Šta određuje količinu sunčevog zračenja? Sunčevo zračenje i njegov uticaj na ljudski organizam i klimu

1. Šta je sunčevo zračenje? U kojim jedinicama se mjeri? Od čega zavisi njegova veličina?

Ukupna količina energije zračenja koju šalje Sunce naziva se sunčevo zračenje, obično se izražava u kalorijama ili džulima po kvadratnom centimetru u minuti. Sunčevo zračenje je neravnomjerno raspoređeno po zemlji. Zavisi:

Od gustine i vlažnosti zraka - što su one veće, Zemljina površina prima manje zračenja;

U zavisnosti od geografske širine područja, količina zračenja raste od polova do ekvatora. Količina direktnog sunčevog zračenja zavisi od dužine puta kojim sunčeve zrake prolaze kroz atmosferu. Kada je Sunce u zenitu (ugao upada zraka je 90°), njegovi zraci najkraćim putem udaraju u Zemlju i intenzivno odaju svoju energiju na malo područje;

Od godišnjeg i dnevnog kretanja Zemlje - u srednjim i visokim geografskim širinama, priliv sunčevog zračenja uveliko varira prema godišnjim dobima, što je povezano sa promenama podnevne nadmorske visine Sunca i dužine dana;

Priroda zemljine površine - što je površina svjetlija, to više sunčeve svjetlosti reflektira.

2. Na koje se vrste sunčevog zračenja dijele?

Postoje sljedeće vrste sunčevog zračenja: zračenje koje dopire do površine Zemlje sastoji se od direktnog i difuznog. Zračenje koje dolazi na Zemlju direktno sa Sunca u obliku direktne sunčeve svjetlosti ispod neba bez oblaka naziva se direktno. Nosi najveću količinu topline i svjetlosti. Da naša planeta nema atmosferu, Zemljina površina bi primala samo direktno zračenje. Međutim, prolazeći kroz atmosferu, otprilike četvrtina sunčevog zračenja se raspršuje molekulama plina i nečistoćama i skreće s direktnog puta. Neki od njih dopiru do površine Zemlje, formirajući raspršeno sunčevo zračenje. Zahvaljujući rasejanom zračenju, svetlost prodire na mesta gde direktna sunčeva svetlost (direktno zračenje) ne prodire. Ovo zračenje stvara dnevnu svjetlost i daje boju nebu.

3. Zašto se snabdevanje sunčevim zračenjem menja u zavisnosti od godišnjih doba?

Rusija se, uglavnom, nalazi u umjerenim geografskim širinama, između tropa i arktičkog kruga; na ovim geografskim širinama Sunce izlazi i zalazi svaki dan, ali nikada nije u zenitu. Zbog činjenice da se ugao nagiba Zemlje ne mijenja tokom cijele njene revolucije oko Sunca, u različitim godišnjim dobima količina ulazne topline u umjerenim geografskim širinama je različita i ovisi o kutu Sunca iznad horizonta. Dakle, na geografskoj širini od 450 max, ugao upada sunčevih zraka (22. jun) je približno 680, a min (22. decembar) je približno 220. Što je manji upadni ugao sunčevih zraka, to je manje toplote. donose, stoga postoje značajne sezonske razlike u primljenom sunčevom zračenju u različito doba godine: zima, proljeće, ljeto, jesen.

4. Zašto je potrebno znati visinu Sunca iznad horizonta?

Visina Sunca iznad horizonta određuje količinu toplote koja dolazi na Zemlju, stoga postoji direktna veza između upadnog ugla sunčevih zraka i količine sunčevog zračenja koje stiže na površinu zemlje. Od ekvatora do polova, općenito, dolazi do smanjenja kuta upada sunčevih zraka, a kao rezultat toga, od ekvatora do polova, količina sunčevog zračenja se smanjuje. Dakle, znajući visinu Sunca iznad horizonta, možete saznati količinu topline koja dolazi na površinu zemlje.

5. Odaberite tačan odgovor. Ukupna količina zračenja koja dospe do površine Zemlje naziva se: a) apsorbovana radijacija; b) ukupno sunčevo zračenje; c) rasejano zračenje.

6. Odaberite tačan odgovor. Prilikom kretanja prema ekvatoru, količina ukupnog sunčevog zračenja: a) raste; b) smanjuje; c) se ne mijenja.

7. Odaberite tačan odgovor. Najveća stopa reflektovanog zračenja je: a) snijeg; b) černozem; c) pijesak; d) voda.

8. Mislite li da je moguće pocrniti po oblačnim ljetnim danima?

Ukupno sunčevo zračenje se sastoji od dvije komponente: difuzne i direktnog. Istovremeno, sunčeve zrake, bez obzira na njihovu prirodu, nose ultraljubičasto zračenje koje utiče na tamnjenje.

9. Koristeći mapu na slici 36, odredite ukupno sunčevo zračenje za deset gradova u Rusiji. Kakav ste zaključak izveli?

Ukupna radijacija u različitim gradovima Rusije:

Murmansk: 10 kcal/cm2 godišnje;

Arkhangelsk: 30 kcal/cm2 godišnje;

Moskva: 40 kcal/cm2 godišnje;

Perm: 40 kcal/cm2 godišnje;

Kazan: 40 kcal/cm2 godišnje;

Čeljabinsk: 40 kcal/cm2 godišnje;

Saratov: 50 kcal/cm2 godišnje;

Volgograd: 50 kcal/cm2 godišnje;

Astrakhan: 50 kcal/cm2 godišnje;

Rostov na Donu: više od 50 kcal/cm2 godišnje;

Opšti obrazac u raspodjeli sunčevog zračenja je sljedeći: što je objekt (grad) bliži polu, to manje sunčevog zračenja pada na njega (grad).

10. Opišite kako se godišnja doba razlikuju u vašem području (prirodni uslovi, životi ljudi, njihove aktivnosti). U koje godišnje doba je život najaktivniji?

Složen teren i velika širina od sjevera prema jugu omogućavaju razlikovanje 3 zone u regiji, koje se razlikuju kako po reljefnim tako i po klimatskim karakteristikama: planinsko-šumsko, šumsko-stepsko i stepsko. Klima planinsko-šumske zone je hladna i vlažna. Temperaturni uvjeti variraju ovisno o topografiji. Ovu zonu karakterišu kratka, prohladna ljeta i duge, snježne zime. Trajni snježni pokrivač formira se u periodu od 25. oktobra do 5. novembra i zadržava se do kraja aprila, a u pojedinim godinama snježni pokrivač se zadržava do 10.-15. maja. Najhladniji mjesec je januar. Prosečna temperatura zimi je minus 15-16°C, apsolutni minimum 44-48°C. Najtopliji mesec je jul sa prosečnom temperaturom vazduha od plus 15-17°C, apsolutna maksimalna temperatura vazduha tokom leta u ovo područje je dostiglo plus 37-38 ° C Klima šumsko-stepske zone je topla, sa prilično hladnim i snježnim zimama. Prosečna januarska temperatura je minus 15,5-17,5°C, apsolutna minimalna temperatura vazduha dostigla je minus 42-49°C. Prosečna temperatura vazduha u julu je plus 18-19°C. Apsolutna maksimalna temperatura je plus 42,0°C Klima stepskog pojasa je veoma toplo i suvo. Zima je ovdje hladna, sa jakim mrazevima i snježnim mećavama koje se javljaju 40-50 dana, uzrokujući obilan prijenos snijega. Prosečna januarska temperatura je minus 17-18°C. U teškim zimama minimalna temperatura vazduha pada na minus 44-46°C.

Sunce je izvor svjetlosti i topline koji su potrebni svim živim bićima na Zemlji. Ali, pored fotona svjetlosti, emituje tvrdo jonizujuće zračenje, koje se sastoji od jezgara helijuma i protona. Zašto se ovo dešava?

Uzroci sunčevog zračenja

Sunčevo zračenje se proizvodi tokom dana tokom hromosferskih baklji - džinovskih eksplozija koje se dešavaju u sunčevoj atmosferi. Dio sunčeve materije se izbacuje u svemir, formirajući kosmičke zrake, koje se uglavnom sastoje od protona i male količine jezgri helijuma. Ove nabijene čestice stižu do površine zemlje 15-20 minuta nakon što sunčeva baklja postane vidljiva.

Vazduh prekida primarno kosmičko zračenje, stvarajući kaskadni nuklearni pljusak, koji nestaje sa smanjenjem visine. U tom slučaju se rađaju nove čestice - pioni, koji se raspadaju i pretvaraju u mione. Prodiru u niže slojeve atmosfere i padaju na tlo, zakopavajući se do 1500 metara dubine. Upravo su mioni odgovorni za formiranje sekundarnog kosmičkog zračenja i prirodnog zračenja koje utiče na ljude.

