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

BỨC XẠ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI- Bức xạ điện từ và hạt từ Mặt trời. Bức xạ điện từ truyền đi dưới dạng sóng điện từ với tốc độ ánh sáng và xuyên qua bầu khí quyển trái đất. Bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất dưới dạng bức xạ trực tiếp và khuếch tán.
Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng chính cho tất cả các quá trình vật lý và địa lý xảy ra trên bề mặt trái đất và trong khí quyển (xem Ánh nắng mặt trời). Bức xạ mặt trời thường được đo bằng hiệu ứng nhiệt và được biểu thị bằng calo trên một đơn vị diện tích bề mặt trên một đơn vị thời gian. Tổng cộng, Trái đất nhận được ít hơn một phần hai tỷ bức xạ từ Mặt trời.
Dải quang phổ Bức xạ điện từ từ Mặt trời rất rộng - từ sóng vô tuyến đến tia X - nhưng cường độ tối đa của nó rơi vào phần nhìn thấy được (vàng-lục) của quang phổ.
Ngoài ra còn có một phần hạt của bức xạ mặt trời, bao gồm chủ yếu là các proton chuyển động từ Mặt trời với tốc độ 300-1500 km/s (gió mặt trời). Trong quá trình bùng phát năng lượng mặt trời, các hạt năng lượng cao (chủ yếu là proton và electron) cũng được tạo ra, tạo thành thành phần mặt trời của tia vũ trụ.
Sự đóng góp năng lượng của thành phần hạt của bức xạ mặt trời vào cường độ tổng thể của nó là nhỏ so với cường độ điện từ. Do đó, trong một số ứng dụng, thuật ngữ “bức xạ mặt trời” được sử dụng theo nghĩa hẹp, chỉ có nghĩa là phần điện từ của nó.
Lượng bức xạ mặt trời phụ thuộc vào độ cao của mặt trời, thời gian trong năm và độ trong của khí quyển. Máy đo độ nhạy và máy đo nhiệt độ được sử dụng để đo bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ mặt trời thường được đo bằng hiệu ứng nhiệt của nó và được biểu thị bằng calo trên một đơn vị diện tích bề mặt trên một đơn vị thời gian.
Tất nhiên, bức xạ mặt trời chỉ ảnh hưởng mạnh đến Trái đất vào ban ngày - khi Mặt trời ở phía trên đường chân trời. Ngoài ra, bức xạ mặt trời rất mạnh ở gần các cực, trong những ngày ở vùng cực, khi Mặt trời ở trên đường chân trời ngay cả vào lúc nửa đêm. Tuy nhiên, vào mùa đông, ở những nơi tương tự, Mặt trời hoàn toàn không nhô lên trên đường chân trời và do đó không ảnh hưởng đến khu vực. Bức xạ mặt trời không bị mây che chắn nên vẫn tới Trái đất (khi Mặt trời ở ngay phía trên đường chân trời). Bức xạ mặt trời là sự kết hợp giữa màu vàng sáng của Mặt trời và nhiệt, nhiệt cũng truyền qua các đám mây. Bức xạ mặt trời được truyền đến Trái đất bằng bức xạ chứ không phải bằng dẫn nhiệt.
Lượng bức xạ mà một thiên thể nhận được phụ thuộc vào khoảng cách giữa hành tinh và ngôi sao - khi khoảng cách tăng gấp đôi, lượng bức xạ nhận được từ ngôi sao đến hành tinh giảm bốn lần (tỷ lệ với bình phương khoảng cách giữa hành tinh và ngôi sao). Do đó, ngay cả những thay đổi nhỏ về khoảng cách giữa hành tinh và ngôi sao (tùy thuộc vào độ lệch tâm của quỹ đạo) cũng dẫn đến sự thay đổi đáng kể về lượng bức xạ đi vào hành tinh. Độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất cũng không phải là hằng số - qua hàng thiên niên kỷ, nó thay đổi, định kỳ tạo thành một vòng tròn gần như hoàn hảo, đôi khi độ lệch tâm đạt tới 5% (hiện tại là 1,67%), tức là ở điểm cận nhật Trái đất hiện nhận được 1,033 bức xạ mặt trời nhiều hơn ở điểm viễn nhật và ở độ lệch tâm lớn nhất - hơn 1,1 lần. Tuy nhiên, lượng bức xạ mặt trời tới phụ thuộc nhiều hơn vào sự thay đổi của các mùa - hiện tại tổng lượng bức xạ mặt trời đi vào Trái đất thực tế không thay đổi, nhưng ở vĩ độ 65 N (vĩ độ của các thành phố phía bắc của Nga và Canada). ) vào mùa hè lượng bức xạ mặt trời tới nhiều hơn 25% so với mùa đông. Điều này xảy ra do Trái đất nghiêng một góc 23,3 độ so với Mặt trời. Sự thay đổi của mùa đông và mùa hè bù trừ lẫn nhau, tuy nhiên, khi vĩ độ của điểm quan sát tăng lên, khoảng cách giữa mùa đông và mùa hè ngày càng lớn hơn nên tại xích đạo không có sự khác biệt giữa mùa đông và mùa hè. Ngoài Vòng Bắc Cực, bức xạ mặt trời rất cao vào mùa hè và rất thấp vào mùa đông. Điều này định hình khí hậu trên Trái đất. Ngoài ra, những thay đổi định kỳ về độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất có thể dẫn đến sự xuất hiện của các thời đại địa chất khác nhau: ví dụ:

Bức xạ mặt trời là bức xạ đặc trưng của ngôi sao trong hệ hành tinh của chúng ta. Mặt trời là ngôi sao chính mà Trái đất và các hành tinh lân cận quay xung quanh. Trên thực tế, nó là một quả cầu khí nóng khổng lồ, liên tục phát ra những dòng năng lượng vào không gian xung quanh. Đây là những gì được gọi là bức xạ. Chết người, đồng thời năng lượng này là một trong những yếu tố chính tạo nên cuộc sống có thể trên hành tinh của chúng ta. Giống như mọi thứ trên thế giới này, lợi ích và tác hại của bức xạ mặt trời đối với đời sống hữu cơ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Tổng quan chung

Để hiểu bức xạ mặt trời là gì, trước tiên bạn phải hiểu Mặt trời là gì. Nguồn nhiệt chính cung cấp các điều kiện cho sự tồn tại hữu cơ trên hành tinh của chúng ta trong không gian vũ trụ chỉ là một ngôi sao nhỏ ở vùng ngoại ô thiên hà của Dải Ngân hà. Nhưng đối với người trái đất, Mặt trời là trung tâm của vũ trụ mini. Rốt cuộc, hành tinh của chúng ta quay quanh khối khí này. Mặt trời mang lại cho chúng ta sự ấm áp và ánh sáng, nghĩa là nó cung cấp các dạng năng lượng mà nếu không có chúng thì sự tồn tại của chúng ta là không thể.

