Starojums no mūsu zvaigznes. Kas ir saules starojums? Starojuma veidi un tā ietekme uz organismu

Pudovkins O.L. Saules uzbūve un elektromagnētiskais starojums 0 Maskava, 2014.g

Pudovkins O.L. Saules struktūra un elektromagnētiskais starojums Maskava, 2014 1

UDC 52 + 55 Pudovkin O.L. Saules uzbūve un elektromagnētiskais starojums. - Atvērta platforma elektroniskai publicēšanai SPUBLER. Publicēšanas datums: 2014-08-17. - 22 lpp. Tiek sniegta vispārīga informācija par Saules elektromagnētiskā starojuma tēmu, kas nepieciešama Zemes attālās izpētes kosmosa sistēmu izstrādātājiem un kosmosa informācijas lietotājiem. Tiek apskatīta Saules struktūra un tajā notiekošo procesu fiziskie pamati, starojuma enerģētiskās un spektrālās īpašības saistībā ar ITU, IEEE un GOST 24375-80 klasifikācijas tabulām pieņemtajiem frekvenču diapazoniem. Pudovkins Oļegs Leonidovičs. Zinātniskās intereses šādās jomās: sistēmu analīze, sistēmu un vadības teorija, tehnogēnais un kosmogēnais kosmosa piesārņojums, starptautiskās kosmosa tiesības, ģeofizika, globālās kosmosa sakaru un navigācijas sistēmas, projektu vadība. Vairāk nekā 100 zinātniskās publikācijas un 8 monogrāfijas. Tehnisko zinātņu doktors, Kosmonautikas akadēmijas un Militāro zinātņu akadēmijas korespondētājloceklis. Kosmosa nozarē kopš 1968. gada: VIKA im. A.F. Mozhaisky, KF Aizsardzības ministrijas Vadības un mērīšanas komplekss, Stratēģisko raķešu spēku zinātniskā un tehniskā komiteja, Kosmosa spēku militāri zinātniskā komiteja; viceprezidents, galvenais dizaineris, padomnieks kosmosa nozares organizācijās; Skolkovo fonda kosmosa klastera eksperts. Tehnisko zinātņu doktors O.L.Pudovkins e-pasts: [aizsargāts ar e-pastu] 2

1. Saules uzbūve Saule ir Zemei tuvākā zvaigzne, kas atrodas 8,32 ± 0,16 gaismas minūšu attālumā no mums. Visas pārējās zvaigznes atrodas daudz tālāk. Mums tuvākā zvaigzne ir Proxima Centauri [no. lat roxima — tuvākais] ir zvaigžņu sistēmai Alpha Centauri piederošs sarkanais punduris, kas atrodas 4,2421 ± 0,0016 gaismas gadu attālumā, kas ir 270 000 reižu lielāks par attālumu no Zemes līdz Saulei. Pēc izmēra Saule pieder pie tipiskām zvaigznēm - spektrālā tipa G2 punduriem saskaņā ar Hercprunga - Rasela diagrammu. Tas nozīmē, ka saules gaisma, ko esam pieraduši uztvert kā baltu, patiesībā ir nedaudz dzeltenīga. Saule no Zemes atrodas vidēji 149 597 870 km attālumā. Tā kā šis attālums ir vissvarīgākā skala Saules sistēmā, tā tiek uzskatīta par vienu no attāluma mērīšanas pamatvienībām astronomijā un tiek saukta par astronomisko vienību (au, au). SI sistēmā 1 au = 149 597 870 700 m. Saule ir Saules sistēmas centrālais ķermenis, tajā ir koncentrēti vairāk nekā 99,86% no tās kopējās masas. Tiek uzskatīts, ka planētas un Saule radās pirms 4-5 miljardiem gadu no milzu gāzes un putekļu miglāja. Tajā pašā laikā Saule ir absorbējusi lielāko masas daļu, kas šobrīd ir aptuveni 2 × 1027 tonnas, kas ir 333 tūkstoši reižu lielāka par Zemes masu un 743 reizes lielāka par visu planētu masu kopā. Saules vielas ķīmiskajā sastāvā dominē ūdeņradis - 72% un hēlijs - 26% no Saules masas. Nedaudz mazāk par procentu ir skābeklis, 0,4% ir ogleklis, apmēram 0,1% ir neons. Ja izsakām šīs attiecības ar atomu skaitu, izrādās, ka uz miljonu ūdeņraža atomu ir 98 000 hēlija atomu, 850 skābekļa atomi, 360 oglekļa atomi, 120 neona atomi, 110 slāpekļa atomi un 40 dzelzs un silīcija atomi. . Zinot attālumu līdz Saulei un tās šķietamo leņķisko rādiusu, ir viegli noteikt, ka Saule ir 109 reizes lielāka par Zemi un tās rādiuss sasniedz 696 tūkstošus kilometru. Līdz ar to Saules tilpums ir vairāk nekā 1 300 000 reižu lielāks par Zemes tilpumu, un tāpēc vidējais blīvums ir gandrīz 4 reizes mazāks nekā Zemes un ir aptuveni 1,4 g / cm3. Pēc zemes standartiem Saules spožums ir milzīgs un sasniedz 3,85 × 1023 kW. Pat nenozīmīga saules enerģijas daļa, kas apstaro zemi (un tā ir aptuveni viena desmitmiljardā daļa), ir desmitiem tūkstošu reižu jaudīgāka par visu pasaules elektrostaciju kopējo jaudu. Saules staru enerģija, kas krīt uz tiem perpendikulāru laukumu 1 m2 uz Zemes, varētu likt darboties dzinējam ar jaudu 1,4 kW, un 1 m2 Saules atmosfēras izstaro enerģiju ar jaudu 60 mW. 1. attēls - Saules uzbūve. Saule sastāv no iekšējiem slāņiem - kodolreakciju zonas, starojuma enerģijas pārneses zonas un konvekcijas zonas, kā arī atmosfēras, ieskaitot fotosfēru, hromosfēru un koronu, kas pārvēršas saules vējā. 3

1.1. Saules iekšējie slāņi Teorētiskā izpēte pagājušais gadsimts, ko apstiprina pēdējo gadu desmitu eksperimentālie dati, parādīja, ka Saules iekšējie (ne tieši novērojamie) slāņi sastāv no trim galvenajām daļām, kas ir aptuveni vienādas dziļumā: kodolreakciju zona; starojuma enerģijas pārneses zona; konvektīvā zona. Kodolreakciju zonai (centrālā daļa, kodols) ir raksturīgas maksimālās temperatūras, spiediena un vielas blīvuma vērtības, ko saspiež gravitācija un pastāvīgi karsē kodoltermisko reakciju enerģija. Tiek uzskatīts, ka Saules kodols stiepjas no Saules centra aptuveni 175 000 km attālumā (apmēram 0,2 Saules rādiuss) un ir karstākā Saules daļa. Temperatūra Saules kodolā ir aptuveni 15 000 000 K (salīdzinājumam: Saules virsmas temperatūra hromosfērā ir aptuveni 60 000 K). Kodola blīvums ir 150 000 kg / m³, kas ir 150 reizes lielāks nekā ūdens blīvums uz Zemes. SOHO kosmosa kuģa iegūto datu analīze parādīja, ka kodolā Saules griešanās ātrums ap savu asi ir daudz lielāks nekā uz virsmas. 2. attēls - SOHO Saules un Heliosfēras observatorija, observatorijas kods "249"] - kosmosa kuģis saules novērošanai. ESA un NASA kopprojekts. Palaists 1995. gada 2. decembrī plkst. 08:08:000 UTC, starptautiskais apzīmējums 1995-065A, palaists Zeme-Saule sistēmas L1 Lagranža punktā, sāka darboties 1996. gada maijā. Kodolā notiek protonu-protonu termonukleārā reakcija, kuras rezultātā no četriem protoniem veidojas visizplatītākais no diviem hēlija dabiskajiem izotopiem 4 He, kas veido aptuveni 99,999863% no visa hēlija tilpuma. uz Zemes. Tajā pašā laikā katru sekundi enerģijā tiek pārvērsti 4,26 miljoni tonnu vielas (3,6 · 1038 protoni), taču šī vērtība ir niecīga, salīdzinot ar Saules masu - 2 · 1027 tonnas. Laiks, pēc kura Saule iztērēs savu "degvielu" un apstāsies kodoltermiskā reakcija, tiek lēsts pēc 6 miljardiem gadu. Saules kodola jauda ir 380 jovati (1 IW = 1024 W), kas ir līdzvērtīga 9,1 1010 megatonu trotila detonācijai sekundē. Zināms, ka jaudīgākā enerģijas iekārta, ko jebkad ir iedarbinājuši cilvēki, bija padomju cara Bomba (projekta kodētais nosaukums ir Ivans), kas tika uzspridzināts 1961. gada 30. oktobrī uz Novaja Zemļa. Tā jauda bija 50 megatonnas, kas atbilst 5,3 IWt jeb aptuveni vienam procentam no saules enerģijas, kas izdalās vienā sekundē. Kodols ir vienīgā vieta uz Saules, kurā kodoltermiskās reakcijas rezultātā tiek iegūta enerģija un siltums, pārējā zvaigzne tiek uzkarsēta ar šo enerģiju. Visa pamata enerģija 4