Spektar sunčevog zračenja

Spektar sunčevog zračenja uključuje i kratkotalasne i dugotalasne regije:

• gama zraci;
• rendgensko zračenje;
• UV zračenje;
• vidljivo svjetlo;
• infracrveno zračenje.

Preko 95% sunčevog zračenja pada u područje “optičkog prozora” - vidljivog dijela spektra sa susjednim područjima ultraljubičastih i infracrvenih valova. Kako prolaze kroz slojeve atmosfere, djelovanje sunčevih zraka je oslabljeno – Zemljina atmosfera zadržava sve jonizujuće zračenje, rendgenske zrake i gotovo 98% ultraljubičastog zračenja. Vidljivo svjetlo i infracrveno zračenje praktično bez gubitaka dopiru do tla, iako ih djelimično apsorbiraju molekuli plina i čestice prašine u zraku.

S tim u vezi, sunčevo zračenje ne dovodi do primjetnog povećanja radioaktivnog zračenja na površini Zemlje. Doprinos Sunca, zajedno sa kosmičkim zracima, formiranju ukupne godišnje doze zračenja iznosi samo 0,3 mSv/god. Ali ovo je prosječna vrijednost; u stvari, nivo radijacije na Zemlji je različit i zavisi od geografske lokacije područja.

Gdje je solarno jonizujuće zračenje najveće?

Najveća snaga kosmičkih zraka zabilježena je na polovima, a najmanja na ekvatoru. To je zbog činjenice da Zemljino magnetsko polje odbija nabijene čestice koje padaju iz svemira prema polovima. Osim toga, zračenje se povećava s visinom - na nadmorskoj visini od 10 kilometara, njegov indikator se povećava za 20-25 puta. Stanovnici visokih planina izloženi su većim dozama sunčevog zračenja, jer je atmosfera u planinama tanja i lakše je prodiru tokovima gama kvanta i elementarnih čestica koje dolaze sa Sunca.

Bitan. Nivoi zračenja do 0,3 mSv/h nemaju ozbiljan uticaj, ali se pri dozi od 1,2 μSv/h preporučuje napuštanje područja, au slučaju opasnosti ostati na njegovoj teritoriji ne duže od šest mjeseci. Ako očitanja prelaze dvostruko više, trebali biste ograničiti svoj boravak u ovoj oblasti na tri mjeseca.

Ako je iznad nivoa mora godišnja doza kosmičkog zračenja 0,3 mSv/godišnje, onda se s povećanjem visine na svakih sto metara ova brojka povećava za 0,03 mSv/godišnje. Nakon nekoliko malih proračuna, možemo zaključiti da će jednonedeljni odmor u planinama na nadmorskoj visini od 2000 metara dati ekspoziciju od 1 mSv/godišnje i da će obezbediti skoro polovinu ukupne godišnje norme (2,4 mSv/god).

Ispostavilo se da stanovnici planina primaju godišnju dozu zračenja koja je nekoliko puta veća od normalne, te bi trebali češće obolijevati od leukemije i raka nego ljudi koji žive u ravnicama. U stvari, to nije istina. Naprotiv, u planinskim područjima je niža stopa mortaliteta od ovih bolesti, a dio stanovništva je dugovječan. To potvrđuje činjenicu da produženi boravak na mjestima visoke radijacijske aktivnosti nema negativan učinak na ljudski organizam.

Solarne baklje - velika opasnost od zračenja

Solarne baklje predstavljaju veliku opasnost za ljude i sav život na Zemlji, jer gustina toka sunčevog zračenja može hiljadu puta premašiti normalni nivo kosmičkog zračenja. Tako je izvanredni sovjetski naučnik A.L. Chizhevsky povezao periode nastanka sunčevih pjega s epidemijama tifusa (1883-1917) i kolere (1823-1923) u Rusiji. Na osnovu grafikona koje je napravio, još 1930. godine predvidio je pojavu opsežne pandemije kolere 1960-1962, koja je počela u Indoneziji 1961. godine, a zatim se brzo proširila na druge zemlje Azije, Afrike i Evrope.

Danas je prikupljeno mnoštvo podataka koji ukazuju na povezanost jedanaestogodišnjih ciklusa sunčeve aktivnosti i izbijanja bolesti, kao i sa masovnim migracijama i godišnjim dobima brzog razmnožavanja insekata, sisara i virusa. Hematolozi su otkrili porast broja srčanih i moždanih udara u periodima maksimalne sunčeve aktivnosti. Takva statistika proizlazi iz činjenice da se u ovom trenutku kod ljudi povećava zgrušavanje krvi, a kako je kod pacijenata sa srčanim oboljenjima kompenzatorna aktivnost potisnuta, javljaju se kvarovi u njegovom radu, uključujući nekrozu srčanog tkiva i krvarenja u mozgu.

Velike solarne baklje se ne događaju tako često - jednom u 4 godine. U to vrijeme se povećava broj i veličina sunčevih pjega, a u solarnoj koroni se formiraju moćne koronalne zrake koje se sastoje od protona i male količine alfa čestica. Astrolozi su registrovali svoj najmoćniji tok 1956. godine, kada se gustina kosmičkog zračenja na površini zemlje povećala 4 puta. Još jedna posljedica takve solarne aktivnosti bila je aurora, zabilježena u Moskvi i Moskovskoj oblasti 2000. godine.

Kako se zaštititi?

Naravno, povećano pozadinsko zračenje u planinama nije razlog za odbijanje izleta u planine. Međutim, vrijedi razmisliti o sigurnosnim mjerama i otići na putovanje s prijenosnim radiometrom, koji će pomoći u kontroli razine zračenja i, ako je potrebno, ograničiti vrijeme provedeno u opasnim područjima. Ne biste trebali boraviti u području gdje očitavanja brojila pokazuju jonizujuće zračenje od 7 µSv/h duže od mjesec dana.

Sunčevo zračenje, koje uključuje elektromagnetne talasne dužine manje od 4 μm1, u meteorologiji se obično naziva kratkotalasnim zračenjem. U sunčevom spektru postoji ultraljubičasto (< 400 нм), видимую (= 400…760 нм) и инфракрасную (>760 nm) dijelovi.

Sunčevo zračenje koje dolazi direktno iz solarnog diska naziva se direktno sunčevo zračenje S. Obično se karakteriše intenzitetom, tj. količinom energije zračenja u kalorijama koje za 1 minut prođu kroz 1 cm2 površine koja se nalazi okomito na sunčeve zrake.

Intenzitet direktnog sunčevog zračenja koje stiže na gornju granicu Zemljine atmosfere naziva se solarna konstanta S 0 . To je otprilike 2 cal/cm2 min. Na površini Zemlje, direktno sunčevo zračenje je uvijek znatno manje od ove vrijednosti, jer je, prolazeći kroz atmosferu, njena sunčeva energija oslabljena zbog apsorpcije i raspršivanja molekulima zraka i suspendiranim česticama (čestice prašine, kapljice, kristali). Slabljenje direktnog sunčevog zračenja atmosferom karakterizira ili koeficijent prigušenja a ili koeficijent transparentnosti t.

Za izračunavanje direktnog sunčevog zračenja koje pada na okomitu površinu, obično se koristi Bouguerova formula:

gdje je S m direktno sunčevo zračenje, cal cm-2 min-1, za datu masu atmosfere; S 0 je solarna konstanta; p t je koeficijent transparentnosti za datu masu atmosfere; t je masa atmosfere atmosfera na putu sunca

sa se ne nalazi prema formuli, već prema tabeli Bemporad. Iz formule (3.1) slijedi da

1 1 µm = 10-3 nm = 10-6 m. Mikrometri se nazivaju i mikroni, a nanometri se nazivaju milimikroni. 1 nm = 10-9 m.

gdje je h visina sunca iznad horizonta.

Zračenje koje dolazi na zemljinu površinu iz svih tačaka neba naziva se difuzno D. Zbir direktnog i difuznog sunčevog zračenja koje stiže na horizontalnu površinu zemlje je ukupno sunčevo zračenje Q:

Q = S" + D. (3.4)

Ukupno zračenje koje dopire do površine zemlje, djelimično se reflektira od nje, stvara reflektirano zračenje R, usmjereno sa zemljine površine u atmosferu. Ostatak ukupnog sunčevog zračenja apsorbuje Zemljina površina. Odnos zračenja reflektovanog od zemljine površine i ukupnog dolaznog zračenja naziva se albedoA.

Vrijednost A R karakterizira refleksivnost zemlje

nova površina. Izražava se u dijelovima jedinice ili procentima. Razlika između ukupnog i reflektovanog zračenja naziva se apsorbovana radijacija, ili bilans kratkotalasnog zračenja zemljine površine B k:

Površina zemlje i Zemljina atmosfera, kao i sva tijela s temperaturom iznad apsolutne nule, također emituju zračenje, koje se konvencionalno naziva dugovalno zračenje. Njegove talasne dužine su približno od

4 do 100 µm.