Vào thời xa xưa, nguồn bức xạ mặt trời - Mặt trời - là một vị thần, một vật đáng được tôn thờ. Đối với mọi người, quỹ đạo của mặt trời trên bầu trời dường như là bằng chứng rõ ràng về ý muốn của Chúa. Những nỗ lực tìm hiểu bản chất của hiện tượng này, giải thích ngôi sao này là gì, đã được thực hiện từ lâu và Copernicus đã có đóng góp đặc biệt quan trọng cho chúng, hình thành nên ý tưởng về thuyết nhật tâm, khác biệt đáng kể so với quan điểm thường được chấp nhận. thuyết địa tâm thời đó. Tuy nhiên, người ta biết chắc rằng ngay từ thời cổ đại, các nhà khoa học đã hơn một lần nghĩ về Mặt trời là gì, tại sao nó lại quan trọng đối với mọi dạng sống trên hành tinh của chúng ta, tại sao chuyển động của ngôi sao sáng này lại giống hệt như cách chúng ta nhìn thấy Nó.

Sự tiến bộ của công nghệ đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn Mặt trời là gì, những quá trình nào xảy ra bên trong ngôi sao, trên bề mặt của nó. Các nhà khoa học đã tìm hiểu bức xạ mặt trời là gì, một vật thể khí ảnh hưởng như thế nào đến các hành tinh trong vùng ảnh hưởng của nó, đặc biệt là khí hậu Trái đất. Giờ đây, nhân loại đã có một nền tảng kiến ​​​​thức đủ đồ sộ để tự tin nói: có thể tìm ra bản chất của bức xạ phát ra từ Mặt trời, cách đo dòng năng lượng này và cách hình thành các đặc điểm tác động của nó đối với hình dạng khác nhau sự sống hữu cơ trên Trái Đất.

Về điều khoản

Hầu hết bước quan trọng việc nắm vững bản chất của khái niệm đã được thực hiện vào thế kỷ trước. Khi đó, nhà thiên văn học lỗi lạc A. Eddington đã đưa ra một giả định: phản ứng tổng hợp nhiệt hạch xảy ra ở độ sâu của mặt trời, cho phép giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ phát ra không gian xung quanh ngôi sao. Cố gắng ước tính cường độ bức xạ mặt trời, người ta đã nỗ lực xác định các thông số thực tế của môi trường trên ngôi sao sáng. Như vậy, nhiệt độ của lõi, theo các nhà khoa học, lên tới 15 triệu độ. Điều này đủ để đối phó với ảnh hưởng đẩy lẫn nhau của các proton. Sự va chạm của các đơn vị dẫn đến sự hình thành hạt nhân helium.

Thông tin mới thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học lỗi lạc, trong đó có A. Einstein. Trong nỗ lực ước tính lượng bức xạ mặt trời, các nhà khoa học phát hiện ra rằng hạt nhân helium có khối lượng thấp hơn tổng giá trị của 4 proton cần thiết để hình thành cấu trúc mới. Đây là cách xác định một đặc điểm của các phản ứng, được gọi là “khiếm khuyết khối lượng”. Nhưng trong tự nhiên không có gì có thể biến mất mà không để lại dấu vết! Trong nỗ lực tìm kiếm các giá trị “thoát”, các nhà khoa học đã so sánh sự chữa lành bằng năng lượng và tính đặc hiệu của sự thay đổi khối lượng. Khi đó người ta mới có thể tiết lộ rằng sự khác biệt đó là do tia gamma phát ra.

Các vật thể phát ra đi từ lõi ngôi sao của chúng ta đến bề mặt của nó thông qua nhiều lớp khí quyển dạng khí, dẫn đến sự phân mảnh của các nguyên tố và hình thành bức xạ điện từ dựa trên chúng. Trong số các loại bức xạ mặt trời khác có ánh sáng mà mắt người cảm nhận được. Ước tính sơ bộ cho thấy quá trình truyền tia gamma mất khoảng 10 triệu năm. Tám phút nữa - và năng lượng phát ra sẽ chạm tới bề mặt hành tinh của chúng ta.

Làm thế nào và cái gì?

Bức xạ mặt trời là tổng thể của bức xạ điện từ, có phạm vi khá rộng. Điều này bao gồm cái gọi là gió mặt trời, tức là dòng năng lượng được hình thành bởi các electron và các hạt ánh sáng. Ở lớp ranh giới của bầu khí quyển hành tinh chúng ta, người ta liên tục quan sát thấy cường độ bức xạ mặt trời như nhau. Năng lượng của một ngôi sao là rời rạc, sự truyền năng lượng của nó được thực hiện thông qua lượng tử và sắc thái hạt không đáng kể đến mức các tia có thể được coi là sóng điện từ. Và sự phân bố của chúng, như các nhà vật lý đã tìm thấy, xảy ra đồng đều và theo đường thẳng. Vì vậy, để mô tả bức xạ mặt trời cần xác định bước sóng đặc trưng của nó. Dựa trên thông số này, người ta thường phân biệt một số loại bức xạ:

• ấm;
• sóng radio;
• Ánh sáng trắng;
• tia cực tím;
• gamma;
• Tia X.

Tỷ lệ hồng ngoại, nhìn thấy, tia cực tím được ước tính tốt nhất như sau: 52%, 43%, 5%.

Để đánh giá bức xạ định lượng, cần tính mật độ dòng năng lượng, tức là lượng năng lượng chạm tới một diện tích bề mặt giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bức xạ mặt trời chủ yếu được hấp thụ bởi bầu khí quyển hành tinh. Nhờ đó, quá trình sưởi ấm đạt đến nhiệt độ phù hợp cho sự sống hữu cơ đặc trưng của Trái đất. Lớp vỏ ozone hiện tại chỉ cho phép một phần trăm bức xạ cực tím đi qua. Trong trường hợp này, các sóng có chiều dài ngắn gây nguy hiểm cho sinh vật bị chặn hoàn toàn. Các lớp khí quyển có khả năng tán xạ gần 1/3 lượng tia Mặt trời và 20% khác bị hấp thụ. Do đó, không quá một nửa tổng năng lượng đến được bề mặt hành tinh. Chính “dư lượng” này mà khoa học gọi là bức xạ mặt trời trực tiếp.

Làm thế nào về chi tiết hơn?

Có một số khía cạnh quyết định cường độ của bức xạ trực tiếp. Đáng kể nhất là góc tới tùy thuộc vào vĩ độ ( Đặc điểm địa lýđịa hình trên khối cầu), thời gian trong năm quyết định khoảng cách đến một điểm cụ thể tính từ nguồn bức xạ là bao nhiêu. Phần lớn phụ thuộc vào đặc điểm của bầu khí quyển - nó ô nhiễm như thế nào, có bao nhiêu đám mây tại một thời điểm nhất định. Cuối cùng, bản chất của bề mặt mà chùm tia chiếu vào đóng một vai trò quan trọng, cụ thể là khả năng phản xạ sóng tới của nó.

