Le rayonnement solaire est le rayonnement inhérent au luminaire de notre système planétaire. Le Soleil est l'étoile principale autour de laquelle tourne la Terre, ainsi que les planètes voisines. En fait, il s'agit d'une énorme boule de gaz chaud, émettant constamment des flux d'énergie dans l'espace qui l'entoure. C'est ce qu'ils appellent le rayonnement. Mortelle, c'est en même temps cette énergie qui est l'un des principaux facteurs qui rendent la vie possible sur notre planète. Comme tout dans ce monde, les avantages et les inconvénients du rayonnement solaire pour la vie organique sont étroitement liés.
Vue générale
Pour comprendre ce qu'est le rayonnement solaire, vous devez d'abord comprendre ce qu'est le Soleil. La principale source de chaleur, qui fournit les conditions d'existence organique sur notre planète, dans les espaces universels, n'est qu'une petite étoile à la périphérie galactique de la Voie lactée. Mais pour les terriens, le Soleil est le centre d'un mini-univers. Après tout, c'est autour de ce caillot de gaz que tourne notre planète. Le soleil nous donne chaleur et illumination, c'est-à-dire qu'il fournit des formesénergie sans laquelle notre existence serait impossible.
Dans les temps anciens, la source du rayonnement solaire - le Soleil - était une divinité, un objet digne d'adoration. La trajectoire solaire à travers le ciel semblait aux gens une preuve évidente de la volonté de Dieu. Des tentatives pour approfondir l'essence du phénomène, pour expliquer ce qu'est ce luminaire, ont été faites depuis longtemps, et Copernic y a apporté une contribution particulièrement significative, ayant formé l'idée d'héliocentrisme, qui était étonnamment différente de la géocentrisme généralement accepté à cette époque. Cependant, il est certain que même dans les temps anciens, les scientifiques ont réfléchi plus d'une fois à ce qu'est le Soleil, pourquoi il est si important pour toutes les formes de vie sur notre planète, pourquoi le mouvement de ce luminaire est exactement la façon dont nous voyons ça.
Les progrès technologiques ont permis de mieux comprendre ce qu'est le Soleil, quels processus se déroulent à l'intérieur de l'étoile, à sa surface. Les scientifiques ont appris ce qu'est le rayonnement solaire, comment un objet gazeux affecte les planètes dans sa zone d'influence, en particulier le climat terrestre. L'humanité dispose désormais d'une base de connaissances suffisamment large pour dire avec confiance: il a été possible de savoir quel est le rayonnement émis par le Soleil, comment mesurer ce flux d'énergie et comment formuler les caractéristiques de son impact sur diverses formes de vie organique sur Terre.
À propos des termes
L'étape la plus importante dans la maîtrise de l'essence du concept a été franchie au siècle dernier. C'est alors que l'éminent astronome A. Eddington formule une hypothèse: la fusion thermonucléaire se produit dans les profondeurs solaires, ce quipermet à une énorme quantité d'énergie d'être libérée dans l'espace autour de l'étoile. En essayant d'estimer la quantité de rayonnement solaire, des efforts ont été faits pour déterminer les paramètres réels de l'environnement sur l'étoile. Ainsi, la température centrale, selon les scientifiques, atteint 15 millions de degrés. Ceci est suffisant pour faire face à l'influence répulsive mutuelle des protons. La collision d'unités conduit à la formation de noyaux d'hélium.
De nouvelles informations ont attiré l'attention de nombreux scientifiques éminents, dont A. Einstein. Dans une tentative d'estimation de la quantité de rayonnement solaire, les scientifiques ont découvert que les noyaux d'hélium avaient une masse inférieure à la valeur totale de 4 protons nécessaires pour former une nouvelle structure. Ainsi, une caractéristique des réactions, appelée "défaut de masse", a été révélée. Mais dans la nature, rien ne peut disparaître sans laisser de trace ! Pour tenter de trouver des quantités "échappées", les scientifiques ont comparé la récupération d'énergie et les spécificités du changement de masse. C'est alors qu'il a été possible de révéler que la différence est émise par des quanta gamma.