Prirodno zračenje zemljine površine, prema Stefan-Boltzmannom zakonu, proporcionalno je četvrtom stepenu njene apsolutne temperature.

gdje je = 0,814 10-10 cal/cm2 min deg4 Stefan-Boltzmannova konstanta, relativna emisivnost aktivne površine: za većinu prirodnih površina 0,95.

Atmosfersko zračenje je usmjereno i prema Zemlji i u svemir. Dio dugovalnog atmosferskog zračenja usmjerenog prema dolje i koji dolazi do Zemljine površine naziva se protuzračenje atmosfere i označava se E a.

Razlika između prirodnog zračenja zemljine površine E z i kontra zračenja atmosfere E a naziva se efektivno zračenje.

Vrijednost E eff, uzeta sa suprotnim predznakom, predstavlja balans dugovalnog zračenja na površini zemlje.

Razlika između svih dolaznih i svih odlaznih zračenja naziva se

3.1. Instrumenti za mjerenje ravnoteže zračenja

I njegove komponente

Za mjerenje intenziteta energije zračenja koriste se aktinometrijski instrumenti različitih dizajna. Uređaji mogu biti apsolutni i relativni. Za apsolutne instrumente očitanja se dobivaju odmah u termičkim jedinicama, a za relativne - u relativnim, stoga je za takve instrumente potrebno znati faktore konverzije za prijelaz na termičke jedinice.

Apsolutni uređaji su prilično složeni u dizajnu i rukovanju i nisu u širokoj upotrebi. Koriste se prvenstveno za provjeru relativnih instrumenata. U projektiranju relativnih uređaja najčešće se koristi termoelektrična metoda koja se temelji na ovisnosti jačine termostruje o temperaturnoj razlici između spojeva.

Prijemnik termoelektričnih uređaja su termoelementi napravljeni od spojeva dva metala (slika 3.1). Temperaturna razlika između spojeva nastaje kao rezultat različite apsorpcije spojeva ili

vanometar 3. U drugom slučaju, temperaturna razlika između spojeva se postiže senčenjem nekih (spoj 3) i zračenjem drugih (spoj 2) sunčevim zračenjem. Budući da je temperaturna razlika između spojeva određena dolaznim sunčevim zračenjem, njen intenzitet će biti proporcionalan jačini termoelektrične struje:

gdje je N devijacija igle galvanometra, a faktor konverzije, cal/cm2 min.

Dakle, da bi se izrazio intenzitet zračenja u termičkim jedinicama, potrebno je očitavanje galvanometra pomnožiti sa faktorom konverzije.

Faktor konverzije za par termoelektrični uređaj-galvanometar određuje se poređenjem sa kontrolnim uređajem ili se izračunava iz električnih karakteristika sadržanih u sertifikatima galvanometra i aktinometrijskog uređaja, sa tačnošću od 0,0001 cal/cm2 min koristeći formulu

gdje je a faktor konverzije; cijena podjele skale galvanometra, mA; k osjetljivost termoelektričnog uređaja, milivolt po 1 cal/cm2 min; R b otpor termoelementa, Ohm; R r unutrašnji otpor galvanometra, Ohm; R dodatni dodatni otpor galvanometra, Ohm .

Termoelektrični aktinometar AT-50 služi za mjerenje direktnog sunčevog zračenja.

Aktinometar. Prijemnik aktinometra je disk 1 od srebrne folije (slika 3.2). Na strani okrenutoj prema suncu, disk je zacrnjen, a sa druge strane na njega su zalijepljeni unutrašnji spojevi termalnih zvijezda od manganina i konstantana, koji se sastoje od 36 termoelemenata, kroz zaptivku od izolacijskog papira (na slici je prikazano samo sedam termoelemenata). dijagram). Vanjski spojevi 3 termalne zvijezde kroz izolacijski papir

Rice. 3.2. Kolo termalne zvijezde

zid 5 je zalijepljen na bakarni disk4. By-

kćeri aktinometra potonji je smješten u masivnom bakrenom kućištu sa zagradama na koje su pričvršćene

provodnici termoelementa i meke žice 6 (slika 3.3).

Tijelo sa držačima je zatvoreno kućištem 7, učvršćenim navrtkom8 i spojeno vijkom10 na mjernu cijev9. Unutar cijevi se nalazi pet dijafragmi, raspoređenih u opadajućem redoslijedu njihovog prečnika od 20 do 10 mm prema tijelu. Dijafragme se drže na mjestu pomoću ravnih i opružnih podložaka postavljenih između tijela i najmanje membrane. Unutrašnjost dijafragme je zacrnjena.

Na krajevima cijevi nalaze se prstenovi 12 i 13 za usmjeravanje aktinometra prema suncu. Na prstenu 13 je rupa, a na prstenu 12 tačka. Kada je pravilno instaliran, snop svjetlosti koji prolazi kroz rupu treba precizno pogoditi tačku prstena12. Cev je zatvorena poklopcem 11 koji se može skinuti, koji služi za određivanje nulte pozicije galvanometra i štiti prijemnik od kontaminacije.

Cev 9 je spojena na postolje14, postavljeno na plato16 sa paralaksnim stativom17. Da biste postavili os stativa prema geografskoj širini mjesta, koristite skalu 18 s podjelama, oznaku 19 i vijak 20.

Instalacija. Prvo, os stativa se postavlja prema geografskoj širini mjesta posmatranja. Da biste to učinili, olabavite vijak 20 i okrenite osovinu stativa do podjela skale 18, koji odgovara

datoj geografskoj širini, uz rizik od 19 i Rice. 3.3.Termoelektričnifiksirajte os u ovom položaju

aktinometar AT-50

NI. Zatim se aktinometar postavlja na vodoravno postolje tako da je strelica na platou orijentirana na sjever, a nakon skidanja poklopca se orijentira prema suncu otpuštanjem zavrtnja 23 i okretanjem ručke 22; cijev9 se okreće sve dok snop svjetlosti kroz rupu na prstenu13 ne udari u tačku na prstenu12. Nakon toga, žice aktinometra, sa otvorenim poklopcem 11, spajaju se na priključke galvanometra (+) i (C), poštujući polaritet. Ako igla galvanometra odstupi iznad nule, žice se zamjenjuju.

Zapažanja. 1 minut prije početka promatranja provjerite ugradnju aktinometarskog prijemnika na sunce. Nakon toga, poklopac se zatvara i galvanometrom se očitava nulta pozicija N 0. Zatim skinite poklopac, provjerite tačnost ciljanja prema suncu i očitajte očitanja galvanometra 3 puta u intervalu od 10-15 s (N 1, N 2, N 3) i temperaturu na galvanometru. Nakon promatranja, uređaj se zatvara poklopcem kućišta.

Obrada zapažanja. Iz tri očitavanja pomoću galvanometra, srednja vrijednost N c se nalazi sa tačnošću od 0,1:

N sa N 1N 2N 3. 3

Da biste dobili ispravljeno očitanje N na prosječnu vrijednost N, unesite korekciju skale N, temperaturnu korekciju N t iz potvrde o kalibraciji galvanometra i oduzmite položaj nulte tačke N 0:

N N Nt N0 .

Da bi se izrazio intenzitet sunčevog zračenja S u cal/cm2 min, očitanja galvanometra N se množe sa faktorom konverzije:

Intenzitet direktnog sunčevog zračenja na horizontalnoj površini izračunava se pomoću formule (3.3).

Visina sunca iznad horizonta h i sinh može se odrediti jednačinom

sin h = sin sin+ cos cos cos,

gdje je geografska širina mjesta posmatranja; deklinacija sunca za određeni dan (Dodatak 9); satni ugao sunca, meren od pravog podneva. Određuje se pravim vremenom sredine posmatranja: t izvor = 15 (t izvor 12 sati).

Termoelektrični piranometar P-3x3 koristi se za mjerenje difuznog i ukupnog sunčevog zračenja.

Struktura piranometra (slika 3.4).

Prijemni dio piranometra je termoelektrična baterija 1, koja se sastoji od 87 termoelemenata napravljenih od manganina i konstantana. Trake manganina i konstantana dužine 10 mm redom su zalemljene i položene u kvadrat 3x3 cm tako da se lemovi nalaze u sredini i na uglovima. Sa vanjske strane, površina termoelementa je prekrivena čađom i magnezijumom. Parni spojevi termoelementa su obojeni u bijelo, a neparni spojevi

- u crnom. Raskrsnice su locirane tako da

crna i bijela područja se izmjenjuju

Rice. 3.4. Termoelektrični piranometar P-3x3

šahovnica. Preko izolacionog papira, termoelement je pričvršćen za rebra pločice 2, pričvršćen za telo3.

Zbog različite apsorpcije sunčevog zračenja, stvara se temperaturna razlika između crnih i bijelih spojeva, pa se u krugu javlja toplinska struja. Vodovi iz termoelementa spojeni su na terminale 4, na koje su spojene žice koje povezuju piranometar sa galvanometrom.