secīgi iziet cauri slāņiem līdz fotosfērai, no kuras tas tiek izstarots saules gaismas un kinētiskās enerģijas veidā. Kad augstas enerģijas fotoni (gamma un rentgena stari) virzās uz Saules virsmu, tie izkliedē daļu enerģijas mazāk enerģētiskos slāņos, salīdzinot ar kodolu. Aplēses par "fotonu tranzīta laiku" svārstās no 40 000 gadu līdz 50 miljoniem gadu. Katrs gamma stars no Saules kodola tiek pārvērsts vairākos miljonos redzamu fotonu, kas izstaro no tā virsmas. Izstarojuma enerģijas pārneses zona (starojuma zona, starojuma zona) ir kodolenerģijas pārnešanas zona, izmantojot atsevišķu atomu starojumu, kas to pastāvīgi absorbē un atkārtoti izstaro visos virzienos. Zona atrodas tieši virs Saules kodola, aptuveni 0,2-0,25 līdz 0,7 Saules rādiusa attālumā no tās centra. Par zonas apakšējo robežu tiek uzskatīta līnija, zem kuras notiek kodolreakcijas, un augšējā robeža ir robeža, virs kuras sākas vielu aktīva sajaukšanās (konvektīvā zona). Temperatūras starpība ir no 7 000 000 K līdz 2 000 000 K. Ūdeņradis starojuma pārneses zonā tiek saspiests tik cieši, ka blakus esošie protoni nevar apmainīties vietām, tāpēc enerģijas pārnešana, sajaucot vielu, ir ļoti sarežģīta. Papildu šķēršļus vielu sajaukšanai rada zemais temperatūras pazemināšanās ātrums, tai virzoties no apakšējiem slāņiem uz augšējiem slāņiem, kas ir saistīts ar ūdeņraža augsto siltumvadītspēju. Arī tiešais starojums uz āru nav iespējams, jo ūdeņradis ir necaurredzams starojumam, kas rodas kodolsintēzes reakcijas laikā. Enerģijas pārnešana papildus siltuma pārnesei notiek arī ar secīgu fotonu absorbciju un emisiju ar atsevišķiem daļiņu slāņiem. Sakarā ar to, ka izstarotā fotona enerģija vienmēr ir mazāka par absorbētā fotona enerģiju, starojuma spektrālais sastāvs mainās, ejot cauri starojuma zonai. Ja zonas ieejā visu starojumu attēlo ārkārtīgi īsa viļņa garuma gamma starojums, tad, izejot no starojuma zonas, starojuma gaismas plūsma ir "maisījums", kas aptver gandrīz visus viļņu garumus, arī redzamo. Konvektīvā zona sākas 0,3 rādiusa dziļumā un stiepjas līdz Saules virsmai (vai drīzāk, tās atmosfērai). Tās apakšējā daļa ir uzkarsēta līdz 2 000 000 K, savukārt ārējās robežas temperatūra nesasniedz 60 000 K. Konvekcijas būtība uz Saules ir tāda, ka blīvāka gāze tiek sadalīta pa virsmu, atdziest uz tās un pēc tam steidzas atpakaļ uz Saules virsmu. centrs. Tādējādi sajaukšanās process nepārtraukti notiek Saules konvektīvajā zonā. Tiek uzskatīts, ka tajā kustīgās plazmas plūsmas dod galveno ieguldījumu Saules magnētiskā lauka veidošanā. Konvektīvās zonas masa ir tikai divi procenti no Saules masas. Pie apakšējās robežas plazmas blīvums ir vienāds ar 0,2 no ūdens blīvuma, un, nonākot Saules atmosfērā, tas samazinās līdz 0,0001 no zemes gaisa blīvuma virs jūras līmeņa. Konvektīvās zonas viela pārvietojas ļoti sarežģīti. No dziļumiem paceļas spēcīgas, bet lēnas karstas plazmas straumes ar simts tūkstošu kilometru diametru, kuru ātrums nepārsniedz vairākus centimetrus sekundē. Pret tiem nolaižas mazāk jaudīgas, mazāk sakarsētas plazmas strūklas, kuru ātrums jau mērāms metros sekundē. Vairāku tūkstošu kilometru dziļumā augšupejošā augstas temperatūras plazma ir sadalīta milzu šūnās, no kurām lielākās lineārais izmērs ir aptuveni 30-35 tūkstoši kilometru un tiek sauktas par supergranulām. Tuvāk virsmai veidojas mezogranulas ar raksturīgo izmēru aptuveni 5000 kilometru, un vēl tuvāk virsmai - 3-4 reizes mazākas granulas. Atkarībā no izmēra granulas dzīvo no vienas dienas līdz stundas daļai. Kad šie plazmas kolektīvās kustības produkti sasniedz Saules virsmu, tos var viegli novērot caur teleskopu ar īpašu filtru. 5

1.2. Saules atmosfēra Saules atmosfēru sauc par tās trim ārējiem slāņiem – fotosfēru, hromosfēru un vainagu. Kronis pāriet saules vējā. Slāņi atrodas virs konvekcijas zonas un sastāv galvenokārt (pēc atomu skaita) no ūdeņraža, hēlija - 10%, oglekļa, slāpekļa un skābekļa - 0,0001%, metāliem kopā ar visiem pārējiem ķīmiskajiem elementiem - 0,00001%. Dziļākais no ārējiem slāņiem ir fotosfēra, ko nereti nepareizi dēvē par “Saules virsmu”, lai gan gāzveida sfēriskam ķermenim virsmas nevar būt. Mēs vienojāmies ar Saules rādiusu, lai apzīmētu attālumu no centra līdz slānim ar minimālo temperatūras vērtību. Fotosfēra [tulkojumā no grieķu valodas - "gaismas sfēra"] ir zvaigznes atmosfēras slānis, šķietamā Saules virsma. Fotosfērā veidojas nepārtraukts optiskā starojuma spektrs, kas mūs sasniedz. Saules fotosfēras biezums ir aptuveni 500 km. Saulei temperatūra fotosfērā samazinās ar augstumu 8000 - 10 000 K līdz minimālajai temperatūrai uz Saules aptuveni 43 000 K. Fotosfēras blīvums ir no 10-8 līdz 10-9 g/cm3 (koncentrācija daļiņu daudzums ir no 1015 līdz 1016 cm-3), spiediens ir aptuveni 0,1 atmosfēra. Šādos apstākļos visi atomi ar zemu jonizācijas potenciālu (piemēram, Na, K, Ca) tiek jonizēti. Pārējie elementi, tostarp ūdeņradis, kura jonizācijas enerģija ir aptuveni 13,6 eV (2,18 · 10–18 J), pārsvarā paliek neitrālā stāvoklī, tāpēc fotosfēra ir vienīgais Saules slānis, kurā ūdeņradis ir gandrīz neitrāls. Saules fotosfēras virsmu klāj granulas, kuru izmērs ir no 200 līdz 2000 km, to pastāvēšanas ilgums ir no 1 līdz 10 minūtēm. Granulas ir konvektīvo šūnu virsotnes, kas veidojas konvekcijas zonā. Galvenais saules gaismas avots ir fotosfēras apakšējais slānis, kas atrodas 150 km attālumā. Gar slāņa biezumu plazmas temperatūra pazeminās no 64000 līdz 44000 K, savukārt pastāvīgi parādās reģioni ar temperatūras pazemināšanos līdz 37000 K, kas spīd vājāk un ir sastopami tumšu plankumu veidā. To skaits mainās atkarībā no 11 gadu perioda, taču tie nekad neaizsedz vairāk par 0,5% no saules diska. 3. attēls — Saules plankumu grupa, ko redzamā gaismā nofotografējis kosmosa kuģis HINODE-3, 2006. gada decembris. Hromosfēra [no citas grieķu val. χρομα - krāsa, σφαίρα - bumba, sfēra) - Saules ārējais apvalks apmēram 2000 km biezs, kas ieskauj fotosfēru. Šīs saules atmosfēras daļas nosaukuma izcelsme ir saistīta ar tās sarkanīgo krāsu, ko izraisa fakts, ka hromosfēras redzamajā spektrā dominē sarkanā H-alfa ūdeņraža emisijas līnija no Balmer sērijas. Hromosfēras augšējai robežai nav izteikti gludas virsmas, no tās pastāvīgi rodas karsti izgrūdumi, ko sauc par spikulām. 6

Spicula ir Saules hromosfēras smalkās struktūras galvenais elements. Ja mēs novērojam Saules ekstremitāti noteiktas un stingri nemainīgas frekvences gaismā, tad spikulas būs redzamas kā kvēlojošas gāzes kolonnas, diezgan plānas uz Saules skalām ar diametru aptuveni 1000 km. Šīs kolonnas vispirms paceļas no apakšējās hromosfēras par 5000–10 000 km un pēc tam nokrīt atpakaļ, kur tās izgaist. Tas viss notiek ar ātrumu aptuveni 20 000 m/s. Spicula dzīvo 5-10 minūtes. Vienlaicīgi uz Saules esošo spicu skaits pārsniedz desmitiem tūkstošu un var sasniegt pat miljonu. Hromosfēras režģis praktiski sastāv no tiem. Hromosfēras temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu no 40 000 K līdz 20 000 K. Hromosfēras blīvums ir zems, tāpēc spilgtums ir nepietiekams novērošanai normālos apstākļos. Taču pilnīga Saules aptumsuma laikā, kad Mēness pārklāj spožo fotosfēru, virs tā esošā hromosfēra kļūst redzama un mirdz sarkanā krāsā. To jebkurā laikā var novērot arī ar īpašiem šaurjoslas optiskajiem filtriem. Papildus jau pieminētajai H-alfa līnijai ar viļņa garumu 656,3 nm, filtru var noregulēt arī uz Ca II K (393,4 nm) un Ca II H (396,8 nm) līnijām. Galvenās hromosfēras struktūras, kas redzamas šajās līnijās: hromosfēras režģis, kas aptver visu Saules virsmu un sastāv no līnijām, kas apņem supergranulu šūnas ar diametru līdz 30 tūkstošiem km; flokuli - viegli mākoņiem līdzīgi veidojumi, kas visbiežāk norobežojas vietās ar spēcīgu magnētisko lauku - aktīvās zonas, kas ieskauj saules plankumus; šķiedras un pavedieni (fibrillas) - dažāda platuma un garuma tumšas līnijas, piemēram, flokulas, bieži sastopamas aktīvajās zonās. 4. attēlā - Saules aptumsums 1999. gada 11. augustā. Hromosfēra ir redzama kā plāna sarkana svītra ap disku, vainags kā apgabals. Kronis ir pēdējais saules ārējais apvalks. Koronu galvenokārt veido izvirzījumi un enerģiski izvirdumi, kas izplūst un izplūst kosmosā vairākus simtus vai pat vairāk nekā miljonu kilometru, veidojot saules vēju. Koronas vidējā temperatūra ir no 1 000 000 K līdz 2 000 000 K, bet maksimālā dažos apgabalos ir no 8 000 000 K līdz 20 000 000 K. Neskatoties uz tik augstu temperatūru, tā ir redzama ar neapbruņotu aci tikai kopējās saules enerģijas laikā. aptumsums, jo matērijas blīvums vainagā ir zems, un tāpēc arī spilgtums ir zems. Koronas forma mainās atkarībā no Saules aktivitātes cikla fāzes: maksimālās aktivitātes periodos tai ir noapaļota forma, un vismaz tā ir izstiepta gar Saules ekvatoru. Tā kā korona temperatūra ir ļoti augsta, tā intensīvi izstaro ultravioleto un rentgena staru diapazonā. Šie starojumi neiziet cauri zemes atmosfērai, bet tiek pētīti, izmantojot kosmosa kuģus. Radiācija dažādās korona zonās ir nevienmērīga. 7