Les objets émis traversent le cœur de notre étoile jusqu'à sa surface à travers de nombreuses couches de gaz atmosphériques, ce qui conduit à la fragmentation des éléments et à la formation de rayonnement électromagnétique sur leur base. Parmi les autres types de rayonnement solaire, il y a la lumière perçue par l'œil humain. Des estimations approximatives suggèrent que le processus de passage des rayons gamma prend environ 10 millions d'années. Encore huit minutes - et l'énergie rayonnée atteint la surface de notre planète.
Comme quoi ?
Le rayonnement solaire est appelé le complexe total du rayonnement électromagnétique, qui se caractérise par une gamme assez large. Cela inclut le soi-disant vent solaire, c'est-à-dire le flux d'énergie formé par les électrons, les particules légères. A la couche limite de l'atmosphère de notre planète, la même intensité de rayonnement solaire est constamment observée. L'énergie d'une étoile est discrète, son transfert s'effectue par quanta, tandis que la nuance corpusculaire est si insignifiante que l'on peut considérer les rayons comme des ondes électromagnétiques. Et leur distribution, comme les physiciens l'ont découvert, se produit uniformément et en ligne droite. Ainsi, pour décrire le rayonnement solaire, il est nécessaire de déterminer sa longueur d'onde caractéristique. Sur la base de ce paramètre, il est d'usage de distinguer plusieurs types de rayonnement:
- chaud;
- onde radio;
- lumière blanche;
- ultraviolet;
- gamma;
- radiographie.
Le meilleur ratio infrarouge, visible, ultraviolet est estimé comme suit: 52 %, 43 %, 5 %.
Pour une évaluation quantitative du rayonnement, il est nécessaire de calculer la densité de flux d'énergie, c'est-à-dire la quantité d'énergie qui atteint une zone limitée de la surface dans une période de temps donnée.
Comme des études l'ont montré, le rayonnement solaire est principalement absorbé par l'atmosphère planétaire. Pour cette raison, le chauffage se produit à une température confortable pour la vie organique, caractéristique de la Terre. La couche d'ozone existante ne laisse passer qu'un centième du rayonnement ultraviolet. Les vagues sont complètement bloquées.courte longueur, dangereux pour les êtres vivants. Les couches atmosphériques sont capables de disperser près d'un tiers des rayons du soleil, 20% supplémentaires sont absorbés. Par conséquent, pas plus de la moitié de toute l'énergie atteint la surface de la planète. C'est ce "résidu" dans la science qui s'appelait le rayonnement solaire direct.
Et si plus en détail ?
Plusieurs aspects déterminent l'intensité du rayonnement direct. Les plus importants sont l'angle d'incidence, qui dépend de la latitude (une caractéristique géographique du terrain sur le globe), la période de l'année, qui détermine la distance entre un point particulier et la source de rayonnement. Tout dépend des caractéristiques de l'atmosphère - à quel point elle est polluée, combien de nuages il y a à un moment donné. Enfin, la nature de la surface sur laquelle tombe le faisceau, à savoir sa capacité à réfléchir les ondes entrantes, joue un rôle.
Le rayonnement solaire total est une valeur qui combine les volumes diffusés et le rayonnement direct. Le paramètre utilisé pour estimer l'intensité est estimé en calories par unité de surface. Dans le même temps, on se souvient qu'à différents moments de la journée, les valeurs inhérentes au rayonnement sont différentes. De plus, l'énergie ne peut pas être répartie uniformément sur la surface de la planète. Plus le pôle est proche, plus l'intensité est élevée, tandis que les couvertures de neige sont très réfléchissantes, ce qui signifie que l'air n'a pas la possibilité de se réchauffer. Par conséquent, plus on s'éloigne de l'équateur, moins le rayonnement total des ondes solaires sera important.
Comme les scientifiques ont pu l'identifier, l'énergieLe rayonnement solaire a un impact sérieux sur le climat planétaire, subordonne l'activité vitale de divers organismes qui existent sur Terre. Dans notre pays, ainsi que sur le territoire de ses voisins les plus proches, comme dans d'autres pays situés dans l'hémisphère nord, en hiver, la part prédominante appartient au rayonnement diffusé, mais en été le rayonnement direct domine.