Tổng bức xạ mặt trời là đại lượng kết hợp khối lượng tán xạ và bức xạ trực tiếp. Thông số được sử dụng để đánh giá cường độ được ước tính bằng lượng calo trên một đơn vị diện tích. Đồng thời, hãy nhớ rằng trong thời điểm khác nhau ngày, các giá trị đặc trưng của bức xạ khác nhau. Ngoài ra, năng lượng không thể được phân bổ đều trên bề mặt hành tinh. Càng gần cực, cường độ càng cao, đồng thời lớp tuyết phủ có độ phản chiếu cao, đồng nghĩa với việc không khí không có cơ hội ấm lên. Do đó, càng xa xích đạo thì tổng bức xạ sóng mặt trời sẽ càng thấp.

Như các nhà khoa học đã phát hiện, năng lượng của bức xạ mặt trời có tác động nghiêm trọng đến khí hậu hành tinh và làm khuất phục hoạt động sống của nhiều sinh vật khác nhau tồn tại trên Trái đất. Ở nước ta, cũng như trên lãnh thổ của các nước láng giềng gần nhất của chúng ta, cũng như ở các quốc gia khác nằm ở bán cầu bắc, vào mùa đông, bức xạ tán xạ chiếm ưu thế, nhưng vào mùa hè, bức xạ trực tiếp lại chiếm ưu thế.

Sóng hồng ngoại

Trong tổng lượng bức xạ mặt trời, một tỷ lệ ấn tượng thuộc về phổ hồng ngoại mà mắt người không cảm nhận được. Do những sóng như vậy, bề mặt hành tinh nóng lên, truyền dần năng lượng nhiệt sang khối không khí. Điều này giúp duy trì khí hậu thoải mái và duy trì các điều kiện cho sự tồn tại của sự sống hữu cơ. Nếu không có sự gián đoạn nghiêm trọng nào xảy ra, khí hậu vẫn tương đối không thay đổi, điều đó có nghĩa là tất cả các sinh vật có thể sống trong điều kiện bình thường.

Ngôi sao của chúng ta không phải là nguồn phát sóng hồng ngoại duy nhất. Bức xạ tương tự là đặc điểm của bất kỳ vật thể nào được làm nóng, bao gồm cả cục pin thông thường trong nhà của con người. Nhiều thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết bức xạ hồng ngoại, giúp có thể nhìn thấy các vật thể nóng trong bóng tối hoặc các điều kiện khác gây khó chịu cho mắt. Nhân tiện, những cái đã trở nên rất phổ biến ở Gần đây thiết bị nhỏ gọn để đánh giá khu vực nào của tòa nhà đi qua tổn thất nhiệt lớn nhất. Những cơ chế này đặc biệt phổ biến đối với các nhà xây dựng cũng như chủ sở hữu nhà riêng, vì chúng giúp xác định khu vực nào nhiệt bị mất, tổ chức bảo vệ và ngăn chặn việc tiêu thụ năng lượng không cần thiết.

Đừng đánh giá thấp ảnh hưởng của bức xạ mặt trời trong phổ hồng ngoại lên cơ thể con người chỉ vì mắt chúng ta không thể cảm nhận được những sóng như vậy. Đặc biệt, bức xạ được sử dụng tích cực trong y học, vì nó có thể làm tăng nồng độ bạch cầu trong hệ tuần hoàn, cũng như bình thường hóa lưu lượng máu bằng cách tăng lumen của mạch máu. Các thiết bị dựa trên phổ IR được sử dụng làm phương pháp dự phòng các bệnh lý về da, điều trị các quá trình viêm ở dạng cấp tính và mãn tính. Các loại thuốc hiện đại nhất giúp đối phó với sẹo keo và vết thương dinh dưỡng.

Hay đấy

Dựa trên nghiên cứu về các yếu tố bức xạ mặt trời, người ta có thể tạo ra những thiết bị thực sự độc đáo gọi là máy đo nhiệt độ. Chúng giúp phát hiện kịp thời nhiều bệnh khác nhau, không thể phát hiện được bằng các phương tiện khác. Đây là cách bạn có thể tìm thấy bệnh ung thư hoặc cục máu đông. IR bảo vệ ở một mức độ nào đó khỏi bức xạ cực tím, gây nguy hiểm cho sự sống hữu cơ, điều này cho phép sử dụng các sóng thuộc phổ này để phục hồi sức khỏe cho các phi hành gia đã ở trong không gian trong một thời gian dài.

Thiên nhiên xung quanh chúng ta cho đến ngày nay vẫn còn là điều bí ẩn, điều này cũng áp dụng cho bức xạ có bước sóng khác nhau. Đặc biệt, ánh sáng hồng ngoại vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các nhà khoa học biết rằng việc sử dụng không đúng cách có thể gây hại cho sức khỏe. Vì vậy, không thể chấp nhận được việc sử dụng thiết bị tạo ra ánh sáng như vậy để điều trị các vùng bị viêm có mủ, chảy máu và các khối u ác tính. Phổ hồng ngoại chống chỉ định đối với những người bị rối loạn chức năng của tim và mạch máu, bao gồm cả những mạch máu nằm trong não.

Ánh sáng nhìn thấy được

Một trong những yếu tố của tổng bức xạ mặt trời là ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được. Các chùm sóng truyền theo đường thẳng nên không chồng lên nhau. Đã có lúc điều này trở thành chủ đề của nhiều công trình khoa học: Các nhà khoa học bắt đầu tìm hiểu lý do tại sao xung quanh chúng ta có rất nhiều sắc thái. Hóa ra các thông số ánh sáng chính đóng một vai trò nào đó:

• khúc xạ;
• sự phản xạ;
• sự hấp thụ.

Như các nhà khoa học đã phát hiện, bản thân các vật thể không có khả năng trở thành nguồn ánh sáng khả kiến ​​nhưng có thể hấp thụ bức xạ và phản xạ nó. Góc phản xạ và tần số sóng khác nhau. Trải qua nhiều thế kỷ, khả năng nhìn của con người đã dần được cải thiện, nhưng một số hạn chế nhất định là do cấu trúc sinh học của mắt: võng mạc chỉ có thể cảm nhận được một số tia sóng ánh sáng phản xạ nhất định. Bức xạ này là một khoảng cách nhỏ giữa sóng cực tím và hồng ngoại.