Gornji dio kućišta zatvoren je staklenim poluloptastim poklopcem 5 radi zaštite termoelementa od vjetra i padavina. Za zaštitu termoelementa i staklenog poklopca od moguće kondenzacije vodene pare, na dnu kućišta nalazi se sušilica za staklo6 sa hemijskim apsorberom vlage (metalni natrijum, silika gel, itd.).

Kućište sa termoelementom i staklenim poklopcem čini glavu piranometra, koja je pričvršćena na postolje 7, pričvršćena u tronožac 8 vijkom 9. Stativ je montiran na osnovu kućišta i ima dva zavrtnja10. Prilikom mjerenja raspršenog ili ukupnog zračenja, piranometar se postavlja horizontalno u nivou okretanjem vijaka10.

Da bi se glava piranometra zasjenila od direktne sunčeve svjetlosti, koristi se zaslon za sjenu, čiji je promjer jednak promjeru staklenog poklopca. Sjenilo je postavljeno na cijev 14, koja je vijkom 13 povezana s horizontalnom šipkom 12.

Kada je piranometarski prijemnik zasjenjen ekranom u sjeni, mjeri se raspršeno zračenje, a bez sjene se mjeri ukupno zračenje.

Za određivanje nulte pozicije igle galvanometra, kao i za zaštitu staklenog poklopca od oštećenja, glava piranometra je prekrivena metalnim poklopcem 16.

Instalacija. Uređaj je instaliran na otvorenom prostoru. Pre posmatranja, proverite prisustvo sredstva za sušenje u staklenom sušaču (1/3 mašine za sušenje treba da bude napunjena sredstvom za sušenje). Zatim se cijev 14 sa zaslonom za sjenu 15 pričvrsti na šipku 12 pomoću vijka 13.

Piranometar je uvijek okrenut prema suncu istom stranom, označenom brojem na glavi. Za okretanje glave piranometra s brojevima prema suncu, vijak 9 se lagano olabavi i učvrsti u tom položaju.

Horizontalnost termoelementa se provjerava na nivou 11 i, ako nije ispravna, podešava se pomoću vijaka za podešavanje 10.

Galvanometar za mjerenje jačine termostruje postavljen je na sjevernoj strani piranometra na takvoj udaljenosti da promatrač, prilikom očitavanja, ne zasjeni piranometar ne samo od direktne sunčeve svjetlosti.

zraka, ali i sa delova neba. Ispravna veza piranometra sa galvanometrom se provjerava sa uklonjenim poklopcem piranometra i otpuštenom bravom galvanometra. Kada igla odstupi iznad nule na skali, žice se zamjenjuju.

Zapažanja. Neposredno prije promatranja provjerite da li je uređaj pravilno postavljen u ravni i u odnosu na sunce. Za mjerenje nulte pozicije galvanometra glava piranometra se zatvara poklopcem 16 i bilježe se očitanja galvanometra N 0. Nakon toga uklanja se poklopac piranometra i vrši se niz očitavanja u intervalima od 10-15 s.

Najprije se očitavanja galvanometra uzimaju zasenčenim piranometrom kako bi se odredilo raspršeno zračenje N 1, N 2, N 3, a zatim u nezasjenjenom položaju (zasjenčić se spušta otpuštanjem vijka 13) kako bi se odredilo ukupno zračenje N 4, N 5, N 6. Nakon promatranja, cijev sa sjenilom se odvrne i piranometar se zatvori poklopcem kućišta.

Obrada zapažanja. Iz serije očitavanja na galvanometru za svaku vrstu zračenja određuju se prosječne vrijednosti N D i N Q:

Tada se dobijaju ispravljene vrednosti N D i N Q. U tu svrhu, korekcije skale N D i N Q se određuju iz prosječnih vrijednosti iz kalibracijske potvrde galvanometra i oduzima se očitavanje metka galvanometra:

ND ND N N0 , NQ NQ N N0 .

Za određivanje intenziteta raspršenog zračenja D u cal/cm2 min, potrebno je očitavanje galvanometra N D pomnožiti sa faktorom konverzije:

Da bi se odredilo ukupno zračenje Q u cal/cm2 min, uvodi se i faktor korekcije za visinu sunca F h. Ovaj korektivni faktor je dat u verifikacionom sertifikatu u obliku grafikona: visina sunca iznad horizonta je iscrtana na osi apscise, a faktor korekcije je iscrtan na osi ordinata.

Uzimajući u obzir faktor korekcije za visinu sunca, ukupno zračenje se određuje po formuli

Q = a (NQ ND )Fh + ND .

Kada se promatra piranometrom, intenzitet direktnog zračenja na horizontalnoj površini može se izračunati kao razlika između ukupnog i raspršenog zračenja:

Putni termoelektrični albedometar AP-3x3 je namenjen za

idealan za merenje ukupnog, rasejanog i reflektovanog zračenja u terenskim uslovima. U praksi se uglavnom koristi za mjerenje albeda aktivne površine.

Albedometar. Prijemnik albedometra (slika 3.5) je glava piranometra1, pričvršćena na čahuru2 na cijev3 sa kardanom4 i ručkom5. Rotirajući ručku za 180°, prijemnik može biti okrenut prema gore za mjerenje dolaznog kratkotalasnog zračenja i prema dolje za mjerenje reflektovanog kratkotalasnog zračenja. Kako bi se osiguralo da je cijev u okomitom položaju, posebna težina klizi unutar nje na šipku, koja se uvijek pomiče prema dolje kada se uređaj okreće. Da bi se ublažili udari pri okretanju uređaja, na krajevima cijevi se postavljaju gumene brtve6.

Kada je rastavljen, uređaj se montira na podnožje metalnog kućišta.

(C) sa otvorenim prijemnikom i otpuštenim odvodnikom galvanometra. Ako igla galvanometra prijeđe nulu, žice se zamjenjuju.

Prilikom osmatranja u stalnom prostoru, prijemnik albedometra se postavlja na visini od 1-1,5 m iznad aktivne površine, au poljoprivrednim poljima - na udaljenosti od 0,5 m od gornjeg nivoa vegetacionog pokrivača. Prilikom mjerenja ukupnog i raspršenog zračenja, glava albedometra je okrenuta brojem prema suncu.

Zapažanja. 3 minuta prije početka posmatranja označite nultu tačku. Da biste to učinili, glava albedometra se zatvara poklopcem i uzimaju se očitanja galvanometra N 0. Zatim otvorite poklopac i izvršite tri očitavanja na galvanometru sa albedometarskim prijemnikom postavljenim nagore da izmjerite dolazno ukupno zračenje: N 1, N 2, N 3. Nakon trećeg očitavanja, prijemnik se spušta i nakon 1 minute vrše se tri očitavanja za mjerenje reflektovanog zračenja: N 4, N 5, N 6. Zatim se prijemnik ponovo okreće i nakon 1 minute vrše se još tri očitavanja za mjerenje dolaznog ukupnog zračenja: N 7, N 8, N 9. Nakon završetka serije očitavanja, prijemnik se zatvara poklopcem.

Obrada zapažanja. Prvo izračunajte prosječna očitanja galvanometra za svaku vrstu zračenja N Q i N Rk:

N Q N 1N 2N 3N 7N 8N 9, 6

N Rk N 4N 5N 6. 3

Zatim se u prosječne vrijednosti uvodi korekcija skale iz kalibracijske potvrde N Q i N Rk, oduzima se nulta točka N 0 i određuju se korigirane vrijednosti N Q i N Rk:

N QN QN N 0 , N RkN RkN N 0 .

Budući da se albedo izražava kao omjer reflektiranog zračenja i ukupnog zračenja, faktor konverzije se smanjuje i albedo se izračunava kao omjer korigiranih očitanja galvanometra pri mjerenju reflektovanog i ukupnog zračenja (u procentima):

Albedometar je najsvestraniji uređaj. Ako postoji faktor konverzije, može se koristiti za određivanje ukupnog zračenja, raspršenog, reflektovanog i izračunavanje direktnog zračenja na horizontalnoj površini. Prilikom posmatranja raspršenog zračenja potrebno je koristiti senčasti ekran da bi se prijemnik zaštitio od direktne sunčeve svjetlosti.

Termoelektrični mjerač ravnoteže M-10 koristi se za merenje

cija radijacijske ravnoteže donje površine, ili zaostalo zračenje, što je algebarski zbir svih vrsta zračenja koje prima i gubi ova površina. Dolazni dio zračenja sastoji se od direktnog zračenja na horizontalnoj površini S", raspršenog zračenja D i atmosferskog zračenja E a. Odlazni dio radijacijskog bilansa, odnosno izlaznog zračenja, je reflektovano kratkotalasno zračenje R K i dugovalno zračenje sa zemlje E 3.