Ir karsti aktīvi un klusi reģioni, kā arī koronas caurumi ar salīdzinoši zemu 600 000 K temperatūru, no kuriem kosmosā izplūst magnētiskās spēka līnijas. Šī “atvērtā” magnētiskā konfigurācija ļauj daļiņām netraucēti izkļūt no Saules, tāpēc saules vējš izplūst galvenokārt no koronālajiem caurumiem. Saules vainaga redzamais spektrs sastāv no trim dažādiem komponentiem, ko sauc par L, K un F komponentiem (vai attiecīgi L-koronu, K-koronu un F-koronu; cits L-komponenta nosaukums ir E-korona). ). K-komponents ir nepārtraukts koronas spektrs. Uz tā fona līdz 9-10 ′ augstumam no Saules redzamās malas ir redzama emisijas L-komponente. Sākot no aptuveni 3 collu augstuma (Saules leņķiskais diametrs ir aptuveni 30 collas) un vairāk, ir redzams Fraunhofera spektrs, kas ir tāds pats kā fotosfēras spektrs. Tas veido Saules vainaga F komponentu. Pie 20 "F komponents dominē korona spektrā. 9" -10 "augstums tiek uzskatīts par robežu, kas atdala iekšējo vainagu no ārējās vainaga. Saules vējš izplūst no Saules vainaga ārējās daļas un ir jonizētas daļiņas (galvenokārt protoni, elektroni un α-daļiņas), izplatoties ar pakāpenisku blīvuma samazināšanos, līdz heliosfēras robežām Saules vējš tiek sadalīts divās komponentēs - lēnajā saules vējā un ātrajā saules vējā. Saules vēja ātrums ir aptuveni 400 km/s un temperatūra 1,4 · 10 6 - 1,6 · 106 0 K un pēc sastāva cieši sakrīt ar koronu. Ātra saules vēja ātrums ir aptuveni 750 km/s, temperatūra 8 · 105 0 K, un pēc sastāva ir līdzīgs fotosfēras vielai. Lēns saules vējš ir divreiz blīvāks un mazāk nemainīgs nekā ātrais. Lēnajam saules vējam ir vairāk sarežģīta struktūra ar turbulences reģioniem. Vidēji Saule ar vēju izdala aptuveni 1,3 × 1036 daļiņas sekundē. Līdz ar to kopējais Saules masas zudums par dotais skats starojums ir 2-3 · 10-14 saules masas gadā. Tas ir līdzvērtīgs masas zudumam, kas vienāds ar Zemes masas zudumu 150 miljonu gadu laikā. Daudzas dabas parādības uz Zemes ir saistītas ar saules vēja radītiem traucējumiem, tostarp ģeomagnētiskām vētrām un polārblāzmas. 2. Saules elektromagnētiskā starojuma spektrs Saule rada un izplata kosmosā divas galvenās enerģijas plūsmas – elektromagnētisko starojumu (saules starojums, starojuma enerģija) un korpuskulāro starojumu (saules vēju). Starojums, kas izplūst no Saules centrālā apgabala, virzoties uz ārējām sfērām, tiek rekonstruēts no īsviļņa uz garo viļņu. Kamēr gamma un rentgena stari atrodas centrā, ultravioletie stari dominē Saules sfēras vidējos slāņos, bet Saules izstarojošā virsmā - fotosfērā - tie jau ir pārveidoti starojuma gaismas diapazona viļņos. Saules starojuma enerģijas spektrs pie Zemes atmosfēras augšējās robežas ir sadalījums ar vienu maksimumu, ko diezgan labi raksturo melnā ķermeņa starojuma spektra modelis aptuveni 60 000 K temperatūrā. Enerģijas sadalījums spektrā ir nevienmērīgs. . Visa spektra īsviļņu daļa - gamma stari, rentgena un ultravioletie stari - veido tikai 7% no saules starojuma enerģijas, spektra optiskais diapazons - 48% no saules starojuma enerģijas. Maksimālais starojums ir ierobežots optiskajā diapazonā, kas atbilst starojuma gaismas gammas zilganzaļajam intervālam. Atlikušie 45% enerģijas 8

Saules starojums galvenokārt atrodas infrasarkanajā diapazonā, un tikai nenozīmīga daļa nāk no radio emisijas. Absolūti melns ķermenis ir ķermenis, kas absorbē 100% no jebkura starojuma, kas uz to krīt (absorbcijas koeficients ir 1, atstarošanas koeficients ir 0). Tas attiecas ne tikai uz redzamo gaismu, bet arī uz radioviļņiem, ultravioleto gaismu, rentgena stariem utt. Ja absolūti melns ķermenis tiek uzkarsēts, tas sāks izstarot elektromagnētiskos viļņus visā diapazonā no radio viļņiem līdz gamma starojumam. Turklāt tas izstaro visu elektromagnētiskā starojuma spektru, bet ne vienmērīgi. Spektrālajam blīvumam ir maksimums. Jo spēcīgāka ir apkure, jo lielāka ir nobīde uz augstākām frekvencēm. Absolūti melni ķermeņi dabā neeksistē – tas ir matemātisks modelis. Vistuvāk melnā ķermeņa starojuma spektram ir zvaigžņu starojuma spektrs. Tāpēc aukstās zvaigznes ir sarkanas, bet karstas - zilas. Saules starojums nāk no dažādiem slāņiem. Temperatūras diapazons ir 5712-58120 K, kuram viļņa garuma diapazons ir 0,499-0,5077 μm (zilā un Zaļā krāsa). Vidējā vērtība ir 57850 K, viļņa garums ir 0,5012 mikroni. Melnā ķermeņa starojuma spektrālo sadalījumu apraksta Planka likums:. (1) Šo formulu parasti raksta šādi:. (2) Šeit ir spektrālā starojuma blīvums, W cm-2 μm-1; λ - viļņa garums, μm; h - Planka konstante (6,6256 ± 0,0005) 10-34 W s2; T - absolūtā temperatūra, 0K; s ir gaismas ātrums (2,997925 ± 0,000003) 1010 cm s-1; = (3,7415 ± 0,0003) · 104 W · cm-2 · μm4; = (1,43879 ± 0,00019) 104 mikroni 0K; k - Bolcmaņa konstante (1,38054 ± 0,00018) 10-23 W s 0K-1. Absolūti melna ķermeņa izstarotā kopējā enerģijas plūsma tiek noteikta ar Stefana-Bolcmaņa likumu (Planka vienādojuma integrālis): ∫ (3) kur σ = (5,6697 ± 0,0029) 10-12 W · cm-2 · 0K- 4. Tādējādi absolūti melna ķermeņa kopējais starojums palielinās proporcionāli temperatūras ceturtajai pakāpei. Diferencējot Planka vienādojumu, iegūstam Vīna nobīdes likumu: (4) kur λmax ir viļņa garums, pie kura tiek novērots maksimālais spektrālā starojuma blīvuma sadalījums pa viļņu garumiem; a = 2897,8 ± 0,4 μm · 0K. 9

Saules starojuma enerģija ir galvenais Zemes enerģijas avots. Starojums no zvaigznēm un Mēness ir niecīgs salīdzinājumā ar sauli un nedod būtisku ieguldījumu uz Zemes notiekošajiem procesiem. Tāpat niecīga ir enerģijas plūsma, kas tiek virzīta uz Zemes virsmu no planētas dzīlēm. Enerģijas daudzumu, kas nāk no Saules uz Zemi, nosaka integrāls parametrs, kas ļoti maz atkarīgs no laika un tiek saukts par saules konstanti. Saules konstante S0 - saules enerģijas daudzums, kas laika vienībā nonāk uz laukuma vienību, kas ir perpendikulāra saules stariem vidējā Zemes attālumā no Saules. Saskaņā ar jaunākajiem datiem tā vērtība ir 1366 ± 1 W m-2. Saules izstarotā elektromagnētiskā starojuma sadalījumu, kas nonāk uz Zemes atmosfēras augšējās robežas, atkarībā no viļņa garuma λ sauc par Saules spektru. Saules spektra definīcijai ir ērti pievienot prasības no Saules konstantes definīcijas kā ienākošā saules enerģija laika vienībā uz laukuma vienību, noteiktā frekvencē, perpendikulāri stariem, vidējā attālumā no Zemes. uz Sauli. Šo lielumu bieži sauc par saules spektrālo konstanti S0 (λ). Tad saules konstantei, iepriekš ieviestā definīcija, tiek precizēta ar terminu - integrālā saules konstante. Saules standarta spektrs ar "rupjo spektrālo izšķirtspēju" un absolūtā melnā ķermeņa spektrs pie T = 57850 K ir parādīts 5. attēlā. 5. attēls. Saules standarta spektrs ar aptuvenu spektrālo izšķirtspēju un absolūtā spektra spektru. melns korpuss, T = 57850 K. UV, VD , IR, Mikroviļņi - ultravioletais, redzamais, infrasarkanais un mikroviļņu starojums. Ja ņemam vērā Saules spektru ar augstu spektrālo izšķirtspēju, tad attēls nav tik gluds, bet tajā ir daudz Fraunhofera līniju dažādu elementu absorbcijas dēļ fotosfērā un hromosfērā. No attēla redzams, ka Planka funkcija pie T = 57850 K labi tuvina Saules spektru tās vidusdaļā - viļņu garuma diapazonā no 0,2 μm līdz 1 cm. Tas ir saistīts ar to, ka veidojas izejošā Saule. starojums dažādos spektra apgabalos notiek dažādos augstumos dažādās temperatūrās. 10

Spektra īsviļņu daļa ir vispostošākā dzīvībai uz Zemes, un tās sastāvā ietilpst: gamma starojums (gamma stari, gamma stari) - elektromagnētiskā starojuma veids ar ārkārtīgi īsu viļņa garumu - mazāks par 5 · 10-3 nm (frekvence - vairāk 6 × 1019 Hz), izteiktas korpuskulāras un vāji izteiktas viļņu īpašības. Avots - kodolenerģijas un kosmosa procesi, radioaktīvā sabrukšana; Rentgena starojums - elektromagnētiskie viļņi, kuru fotonu enerģija atrodas elektromagnētisko viļņu skalā starp ultravioleto un gamma starojumu, kas atbilst viļņu garumiem no 5 · 10−3 nm līdz 10 nm un frekvencēm 3 · 1016 - 6 · 1019 Hz. Avots - atomu procesi paātrinātu lādētu daļiņu ietekmē; ultravioletais starojums - atomu starojums paātrinātu elektronu ietekmē. No 7% īsviļņu saules starojuma lielākā daļa ir ultravioletais starojums, ko spēcīgi absorbē Zemes atmosfēra. Ozona absorbcijas spektram ir maksimums pie aptuveni 250 nm, skābeklim ir divi maksimumi pie 110 un 200 nm. Absorbcijas ziņā ultravioletā starojuma īsviļņu garuma diapazonu pārklāj skābeklis, vidējo diapazonu - ozons. Pie elektromagnētiskā viļņa garuma 250 nm ozons absorbē gandrīz visu starojumu, pie 300 nm - 97%. Spektra ultravioletā daļa aptver diapazonu starp redzamā starojuma violeto malu un rentgena starojumu. 1801. gadā vācu fiziķis Johans Vilhelms Riters atklāja, ka sudraba hlorīds, kas sadalās gaismā, visātrāk sadalās, ja tiek pakļauts neredzamam starojumam ārpus violetā spektra apgabala. Toreiz daudzi zinātnieki, tostarp Riters, vienojās, ka gaisma sastāv no trim atsevišķiem komponentiem: oksidējošā vai termiskā (infrasarkanā) komponenta, apgaismojošā komponenta (redzamā gaisma) un reducējošā (ultravioletā) komponenta. Tolaik ultravioleto starojumu sauca arī par aktīnisko starojumu, jo tas spēj noteiktā veidā iedarboties uz konkrētiem gaismjutīgiem materiāliem. Saskaņā ar ISO-DIS-2134 standartu ir ieviesti ultravioletā saules starojuma raksturlielumi, tabula 1. Tabulā uzrādītos UV-A, UV-B, UV-C diapazonus biologi iepazīstina ar svarīgākajiem viņu darbs. 1. tabula - Saules ultravioletā starojuma raksturojums Enerģijas daudzums Nosaukums Saīsinājums Viļņa garums, nm uz fotonu, eV Tuvumā NUV 400 nm - 300 nm 3,10 - 4,13 eV Vidējais MUV 300 nm - 200 nm 4. 13 - 6,20 eV Tāls FUV 200 nm - 122 nm 6,20 - 10,2 eV Extreme EUV, XUV 121 nm - 10 nm 10,2 - 124 eV Ultravioletais A, garo viļņu UV-A, UV A, UVA 1,9 nm -4030 nm -4030m , vidēja viļņa UV-B, UVB 315 nm - 280 nm 3,94 - 4,43 eV diapazons Ultravioletais C, īsviļņu UV-C, UVC 280 nm - 100 nm 4,43 - 12,4 eV diapazons 11