Vô số đặc điểm kỳ lạ và bí ẩn của ánh sáng không chỉ trở thành chủ đề của nhiều tác phẩm mà còn là cơ sở cho sự xuất hiện của một môn vật lý mới. Đồng thời, các lý thuyết và thực hành phi khoa học xuất hiện, những người theo đó tin rằng màu sắc có thể ảnh hưởng đến tình trạng thể chất và tâm lý của một người. Dựa trên những giả định như vậy, mọi người bao quanh mình những đồ vật vừa mắt nhất, khiến cuộc sống hàng ngày trở nên thoải mái hơn.

tia cực tím

Một khía cạnh quan trọng không kém của tổng bức xạ mặt trời là bức xạ cực tím, được hình thành bởi các sóng có chiều dài lớn, trung bình và ngắn. Chúng khác nhau cả về các thông số vật lý và đặc điểm ảnh hưởng của chúng đến các dạng sống hữu cơ. Ví dụ, sóng cực tím dài hầu hết phân tán trong các tầng khí quyển và chỉ một tỷ lệ nhỏ đến được bề mặt trái đất. Bước sóng càng ngắn thì bức xạ như vậy có thể xuyên qua da người (và không chỉ) càng sâu.

Một mặt, bức xạ cực tím rất nguy hiểm, nhưng nếu không có nó thì sự tồn tại của các dạng sống hữu cơ đa dạng là không thể. Bức xạ này chịu trách nhiệm hình thành calciferol trong cơ thể và nguyên tố này cần thiết cho việc xây dựng mô xương. Phổ tia cực tím có tác dụng ngăn ngừa bệnh còi xương và thoái hóa xương sụn một cách hiệu quả, điều này đặc biệt quan trọng trong thời thơ ấu. Ngoài ra, bức xạ như vậy:

• bình thường hóa quá trình trao đổi chất;
• kích hoạt sản xuất các enzyme thiết yếu;
• tăng cường quá trình tái tạo;
• kích thích lưu lượng máu;
• làm giãn mạch máu;
• kích thích hệ thống miễn dịch;
• dẫn đến sự hình thành endorphin, có nghĩa là tình trạng kích thích thần kinh quá mức sẽ giảm đi.

nhưng mặt khác

Ở trên đã nêu rằng tổng bức xạ mặt trời là lượng bức xạ chạm tới bề mặt hành tinh và bị phân tán trong khí quyển. Theo đó, phần tử của khối này là tia cực tím ở mọi độ dài. Cần phải nhớ rằng yếu tố này vừa có tác dụng tích cực vừa có tác dụng Mặt tiêu cựcảnh hưởng đến đời sống hữu cơ. Tắm nắng, mặc dù thường có lợi nhưng có thể là nguồn gốc gây nguy hiểm cho sức khỏe. Tiếp xúc quá nhiều với ánh nắng trực tiếp, đặc biệt là trong điều kiện hoạt động của mặt trời tăng cao, có hại và nguy hiểm. Những ảnh hưởng lâu dài đến cơ thể, cũng như hoạt động bức xạ quá cao, gây ra:

• bỏng, đỏ;
• sưng tấy;
• chứng sung huyết;
• nhiệt;
• buồn nôn;
• nôn mửa.

Chiếu tia cực tím kéo dài gây rối loạn cảm giác thèm ăn, hoạt động của hệ thần kinh trung ương và hệ thống miễn dịch. Ngoài ra, đầu tôi bắt đầu đau. Các triệu chứng được mô tả là những biểu hiện điển hình của say nắng. Bản thân người đó không phải lúc nào cũng nhận ra chuyện gì đang xảy ra - tình trạng ngày càng xấu đi. Nếu nhận thấy có người ở gần đang bị bệnh thì cần sơ cứu. Đề án như sau:

• giúp di chuyển từ nơi có ánh sáng trực tiếp đến nơi mát mẻ, có bóng râm;
• đặt bệnh nhân nằm ngửa sao cho chân cao hơn đầu (điều này sẽ giúp bình thường hóa lưu lượng máu);
• làm mát cổ và mặt bằng nước, đồng thời chườm lạnh lên trán;
• cởi cà vạt, thắt lưng, cởi quần áo bó sát;
• nửa giờ sau cuộc tấn công, cho uống nước mát (một lượng nhỏ).

Nếu nạn nhân bất tỉnh, điều quan trọng là phải tìm kiếm sự giúp đỡ ngay lập tức từ bác sĩ. Đội cứu thương sẽ di chuyển người đó đến nơi an toàn và sẽ tiêm glucose hoặc vitamin C. Thuốc được tiêm vào tĩnh mạch.

Làm thế nào để rám nắng đúng cách?

Để không rút ra bài học từ kinh nghiệm của bản thân rằng lượng bức xạ mặt trời quá mức nhận được từ việc tắm nắng có thể gây khó chịu như thế nào, điều quan trọng là phải tuân theo các quy tắc về thời gian phơi nắng an toàn. Ánh sáng tia cực tím kích thích sản xuất melanin, một loại hormone giúp da tự bảo vệ khỏi các tác nhân gây hại. ảnh hưởng tiêu cực sóng Dưới ảnh hưởng của chất này, da trở nên sẫm màu hơn và màu chuyển sang màu đồng. Cho đến ngày nay, cuộc tranh luận vẫn tiếp tục về việc nó có lợi và có hại như thế nào đối với con người.

Một mặt, rám nắng là một nỗ lực của cơ thể để bảo vệ bản thân khỏi tiếp xúc quá nhiều với bức xạ. Điều này làm tăng khả năng hình thành các khối u ác tính. Mặt khác, nhuộm da được coi là thời trang và đẹp mắt. Để giảm thiểu rủi ro cho bản thân, điều khôn ngoan là trước khi bắt đầu các thủ tục trên bãi biển, bạn phải hiểu lý do tại sao lượng bức xạ mặt trời nhận được khi tắm nắng lại nguy hiểm và cách giảm thiểu rủi ro cho bản thân. Để làm cho trải nghiệm trở nên dễ chịu nhất có thể, người tắm nắng nên:

• uống nhiều nước;
• sử dụng sản phẩm bảo vệ da;
• tắm nắng vào buổi tối hoặc buổi sáng;
• không chi tiêu dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp hơn một giờ;
• không được uống rượu;
• bao gồm các loại thực phẩm giàu selen, tocopherol và tyrosine trong thực đơn. Đừng quên beta-carotene.

Tầm quan trọng của bức xạ mặt trời đối với cơ thể con người là vô cùng lớn, không thể bỏ qua cả mặt tích cực và tiêu cực. Cần nhận ra rằng người khác phản ứng sinh hóa xảy ra với những đặc điểm riêng biệt, vì vậy trong khoảng nửa giờ tắm nắng có thể nguy hiểm. Sẽ là khôn ngoan khi tham khảo ý kiến ​​​​bác sĩ trước mùa đi biển để đánh giá loại và tình trạng làn da của bạn. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa tác hại cho sức khỏe.