Rad balansnog mjerača temelji se na pretvaranju tokova zračenja u termoelektromotornu silu pomoću termoelementa.

Elektromotorna sila koja nastaje u termoelementu proporcionalna je temperaturnoj razlici između gornjeg i donjeg prijemnika balansnog merača. Pošto temperatura prijemnika zavisi od dolaznog i izlaznog zračenja, elektromotorna sila će biti proporcionalna razlici u fluksovima zračenja koji dolaze odozgo i ispod prijemnika.

Radijacijska ravnoteža B kada se mjeri balansom je izražena jednadžbom

N očitavanje galvanometra, k faktor korekcije uzimajući u obzir utjecaj brzine vjetra (tabela 3.1).

Tabela 3.1

Korekcioni faktor k (primjer)

Očitavanja merača ravnoteže, pomnožena sa faktorom korekcije koji odgovara datoj brzini vetra, svode se na očitavanja balansnog merača u mirnim uslovima.

Balans mjerač(Sl. 3.6). Prijemnik balansnog mjerača su dvije pocrnjele tanke bakarne ploče 1 i 2, u obliku kvadrata sa stranicom od 48 mm. Sa unutrašnje strane, 3 i 4 termoelementa su zalijepljeni na njih kroz papirne zaptivke. Spojevi su formirani zavojima konstantanske trake namotane na bakreni blok5. Svaki okret vrpce je do pola posrebren. Početak i kraj srebrnog sloja služe kao termobrtve. Parni spojevi su zalijepljeni na vrh, a neparni

na donju ploču. Cijeli termoelement se sastoji od deset šipki, od kojih svaka ima 32-33 zavoja namotana na sebi. Prijemnik merača ravnoteže smešten je u kućište6 u obliku diska prečnika 96 mm i debljine 4 mm. Tijelo je spojeno na ručku7 kroz koju se provlače vodovi8 iz termoelementa. Balans metar pomoću kugličnih zglobova

Instalacija. Uređaj se pričvršćuje utičnicom na kraj drvene letve na visini od 1,5 m od tla. Prijemnik se uvijek postavlja horizontalno sa istom prihvatnom stranom prema gore, označenom na uređaju brojem 1. Vodovi iz termoelementa su spojeni na galvanometar.

U većini slučajeva, mjerač ravnoteže je zasjenjen ekranom od direktnog sunčevog zračenja. Stoga je aktinometar postavljen na istoj šini sa mjernim mjeračem za mjerenje direktnog sunčevog zračenja. Kako bi se uzeo u obzir utjecaj brzine vjetra, anemometar se postavlja na nivou balansnog mjerača i na maloj udaljenosti od njega.

Zapažanja. 3 minuta prije početka posmatranja utvrđuje se nulta tačka balansnog mjerača N 0. Ovo se radi sa otvorenim krugom. Nakon toga se merač ravnoteže povezuje sa galvanometrom tako da igla galvanometra skrene udesno, a na meraču ravnoteže N 1, N 2, N 3 se vrše tri očitavanja i istovremeno tri očitavanja na anemometru 1, 2, 3. . Ako je mjerač ravnoteže ugrađen sa zaslonom u sjeni, tada se nakon prvog i drugog očitanja na mjeraču ravnoteže vrše dva očitavanja na aktinometru

Zasljepljujući disk sunca oduvijek je uzbuđivao umove ljudi i služio kao plodna tema za legende i mitove. Od davnina ljudi su nagađali o njegovom uticaju na Zemlju. Koliko su naši daleki preci bili bliski istini. Energiji zračenja Sunca dugujemo postojanje života na Zemlji.

Šta je radioaktivno zračenje naše zvijezde i kako ono utiče na zemaljske procese?

Šta je sunčevo zračenje

Sunčevo zračenje je ukupnost sunčeve materije i energije koja ulazi u Zemlju. Energija putuje u obliku elektromagnetnih talasa brzinom od 300 hiljada kilometara u sekundi, prolazi kroz atmosferu i stiže do Zemlje za 8 minuta. Raspon talasa koji učestvuju u ovom "maratonu" je veoma širok - od radio talasa do rendgenskih zraka, uključujući i vidljivi deo spektra. Zemljina površina je pod uticajem direktnih i raspršenih sunčevih zraka iz Zemljine atmosfere. To je rasipanje plavo-plavih zraka u atmosferi ono što objašnjava plavetnilo neba po vedrom danu. Žuto-narandžasta boja solarnog diska nastaje zbog činjenice da odgovarajući valovi prolaze gotovo bez raspršivanja.

Sa zakašnjenjem od 2-3 dana, "solarni vjetar" stiže do Zemlje, koja je nastavak solarne korone i sastoji se od jezgara atoma lakih elemenata (vodika i helijuma), kao i elektrona. Sasvim je prirodno da sunčevo zračenje ima snažan uticaj na ljudski organizam.

Uticaj sunčevog zračenja na ljudski organizam

Elektromagnetski spektar sunčevog zračenja sastoji se od infracrvenog, vidljivog i ultraljubičastog dijela. Budući da njihovi kvanti imaju različite energije, oni imaju različite efekte na osobu.

unutrašnje osvetljenje

Higijenski značaj sunčevog zračenja je također izuzetno velik. Budući da je vidljiva svjetlost odlučujući faktor u dobivanju informacija o vanjskom svijetu, potrebno je osigurati dovoljan nivo osvjetljenja u prostoriji. Njegova regulacija se provodi u skladu sa SNiP-om, koji se za sunčevo zračenje izrađuje uzimajući u obzir svjetlosne i klimatske karakteristike različitih geografskih zona i uzimaju se u obzir pri projektovanju i izgradnji različitih objekata.

Čak i površna analiza elektromagnetnog spektra sunčevog zračenja dokazuje koliki je uticaj ove vrste zračenja na ljudski organizam.

Raspodjela sunčevog zračenja na Zemljinoj teritoriji

Ne dolazi svo zračenje koje dolazi od Sunca do površine Zemlje. A za to postoji mnogo razloga. Zemlja nepokolebljivo odbija napade onih zraka koje su destruktivne za njenu biosferu. Ovu funkciju obavlja ozonski štit naše planete, sprječavajući prolazak najagresivnijeg dijela ultraljubičastog zračenja. Atmosferski filter u obliku vodene pare, ugljičnog dioksida i čestica prašine suspendiranih u zraku u velikoj mjeri reflektira, raspršuje i apsorbira sunčevo zračenje.

Onaj njen dio koji je savladao sve ove prepreke pada na površinu zemlje pod različitim uglovima, u zavisnosti od geografske širine područja. Sunčeva toplina koja daje život neravnomjerno je raspoređena po teritoriji naše planete. Kako se visina Sunca mijenja tokom cijele godine iznad horizonta, mijenja se i masa zraka kroz koju prolaze sunčeve zrake. Sve to utiče na distribuciju intenziteta sunčevog zračenja širom planete. Opća tendencija je sljedeća: ovaj parametar se povećava od pola prema ekvatoru, jer što je veći upadni ugao zraka, to više topline pada po jedinici površine.

Mape solarnog zračenja omogućavaju vam da imate sliku distribucije intenziteta sunčevog zračenja na Zemljinoj teritoriji.

Uticaj sunčevog zračenja na klimu Zemlje

Infracrvena komponenta sunčevog zračenja ima odlučujući uticaj na klimu Zemlje.

Jasno je da se to dešava samo kada je Sunce iznad horizonta. Ovaj uticaj zavisi od udaljenosti naše planete od Sunca, koja se menja tokom godine. Zemljina orbita je elipsa unutar koje se nalazi Sunce. Na godišnjem putu oko Sunca, Zemlja se ili udaljava od svog svjetiljka ili mu se približava.

Osim promjene udaljenosti, količina radijacije koja dopire do Zemlje određena je nagibom Zemljine ose prema orbitalnoj ravni (66,5°) i promjenom godišnjih doba koju ona uzrokuje. Ljeti je veći nego zimi. Na ekvatoru ovaj faktor ne postoji, ali kako se širina mjesta posmatranja povećava, jaz između ljeta i zime postaje značajan.

U procesima koji se dešavaju na Suncu dešavaju se sve vrste kataklizmi. Njihov uticaj je delimično nadoknađen ogromnim udaljenostima, zaštitnim svojstvima zemljine atmosfere i Zemljinog magnetnog polja.

Kako se zaštititi od sunčevog zračenja

Infracrvena komponenta sunčevog zračenja je željena toplina kojoj se stanovnici srednjih i sjevernih geografskih širina raduju tokom svih ostalih godišnjih doba. Sunčevo zračenje kao zdravstveni faktor koriste i zdravi i bolesni ljudi.