Tuvu ultravioleto gaismu bieži dēvē par "melno gaismu", jo cilvēka acs to neatpazīst, bet, atstarojot no dažiem materiāliem, spektrs kļūst redzams. Termins "vakuums" (VUV) bieži tiek lietots tālajam un galējam diapazonam, jo ​​šajā diapazonā esošos viļņus spēcīgi absorbē Zemes atmosfēra. Lielākā daļa ultravioletais starojums UV-A neuzsūc atmosfēras skābeklis un ozons un sasniedz Zemes virsmu. Ultravioleto starojumu UV-B absorbē ozons, un tas, cik daudz no tā sasniedz virsmu, ir atkarīgs no ozona satura Zemes atmosfērā. Ultravioletais starojums UV-C atmosfērā absorbē ozons un skābeklis, un ļoti maz no šī starojuma sasniedz Zemes virsmu. Ultravioletā gaisma var būt ļoti kaitīga cilvēka veselībai, tāpēc 1994. gadā Pasaules Meteoroloģijas organizācija kopā ar Pasaules Veselības organizāciju ierosināja ieviest saules ultravioletā starojuma indeksu – UV indeksu, W/m2. Cilvēka acs uztvertā spektra redzamā daļa (redzamā gaisma vai tikai gaisma) aizņem diapazonu ar viļņu garumiem no 380 nm (violeta) līdz 780 nm (sarkans) vai frekvenču diapazonu no 400 līdz 790 teraherciem (1 THz = 1012 Hz). Cilvēka acs vislielākā jutība pret gaismu ir 555 nm (540 THz) reģionā - spektra zaļajā daļā. Lai gan Rodžers Bēkons 1267. gadā skaidroja varavīksnes fenomenu ar saules staru laušanu lietus lāsēs, tikai Ņūtons spēja analizēt gaismu. Izlauzis gaismas staru caur prizmu, viņš vispirms saskaitīja piecas krāsas: sarkanu, dzeltenu, zaļu, zilu, violetu. Tad viņš pievienoja vēl divas krāsas un kļuva par septiņu krāsu varavīksnes tēvu. Jāpiebilst, ka jautājums par “varavīksnes krāsām” nav no fizikas un bioloģijas sfēras. To vajadzētu lietot valodniekiem un filologiem. Slāvu tautu varavīksnē ir septiņas krāsas tikai tāpēc, ka zilajam (salīdzinājumā ar britu) un zaļajam (salīdzinājumā ar japāņiem) ir atsevišķs nosaukums. No skatu punkta mūsdienu bioloģija fizioloģiski cilvēks varavīksnē redz trīs krāsas: sarkanu, zaļu, zilu. Tāpēc jautājumam praktiski nav jēgas, un diapazoni redzama krāsa var norādīt ar kādām krāsām ir ērti. Pirmos skaidrojumus par redzamā starojuma spektru sniedza Īzaks Ņūtons grāmatā "Optika" un Johans Gēte darbā "Ziedu teorija". Ņūtons atklāja gaismas izkliedi prizmās un pirmais lietoja vārdu spektrs [no lat. spektrs - redze, izskats] drukātā veidā 1671. gadā. Viņš novēroja, ka tad, kad gaismas stars saskaras ar stikla prizmas virsmu leņķī pret virsmu, daļa gaismas tiek atstarota, bet daļa iziet cauri stiklam, veidojot daudzkrāsainas svītras. 6. attēlā - Ņūtona krāsu aplis no grāmatas "Optika" (1704), kas parāda krāsu un mūzikas nošu attiecības. Krāsu spektrs no “sarkanas” līdz “violetai” ir atdalīts ar notīm, sākot ar noti “D” (D). Aplis ir pilna oktāva. 12

Baltajam staram sadaloties prizmā, veidojas spektrs, kurā laužas dažāda viļņa garuma starojums dažādos leņķos. Spektrā iekļautās krāsas, tas ir, tās krāsas, kuras var iegūt ar tāda paša garuma (vai ļoti šaura diapazona) gaismas viļņiem, sauc par spektrālajām krāsām. Galvenajām redzamās gaismas spektrālajām krāsām ir savi nosaukumi, un to raksturlielumi ir parādīti tabulā. 2. tabula. Redzamās gaismas raksturlielumi Diapazons Garuma diapazons Diapazons Viļņu enerģijas krāsa, nm frekvences, THz fotoni, eV Violets 380 - 440 790 - 680 2,82 - 3,26 Zils 440 - 485 680 - 680 - 620 - Zils 2,48 - 2,56 Zaļš 500 - 565 600 - 530 2,19 - 2,48 Dzeltens 565 - 590 530 - 510 2,10 - 2,19 Oranžs 590 - 625 510 - 480 Sarkans iekrīt 1, 20 - 40 - 40 . "optiskais logs" un to praktiski neuzsūc zemes atmosfēra. Tīrs gaiss izkliedē zilo gaismu nedaudz vairāk nekā gara viļņa garuma gaismu (pret spektra sarkano galu), tāpēc pusdienlaika debesis izskatās zilas. Elektromagnētiskā spektra infrasarkanā daļa aizņem diapazonu starp redzamā spektra sarkano galu ar viļņa garumu 0,74 μm un mikroviļņu starojuma sākumu ar viļņa garumu 1 mm. Pēdējā laikā šīs spektra daļas garo viļņu mala ir izolēta atsevišķā, neatkarīgā elektromagnētisko viļņu diapazonā - terahercu starojumā ar viļņa garumu 3-0,03 mm (1011-1013 Hz), vai submilimetru starojumā ar viļņa garumu 1-0,1 mm. Infrasarkano starojumu sauc arī par “termisko” starojumu, jo infrasarkano starojumu no sakarsušiem objektiem cilvēka āda uztver kā siltuma sajūtu. Šajā gadījumā ķermeņu izstarotie viļņu garumi ir atkarīgi no sildīšanas temperatūras: jo augstāka temperatūra, jo īsāks viļņa garums un lielāka starojuma intensitāte. Infrasarkano starojumu 1800. gadā atklāja angļu astronoms Viljams Heršels, kurš atklāja, ka Saules spektrā, kas iegūts ar prizmas palīdzību, aiz sarkanās robežas (spektra neredzamajā daļā) termometra temperatūra. paceļas. 19. gadsimtā tika pierādīts, ka infrasarkanais starojums pakļaujas optikas likumiem un tam ir tāds pats raksturs kā redzamajai gaismai. Tagad viss infrasarkanā starojuma diapazons ir sadalīts trīs apakšdiapazonos: īsviļņu 0,74 - 2,5 mikroni; vidējais vilnis 2,5 - 50 mikroni; gara viļņa garums 50 - 2000 mikroni. Īsviļņu garuma apakšdiapazonā infrasarkanais starojums ir izkliedēts gandrīz tāpat kā redzamajā diapazonā, un galvenais šī starojuma avots ir Saule. Vidējā apakšdiapazonā lielāko daļu starojuma absorbē atmosfēras komponenti 13

(ūdens tvaiki, oglekļa dioksīds). Tālā apakšdiapazonā atmosfērā tiek izkliedēts mazāk enerģijas, un Zemes virsma ir galvenais starojuma avots. 3. tabula. Infrasarkanā starojuma raksturojums Krāsa Viļņu garuma diapazons Frekvenču diapazons Īsviļņu IR-A 740 nm - 2,5 μm 400 THz - 120 THz Vidēja viļņa IR-B 2,5 μm - 50 μm 120 THz - 5 IR ve 6 THz - 150 GHz Apskatītie saules elektromagnētiskā starojuma diapazoni ir izšķiroši dzīvībai uz zemes. Ultravioletais starojums UV-C, kas mazāks par 280 nm, ir nāvējošs augiem. Iedarbojoties ar to, augu proteīni 10-15 minūtēs zaudē savu struktūru un pārtrauc šūnu darbību. Ārēji tas izpaužas kā lapu dzeltēšana un brūnināšana, stublāju savīšana un augšanas punktu izmiršana. Taču cietā ultravioletā starojuma saules daļa nesasniedz zemes virsmu, to aizkavē ozona slānis. CF-A ultravioletais starojums virs 315 nm ir nepieciešams metabolismam un augu augšanai. Tas aizkavē stublāju pagarināšanos, palielina C vitamīna saturu. CF-B ultravioletais starojums (280 - 315 nm) darbojas kā zemas temperatūras, veicina augu sacietēšanas procesu un paaugstina to aukstumizturību. Ultravioletie stari praktiski neietekmē hlorofilu. Violetie un zilie stari kavē stublāju, lapu kātu un asmeņu augšanu, veido kompaktus augus un biezākas lapas, kas kopumā ļauj labāk absorbēt un izmantot gaismu. Šie stari stimulē proteīnu veidošanos, augu organosintēzi, īsdienu augu pāreju uz ziedēšanu un palēnina garo dienu augu attīstību. Gaismas spektra zilās un violetās daļas gandrīz pilnībā absorbē hlorofils, kas rada apstākļus maksimālai fotosintēzes intensitātei. Zaļie stari praktiski iziet cauri lapu plāksnēm, tos neuzsūcot. Pēdējie to ietekmē kļūst ļoti plāni, un augu aksiālie orgāni izstiepjas. Fotosintēzes līmenis ir viszemākais. Sarkanie stari apvienojumā ar oranžajiem stariem ir galvenā fotosintēzes enerģija. Svarīgākais reģions ir 625-680 nm, kas veicina intensīvu augu lapu un aksiālo orgānu augšanu. Šo gaismu ļoti pilnībā absorbē hlorofils un palielina ogļhidrātu veidošanos fotosintēzes laikā. Sarkanās un oranžās gaismas zonas ir būtiskas visiem fizioloģiskajiem procesiem augos. Zinātnieki ir noskaidrojuši zemas intensitātes (ne augstāk par 620 luksi) sarkano staru (600-690 nm) spēju aktīvi ietekmēt fizioloģiskos procesus augos, kas ir jutīgi pret gaismas maiņu pret tumsu un otrādi (fotoperiodiski). Infrasarkanie stari tiem ir dažāda ietekme uz augiem. Infrasarkanajai gaismai līdz 1100 nm, piemēram, tomāti un gurķi reaģē vāji. Šis gaismas diapazons iedarbojas uz hipokotila ceļa, stublāju un dzinumu stiepšanu. Tuvo starojumu zemā temperatūrā var daļēji absorbēt hlorofils un nepārkarsēt lapu, kas būs labvēlīga fotosintēzei. 14