Nếu có thể, bạn nên tránh rám nắng khi về già, trong thời kỳ mang thai. Không tương thích với tắm nắng ung thư, rối loạn tâm thần, bệnh lý về da và suy tim.

Tổng bức xạ: thiếu ở đâu?

Quá trình phân bố bức xạ mặt trời khá thú vị để xem xét. Như đã đề cập ở trên, chỉ có khoảng một nửa số sóng có thể chạm tới bề mặt hành tinh. Phần còn lại đi đâu? Các lớp khác nhau của khí quyển và các hạt cực nhỏ mà chúng được hình thành đóng một vai trò nào đó. Một phần ấn tượng, như đã nêu, được tầng ozone hấp thụ - đây đều là những sóng có chiều dài nhỏ hơn 0,36 micron. Ngoài ra, ozone có khả năng hấp thụ một số loại sóng từ quang phổ mà mắt người có thể nhìn thấy, tức là trong phạm vi 0,44-1,18 micron.

Ánh sáng cực tím được hấp thụ ở một mức độ nào đó bởi lớp oxy. Đây là điển hình cho bức xạ có bước sóng 0,13-0,24 micron. Carbon dioxide và hơi nước có thể hấp thụ một tỷ lệ nhỏ phổ hồng ngoại. Sol khí trong khí quyển hấp thụ một phần (phổ hồng ngoại) trong tổng lượng bức xạ mặt trời.

Sóng thuộc loại ngắn bị phân tán trong khí quyển do sự hiện diện của các hạt không đồng nhất cực nhỏ, sol khí và các đám mây. Các phần tử không đồng nhất, các hạt có kích thước nhỏ hơn bước sóng, gây ra sự tán xạ phân tử và các phần tử lớn hơn được đặc trưng bởi hiện tượng được mô tả bởi chất chỉ thị, tức là sol khí.

Lượng bức xạ mặt trời còn lại tới được bề mặt trái đất. Nó kết hợp bức xạ trực tiếp và bức xạ tán xạ.

Tổng bức xạ: các khía cạnh quan trọng

Tổng giá trị là lượng bức xạ mặt trời mà lãnh thổ nhận được cũng như được hấp thụ trong khí quyển. Nếu không có mây trên bầu trời, tổng lượng bức xạ phụ thuộc vào vĩ độ của khu vực, độ cao của thiên thể, loại bề mặt trái đất ở khu vực này và mức độ trong suốt của không khí. Càng có nhiều hạt sol khí phân tán trong khí quyển thì bức xạ trực tiếp càng thấp nhưng tỷ lệ bức xạ tán xạ lại tăng lên. Thông thường, khi không có mây, bức xạ tán xạ chiếm 1/4 tổng bức xạ.

Nước ta là một trong những nước phía Bắc nên phần lớn thời gian trong năm ở các vùng phía Nam lượng bức xạ lớn hơn đáng kể so với các vùng phía Bắc. Điều này là do vị trí của ngôi sao trên bầu trời. Nhưng khoảng thời gian ngắn từ tháng 5 đến tháng 7 là khoảng thời gian đặc biệt khi ngay cả ở phía bắc, tổng bức xạ khá ấn tượng, do mặt trời ở trên cao và thời gian ban ngày dài hơn các tháng khác trong năm. năm. Hơn nữa, tính trung bình, ở nửa châu Á của đất nước, khi không có mây, tổng lượng bức xạ lớn hơn ở phía tây. Cường độ bức xạ sóng cực đại xảy ra vào giữa trưa và cực đại hàng năm xảy ra vào tháng 6, khi mặt trời lên cao nhất trên bầu trời.

Tổng bức xạ mặt trời là lượng năng lượng mặt trời tới hành tinh của chúng ta. Cần phải nhớ rằng các yếu tố khí quyển khác nhau dẫn đến thực tế là tổng lượng bức xạ hàng năm ít hơn mức có thể. Sự khác biệt lớn nhất giữa những gì được quan sát thực tế và mức tối đa có thể xảy ra là điển hình ở các vùng Viễn Đông vào mùa hè. Gió mùa tạo ra những đám mây cực kỳ dày đặc, do đó tổng lượng bức xạ giảm đi khoảng một nửa.

Tò mò muốn biết

Tỷ lệ tiếp xúc tối đa với năng lượng mặt trời lớn nhất thực tế được quan sát thấy (mỗi 12 tháng) ở miền nam đất nước. Con số đạt tới 80%.

Mây không phải lúc nào cũng dẫn đến lượng tán xạ bức xạ mặt trời như nhau. Hình dạng của các đám mây và đặc điểm của đĩa mặt trời tại một thời điểm cụ thể đóng một vai trò quan trọng. Nếu nó mở, mây làm giảm bức xạ trực tiếp, trong khi bức xạ tán xạ tăng mạnh.

Cũng có thể có những ngày bức xạ trực tiếp có cường độ tương đương với bức xạ tán xạ. Tổng giá trị hàng ngày có thể còn lớn hơn đặc tính bức xạ của một ngày hoàn toàn không có mây.

Khi tính toán trong 12 tháng phải đặc biệt chú ý đến các hiện tượng thiên văn vì chúng xác định các chỉ số số tổng quát. Đồng thời, mây mù dẫn đến thực tế là cực đại bức xạ trên thực tế có thể được quan sát không phải vào tháng 6 mà là sớm hơn hoặc muộn hơn một tháng.

Bức xạ trong không gian

Từ ranh giới của từ quyển hành tinh chúng ta và xa hơn ra ngoài vũ trụ, bức xạ mặt trời trở thành yếu tố gắn liền với mối nguy hiểm chết người đối với con người. Trở lại năm 1964, một công trình khoa học phổ biến quan trọng đã được xuất bản về các phương pháp bảo vệ. Tác giả của nó là các nhà khoa học Liên Xô Kamanin và Bubnov. Được biết, đối với một người, liều bức xạ mỗi tuần không được quá 0,3 roentgen, trong khi trong một năm - trong khoảng 15 roentgen. Đối với phơi nhiễm ngắn hạn, giới hạn đối với một người là 600 roentgen. điều kiện không thể đoán trước hoạt động mặt trời, có thể đi kèm với sự phơi nhiễm đáng kể của các phi hành gia, đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp bảo vệ bổ sung trước các sóng có độ dài khác nhau.

Đã hơn một thập kỷ trôi qua kể từ các sứ mệnh Apollo, trong đó các phương pháp bảo vệ được thử nghiệm và các yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe con người được nghiên cứu, nhưng cho đến ngày nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra các phương pháp hiệu quả, đáng tin cậy để dự đoán bão địa từ. Bạn có thể đưa ra dự báo dựa trên hàng giờ, đôi khi trong vài ngày, nhưng ngay cả đối với giả định hàng tuần, cơ hội thực hiện cũng không quá 5%. Gió mặt trời là một hiện tượng thậm chí còn khó lường hơn. Với xác suất là một phần ba, các phi hành gia bắt đầu một sứ mệnh mới có thể thấy mình ở trong những luồng bức xạ cực mạnh. Điều này làm cho vấn đề nghiên cứu và dự đoán các đặc tính bức xạ cũng như phát triển các phương pháp bảo vệ chống lại nó càng trở nên quan trọng hơn.