Međutim, ne smijemo zaboraviti da je toplota, kao i ultraljubičasto zračenje, vrlo jak iritant. Zloupotreba njihovog djelovanja može dovesti do opekotina, općeg pregrijavanja tijela, pa čak i do pogoršanja kroničnih bolesti. Prilikom sunčanja treba se pridržavati pravila koja su provjerena životom. Posebno treba biti oprezan kada se sunčate u vedrim sunčanim danima. Dojenčad i starije osobe, bolesnici s kroničnom tuberkulozom i problemima sa kardiovaskularnim sistemom trebali bi se zadovoljiti difuznim sunčevim zračenjem u hladu. Ovo ultraljubičasto svjetlo je sasvim dovoljno da zadovolji potrebe tijela.

Čak i mlade ljude koji nemaju posebnih zdravstvenih problema treba zaštititi od sunčevog zračenja.

Sada se pojavio pokret čiji se aktivisti protive sunčanju. I ne uzalud. Preplanula koža je nesumnjivo prelepa. Ali melanin koji proizvodi tijelo (ono što nazivamo sunčanjem) je njegova zaštitna reakcija na izlaganje sunčevom zračenju. Nema koristi od sunčanja! Postoje čak i dokazi da sunčanje skraćuje život, budući da zračenje ima kumulativno svojstvo - akumulira se tokom života.

Ako je situacija tako ozbiljna, potrebno je savjesno slijediti pravila koja propisuju kako se zaštititi od sunčevog zračenja:

• strogo ograničite vrijeme sunčanja i radite to samo u sigurnim satima;
• kada ste na aktivnom suncu, nosite šešir širokog oboda, zatvorenu odjeću, sunčane naočale i kišobran;
• Koristite samo visokokvalitetne kreme za sunčanje.

Da li je sunčevo zračenje opasno za ljude u svako doba godine? Količina sunčevog zračenja koja dopire do Zemlje povezana je sa promjenom godišnjih doba. Na srednjim geografskim širinama ljeti je 25% više nego zimi. Nema razlike na ekvatoru, ali kako se širina mjesta posmatranja povećava, ova razlika se povećava. To je zbog činjenice da je naša planeta nagnuta pod uglom od 23,3 stepena u odnosu na sunce. Zimi je nisko iznad horizonta i osvjetljava tlo samo kliznim zracima, koji manje zagrijavaju osvijetljenu površinu. Ovakav položaj zraka uzrokuje njihovu distribuciju na većoj površini, što smanjuje njihov intenzitet u odnosu na ljetni strm pad. Osim toga, prisustvo oštrog ugla kada zraci prolaze kroz atmosferu "produžuje" njihov put, uzrokujući da gube više topline. Ova okolnost smanjuje uticaj sunčevog zračenja zimi.

Sunce je zvijezda koja je izvor topline i svjetlosti za našu planetu. On "kontroliše" klimu, promjenu godišnjih doba i stanje cijele biosfere Zemlje. I samo poznavanje zakona ovog moćnog uticaja omogućiće nam da ovaj životvorni dar koristimo za dobrobit zdravlja ljudi.

Sunčevo zračenje je zračenje karakteristično za zvijezdu našeg planetarnog sistema. Sunce je glavna zvijezda oko koje se okreću Zemlja i njene susjedne planete. U stvari, to je ogromna vruća lopta plina, koja neprestano emituje tokove energije u prostor oko sebe. To je ono što se zove zračenje. Smrtonosna, u isto vrijeme, ova energija je jedan od glavnih faktora koji omogućavaju život na našoj planeti. Kao i sve na ovom svijetu, dobrobiti i štete sunčevog zračenja za organski život usko su međusobno povezane.

Opšti pregled

Da biste razumeli šta je sunčevo zračenje, prvo morate razumeti šta je Sunce. Glavni izvor toplote koji obezbeđuje uslove za organsko postojanje na našoj planeti u univerzalnim prostranstvima je samo mala zvezda na galaktičkoj periferiji Mlečnog puta. Ali za zemljane, Sunce je centar mini-univerzuma. Na kraju krajeva, naša planeta se okreće oko ove gomile gasa. Sunce nam daje toplinu i svjetlost, odnosno opskrbljuje oblike energije bez kojih bi naše postojanje bilo nemoguće.

U davna vremena, izvor sunčevog zračenja - Sunce - bilo je božanstvo, predmet vrijedan obožavanja. Sunčeva putanja preko neba ljudima se činila očiglednim dokazom Božje volje. Pokušaji da se shvati suština fenomena, da se objasni šta je ova zvezda, učinjeni su dugo vremena, a posebno značajan doprinos im je dao Kopernik, formirajući ideju heliocentrizma, koja je bila upadljivo drugačija od opšteprihvaćene geocentrizma tog doba. Međutim, pouzdano je poznato da su još u davna vremena naučnici više puta razmišljali o tome šta je Sunce, zašto je toliko važno za bilo koji oblik života na našoj planeti, zašto je kretanje ove svjetiljke upravo ono na koji vidimo to.

Napredak tehnologije omogućio je bolje razumijevanje šta je Sunce, koji se procesi odvijaju unutar zvijezde, na njenoj površini. Naučnici su naučili šta je sunčevo zračenje, kako gasni objekat utiče na planete u zoni svog uticaja, posebno na klimu Zemlje. Sada čovječanstvo ima dovoljno obimnu bazu znanja da može sa sigurnošću reći: bilo je moguće saznati šta je u svojoj suštini zračenje koje emituje Sunce, kako izmjeriti ovaj energetski tok i kako formulirati karakteristike njegovog utjecaja na različite oblike organskog života na Zemlji.

O terminima

Najvažniji korak u savladavanju suštine koncepta napravljen je u prošlom veku. Tada je eminentni astronom A. Eddington formulirao pretpostavku: termonuklearna fuzija se događa u dubinama sunca, što omogućava oslobađanje ogromne količine energije koja se emituje u prostor oko zvijezde. Pokušavajući da se proceni veličina sunčevog zračenja, uloženi su napori da se utvrde stvarni parametri okruženja na svetiljku. Dakle, temperatura jezgra, prema naučnicima, dostiže 15 miliona stepeni. Ovo je dovoljno da se nosi sa međusobnim odbojnim uticajem protona. Sudar jedinica dovodi do stvaranja jezgri helijuma.

Nove informacije privukle su pažnju mnogih istaknutih naučnika, uključujući A. Einsteina. U pokušajima da procijene količinu sunčevog zračenja, naučnici su otkrili da su jezgra helijuma po svojoj masi inferiorna u odnosu na ukupnu vrijednost od 4 protona neophodna za formiranje nove strukture. Tako je identifikovana karakteristika reakcija, nazvana „defekt mase“. Ali u prirodi ništa ne može nestati bez traga! U pokušaju da pronađu "izbjegle" vrijednosti, naučnici su uporedili iscjeljivanje energijom i specifičnost masovnih promjena. Tada je bilo moguće otkriti da razliku emituju gama zraci.

Emitirani objekti probijaju se od jezgra naše zvijezde do njene površine kroz brojne plinovite atmosferske slojeve, što dovodi do fragmentacije elemenata i stvaranja elektromagnetnog zračenja na temelju njih. Među ostalim vrstama sunčevog zračenja je svjetlost koju percipira ljudsko oko. Grube procjene govore da proces prolaska gama zraka traje oko 10 miliona godina. Još osam minuta - i emitovana energija stiže do površine naše planete.

Kako i šta?

Sunčevo zračenje je ukupni kompleks elektromagnetnog zračenja koji ima prilično širok raspon. To uključuje takozvani solarni vjetar, odnosno tok energije formiran od elektrona i svjetlosnih čestica. Na graničnom sloju atmosfere naše planete konstantno se opaža isti intenzitet sunčevog zračenja. Energija zvijezde je diskretna, njen prijenos se odvija kroz kvante, a korpuskularna nijansa je toliko beznačajna da se zraci mogu smatrati elektromagnetnim valovima. A njihova distribucija, kako su ustanovili fizičari, odvija se ravnomjerno i pravolinijski. Dakle, da bi se opisali sunčevo zračenje, potrebno je odrediti njegovu karakterističnu talasnu dužinu. Na osnovu ovog parametra uobičajeno je razlikovati nekoliko vrsta zračenja:

• toplo;
• radio talas;
• Bijelo svjetlo;
• ultraljubičasto;
• gama;
• rendgenski snimak.

Odnos infracrvenog, vidljivog, ultraljubičastog najbolje je procijeniti na sljedeći način: 52%, 43%, 5%.

Za kvantitativnu procjenu zračenja potrebno je izračunati gustoću energetskog fluksa, odnosno količinu energije koja u određenom vremenskom periodu dosegne ograničenu površinu površine.

Istraživanja su pokazala da sunčevo zračenje pretežno apsorbira planetarna atmosfera. Zahvaljujući tome dolazi do zagrijavanja do temperature ugodne za organski život karakterističnu za Zemlju. Postojeća ozonska školjka propušta samo stoti dio ultraljubičastog zračenja. U ovom slučaju, valovi kratke dužine koji su opasni za živa bića su potpuno blokirani. Atmosferski slojevi su sposobni da rasprše skoro trećinu sunčevih zraka, a još 20% se apsorbuje. Shodno tome, do površine planete ne stiže više od polovine ukupne energije. To je taj "ostatak" koji nauka naziva direktnim sunčevim zračenjem.