7. attēls - Viļņa garuma ietekme uz augu attīstību Radioviļņi (mikroviļņi). Saule izstaro ne tikai enerģiju no gamma līdz infrasarkanajam starojumam, bet arī radioviļņus, ko Zemes atmosfēra raida garuma diapazonā no vairākiem milimetriem līdz desmitiem metru. Neskatoties uz vairākiem agrīniem mēģinājumiem reģistrēt Saules radioviļņus, tie tika atklāti tikai 1942. gada februārī kā traucējumu avots Lielbritānijas radaru ekrānos Otrā pasaules kara laikā. Pēc tās pabeigšanas 1945. gadā sākās strauja radioastronomijas, tostarp saules, attīstība. Ja Saules radio emisija 1942. gadā tika saistīta ar tās darbību un ietekmi uz radaru, tad 1963. gadā Saules aktivitāte jau tika mērīta ar parametru "Indekss F10.7", ko nosaka radio emisijas plūsmas lielums plkst. viļņa garums 10,7 cm (frekvence 2800 MHz). Šis rādītājs labi korelē ar Šveices astronoma Rūdolfa Volfa vārdā nosaukto "Vilka skaitli", kas ir skaitlisks saules plankumu skaita rādītājs. Tas ir viens no visizplatītākajiem Saules aktivitātes rādītājiem. Radioviļņus izstaro karstas, ļoti jonizētas gāzes no saules ārējās atmosfēras. Šīs retinātās gāzes, kas praktiski ir caurspīdīgas redzamai gaismai, noteiktos viļņu garumos izrādās necaurredzamas radio emisijai. Necaurredzamība palielinās, palielinoties brīvo elektronu koncentrācijai un pazeminoties temperatūrai, kā arī palielinoties viļņa garumam. Hromosfēra, kurā ir pietiekami augsta elektronu koncentrācija un 5000-100000 K temperatūra, ir necaurredzama decimetru un metru viļņiem, tāpēc to atstāt un līdz Zemei sasniegt var tikai centimetru viļņi. Metru viļņi var nākt tikai no retāk sastopamas un karstākas Saules koronas, kas atrodas virs, ar temperatūru aptuveni 1 000 000 - 2 000 000 K. Tā kā dažāda garuma viļņi nāk no dažādiem Saules atmosfēras slāņiem, tas ļauj izpētīt hromosfēras īpašības. un korona ar to radio emisiju ... Radio diapazonā saules diska izmērs ir atkarīgs no viļņa garuma, kurā tiek veikts novērojums. Pie metru viļņiem Saules rādiuss ir lielāks nekā pie centimetru viļņiem, un abos gadījumos tas ir lielāks par redzamā diska rādiusu. Radio starojums no Saules ietver termiskos un netermiskos komponentus. Termiskā radio emisija, ko izraisa elektronu un jonu sadursmes, kas pārvietojas ar termiskiem ātrumiem, nosaka "mierīgās" Saules radio emisijas intensitātes apakšējo robežu. Radio emisijas intensitāti parasti raksturo ar spilgtuma temperatūras vērtību Tb. 15

8.attēls - Saules radioemisijas galveno komponentu intensitātes (to spilgtuma temperatūras) atkarība no frekvences (viļņa garuma) Spilgtuma temperatūra ir fotometrisks lielums, kas raksturo starojuma intensitāti. Bieži izmanto radioastronomijā. Pēc definīcijas spilgtuma temperatūra ir temperatūra, kāda būtu melnam ķermenim ar tādu pašu intensitāti noteiktā frekvenču diapazonā. Jāņem vērā, ka spilgtuma temperatūra nav temperatūra parastajā izpratnē. Tas raksturo starojumu, un atkarībā no starojuma mehānisma var būtiski atšķirties no izstarojošā ķermeņa fiziskās temperatūras. Piemēram, pulsāros tas sasniedz 1026 0K. "Klusās" Saules starojuma gadījumā pie centimetru viļņiem T b ~ 104 0K un pie metru viļņiem Tb ~ 106 0K. Protams, termiskajam starojumam Tb vērtība sakrīt ar tā slāņa kinētisko temperatūru, no kura izplūst starojums, ja šis slānis šim starojumam ir necaurspīdīgs. "Klusas" Saules radio emisijas līmeņa jēdziens ir idealizācija, taču patiesībā Saule nekad nav pilnīgi mierīga: vardarbīgi procesi Saules atmosfērā izraisa vietējo reģionu parādīšanos, kuru radio emisija ievērojami palielina novērotā intensitāte salīdzinājumā ar līmeni " mierīgs "Saule. Darbības centru (lāpu un plankumu) veidošanos uz Saules virsmas pavada koronālu kondensāciju parādīšanās virs tiem - blīva un karsta, it kā aptverot aktīvo reģionu. Tieši virs plankumiem karstā korona it kā nolaižas 2-3 tūkstošu km augstumā, kur magnētiskā lauka stiprums ir aptuveni 1000 Oe. Tad papildus starojumam sadursmēs ar protoniem (bremsstrahlung) elektroniem būtu jāizstaro arī kustoties. ap magnētiskajām spēka līnijām (magnētiskais bremsstrahlung starojums). Šāds starojums izraisa spilgtu radio plankumu parādīšanos virs aktīvajiem reģioniem, kas parādās un pazūd aptuveni vienlaikus ar redzamajiem plankumiem. Tā kā plankumi mainās lēni (dienas un nedēļas), koronālo kondensāciju radio emisija mainās tikpat lēni. Tāpēc to sauc par lēni mainīgu komponentu. Šis komponents izpaužas galvenokārt viļņu garuma diapazonā no 2 līdz 50 cm. Būtībā tas ir arī termisks, jo izstarojošajiem elektroniem ir ātruma termiskais sadalījums. Tomēr noteiktā attīstības stadijā aktīvi 16

Teritorijā starp plankumiem tiek novēroti avoti, kas acīmredzot nav termiski. Dažreiz kondensācijas zonā tiek novēroti pēkšņi radio emisiju pastiprinājumi pie tiem pašiem viļņiem - centimetru pārrāvumi. To ilgums svārstās no vairākām minūtēm līdz desmitiem minūšu vai pat stundām. Šādi radio uzliesmojumi ir saistīti ar strauju plazmas uzsilšanu un daļiņu paātrinājumu saules uzliesmojumu reģionā. Gāzes temperatūras un blīvuma paaugstināšanās kondensācijā var būt iemesls centimetru sprādzieniem ar Tb 107-108 K. ... Vēl augstāk virs koronālajiem kondensātiem tiek novērota arī pastiprināta radio emisija, bet jau pie metru viļņu garuma aptuveni 1,5 metri - tā sauktās trokšņu vētras; tos var novērot stundām vai pat dienām. Šauros frekvenču intervālos ir daudz sēriju, kuru ilgums ir aptuveni 1 sekunde (I tipa radio pārraides). Šī radio emisija ir saistīta ar plazmas turbulenci, kas tiek ierosināta koronā virs jaunattīstības aktīvajiem reģioniem, kuros ir lieli plankumi. Ātro elektronu un citu lādētu daļiņu izmešana no hromosfēras uzliesmojuma apgabala izraisa virkni efektu aktīvās Saules radio emisijā. Visizplatītākie no tiem ir III tipa radio uzliesmojumi. To raksturīgā iezīme ir tāda, ka radio emisijas frekvence mainās ar laiku un katrā laika brīdī tā parādās uzreiz divās frekvencēs (harmonikā), kas ir saistītas kā 2: 1. Uzliesmojums sākas ar frekvenci aptuveni 500 MHz (λ ~ 60 cm), un tad tā abu harmoniku frekvence strauji samazinās, aptuveni par 20 MHz sekundē. Visa sērija ilgst apmēram 10 sekundes. III tipa radio uzliesmojumus rada daļiņu plūsma, ko izspiež uzliesmojums un kas pārvietojas caur vainagu. Plūsma ierosina plazmas svārstības (plazmas viļņus) ar frekvenci, ko nosaka elektronu blīvums vainaga vietā, kur konkrētajā brīdī atrodas plūsma. Un tā kā elektronu blīvums samazinās līdz ar attālumu no Saules virsmas, plūsmas kustību pavada pakāpeniska plazmas viļņu frekvences samazināšanās. Daļu no šo viļņu enerģijas var pārvērst elektromagnētiskos viļņos ar tādu pašu vai dubultotu frekvenci, kas tiek ierakstīti uz Zemes III tipa radio uzliesmojumu veidā ar divām harmonikām. Novērojumi uz kosmosa kuģiem ir parādījuši, ka elektronu plūsmas, kas izplatās starpplanētu telpā, rada III tipa radio uzliesmojumus līdz pat 30 kHz frekvencēm. Pēc III tipa radio uzliesmojumiem 10% gadījumu radio emisija tiek novērota plašā frekvenču diapazonā ar maksimālo intensitāti pie frekvences ~ 100 MHz (λ ~ 3 m). Šo starojumu sauc par V tipa radio uzliesmojumiem, uzliesmojumi ilgst apmēram 1-3 minūtes. Acīmredzot tie ir arī plazmas viļņu rašanās dēļ. Ar ļoti spēcīgiem saules uzliesmojumiem parādās II tipa radio uzliesmojumi, arī ar mainīgu frekvenci. To ilgums ir aptuveni 5-30 minūtes, un frekvenču diapazons ir 200-30 MHz. Uzliesmojumu rada triecienvilnis, kas kustas ar ātrumu v ~ 108 cm/s, kas rodas gāzes izplešanās rezultātā spēcīga uzliesmojuma laikā. Plazmas viļņi veidojas šī viļņa priekšpusē. Tad, tāpat kā III tipa radio uzliesmojumu gadījumā, tie daļēji pārvēršas elektromagnētiskos viļņos. II un III tipa radio uzliesmojumu līdzību uzsver arī tas, ka uzliesmojumus raksturo starojums pie divām harmonikām. Izplatoties starpplanētu telpā, uzliesmojuma triecienvilnis turpina radīt II tipa radio uzliesmojumu hektometra un kilometru viļņa garumā. Spēcīgam triecienvilnim sasniedzot vainaga virsotni, parādās nepārtraukta radio emisija plašā frekvenču diapazonā – IV tipa radio emisija. Tas ir līdzīgs V tipa radio uzliesmojumiem, taču no pēdējiem atšķiras ar ilgāku laiku (dažreiz līdz pat vairākām stundām). IV tipa radio emisiju ģenerē subrelatīvistiskie elektroni blīvos plazmas mākoņos ar savu magnētisko lauku, kurus aiznes 17

vainaga augšējos slāņos. Parasti IV tipa radio avoti paceļas koronā ar ātrumu vairāki simti km/s un tiek izsekoti 5 saules rādiusu augstumā virs fotosfēras. Uzliesmojumus, kas saistīti ar intensīviem centimetru uzliesmojumiem un II un IV tipa radio emisiju metru viļņos, bieži pavada ģeofizikāli efekti - protonu plūsmas intensitātes palielināšanās zemei ​​tuvajā telpā, radiosakaru pārtraukšana īsos viļņos caur polārie apgabali, ģeomagnētiskās vētras utt. Šo efektu īstermiņa prognozēšanai var izmantot radio emisiju plašā frekvenču diapazonā. Gandrīz visiem šāda veida sprādzieniem ir dažādas smalkas struktūras. Norādītie uzliesmojumu veidi neaprobežojas tikai ar Saules radio emisiju, tomēr iepriekš aprakstītie komponenti ir galvenie. Saskaņā ar Starptautiskās telekomunikāciju savienības (ITU) noteikumiem radioviļņus iedala diapazonos no 0,3 · 10N Hz līdz 3 · 10N Hz, kur N ir diapazona numurs. Krievu GOST 24375-80 gandrīz pilnībā atkārto šo klasifikāciju. Jāatzīmē, ka šī klasifikācija nav plaši izplatīta. Radio izstarojums no Saules atbilst 8-11 joslām, kuras plaši izmanto televīzijas un radio apraides praksē, radio sakaros, navigācijā, personiskajā saziņā, atrašanās vietā utt. Jāatzīmē, ka šī klasifikācija nav plaši izplatīta. 4. tabula. Radioviļņu klasifikācija saskaņā ar ITU un GOST 24375-80 noteikumiem Diapazons N - Diapazona Diapazona Nosaukums Diapazons ITU frekvenču viļņu garumu apzīmējums fotonu viļņi 1 - ELF 10 - 100 Mm Dekamegametrs 3 - 30 Hz Extremely (ELF) 12,4 - 124 feV 2 - SLF 1 - 10 Mm Megametrs 30 - 300 Hz Ultralow (ELF) 124feV - 1,24 peV 3 - ULF 100 - 1000 km HK 300 - 3000 Hz peVL 1 - 400 Hz Infralow 10 - 100 km Miriometrs 3 - 30 kHz Ļoti zems (VLF) 12,4 - 124 peF 5 - LF 1 - 10 km Kilometrs 30 - 300 kHz Zems (LF) 124 peF - 1,24 neF 6 - MF 100 - H 000 000 000 kHz Vidējs (MF) 1,24 - 12,4 neF 7 - HF 10 - 100 m Dekametrs 3 - 30 MHz Augsts (HF) 12,4 - 124 neF Ļoti augsts 8 - VHF 1 - 10 m Metrs 30 - 300 MHz 124 neF μeF (4VHF μe2. ) 300 - 3000 Īpaši augsts 9 - UHF 10 cm - 1 m Decimetrs 1,24 - 12,4 μeF MHz (UHF) 10 - SHF 10 - 100 mm Centimetrs 3 - 30 GHz Īpaši augsts (mikroviļņu krāsns) 12,4 - 124 mikroni eF Īpaši augsts 124 μeF - 11 - EHF 1 - 10 mm Milimetrs 30 - 300 GHZ (EHF) 1,24 meF 300 - 3000 12 - THF 0,1 - 1 mm Decimilimetrs Hiperaugsts 1.24 -F pasaulē tika pieņemts 1.2 zw klasē. IEEE tiek plaši izmantots. Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūts — IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers] ir starptautiska bezpeļņas tehniķu asociācija. IEEE parādījās 1963. gadā Radiotehnikas institūta apvienošanas rezultātā [no angļu val. Radioinženieru institūts, IRE], kas dibināts 1912. gadā, un Amerikas Radio institūts