Năng lượng của Mặt trời là nguồn sống trên hành tinh của chúng ta. Mặt trời làm nóng bầu khí quyển và bề mặt Trái đất. Nhờ năng lượng mặt trời, gió thổi, vòng tuần hoàn nước diễn ra trong tự nhiên, biển và đại dương nóng lên, thực vật phát triển và động vật có thức ăn (xem Hình 1.1). Chính nhờ bức xạ mặt trời mà nhiên liệu hóa thạch tồn tại trên Trái đất.

Hình 1.1 – Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời tới Trái Đất

Năng lượng mặt trời có thể chuyển hóa thành nhiệt hoặc lạnh, động cơ và điện năng. Nguồn năng lượng chính cho hầu hết các quá trình tự nhiên xảy ra trên bề mặt Trái đất và trong khí quyển là năng lượng đến Trái đất từ ​​Mặt trời dưới dạng bức xạ mặt trời.

Hình 1.2 trình bày sơ đồ phân loại phản ánh các quá trình xảy ra trên bề mặt Trái đất và trong bầu khí quyển của nó dưới tác động của bức xạ mặt trời.

Kết quả của hoạt động trực tiếp của mặt trời là hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng quang điện, nhờ đó Trái đất nhận được năng lượng nhiệt và ánh sáng. Kết quả hoạt động gián tiếp của Mặt trời là những tác động tương ứng vào khí quyển, thủy quyển và địa quyển, gây ra sự xuất hiện của gió và sóng, quyết định dòng chảy của sông ngòi, tạo điều kiện bảo toàn nhiệt bên trong Trái đất.

Hình 1.2 - Phân loại nguồn năng lượng tái tạo

Mặt trời là một quả cầu khí có bán kính 695.300 km, gấp 109 lần bán kính Trái đất, nhiệt độ bề mặt bức xạ khoảng 6000°C. Nhiệt độ bên trong Mặt trời lên tới 40 triệu °C.

Hình 1.3 thể hiện sơ đồ cấu trúc của Mặt trời. Mặt trời là một “lò phản ứng nhiệt hạch” khổng lồ chạy bằng hydro và xử lý 564 triệu tấn hydro thành 560 triệu tấn heli mỗi giây bằng cách tan chảy. Khối lượng mất đi bốn triệu tấn tương đương với 9:1-10 9 GW h năng lượng (1 GW bằng 1 triệu kW). Trong một giây, lượng năng lượng được tạo ra nhiều hơn sáu tỷ nhà máy điện hạt nhân có thể sản xuất trong một năm. Nhờ lớp vỏ bảo vệ của khí quyển, chỉ một phần năng lượng này đến được bề mặt Trái đất.

Khoảng cách giữa tâm Trái đất và Mặt trời trung bình là 1,496 * 10 8 km.

Hàng năm Mặt trời gửi khoảng 1,6 đến Trái đất 10 18 kW h năng lượng bức xạ hoặc nhiệt lượng 1,3 * 10 24 cal. Con số này gấp 20 nghìn lần mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay. Sự đóng góp Mặt trời trong cân bằng năng lượng của toàn cầu lớn hơn 5000 lần so với tổng đóng góp của tất cả các nguồn khác.

Lượng nhiệt này đủ để làm tan chảy lớp băng dày 35 m bao phủ bề mặt trái đất ở nhiệt độ 0°C.

So với bức xạ mặt trời, tất cả các nguồn năng lượng khác tới Trái đất đều không đáng kể. Như vậy, năng lượng của các ngôi sao bằng một phần trăm triệu năng lượng mặt trời; bức xạ vũ trụ - hai phần tỷ. Nhiệt lượng bên trong truyền từ độ sâu của Trái đất đến bề mặt của nó là một phần mười nghìn năng lượng mặt trời.

Hình 1.3 – Sơ đồ cấu trúc của Mặt trời

Như vậy. Mặt trời gần như là nguồn năng lượng nhiệt duy nhất trên Trái đất.

Ở trung tâm của Mặt Trời là lõi Mặt Trời (xem Hình 1.4). Quang quyển là bề mặt nhìn thấy được của Mặt trời, là nguồn bức xạ chính. Mặt trời được bao quanh bởi một quầng mặt trời, có ánh sáng rất nhiệt độ cao, tuy nhiên, nó cực kỳ hiếm nên chỉ có thể nhìn thấy bằng mắt thường trong thời gian nhật thực toàn phần.

Bề mặt nhìn thấy được của Mặt trời phát ra bức xạ được gọi là quang quyển (quả cầu ánh sáng). Nó bao gồm hơi nóng của các nguyên tố hóa học khác nhau ở trạng thái ion hóa.

Phía trên quang quyển là bầu khí quyển sáng, gần như trong suốt của Mặt trời, bao gồm các loại khí hiếm, được gọi là sắc quyển.

Phía trên sắc quyển là lớp vỏ ngoài của Mặt trời, được gọi là vành nhật hoa.

Các khí hình thành nên Mặt trời đang ở trạng thái chuyển động dữ dội (dữ dội) liên tục, gây ra sự xuất hiện của cái gọi là vết đen mặt trời, ngọn đuốc và các điểm nổi bật.

Vết đen mặt trời là những phễu lớn được hình thành do chuyển động xoáy của các khối khí, tốc độ của nó đạt tới 1-2 km/s. Nhiệt độ của các điểm thấp hơn nhiệt độ của Mặt trời 1500°C và khoảng 4500°C. Số lượng vết đen mặt trời thay đổi theo từng năm với chu kỳ khoảng 11 năm.

Hình 1.4 - Cấu trúc của Mặt trời

Ngọn đuốc mặt trời là sự phát thải năng lượng mặt trời và nổi bật là những vụ nổ khổng lồ trong sắc quyển của Mặt trời, đạt tới độ cao lên tới 2 triệu km.

Các quan sát đã chỉ ra rằng với sự gia tăng số lượng vết đen mặt trời, số lượng các đốm đen và vết đen mặt trời cũng tăng lên và theo đó, hoạt động của mặt trời cũng tăng lên.

Với sự gia tăng hoạt động của mặt trời trên Trái đất, bão từ, có tác động tiêu cực đến điện thoại, điện báo và liên lạc vô tuyến cũng như điều kiện sống. Sự gia tăng cực quang có liên quan đến hiện tượng tương tự.