Ondes infrarouges
De la quantité totale de rayonnement solaire total, un pourcentage impressionnant appartient au spectre infrarouge, qui n'est pas perçu par l'œil humain. En raison de telles ondes, la surface de la planète est chauffée, transférant progressivement de l'énergie thermique aux masses d'air. Cela aide à maintenir un climat confortable, à maintenir les conditions d'existence de la vie organique. S'il n'y a pas d'échecs graves, le climat reste conditionnellement inchangé, ce qui signifie que toutes les créatures peuvent vivre dans leurs conditions habituelles.
Notre étoile n'est pas la seule source d'ondes infrarouges. Un rayonnement similaire est caractéristique de tout objet chauffé, y compris une batterie ordinaire dans une maison humaine. C'est sur le principe de la perception du rayonnement infrarouge que fonctionnent de nombreux appareils, qui permettent de voir des corps chauffés dans l'obscurité, des conditions autrement inconfortables pour les yeux. Soit dit en passant, les appareils compacts qui sont devenus si populaires récemment fonctionnent sur un principe similaire pour évaluer à travers quelles parties du bâtiment les plus grandes pertes de chaleur se produisent. Ces mécanismes sont particulièrement répandus parmi les constructeurs, ainsi que les propriétaires de maisons privées, car ils permettent d'identifier à travers quelles sectionschaleur est perdue, organisez leur protection et évitez les consommations d'énergie inutiles.
Ne sous-estimez pas l'effet du rayonnement infrarouge solaire sur le corps humain simplement parce que nos yeux ne peuvent pas percevoir de telles ondes. En particulier, le rayonnement est activement utilisé en médecine, car il permet d'augmenter la concentration de leucocytes dans le système circulatoire, ainsi que de normaliser le flux sanguin en augmentant la lumière des vaisseaux sanguins. Les dispositifs basés sur le spectre IR sont utilisés comme prophylactique contre les pathologies cutanées, thérapeutique dans les processus inflammatoires sous forme aiguë et chronique. Les médicaments les plus modernes aident à faire face aux cicatrices colloïdes et aux plaies trophiques.
C'est intéressant
Sur la base de l'étude des facteurs de rayonnement solaire, il a été possible de créer des appareils vraiment uniques appelés thermographes. Ils permettent de détecter en temps opportun diverses maladies qui ne sont pas disponibles pour la détection par d'autres moyens. C'est ainsi que vous pouvez trouver un cancer ou un caillot de sang. L'IR protège dans une certaine mesure des rayons ultraviolets, dangereux pour la vie organique, ce qui a permis d'utiliser des ondes de ce spectre pour restaurer la santé des astronautes restés longtemps dans l'espace.
La nature qui nous entoure est encore mystérieuse à ce jour, cela s'applique également au rayonnement de différentes longueurs d'onde. En particulier, la lumière infrarouge n'est pas encore complètement explorée. Les scientifiques savent que son utilisation inappropriée peut nuire à la santé. Ainsi, il est inacceptable d'utiliser un équipement qui génère une telle lumière pour le traitement des purulentszones enflammées, saignements et néoplasmes malins. Le spectre infrarouge est contre-indiqué pour les personnes souffrant d'une altération du fonctionnement du cœur, des vaisseaux sanguins, y compris ceux situés dans le cerveau.
Lumière visible
L'un des éléments du rayonnement solaire total est la lumière visible par l'œil humain. Les faisceaux d'ondes se propagent en lignes droites, il n'y a donc pas de superposition les uns sur les autres. À un moment donné, cela est devenu le sujet d'un nombre considérable de travaux scientifiques: les scientifiques ont cherché à comprendre pourquoi il y a tant de nuances autour de nous. Il s'est avéré que les paramètres clés de la lumière jouent un rôle:
- réfraction;
- réflexion;
- absorption.
Comme les scientifiques l'ont découvert, les objets ne sont pas capables d'être des sources de lumière visible par eux-mêmes, mais ils peuvent absorber le rayonnement et le réfléchir. Les angles de réflexion, la fréquence des ondes varient. Au fil des siècles, la capacité de voir d'une personne s'est progressivement améliorée, mais certaines limitations sont dues à la structure biologique de l'œil: la rétine est telle qu'elle ne peut percevoir que certains rayons d'ondes lumineuses réfléchies. Ce rayonnement est un petit espace entre les ondes ultraviolettes et infrarouges.