elektriķi [no angļu val. Amerikas elektroinženieru institūts, AIEE], dibināts 1884. gadā. IEEE galvenais mērķis ir speciālistu informatīvais un materiālais atbalsts elektrotehnikas, elektronikas, datortehnoloģiju un informātikas zinātniskās darbības organizēšanai un attīstībai, to rezultātu pielietošanai sabiedrības labā, kā arī zinātniskās darbības organizēšanai un attīstībai. IEEE biedri, informācijas izplatīšana par jaunākajiem pētījumiem un izstrādi elektronikas un elektrotehnikas jomā. 5. tabula. Radioviļņu klasifikācija atbilstoši IEEE diapazonam Diapazons Diapazons Viļņu garumu frekvenču etimoloģija HF Eng. Augstas frekvences 3-30 MHz 10-100 m P eng. Iepriekšējais Mazāk nekā 300 MHz Vairāk nekā 1 m VHF Inž. Ļoti augsta frekvence 50-330 MHz 0,9-6 m UHF eng. Īpaši augsta frekvence 300-1000 MHz 0,3-1 m L eng. Garš 1-2 GHz 15-30 cm S Inž. Īss 2-4 GHz 7,5-15 cm C angļu val Kompromisa 4–8 GHz 3,75–7,5 cm X 8–12 GHz 2,5–3,75 cm KU Līdz K 12-18 GHz 1,67-2,5 cm K Dīglis. Kurz - īss 18-27 GHz 1,11-1,67 cm KA Inž. Abode K 27-40 GHz 0,75-1,11 cm mm 40-300 GHz 0,1-7,5 cm V 40-75 GHz 0,4-7,5 mm W 75-110 GHz 0,27-0 , 4 mm No pirmā acu uzmetiena IEEE ir radioviļņu klase nav tik sistemātiski kā ITU klasifikācija, bet tā ir ērtāka mikroviļņu jomā un nāk no prakses. Piemēram, X josla ir centimetru viļņu garumu frekvenču diapazons, ko izmanto zemes un satelīta radio sakariem. Pēc definīcijas IEEE sniedzas no 8 līdz 12 GHz (3,75 līdz 2,5 cm), lai gan satelītu sakaros tas ir "novirzīts" uz C joslu un atrodas aptuveni no 7 līdz 10,7 GHz. Otrā pasaules kara laikā X josla tika klasificēta, un tāpēc to sauca par X joslu. deviņpadsmit

3. Saules insolācija pie Zemes atmosfēras augšējās robežas Svarīgākais parametrs, kas nosaka fiziskos apstākļus uz Saules sistēmas planētām, ir no Saules saņemtais enerģijas daudzums, ko raksturo saules konstante S0. Planētai Zeme Saules konstantes vērtības izmaiņas pēdējo 35 gadu laikā ir parādītas attēlā. 9. attēls. Saules konstantes vērtības izmaiņas pēdējo 35 gadu laikā. No attēla izriet, ka Saules konstantes vērtība Zemei ir diapazonā no 1367 ± 0,13 W / m², un tās maiņas periods ir aptuveni 11 gadi. Sarkanā krāsa rāda vidēji vairāk nekā mēnesi, melnā - vairāk nekā gadu. Saules konstante tiek noteikta jebkurai Saules sistēmas planētai un ir raksturlielums saules enerģijas daudzumam, kas pienāk laika vienībā uz laukuma vienību perpendikulāri saules stariem planētas vidējā attālumā no Saules. Insolācija ir saules starojuma plūsma, kas krīt uz vienu horizontālu apgabalu noteiktā laika periodā (): ∫ () (4) Insolācija pie Zemes atmosfēras augšējās robežas nosaka enerģijas daudzumu, kas nāk no Saules dažādos platuma grādos un dažādos gada laikos... Saules enerģijas plūsmu pie atmosfēras augšējās robežas nosaka pēc formulas () () (5) kur ir plūsma uz laukuma vienības perpendikulāri saules starojuma virzienam pie atmosfēras augšējās robežas, θ ir zenīts Saules leņķis aplūkotajā punktā un laikā. Ja ņem vērā, ka attālums starp Zemi un Sauli mainās, Zemei virzoties pa savu orbītu, tad var uzrakstīt (6), kur r0 un r ir Zemes vidējais un momentānais attālums no Saules. divdesmit

Saules plūsmas relatīvās izmaiņas pie Zemes atmosfēras augšējās robežas (()) dažādos gada mēnešos ir parādītas tabulā. 6. tabula. Saules plūsmas relatīvās izmaiņas pa mēnešiem Mēneša numurs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 d gadā,% 3,4 2,8 1,8 0,2 -1,5 -2,8 -3, 5 -3,1 -1,7 -0,13 1. no tabulas izriet, ka ziemā Zeme no Saules saņem vairāk enerģijas nekā vasarā. Zeme ziemā atrodas tuvāk Saulei nekā vasarā un tāpēc saņem gandrīz par 7% vairāk enerģijas. Kopējo saules enerģiju, kas diennaktī nonāk uz laukuma vienības, var noteikt, pamatojoties uz izteiksmi [()], (7), kur H ir puse no dienasgaismas stundām, t.i. no saullēkta un saulrieta līdz pusdienlaikam; ω ir Zemes griešanās leņķiskais ātrums; φ - ģeogrāfiskais platums; δ ir Saules deklinācija. Kopējās saules enerģijas aprēķinu rezultāti, kas diennaktī nonāk uz laukuma vienības pie atmosfēras augšējās robežas, atkarībā no platuma un gada dienas, ir parādīti attēlā. 10. attēls. Saules enerģijas dienas summas, kas nonāk vienā laukuma vienībā pie atmosfēras augšējās robežas atkarībā no platuma un gadalaika (Ku-Nan Liou, Fundamentals of radiation process in the atmosfērā. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1984. - 376 lpp. )... 21

Tā kā Saule Zemei vistuvāk nonāk janvārī (ziemeļu puslodē), ikdienas saules enerģijas sadalījums nav pilnīgi vienmērīgs. Maksimālā insolācija notiek vasarā pie poliem, kas ir saistīta ar dienasgaismas stundu ilgumu (24 stundas). Minimālais daudzums polāro nakšu laikā ir nulle. ⃰ ⃰ ⃰ Saule ir Saules sistēmas centrālais ķermenis, tajā ir koncentrēti vairāk nekā 99,86% no tās kopējās masas un atrodas vidēji 149 597 870 km attālumā no Zemes. Pēc zemes standartiem Saules spožums ir kolosāls un sasniedz 3,85 · 1023 kW. Pat nenozīmīga enerģijas daļa, kas apstaro zemi (un tā ir aptuveni viena desmitmiljardā daļa), ir desmitiem tūkstošu reižu jaudīgāka nekā visas pasaules spēkstacijas. Saules staru enerģija, kas krīt uz tiem perpendikulāri 1 m2 platību uz Zemes, varētu likt darboties dzinējam ar jaudu 1,4 kW, un 1 m 2 Saules atmosfēras izstaro enerģiju ar jaudu 60 MW. Saules elektromagnētiskā starojuma spektrs ir tuvs absolūtā melnā ķermeņa starojuma spektram, kura temperatūra ir aptuveni 60 000 K. Saules enerģijas diennakts daudzums, kas nonāk vienā laukuma vienībā pie atmosfēras augšējās robežas, ir atkarīgs no platuma grādiem un gadalaika. Maksimālā insolācija pie atmosfēras augšējās robežas notiek vasarā pie poliem, kas ir saistīta ar dienasgaismas stundu ilgumu (24 stundas), minimālā - abos polos polārajās naktīs. Lai atrisinātu Zemes attālās izpētes no kosmosa problēmas, svarīgākais ir saules elektromagnētiskais starojums, kas atstarojas no zemes objektiem ultravioletajā, redzamajā un infrasarkanajā spektra daļā. Lielāko daļu ultravioletā starojuma UV-A neuzsūc atmosfēras skābeklis un ozons un sasniedz Zemes virsmu. Ultravioleto starojumu UV-B absorbē ozons, un tas, cik daudz no tā sasniedz virsmu, ir atkarīgs no ozona satura Zemes atmosfērā. Ultravioletais starojums UV-C atmosfērā absorbē ozons un skābeklis, un ļoti maz no šī starojuma sasniedz Zemes virsmu. Redzamais starojums iekļūst "optiskajos logos", un to praktiski neuzsūc zemes atmosfēra. Tīrs gaiss izkliedē zilo gaismu nedaudz vairāk nekā gara viļņa garuma gaismu, tāpēc pusdienlaika debesis izskatās zilas. Infrasarkano starojumu sauc arī par “termisko” starojumu, jo infrasarkano starojumu no sakarsušiem objektiem cilvēka āda uztver kā siltuma sajūtu. Īsviļņu garuma apakšdiapazonā infrasarkanais starojums tiek izkliedēts gandrīz tāpat kā redzamajā diapazonā, un saule ir galvenais šī starojuma avots. Vidējā apakšdiapazonā lielāko daļu starojuma absorbē atmosfēras komponenti (ūdens tvaiki, oglekļa dioksīds). Tālā apakšdiapazonā atmosfērā tiek izkliedēts mazāk enerģijas, un galvenais starojuma avots ir Zemes virsma. Papildus tam, ka zina uz Zemes atmosfēras augšējo robežu nonākošā saules elektromagnētiskā starojuma spektrālos raksturlielumus, ERS kosmosa sistēmu izstrādātājiem un kosmosa informācijas lietotājiem ir jāzina Saules elektromagnētiskā starojuma ienākošās enerģijas atkarība no laika un laika. uzraugāmā objekta ģeogrāfiskais platums. 22

Saules starojums ir starojums, kas raksturīgs mūsu planētu sistēmas gaismeklim. Saule ir galvenā zvaigzne, ap kuru griežas Zeme, kā arī kaimiņu planētas. Faktiski tā ir milzīga, sarkanīgi karsta gāzes bumba, kas pastāvīgi izstaro enerģijas plūsmas telpā ap sevi. Tieši viņus sauc par starojumu. Nāvējoši, tajā pašā laikā tieši šī enerģija ir viens no galvenajiem faktoriem, kas veido iespējamā dzīve uz mūsu planētas. Tāpat kā viss šajā pasaulē, saules starojuma ieguvumi un kaitējums organiskajai dzīvei ir cieši saistīti.