Cần lưu ý rằng trong thời kỳ vết đen mặt trời tăng lên, cường độ bức xạ mặt trời tăng lên đầu tiên, điều này có liên quan đến tăng chung hoạt động của mặt trời trong thời kỳ đầu, sau đó bức xạ mặt trời giảm khi diện tích vết đen mặt trời tăng lên, có nhiệt độ thấp hơn 1500 ° so với nhiệt độ của quang quyển.

Một phần của khí tượng học nghiên cứu tác động của bức xạ mặt trời lên Trái đất và trong khí quyển được gọi là phép đo độ nhạy.

Khi thực hiện công việc đo độ nhạy, cần phải biết vị trí của Mặt trời trong bầu trời. Vị trí này được xác định bởi độ cao hoặc góc phương vị của Mặt trời.

Chiều cao của mặt trời Anh tađược gọi là khoảng cách góc từ Mặt trời đến đường chân trời, tức là góc giữa hướng tới Mặt trời và mặt phẳng của đường chân trời.

Khoảng cách góc của Mặt trời từ thiên đỉnh, nghĩa là từ hướng thẳng đứng của nó được gọi là khoảng cách phương vị hoặc thiên đỉnh.

Có mối liên hệ giữa độ cao và khoảng cách thiên đỉnh

(1.1)

Góc phương vị của Mặt trời hiếm khi được xác định, chỉ dành cho những công việc đặc biệt.

Độ cao của Mặt trời so với đường chân trời được xác định theo công thức:

Ở đâu - vĩ độ của địa điểm quan sát;

- xích vĩ của Mặt trời là cung của vòng xích vĩ từ xích đạo đến Mặt trời, được tính theo vị trí của Mặt trời ở hai phía xích đạo từ 0 đến ±90°;

t - góc giờ của Mặt trời hoặc thời gian mặt trời thực tính bằng độ.

Giá trị độ xích vĩ của Mặt Trời trong mỗi ngày được đưa ra trong các sách tham khảo thiên văn học trong một thời gian dài.

Sử dụng công thức (1.2) bạn có thể tính toán bất cứ lúc nào t chiều cao của mặt trời Anh ta hoặc ở một độ cao nhất định hc xác định thời điểm Mặt Trời ở một độ cao nhất định.

Độ cao cực đại của Mặt trời vào buổi trưa các ngày khác nhau trong năm được tính theo công thức:

(1.3)

Dazhbog của người Slav, Apollo của người Hy Lạp cổ đại, Mithra của người Ấn-Iran, Amon Ra của người Ai Cập cổ đại, Tonatiuh của người Aztec - trong thuyết phiếm thần cổ đại, người ta gọi Thần Mặt trời bằng những cái tên này.

Từ xa xưa, con người đã hiểu tầm quan trọng của Mặt trời đối với sự sống trên Trái đất và thần thánh hóa nó.

Độ sáng của Mặt trời rất lớn và lên tới 3,85×10 23 kW. Năng lượng mặt trời, tác động lên diện tích chỉ 1 m2 là có khả năng sạc cho động cơ 1,4 kW.

Nguồn năng lượng là phản ứng nhiệt hạch diễn ra trong lõi ngôi sao.

Số 4 mà Ngài tạo thành trong trường hợp này chiếm gần như (0,01%) toàn bộ khí heli của trái đất.

Ngôi sao trong hệ thống của chúng ta phát ra bức xạ điện từ và hạt. Từ bên ngoài vành nhật hoa của Mặt trời, gió mặt trời, bao gồm các proton, electron và hạt α, “thổi” vào không gian vũ trụ. Với gió mặt trời, khối lượng của ngôi sao bị mất đi 2-3x10 -14 hàng năm. Bão từ và cực quang có liên quan đến bức xạ hạt.

Bức xạ điện từ (bức xạ mặt trời) tới bề mặt hành tinh của chúng ta dưới dạng tia trực tiếp và tán xạ. Dải phổ của nó là:

• tia cực tím;
• tia X;
• tia γ.

Phần sóng ngắn chỉ chiếm 7% năng lượng. Ánh sáng nhìn thấy chiếm 48% năng lượng bức xạ của mặt trời. Nó chủ yếu bao gồm phổ bức xạ xanh lam, 45% là bức xạ hồng ngoại và chỉ một phần nhỏ được thể hiện bằng bức xạ vô tuyến.

Tia cực tím, tùy thuộc vào bước sóng, được chia thành:

Phần lớn bức xạ cực tím từ chiều dài sóng chạm tới bề mặt trái đất. Lượng năng lượng UV-B chạm tới bề mặt hành tinh phụ thuộc vào trạng thái của tầng ozone. UV-C gần như bị hấp thụ hoàn toàn bởi tầng ozone và khí quyển. Trở lại năm 1994, WHO và WMO đã đề xuất đưa ra chỉ số tia cực tím (UV, W/m2).

Phần nhìn thấy được của ánh sáng không bị khí quyển hấp thụ, nhưng các sóng thuộc một số quang phổ bị tán xạ. Màu hồng ngoại hoặc năng lượng nhiệtở dải sóng giữa, nó chủ yếu bị hấp thụ bởi hơi nước và carbon dioxide. Nguồn của phổ sóng dài là bề mặt trái đất.

Tất cả các phạm vi trên đều có tầm quan trọng lớn đối với sự sống trên Trái đất. Một phần đáng kể bức xạ mặt trời không tới được bề mặt Trái đất. Các loại bức xạ sau đây được ghi lại trên bề mặt hành tinh:

• 1% tia cực tím;
• quang học 40%;
• 59% hồng ngoại.

Các loại bức xạ

Cường độ bức xạ mặt trời phụ thuộc vào:

• vĩ độ;
• mùa;
• thời gian trong ngày;
• điều kiện khí quyển;
• đặc điểm và hình dáng bề mặt trái đất.

Ở những nơi khác nhau trên Trái đất, bức xạ mặt trời ảnh hưởng đến các sinh vật sống một cách khác nhau.

Các quá trình quang sinh xảy ra dưới tác động của năng lượng ánh sáng, tùy theo vai trò của chúng, có thể chia thành các nhóm sau:

• tổng hợp sinh học hoạt chất(quang hợp);
• các quá trình quang sinh học giúp điều hướng trong không gian và giúp thu thập thông tin (phototaxis, thị giác, quang chu kỳ);
• tác hại (đột biến, quá trình gây ung thư, tác động phá hủy các chất hoạt tính sinh học).

Tính toán phơi nắng

Bức xạ ánh sáng có tác dụng kích thích các quá trình quang sinh học trong cơ thể - tổng hợp vitamin, sắc tố, kích thích quang hóa tế bào. Hiệu ứng nhạy cảm của ánh sáng mặt trời hiện đang được nghiên cứu.

Bức xạ tia cực tím ảnh hưởng da cơ thể con người, kích thích tổng hợp vitamin D, B4 và protein, là chất điều hòa nhiều quá trình sinh lý. Bức xạ tia cực tím ảnh hưởng đến:

• quá trình trao đổi chất;
• hệ miễn dịch;
• hệ thần kinh;
• Hệ thống nội tiết.