De nombreuses caractéristiques curieuses et mystérieuses de la lumière ont non seulement fait l'objet de nombreux travaux, mais ont également été à la base de la naissance d'une nouvelle discipline physique. Dans le même temps, des pratiques non scientifiques, des théories sont apparues, dont les adhérents pensent que la couleur peut affecter l'état physique d'une personne, la psyché. Sur la base d'un telhypothèses, les gens s'entourent d'objets qui plaisent le plus à leurs yeux, rendant la vie quotidienne plus confortable.
Ultraviolets
Un aspect tout aussi important du rayonnement solaire total est l'étude ultraviolette, formée par des ondes de grandes, moyennes et petites longueurs. Ils diffèrent les uns des autres à la fois par les paramètres physiques et par les particularités de leur influence sur les formes de vie organique. Les ondes ultraviolettes longues, par exemple, sont principalement diffusées dans les couches atmosphériques, et seul un petit pourcentage atteint la surface de la terre. Plus la longueur d'onde est courte, plus ce rayonnement peut pénétrer profondément dans la peau humaine (et pas seulement).
D'une part, l'ultraviolet est dangereux, mais sans lui, l'existence d'une vie organique diversifiée est impossible. Un tel rayonnement est responsable de la formation de calciférol dans le corps, et cet élément est nécessaire à la construction du tissu osseux. Le spectre UV est une puissante prévention du rachitisme, l'ostéochondrose, qui est particulièrement importante dans l'enfance. De plus, un tel rayonnement:
- régule le métabolisme;
- active la production d'enzymes essentielles;
- améliore les processus de régénération;
- stimule la circulation sanguine;
- dilate les vaisseaux sanguins;
- stimule le système immunitaire;
- conduit à la formation d'endorphines, ce qui signifie que la surexcitation nerveuse diminue.
Revers de la pièce
Il a été indiqué ci-dessus que le rayonnement solaire total est la quantité de rayonnement atteignant la surfaceplanètes et dispersées dans l'atmosphère. En conséquence, l'élément de ce volume est l'ultraviolet de toutes longueurs. Il faut se rappeler que ce facteur a des aspects positifs et négatifs d'influence sur la vie organique. Les bains de soleil, bien que souvent bénéfiques, peuvent être dangereux pour la santé. Une exposition trop longue à la lumière directe du soleil, en particulier dans des conditions d'activité accrue du luminaire, est nocive et dangereuse. Une exposition prolongée au corps, ainsi qu'une activité de rayonnement trop élevée, causent:
- brûlures, rougeurs;
- oedème;
- hyperémie;
- chaleur;
- nausée;
- vomir.
L'irradiation ultraviolette prolongée provoque une violation de l'appétit, du fonctionnement du système nerveux central, du système immunitaire. De plus, ma tête commence à me faire mal. Les symptômes décrits sont des manifestations classiques de l'insolation. La personne elle-même ne peut pas toujours réaliser ce qui se passe - l'état s'aggrave progressivement. S'il est visible qu'une personne à proximité est tombée malade, les premiers soins doivent être prodigués. Le schéma est le suivant:
- aide à passer de la lumière directe à une zone fraîche et ombragée;
- placez le patient sur le dos de manière à ce que les jambes soient plus hautes que la tête (cela aidera à normaliser le flux sanguin);
- refroidir le cou, le visage avec de l'eau et mettre une compresse froide sur le front;
- détacher cravate, ceinture, enlever les vêtements serrés;
- une demi-heure après l'attaque, donner de l'eau fraîche à boire (en petite quantité).
Si la victime a perdu connaissance, il est important de demander immédiatement l'aide d'un médecin. L'ambulance déplacera la personne vers un endroit sûr et lui fera une injection de glucose ou de vitamine C. Le médicament est injecté dans une veine.
Comment bronzer correctement ?