Vispārēja ideja

Lai saprastu, kas ir saules starojums, vispirms ir jāsaprot, kas ir saule. Galvenais siltuma avots, kas nodrošina apstākļus organiskai eksistencei uz mūsu planētas, kosmiskajos plašumos ir tikai neliela zvaigzne Piena Ceļa galaktikas nomalē. Bet zemes iedzīvotājiem Saule ir mini Visuma centrs. Galu galā mūsu planēta griežas ap šo gāzes recekli. Saule dod mums siltumu un apgaismojumu, tas ir, tā piegādā enerģijas formas, bez kurām mūsu eksistence nebūtu iespējama.

Senatnē saules starojuma avots – Saule – bija dievība, pielūgsmes cienīgs objekts. Saules trajektorija pa debesīm cilvēkiem šķita skaidra Dieva gribas liecība. Mēģinājumi izprast fenomena būtību, izskaidrot, kas ir šis gaismeklis, ir veikti jau ilgu laiku, un Koperniks tajos sniedza īpaši nozīmīgu ieguldījumu, veidojot heliocentrisma ideju, kas krasi atšķīrās no vispārpieņemtā. tā laikmeta ģeocentrisms. Tomēr ir droši zināms, ka senatnē zinātnieki bieži domāja par to, kas ir saule, kāpēc tā ir tik svarīga visām mūsu planētas dzīvības formām, kāpēc šīs zvaigznes kustība ir tieši tāda, kādu mēs to redzam.

Tehnoloģiju attīstība ir ļāvusi labāk izprast, kas ir saule, kādi procesi notiek zvaigznes iekšienē, uz tās virsmas. Zinātnieki ir uzzinājuši, kas ir saules starojums, kā gāzes objekts ietekmē planētas savā ietekmes zonā, jo īpaši zemes klimatu. Tagad cilvēcei ir pietiekami apjomīga zināšanu bāze, lai ar pārliecību teiktu: bija iespējams noskaidrot, kas būtībā ir Saules izstarotais starojums, kā izmērīt šo enerģijas plūsmu un kā formulēt tās ietekmes pazīmes. dažādas formas organiskā dzīvība uz zemes.

Par noteikumiem

Vissvarīgākais solis koncepcijas būtības apgūšanā tika sperts pagājušajā gadsimtā. Tieši toreiz izcilais astronoms A. Edingtons formulēja pieņēmumu: Saules dzīlēs notiek kodolsintēze, kas ļauj izplatījumā ap zvaigzni izdalīties milzīgam enerģijas daudzumam. Mēģinot novērtēt saules starojuma lielumu, ir pieliktas pūles, lai noteiktu faktiskos vides parametrus uz gaismekļa. Tātad, kodola temperatūra, pēc zinātnieku aprēķiniem, sasniedz 15 miljonus grādu. Tas ir pietiekami, lai tiktu galā ar protonu savstarpējo atbaidošo ietekmi. Vienību sadursme noved pie hēlija kodolu veidošanās.

Jaunā informācija piesaistīja daudzu ievērojamu zinātnieku, tostarp A. Einšteina, uzmanību. Mēģinot novērtēt saules starojuma daudzumu, zinātnieki ir noskaidrojuši, ka hēlija kodoli pēc masas ir mazāki par kopējo 4 protonu daudzumu, kas nepieciešams jaunas struktūras izveidošanai. Tādā veidā tika identificēta reakciju iezīme, ko sauca par "masu defektu". Bet dabā nekas nevar pazust bez pēdām! Mēģinot atrast "aizbēgušos" daudzumus, zinātnieki salīdzināja enerģētisko dziedināšanu un masu maiņas specifiku. Toreiz bija iespējams atklāt, ka atšķirību izstaro gamma kvanti.

Izstarotie objekti caur daudziem atmosfēras gāzveida slāņiem nonāk no mūsu zvaigznes kodola uz tās virsmu, kas izraisa elementu sadrumstalotību un uz to pamata veidojas elektromagnētiskais starojums. Pie citiem saules starojuma veidiem pieder cilvēka acs uztvertā gaisma. Aptuvenās aplēses liecina, ka gamma kvantu pārejas process aizņem apmēram 10 miljonus gadu. Vēl astoņas minūtes – un izstarotā enerģija sasniedz mūsu planētas virsmu.

Kā un ko?

Kopējo elektromagnētiskā starojuma kompleksu, kam raksturīgs diezgan plašs diapazons, sauc par saules starojumu. Tas ietver tā saukto saules vēju, tas ir, enerģijas plūsmu, ko veido elektroni, gaismas daļiņas. Mūsu planētas atmosfēras robežslānī pastāvīgi tiek novērota tāda pati saules starojuma intensitāte. Zvaigznes enerģija ir diskrēta, tās pārnešana notiek caur kvantiem, savukārt korpuskulārā nianse ir tik nenozīmīga, ka starus var uzskatīt par elektromagnētiskiem viļņiem. Un to sadalījums, kā noskaidroja fiziķi, notiek vienmērīgi un taisnā līnijā. Tādējādi, lai aprakstītu saules starojumu, ir jānosaka tam raksturīgais viļņa garums. Pamatojoties uz šo parametru, ir ierasts atšķirt vairākus starojuma veidus:

• siltums;
• radio vilnis;
• Balta gaisma;
• ultravioletais starojums;
• gamma;
• rentgens.

Labākā infrasarkanā, redzamā un ultravioletā starojuma attiecība tiek lēsta šādi: 52%, 43%, 5%.

Lai veiktu kvantitatīvu starojuma novērtējumu, ir jāaprēķina enerģijas plūsmas blīvums, tas ir, enerģijas daudzums, kas noteiktā laika intervālā sasniedz ierobežotu virsmas laukumu.

Pētījumi liecina, ka saules starojumu galvenokārt absorbē planētas atmosfēra. Pateicoties tam, tas tiek uzkarsēts līdz temperatūrai, kas ir piemērota Zemei raksturīgajai organiskajai dzīvībai. Esošais ozona apvalks ļauj iziet cauri tikai simtajai daļai ultravioletā starojuma. Tajā pašā laikā īsviļņu viļņi, kas ir bīstami dzīvām būtnēm, tiek pilnībā bloķēti. Atmosfēras slāņi spēj izkliedēt gandrīz trešo daļu saules staru, un vēl 20% tiek absorbēti. Līdz ar to planētas virsmu sasniedz ne vairāk kā puse no kopējās enerģijas. Tieši šo "palieku" zinātnē sauc par tiešo saules starojumu.

Un ja sīkāk?

Ir zināmi vairāki aspekti, kas nosaka, cik intensīvs būs tiešais starojums. Nozīmīgākie ir krišanas leņķis, kas ir atkarīgs no platuma (reljefa ģeogrāfiskās īpašības uz zemeslodes), gadalaika, kas nosaka, cik liels ir attālums līdz noteiktam punktam no starojuma avota. Daudz kas ir atkarīgs no atmosfēras īpašībām – cik tā ir piesārņota, cik mākoņu konkrētajā brīdī. Visbeidzot, savu lomu spēlē virsmas raksturs, uz kura krīt stars, proti, tā spēja atspoguļot ienākošos viļņus.

Kopējais saules starojums ir daudzums, kas apvieno izkliedētos apjomus un tiešo starojumu. Parametrs, ko izmanto, lai novērtētu intensitāti, ir izteikts kalorijās uz laukuma vienību. Tajā pašā laikā atcerieties, ka atšķirīgs laiks dienās radiācijai raksturīgās vērtības ir atšķirīgas. Turklāt enerģiju nevar vienmērīgi sadalīt pa planētas virsmu. Jo tuvāk stabam, jo ​​lielāka intensitāte, savukārt sniega segas ir ļoti atstarojošas, kas nozīmē, ka gaiss nesaņem iespēju sasilt. Līdz ar to, jo tālāk no ekvatora, jo mazāks būs kopējais saules viļņu starojums.

Kā atklājuši zinātnieki, saules starojuma enerģija nopietni ietekmē planētas klimatu, pakļauj dažādu uz Zemes esošo organismu dzīvībai svarīgo darbību. Pie mums, kā arī tās tuvāko kaimiņu teritorijā, tāpat kā citās ziemeļu puslodes valstīs, ziemā dominē izkliedētais starojums, bet vasarā tiešais starojums.

Infrasarkanie viļņi

No kopējā saules starojuma daudzuma iespaidīgs procents pieder infrasarkanajam spektram, ko cilvēka acs neuztver. Šādu viļņu dēļ planētas virsma uzsilst, pamazām nododot siltumenerģiju gaisa masām. Tas palīdz uzturēt komfortablu klimatu, uzturēt apstākļus organiskās dzīves pastāvēšanai. Ja nav nopietnu neveiksmju, klimats paliek nosacīti nemainīgs, kas nozīmē, ka visas radības var dzīvot savos parastajos apstākļos.

Mūsu gaismeklis nav vienīgais infrasarkano viļņu avots. Līdzīgs starojums ir raksturīgs jebkuram apsildāmam objektam, arī parastam akumulatoram cilvēka mājās. Tieši uz infrasarkanā starojuma uztveres principa darbojas daudzas ierīces, kas ļauj tumsā redzēt sakarsušus ķermeņus, citus acīm neērtus apstākļus. Starp citu, pēdējos gados tik populārās kompaktierīces darbojas pēc līdzīga principa, lai novērtētu, caur kurām ēkas daļām rodas vislielākie siltuma zudumi. Šie mehānismi ir īpaši izplatīti būvnieku, kā arī privātmāju īpašnieku vidū, jo palīdz identificēt, caur kurām zonām tiek zaudēts siltums, organizēt to aizsardzību un novērst nevajadzīgu enerģijas patēriņu.

Nenovērtējiet par zemu infrasarkanā saules starojuma ietekmi uz cilvēka ķermeni tikai tāpēc, ka mūsu acis nespēj uztvert šādus viļņus. Jo īpaši starojums tiek aktīvi izmantots medicīnā, jo tas var palielināt leikocītu koncentrāciju asinsrites sistēmā, kā arī normalizēt asinsriti, palielinot asinsvadu lūmenu. Ierīces, kuru pamatā ir IR spektrs, tiek izmantotas kā profilakses līdzeklis pret ādas patoloģijām, ārstnieciskas iekaisuma procesi akūtā un hroniskā formā. Lielākā daļa mūsdienu narkotikas palīdz tikt galā ar koloidālām rētām un trofiskām brūcēm.

Tas ir ziņkārīgs

Pamatojoties uz saules starojuma faktoru izpēti, bija iespējams izveidot patiesi unikālas ierīces, ko sauc par termogrāfiem. Tie ļauj laikus atklāt dažādas slimības, kuras nav pieejamas noteikšanai ar citiem līdzekļiem. Tādā veidā jūs atrodat vēzi vai asins recekļus. IR zināmā mērā aizsargā pret organiskajai dzīvībai bīstamo ultravioleto starojumu, kas ļāva izmantot šī spektra viļņus, lai atjaunotu kosmosā ilgu laiku atradušos astronautu veselību.