Šta kažete na više detalja?

Postoji nekoliko aspekata koji određuju koliko će biti intenzivno direktno zračenje. Najznačajniji su upadni ugao, koji zavisi od geografske širine (geografske karakteristike područja na Zemljinoj kugli), i doba godine, koje određuje kolika je udaljenost do određene tačke od izvora zračenja. Mnogo zavisi od karakteristika atmosfere – koliko je zagađena, koliko oblaka ima u datom trenutku. Konačno, priroda površine na koju snop pada igra ulogu, odnosno njena sposobnost da reflektuje dolazeće talase.

Ukupno sunčevo zračenje je veličina koja kombinuje rasute zapremine i direktno zračenje. Parametar koji se koristi za procjenu intenziteta procjenjuje se u kalorijama po jedinici površine. Istovremeno, zapamtite da se u različito doba dana vrijednosti karakteristične za zračenje razlikuju. Osim toga, energija se ne može ravnomjerno rasporediti po površini planete. Što je bliže polu, intenzitet je veći, dok su snježni pokrivači jako reflektirajući, što znači da zrak nema priliku da se zagrije. Posljedično, što je dalje od ekvatora, to će ukupno zračenje sunčevih valova biti niže.

Kako su naučnici otkrili, energija sunčevog zračenja ima ozbiljan uticaj na planetarnu klimu i potčinjava životnu aktivnost različitih organizama koji postoje na Zemlji. U našoj zemlji, kao i na teritoriji naših najbližih suseda, kao i u drugim državama koje se nalaze na severnoj hemisferi, zimi preovlađujući udeo pripada rasejanoj radijaciji, dok leti dominira direktno zračenje.

Infracrveni talasi

Od ukupne količine ukupnog sunčevog zračenja, impresivan postotak pripada infracrvenom spektru, koji ljudsko oko ne percipira. Zbog takvih valova, površina planete se zagrijava, postepeno prenoseći toplinsku energiju na zračne mase. Ovo pomaže u održavanju ugodne klime i održavanju uslova za postojanje organskog života. Ako ne dođe do ozbiljnih poremećaja, klima ostaje relativno nepromijenjena, što znači da sva stvorenja mogu živjeti u svojim uobičajenim uvjetima.

Naša zvijezda nije jedini izvor infracrvenih valova. Slično zračenje je karakteristično za svaki grijani predmet, uključujući običnu bateriju u ljudskom domu. Na principu percepcije infracrvenog zračenja rade brojni uređaji koji omogućavaju da se zagrijana tijela vide u mraku ili u drugim uvjetima koji su neugodni za oči. Inače, kompaktni uređaji koji su postali toliko popularni u posljednje vrijeme rade na sličnom principu za procjenu kroz koja područja zgrade dolazi do najvećih gubitaka topline. Ovi mehanizmi su posebno rasprostranjeni među graditeljima, kao i vlasnicima privatnih kuća, jer pomažu u prepoznavanju kroz koja područja se gubi toplina, organiziraju njihovu zaštitu i sprječavaju nepotrebnu potrošnju energije.

Ne potcenjujte uticaj sunčevog zračenja u infracrvenom spektru na ljudsko telo samo zato što naše oči ne mogu da percipiraju takve talase. Konkretno, zračenje se aktivno koristi u medicini, jer omogućava povećanje koncentracije leukocita u krvožilnom sistemu, kao i normalizaciju protoka krvi povećanjem lumena krvnih žila. Uređaji bazirani na IR spektru koriste se kao profilaktička sredstva protiv kožnih patologija, terapijski kod upalnih procesa u akutnim i kroničnim oblicima. Najmoderniji lijekovi pomažu u rješavanju koloidnih ožiljaka i trofičnih rana.

Ovo je zanimljivo

Na osnovu proučavanja faktora sunčevog zračenja, bilo je moguće stvoriti zaista jedinstvene uređaje nazvane termografi. Omogućuju pravovremeno otkrivanje raznih bolesti koje se ne mogu otkriti drugim sredstvima. Ovako možete pronaći rak ili krvni ugrušak. IR donekle štiti od ultraljubičastog zračenja, opasnog za organski život, što je omogućilo korištenje valova ovog spektra za vraćanje zdravlja astronauta koji su dugo bili u svemiru.

Priroda oko nas i dan-danas je tajanstvena, to se odnosi i na zračenje različitih talasnih dužina. Konkretno, infracrveno svjetlo još uvijek nije temeljito proučeno. Naučnici znaju da njegova nepravilna upotreba može naštetiti zdravlju. Stoga je neprihvatljivo koristiti opremu koja stvara takvo svjetlo za liječenje gnojnih upaljenih područja, krvarenja i malignih neoplazmi. Infracrveni spektar je kontraindiciran za osobe koje pate od disfunkcije srca i krvnih sudova, uključujući i one koji se nalaze u mozgu.

Vidljivo svjetlo

Jedan od elemenata ukupnog sunčevog zračenja je svjetlost vidljiva ljudskom oku. Zrake talasa putuju u ravnim linijama, tako da se ne preklapaju. Svojevremeno je ovo postalo tema velikog broja naučnih radova: naučnici su krenuli da shvate zašto je toliko nijansi oko nas. Pokazalo se da ključni parametri svjetla igraju ulogu:

• refrakcija;
• refleksija;
• apsorpcija.

Kako su naučnici otkrili, objekti sami nisu u stanju da budu izvori vidljive svetlosti, ali mogu apsorbovati zračenje i reflektovati ga. Uglovi refleksije i frekvencije talasa variraju. Tokom mnogih vekova, čovekova sposobnost da vidi se postepeno poboljšavala, ali određena ograničenja su posledica biološke strukture oka: retina je takva da može da percipira samo određene zrake reflektovanih svetlosnih talasa. Ovo zračenje je mali jaz između ultraljubičastih i infracrvenih talasa.

Brojne radoznale i misteriozne karakteristike svjetlosti ne samo da su postale tema mnogih radova, već su bile i osnova za nastanak nove fizičke discipline. Istovremeno su se pojavile nenaučne prakse i teorije, čiji pristaše vjeruju da boja može utjecati na fizičko stanje i psihu osobe. Na osnovu takvih pretpostavki, ljudi se okružuju predmetima koji im najviše prijaju, čineći svakodnevni život ugodnijim.

Ultraviolet

Jednako važan aspekt ukupnog sunčevog zračenja je ultraljubičasto zračenje, formirano od talasa velike, srednje i kratke dužine. One se međusobno razlikuju kako po fizičkim parametrima tako i po karakteristikama njihovog utjecaja na oblike organskog života. Dugi ultraljubičasti talasi, na primjer, uglavnom se raspršuju u atmosferskim slojevima, a samo mali postotak dopire do površine zemlje. Što je valna dužina kraća, takvo zračenje dublje može prodrijeti u ljudsku (i ne samo) kožu.

S jedne strane, ultraljubičasto zračenje je opasno, ali bez njega je nemoguće postojanje raznolikog organskog života. Ovo zračenje je odgovorno za stvaranje kalciferola u organizmu, a ovaj element je neophodan za izgradnju koštanog tkiva. UV spektar je moćna prevencija rahitisa i osteohondroze, što je posebno važno u djetinjstvu. Osim toga, takvo zračenje:

• normalizira metabolizam;
• aktivira proizvodnju esencijalnih enzima;
• pojačava regenerativne procese;
• stimulira protok krvi;
• širi krvne sudove;
• stimuliše imuni sistem;
• dovodi do stvaranja endorfina, što znači da se smanjuje nervozna prenadraženost.

ali s druge strane

Gore je navedeno da je ukupno sunčevo zračenje količina zračenja koja dopire do površine planete i raspršuje se u atmosferi. Shodno tome, element ovog volumena je ultraljubičasta svih dužina. Treba imati na umu da ovaj faktor ima i pozitivne i negativne učinke na organski život. Sunčanje, iako često korisno, može biti izvor opasnosti po zdravlje. Pretjerano izlaganje direktnoj sunčevoj svjetlosti, posebno u uslovima povećane sunčeve aktivnosti, štetno je i opasno. Dugotrajni efekti na organizam, kao i previsoka aktivnost zračenja, uzrokuju:

• opekotine, crvenilo;
• oteklina;
• hiperemija;
• toplota;
• mučnina;
• povraćanje.