Afin de ne pas éprouver à quel point la quantité excessive de rayonnement solaire reçue pendant le bronzage peut être désagréable, il est important de suivre les règles de sécurité pour passer du temps au soleil. Les ultraviolets initient la production de mélanine, une hormone qui aide la peau à se protéger des effets négatifs des ondes. Sous l'influence de cette substance, la peau devient plus foncée et la teinte se transforme en bronze. À ce jour, les différends sur son utilité et sa nocivité pour une personne ne disparaissent pas.
D'une part, les coups de soleil sont une tentative de l'organisme de se protéger d'une exposition excessive aux radiations. Cela augmente la probabilité de formation de néoplasmes malins. D'autre part, le bronzage est considéré comme à la mode et beau. Afin de minimiser les risques pour vous-même, il est raisonnable d'analyser avant de commencer les procédures de plage à quel point la quantité de rayonnement solaire reçue pendant les bains de soleil est dangereuse, comment minimiser les risques pour vous-même. Pour rendre l'expérience aussi agréable que possible, les baigneurs doivent:
- boire beaucoup d'eau;
- utiliser des produits de protection de la peau;
- prendre le soleil le soir ou le matin;
- ne pas passer plus d'une heure en plein soleil;
- ne pas boire d'alcool;
- inclure des aliments riches en sélénium, tocophérol, tyrosine dans le menu. N'oubliez pas le bêta-carotène.
La valeur du rayonnement solaire pourle corps humain est exceptionnellement grand, ne perdez pas de vue les aspects positifs et négatifs. Vous devez savoir que chez différentes personnes, des réactions biochimiques se produisent avec des caractéristiques individuelles, donc pour quelqu'un, même une demi-heure de bronzage peut être dangereuse. Il est raisonnable de consulter un médecin avant la saison des plages, d'évaluer le type et l'état de la peau. Cela aidera à prévenir les dommages à la santé.
Si possible, évitez les bains de soleil à un âge avancé, pendant la période où vous portez un bébé. Les maladies cancéreuses, les troubles mentaux, les pathologies cutanées et l'insuffisance cardiaque ne sont pas associés aux bains de soleil.
Radiation totale: où est la pénurie ?
Il est assez intéressant de considérer la répartition du rayonnement solaire. Comme mentionné ci-dessus, seulement environ la moitié de toutes les ondes peuvent atteindre la surface de la planète. Où les autres disparaissent-ils ? Les différentes couches de l'atmosphère et les particules microscopiques qui les composent jouent leur rôle. Une partie impressionnante, comme cela a été indiqué, est absorbée par la couche d'ozone - ce sont toutes des ondes dont la longueur est inférieure à 0,36 microns. De plus, l'ozone est capable d'absorber certains types d'ondes du spectre visible à l'œil humain, c'est-à-dire l'intervalle de 0,44 à 1,18 microns.
Les UV sont absorbés dans une certaine mesure par la couche d'oxygène. Ceci est caractéristique d'un rayonnement d'une longueur d'onde de 0,13 à 0,24 microns. Le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau peut absorber un petit pourcentage du spectre infrarouge. Les aérosols atmosphériques absorbent une partie (spectre IR) de la quantité totale de rayonnement solaire.
Les ondes de la catégorie des ondes courtes sont dispersées dans l'atmosphère en raison de la présence de particules microscopiques inhomogènes, d'aérosols, de nuages ici. Les éléments inhomogènes, particules dont les dimensions sont inférieures à la longueur d'onde, provoquent une diffusion moléculaire, et pour les plus gros, le phénomène décrit par l'indicatrice, c'est-à-dire l'aérosol, est caractéristique.
Une autre quantité de rayonnement solaire atteint la surface de la Terre. Il combine rayonnement direct, rayonnement diffus.
Radiation totale: aspects importants
La valeur totale est la quantité de rayonnement solaire reçue par le territoire, ainsi qu'absorbée dans l'atmosphère. S'il n'y a pas de nuages dans le ciel, la quantité totale de rayonnement dépend de la latitude de la zone, de l' altitude du corps céleste, du type de surface terrestre dans cette zone et du niveau de transparence de l'air. Plus il y a de particules d'aérosol dispersées dans l'atmosphère, plus le rayonnement direct est faible, mais la proportion de rayonnement diffusé augmente. Normalement, en l'absence de nébulosité dans le rayonnement total, le diffus est d'un quart.