Hiệu ứng nhạy cảm của bức xạ cực tím phụ thuộc vào bước sóng:

Tác dụng kích thích của ánh sáng mặt trời được thể hiện ở việc tăng khả năng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu. Ví dụ, ở những trẻ tiếp xúc với bức xạ UV tự nhiên ở mức độ vừa phải, số lần cảm lạnh sẽ giảm đi 1/3. Đồng thời, hiệu quả điều trị tăng lên, không có biến chứng, thời gian mắc bệnh được rút ngắn.

Đặc tính diệt khuẩn của bức xạ UV sóng ngắn được sử dụng trong y học, công nghiệp thực phẩm và sản xuất dược phẩm để khử trùng môi trường, không khí và sản phẩm. Bức xạ tia cực tím tiêu diệt trực khuẩn lao trong vòng vài phút, tụ cầu khuẩn trong 25 phút và tác nhân gây bệnh thương hàn trong 60 phút.

Khả năng miễn dịch không đặc hiệu, để đáp ứng với chiếu xạ tia cực tím, phản ứng bằng sự gia tăng chuẩn độ bổ sung và sự ngưng kết, cũng như sự gia tăng hoạt động của các thực bào. Nhưng bức xạ tia cực tím tăng lên gây ra những thay đổi bệnh lý trong cơ thể:

• ung thư da;
• ban đỏ mặt trời;
• tổn thương hệ thống miễn dịch, thể hiện ở sự xuất hiện của tàn nhang, nốt ruồi, vết nám do nắng.

Ánh sáng mặt trời nhìn thấy được:

• giúp có thể thu được 80% thông tin bằng máy phân tích trực quan;
• tăng tốc quá trình trao đổi chất;
• cải thiện tâm trạng và sức khỏe tổng thể;
• ấm lên;
• ảnh hưởng đến trạng thái của hệ thần kinh trung ương;
• quyết định nhịp sinh học.

Mức độ tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại phụ thuộc vào bước sóng:

• sóng dài - có khả năng xuyên thấu yếu và được bề mặt da hấp thụ phần lớn, gây ban đỏ;
• sóng ngắn - thâm nhập sâu vào cơ thể, có tác dụng giãn mạch, giảm đau và chống viêm.

Ngoài tác động đến các sinh vật sống, bức xạ mặt trời có tầm quan trọng rất lớn trong việc hình thành khí hậu Trái đất.

Tầm quan trọng của bức xạ mặt trời đối với khí hậu

Mặt trời là nguồn nhiệt chính hình thành nên khí hậu trái đất. Trong giai đoạn đầu phát triển của Trái đất, Mặt trời tỏa nhiệt ít hơn 30% so với hiện nay. Nhưng nhờ sự bão hòa của khí quyển với khí và bụi núi lửa, khí hậu trên Trái đất ẩm ướt và ấm áp.

Có một tính chu kỳ về cường độ nắng, gây ra sự nóng lên và làm mát khí hậu. Tính chu kỳ giải thích về Kỷ băng hà nhỏ, bắt đầu từ thế kỷ 14-19. và sự nóng lên của khí hậu được quan sát thấy trong giai đoạn 1900-1950.

Trong lịch sử của hành tinh có những thay đổi mang tính chu kỳ về độ nghiêng của trục và độ lệch tâm của quỹ đạo, làm thay đổi sự phân bố lại bức xạ mặt trời trên bề mặt và ảnh hưởng đến khí hậu. Ví dụ, những thay đổi này được thể hiện qua sự tăng giảm diện tích sa mạc Sahara.

Thời kỳ gian băng kéo dài khoảng 10.000 năm. Hiện nay Trái Đất đang ở thời kỳ gian băng gọi là kỷ Heliocene. Nhờ các hoạt động nông nghiệp sớm của con người, thời kỳ này kéo dài hơn dự kiến.

Các nhà khoa học đã mô tả chu kỳ biến đổi khí hậu 35-45 năm, trong đó khí hậu khô và ấm chuyển sang mát và ẩm. Chúng ảnh hưởng đến việc lấp đầy các vùng nước nội địa, mực nước của Đại dương Thế giới và những thay đổi về băng hà ở Bắc Cực.

Bức xạ mặt trời được phân bố khác nhau. Ví dụ, ở các vĩ độ trung bình trong giai đoạn từ 1984 đến 2008, bức xạ mặt trời toàn phần và trực tiếp tăng lên và bức xạ tán xạ giảm. Những thay đổi về cường độ cũng được quan sát thấy trong suốt cả năm. Do đó, đỉnh điểm xảy ra vào tháng 5-8 và mức tối thiểu xảy ra vào mùa đông.

Do độ cao của Mặt trời và thời gian ban ngày vào mùa hè lớn hơn nên khoảng thời gian này chiếm tới 50% tổng lượng bức xạ hàng năm. Và trong khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 2 - chỉ 5%.

Lượng bức xạ mặt trời rơi xuống một bề mặt nhất định của Trái đất ảnh hưởng đến các chỉ số khí hậu quan trọng:

• nhiệt độ;
• độ ẩm;
• Áp suất khí quyển;
• mây mù;
• sự kết tủa;
• tốc độ gió.

Sự gia tăng bức xạ mặt trời làm tăng nhiệt độ và áp suất khí quyển; các đặc điểm khác thì ngược lại. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng mức độ bức xạ toàn phần và trực tiếp từ Mặt trời có tác động lớn nhất đến khí hậu.

Các biện pháp bảo vệ năng lượng mặt trời

Bức xạ mặt trời có tác dụng gây mẫn cảm và gây tổn hại cho con người dưới dạng nhiệt và say nắng, cũng như những tác động tiêu cực của bức xạ lên da. Ngày nay, rất nhiều người nổi tiếng đã tham gia phong trào chống rám nắng.

Ví dụ, Angelina Jolie nói rằng cô không muốn hy sinh vài năm cuộc đời mình cho hai tuần tắm nắng.

Để bảo vệ bản thân khỏi bức xạ mặt trời, bạn phải:

1. tắm nắng vào buổi sáng và buổi tối là thời điểm an toàn nhất;
2. sử dụng kính râm;
3. trong thời gian mặt trời hoạt động:

• che đầu lại và khu vực mở cơ thể;
• sử dụng kem chống nắng có bộ lọc tia cực tím;
• mua quần áo đặc biệt;
• bảo vệ bản thân bằng mũ rộng vành hoặc ô che nắng;
• tuân thủ chế độ uống rượu;
• tránh hoạt động thể chất cường độ cao.

Khi được sử dụng một cách khôn ngoan, bức xạ mặt trời có ảnh hưởng có lợi trên cơ thể con người.