Dugotrajno ultraljubičasto zračenje izaziva poremećaj apetita, funkcionisanja centralnog nervnog sistema i imunološkog sistema. Osim toga, počinje da me boli glava. Opisani simptomi su klasične manifestacije sunčanice. Sama osoba ne može uvijek shvatiti šta se dešava - stanje se postepeno pogoršava. Ako se primijeti da se neko u blizini osjeća loše, treba mu pružiti prvu pomoć. Shema je sljedeća:

• pomažu da se pređe sa direktnog svetla na hladno, zasjenjeno mjesto;
• stavite pacijenta na leđa tako da su mu noge više od glave (to će pomoći normalizaciji protoka krvi);
• ohladite vrat i lice vodom, a na čelo stavite hladan oblog;
• otkopčajte kravatu, pojas, skinite usku odjeću;
• pola sata nakon napada dajte piti hladnu vodu (malu količinu).

Ako žrtva izgubi svijest, važno je odmah potražiti pomoć ljekara. Tim hitne pomoći će osobu premjestiti na sigurno i dati joj injekciju glukoze ili vitamina C. Lijek se daje u venu.

Kako pravilno pocrniti?

Kako ne biste iz vlastitog iskustva naučili koliko može biti neugodna prekomjerna količina sunčevog zračenja dobivenog sunčanjem, važno je pridržavati se pravila sigurnog provođenja vremena na suncu. Ultraljubičasto svjetlo pokreće proizvodnju melanina, hormona koji pomaže koži da se zaštiti od negativnih utjecaja valova. Pod uticajem ove supstance koža postaje tamnija, a nijansa postaje brončana. Do danas se nastavlja debata o tome koliko je to korisno i štetno za ljude.

S jedne strane, sunčanje je pokušaj tijela da se zaštiti od prekomjernog izlaganja zračenju. To povećava vjerojatnost nastanka malignih neoplazmi. S druge strane, sunčanje se smatra modernim i lijepim. Kako biste rizike za sebe sveli na najmanju moguću mjeru, pametno je prije nego što započnete procedure na plaži razumjeti zašto je količina sunčevog zračenja primljena tokom sunčanja opasna i kako rizike za sebe svesti na minimum. Da bi iskustvo bilo što ugodnije, sunčači bi trebali:

• piti puno vode;
• koristiti proizvode za zaštitu kože;
• sunčati se uveče ili ujutro;
• ne provodite više od sat vremena na direktnom suncu;
• ne piti alkohol;
• uvrstite na jelovnik namirnice bogate selenom, tokoferolom i tirozinom. Ne zaboravite na beta-karoten.

Važnost sunčevog zračenja za ljudski organizam je izuzetno velika, ne treba zanemariti ni pozitivne tako i negativne aspekte. Treba imati na umu da različiti ljudi imaju biohemijske reakcije sa individualnim karakteristikama, pa za neke pola sata sunčanja može biti opasno. Pametno je da se prije sezone na plaži posavjetujete s liječnikom kako biste procijenili tip i stanje vaše kože. To će pomoći u sprečavanju štete po zdravlje.

Ako je moguće, treba izbegavati sunčanje u starijoj dobi, tokom perioda rađanja bebe. Bolesti raka, mentalni poremećaji, kožne patologije i nedovoljno funkcionisanje srca ne kombinuju se sa sunčanjem.

Ukupna radijacija: gdje je manjak?

Proces distribucije sunčevog zračenja je prilično zanimljiv za razmatranje. Kao što je gore spomenuto, samo oko polovina svih valova može doći do površine planete. Gdje idu ostali? Različiti slojevi atmosfere i mikroskopske čestice od kojih se formiraju igraju ulogu. Impresivan dio, kako je navedeno, apsorbuje ozonski omotač - to su sve valovi čija je dužina manja od 0,36 mikrona. Osim toga, ozon je sposoban apsorbirati neke vrste valova iz spektra vidljivog ljudskom oku, odnosno raspona od 0,44-1,18 mikrona.

Ultraljubičasto svjetlo se u određenoj mjeri apsorbira slojem kisika. Ovo je tipično za zračenje s talasnom dužinom od 0,13-0,24 mikrona. Ugljični dioksid i vodena para mogu apsorbirati mali postotak infracrvenog spektra. Atmosferski aerosol apsorbira dio (IR spektar) ukupne količine sunčevog zračenja.

Talasi iz kratke kategorije su raspršeni u atmosferi zbog prisustva mikroskopskih nehomogenih čestica, aerosola i oblaka. Nehomogeni elementi, čestice čije su dimenzije manje od valne dužine, izazivaju molekularno raspršivanje, a veće karakteriše pojava koju opisuje indikatriksa, odnosno aerosol.

Preostala količina sunčevog zračenja stiže do površine Zemlje. Kombinira direktno zračenje i raspršeno zračenje.

Ukupno zračenje: važni aspekti

Ukupna vrijednost je količina sunčevog zračenja primljenog na teritoriju, kao i apsorbiranog u atmosferi. Ako na nebu nema oblaka, ukupna količina zračenja zavisi od geografske širine područja, nadmorske visine nebeskog tela, vrste zemljine površine u ovoj oblasti i nivoa prozirnosti vazduha. Što je više čestica aerosola raspršeno u atmosferi, to je niže direktno zračenje, ali se udio raspršenog zračenja povećava. Normalno, u odsustvu oblaka, rasejana radijacija je jedna četvrtina ukupne radijacije.

Naša zemlja je jedna od sjevernijih, pa je veći dio godine u južnim krajevima radijacija znatno veća nego u sjevernim. To je zbog položaja zvijezde na nebu. Ali kratak vremenski period od maja do jula je jedinstven period kada je čak i na severu ukupna radijacija prilično impresivna, pošto je sunce visoko na nebu, a trajanje dnevnog svetla je duže nego u drugim mesecima godine. Štaviše, u proseku, u azijskoj polovini zemlje, u nedostatku oblaka, ukupna radijacija je značajnija nego na zapadu. Maksimalna jačina talasnog zračenja javlja se u podne, a godišnji maksimum u junu, kada je sunce najviše na nebu.

Ukupno sunčevo zračenje je količina sunčeve energije koja stiže do naše planete. Mora se imati na umu da različiti atmosferski faktori dovode do toga da je godišnja količina ukupne radijacije manja nego što bi mogla biti. Najveća razlika između stvarno uočenog i maksimalno mogućeg je tipična za dalekoistočne regije ljeti. Monsuni izazivaju izuzetno gustu naoblaku, pa se ukupna radijacija smanjuje za otprilike polovinu.

Radoznao da znam

Najveći procenat maksimalno moguće izloženosti sunčevoj energiji se zapravo (na 12 mjeseci) opaža na jugu zemlje. Brojka dostiže 80%.

Oblačnost ne rezultira uvijek istom količinom raspršenja sunčevog zračenja. Oblik oblaka i karakteristike solarnog diska u određenom trenutku igraju ulogu. Ako je otvoren, tada naoblačenje uzrokuje smanjenje direktnog zračenja, dok se raspršeno zračenje naglo povećava.

Mogu postojati i dani kada je direktno zračenje približno iste jačine kao i raspršeno zračenje. Ukupna dnevna vrijednost može biti čak i veća od radijacije karakteristične za dan potpuno bez oblaka.

Prilikom računanja za 12 mjeseci posebnu pažnju treba obratiti na astronomske pojave jer one određuju opšte numeričke pokazatelje. Istovremeno, naoblačenje dovodi do činjenice da se maksimum zračenja zapravo može primijetiti ne u junu, već mjesec dana ranije ili kasnije.

Radijacija u svemiru

Od granice magnetosfere naše planete i dalje u svemir, sunčevo zračenje postaje faktor povezan sa smrtnom opasnošću za ljude. Davne 1964. godine objavljen je važan naučno-popularni rad o metodama zaštite. Njegovi autori bili su sovjetski naučnici Kamanjin i Bubnov. Poznato je da za osobu doza zračenja sedmično ne bi trebala biti veća od 0,3 rendgena, dok za godinu dana - unutar 15 R. Za kratkotrajno izlaganje, granica za osobu je 600 R. Letovi u svemir, posebno u uslovima nepredvidive sunčeve aktivnosti, može biti praćeno značajnom izloženošću astronauta, što zahteva preduzimanje dodatnih zaštitnih mera protiv talasa različitih dužina.

Prošlo je više od jedne decenije od misija Apolo, tokom kojih su testirane metode zaštite i proučavani faktori koji utiču na zdravlje ljudi, ali naučnici do danas ne mogu pronaći efikasne, pouzdane metode za predviđanje geomagnetnih oluja. Možete napraviti prognozu na osnovu sati, ponekad za nekoliko dana, ali čak i za sedmičnu pretpostavku, šanse za implementaciju nisu veće od 5%. Sunčev vetar je još nepredvidiviji fenomen. Sa vjerovatnoćom od jedan od tri, astronauti koji kreću na novu misiju mogu se naći u snažnim tokovima radijacije. To čini pitanje kako istraživanja tako i predviđanja karakteristika zračenja i razvoja metoda zaštite od njega još važnijim.