Notre pays appartient à ceux du nord, donc la majeure partie de l'année dans les régions du sud, le rayonnement est beaucoup plus important que dans les régions du nord. Cela est dû à la position de l'étoile dans le ciel. Mais la courte période mai-juillet est une période unique, alors que même dans le nord, le rayonnement total est assez impressionnant, car le soleil est haut dans le ciel et les heures de clarté sont plus longues que pendant les autres mois de l'année. Dans le même temps, en moyenne, dans la moitié asiatique du pays, en l'absence de nébulosité, le totalle rayonnement est plus important qu'à l'ouest. La force maximale du rayonnement des vagues est observée à midi et le maximum annuel se produit en juin, lorsque le soleil est au plus haut dans le ciel.
Le rayonnement solaire total est la quantité d'énergie solaire atteignant notre planète. Dans le même temps, il faut se rappeler que divers facteurs atmosphériques conduisent au fait que l'arrivée annuelle de rayonnement total est inférieure à ce qu'elle pourrait être. La plus grande différence entre la réalité observée et le maximum possible est typique des régions d'Extrême-Orient en été. Les moussons provoquent des nuages extrêmement denses, de sorte que le rayonnement total est réduit de moitié environ.
Curieux de savoir
Le plus grand pourcentage de l'exposition maximale possible à l'énergie solaire en réalité est observé (calculé sur 12 mois) dans le sud du pays. L'indicateur atteint 80 %.
La nébulosité n'entraîne pas toujours la même diffusion du rayonnement solaire. La forme des nuages joue un rôle, les caractéristiques du disque solaire à un moment donné dans le temps. S'il est ouvert, la nébulosité entraîne une diminution du rayonnement direct, tandis que le rayonnement diffus augmente fortement.
Il y a aussi des jours où le rayonnement direct a à peu près la même force que le rayonnement diffusé. La valeur totale quotidienne peut même être supérieure à la caractéristique de rayonnement d'une journée complètement sans nuages.
En termes de 12 mois, une attention particulière doit être accordée aux phénomènes astronomiques en tant que déterminant des indicateurs numériques globaux. Dans le même temps, la nébulosité conduit au fait que le maximum de rayonnement réel peut être observé non pas en juin, mais un mois plus tôt ou plus tard.
Radiation dans l'espace
Depuis la limite de la magnétosphère de notre planète et plus loin dans l'espace, le rayonnement solaire devient un facteur associé à un danger mortel pour l'homme. Dès 1964, un important ouvrage de vulgarisation scientifique sur les méthodes de défense est publié. Ses auteurs étaient les scientifiques soviétiques Kamanin, Bubnov. On sait que pour une personne, la dose de rayonnement par semaine ne doit pas dépasser 0,3 roentgens, tandis que pendant un an, elle doit être inférieure à 15 R. Pour une exposition à court terme, la limite pour une personne est de 600 R. Vols dans l'espace, en particulier dans des conditions d'activité solaire imprévisible, peut s'accompagner d'une exposition importante des astronautes, ce qui oblige à prendre des mesures supplémentaires pour se protéger contre des vagues de différentes longueurs.
Après les missions Apollo, au cours desquelles des méthodes de protection ont été testées, les facteurs affectant la santé humaine ont été étudiés, plus d'une décennie s'est écoulée, mais à ce jour, les scientifiques ne trouvent pas de méthodes efficaces et fiables pour prédire les orages géomagnétiques. Vous pouvez faire une prévision sur des heures, parfois sur plusieurs jours, mais même pour une prévision hebdomadaire, les chances de réalisation ne dépassent pas 5 %. Le vent solaire est encore plus imprévisible. Avec une probabilité d'un sur trois, les astronautes, partant pour une nouvelle mission, peuvent tomber dans de puissants flux de rayonnement. Cela rend encore plus importante la question de la recherche et de la prévision des caractéristiques des rayonnements, ainsi que la mise au point de méthodes de protection contrelui.