Daba mums apkārt ir noslēpumaina līdz mūsdienām, un tas attiecas arī uz dažāda viļņa garuma starojumu. Jo īpaši infrasarkanā gaisma joprojām nav pietiekami izpētīta. Zinātnieki zina, ka tas var kaitēt veselībai, ja to lieto nepareizi. Tāpēc ir nepieņemami izmantot aprīkojumu, kas rada šādu gaismu, lai ārstētu strutojošus iekaisušas vietas, asiņošanu un ļaundabīgus audzējus. Infrasarkanais spektrs ir kontrindicēts cilvēkiem, kuri cieš no sirds, asinsvadu, tostarp smadzenēs, darbības traucējumiem.

Redzamā gaisma

Viens no kopējā saules starojuma elementiem ir cilvēka acij redzamā gaisma. Viļņu stari virzās taisnās līnijās, tāpēc nav pārklāšanās. Savulaik tas kļuva par tematu ievērojamam skaitam zinātnisku darbu: zinātnieki centās saprast, kāpēc mums apkārt ir tik daudz nokrāsu. Izrādījās, ka galvenie gaismas parametri spēlē lomu:

• refrakcija;
• pārdomas;
• absorbcija.

Kā atklājuši zinātnieki, objekti paši nevar būt redzamās gaismas avoti, bet spēj absorbēt starojumu un to atstarot. Atstarošanas leņķi, viļņu frekvence atšķiras. Gadsimtu gaitā cilvēka redzes spējas ir pamazām uzlabojušās, taču zināmi ierobežojumi ir saistīti ar acs bioloģisko uzbūvi: tīklene ir tāda, ka spēj uztvert tikai noteiktus atstarotās gaismas viļņu starus. Šis starojums ir neliela plaisa starp ultravioletajiem un infrasarkanajiem viļņiem.

Daudzas ziņkārīgas un noslēpumainas gaismas iezīmes ir ne tikai kļuvušas par daudzu darbu priekšmetu, bet arī bijušas par pamatu jaunas fiziskās disciplīnas dzimšanai. Tajā pašā laikā parādījās nezinātniskas prakses un teorijas, kuru piekritēji uzskata, ka krāsa var ietekmēt cilvēka fizisko stāvokli, psihi. Pamatojoties uz šiem pieņēmumiem, cilvēki ieskauj priekšmetus, kas ir visvairāk patīkami viņu acīm, padarot ikdienu ērtāku.

Ultravioletais

Tikpat svarīgs kopējā saules starojuma aspekts ir ultravioletā starojuma izpēte, ko veido liela, vidēja un īsa garuma viļņi. Tie atšķiras viens no otra gan pēc fizikālajiem parametriem, gan pēc to ietekmes uz organiskās dzīvības formām īpašībām. Garie ultravioletie viļņi, piemēram, in atmosfēras slāņi pārsvarā izkaisīti, un tikai neliela daļa sasniedz zemes virsmu. Jo īsāks viļņa garums, jo dziļāk šāds starojums var iekļūt cilvēka (un ne tikai) ādā.

No vienas puses, ultravioletā gaisma ir bīstama, bet bez tās nav iespējama daudzveidīgas organiskās dzīves pastāvēšana. Šāds starojums ir atbildīgs par kalciferola veidošanos organismā, un šis elements ir nepieciešams būvniecībai kaulu audi... UV spektrs ir spēcīga rahīta, osteohondrozes profilakse, kas ir īpaši svarīga bērnībā. Turklāt šāds starojums:

• normalizē vielmaiņu;
• aktivizē būtisku enzīmu ražošanu;
• uzlabo reģeneratīvos procesus;
• stimulē asinsriti;
• paplašina asinsvadus;
• stimulē imūnsistēmu;
• noved pie endorfīnu veidošanās, kas nozīmē, ka samazinās nervu pārmērīga uzbudinājums.

bet no otras puses

Iepriekš tika norādīts, ka kopējo saules starojumu sauc par starojuma daudzumu, kas sasniedz planētas virsmu un ir izkliedēts atmosfērā. Attiecīgi šī apjoma elements ir visu garumu ultravioletais starojums. Jāatceras, ka šim faktoram ir gan pozitīvi, gan negatīvi aspekti, kas ietekmē organisko dzīvi. Sauļošanās, kas bieži vien ir izdevīga, var būt veselības apdraudējuma avots. Pārmērīga tiešu saules staru iedarbība, īpaši paaugstinātas saules aktivitātes apstākļos, ir kaitīga un bīstama. Ilgstoša ietekme uz ķermeni, kā arī pārāk augsta radiācijas aktivitāte izraisa:

• apdegumi, apsārtums;
• tūska;
• hiperēmija;
• siltums;
• slikta dūša;
• vemšana.

Ilgstošs ultravioletais starojums provocē apetītes pārkāpumu, centrālās nervu sistēmas darbību, imūnsistēmu. Turklāt sāk sāpēt galva. Aprakstītās pazīmes ir klasiskās saules dūriena izpausmes. Cilvēks pats ne vienmēr var apzināties notiekošo – stāvoklis pasliktinās pamazām. Ja ir manāms, ka kāds tuvumā ir saslimis, jāsniedz pirmā palīdzība. Shēma ir šāda:

• palīdzēt pārvietoties no tiešas gaismas uz vēsu, ēnainu vietu;
• novietojiet pacientu uz muguras tā, lai kājas būtu augstākas par galvu (tas palīdzēs normalizēt asinsriti);
• atdzesē kaklu, seju ar ūdeni un uz pieres uzliek aukstu kompresi;
• atsprādzēt kaklasaiti, jostu, novilkt stingras drēbes;
• pusstundu pēc uzbrukuma iedod padzerties vēsu ūdeni (nelielu daudzumu).

Ja cietušais ir zaudējis samaņu, ir svarīgi nekavējoties meklēt palīdzību pie ārsta. Ātrās palīdzības brigāde cilvēku pārvietos uz droša vieta un veikt glikozes vai C vitamīna injekciju. Zāles injicē vēnā.

Kā pareizi sauļoties?

Lai no savas pieredzes nemācītos, cik nepatīkams var būt pārmērīgs saules starojuma daudzums, kas tiek saņemts sauļošanās laikā, svarīgi ievērot droša saulē pavadītā laika noteikumus. Ultravioletā gaisma ierosina melanīna, hormona, kas palīdz ādai pasargāt sevi no hormona, ražošanu negatīva ietekme viļņi. Šīs vielas ietekmē āda kļūst tumšāka, un nokrāsa kļūst bronza. Un līdz pat šai dienai nerimst strīdi par to, cik tas ir noderīgs un kaitīgs cilvēkiem.

No vienas puses, sauļošanās ir ķermeņa mēģinājums pasargāt sevi no nevajadzīgas starojuma iedarbības. Tas palielina ļaundabīgo audzēju veidošanās iespējamību. No otras puses, sauļošanās tiek uzskatīta par modernu un skaistu. Lai mazinātu riskus sev, pirms pludmales procedūru uzsākšanas ir lietderīgi pārliecināties, cik bīstams ir sauļošanās laikā saņemtais saules starojuma daudzums, kā samazināt riskus sev. Lai pieredze būtu pēc iespējas patīkamāka, sauļotājiem vajadzētu:

• dzert daudz ūdens;
• lietot ādu aizsargājošus līdzekļus;
• sauļoties vakarā vai no rīta;
• pavadīt ne vairāk kā stundu tiešos saules staros;
• nelietot alkoholu;
• iekļaut ēdienkartē pārtikas produktus, kas bagāti ar selēnu, tokoferolu, tirozīnu. Neaizmirstiet par beta-karotīnu.

Saules starojuma vērtība cilvēka ķermenim ir ārkārtīgi augsta, nevajadzētu aizmirst gan pozitīvos, gan negatīvos aspektus. Jāapzinās, ka dažādiem cilvēkiem notiek bioķīmiskās reakcijas ar individuālās īpašības, tāpēc dažiem pat pusstundu sauļošanās var būt bīstama. Prātīgi pirms pludmales sezonas konsultēties ar ārstu, izvērtēt veidu, stāvokli āda... Tas palīdzēs novērst kaitējumu veselībai.

Ja iespējams, vajadzētu izvairīties no saules apdegumiem vecumdienās, bērna piedzimšanas periodā. Nevar apvienot ar sauļošanos vēzis, psihiski traucējumi, ādas patoloģijas un sirds mazspēja.

Kopējais starojums: kur ir trūkums?

Saules starojuma izplatīšanas process ir diezgan interesants apsvēršanai. Kā minēts iepriekš, tikai aptuveni puse no visiem viļņiem var sasniegt planētas virsmu. Kur pazūd pārējais? Savu lomu spēlē dažādi atmosfēras slāņi un mikroskopiskās daļiņas, no kurām tie veidojas. Iespaidīgu daļu, kā norādīts, absorbē ozona slānis - tie visi ir viļņi, kuru garums ir mazāks par 0,36 mikroniem. Turklāt ozons spēj absorbēt dažu veidu viļņus no cilvēka acij redzamā spektra, tas ir, intervāla 0,44-1,18 mikroni.

Ultravioleto gaismu zināmā mērā absorbē skābekļa slānis. Tas ir raksturīgs starojumam ar viļņa garumu 0,13-0,24 mikroni. Oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki var absorbēt nelielu infrasarkanā spektra daļu. Atmosfēras aerosols absorbē daļu (infrasarkano spektru) no kopējā saules starojuma daudzuma.

Viļņi no īsviļņu kategorijas ir izkliedēti atmosfērā mikroskopisku nehomogēnu daļiņu, aerosola, mākoņu klātbūtnes dēļ. Neviendabīgi elementi, daļiņas, kuru izmēri ir mazāki par viļņa garumu, provocē molekulāro izkliedi, savukārt lielākiem ir raksturīga parādība, ko apraksta indikators, tas ir, aerosols.

Cits saules starojuma daudzums sasniedz Zemes virsmu. Tas apvieno izkliedētu tiešo starojumu.

Kopējais starojums: svarīgi aspekti

Kopējā vērtība ir saules starojuma daudzums, ko saņem teritorija, kā arī absorbēts atmosfērā. Ja debesīs nav mākoņu, kopējais starojuma daudzums ir atkarīgs no apgabala platuma, debess ķermeņa stāvokļa augstuma, zemes virsmas veida šajā zonā un gaisa caurspīdīguma līmeņa. . Jo vairāk atmosfērā ir izkliedētas aerosola daļiņas, jo mazāks ir tiešais starojums, bet palielinās izkliedētā starojuma daļa. Parasti, ja kopējā starojumā nav mākoņainības, izkliedētais ir viena ceturtā daļa.

Mūsu valsts pieder pie ziemeļiem, tāpēc lielāko gada daļu dienvidu reģionos radiācija ir ievērojami augstāka nekā ziemeļu reģionos. Tas ir saistīts ar zvaigznes stāvokli debesīs. Bet īsais laika periods maijs-jūlijs ir unikāls periods, kad pat ziemeļos kopējais starojums ir diezgan iespaidīgs, jo saule ir augstu debesīs un dienasgaismas stundu garums ir garāks nekā citos gada mēnešos. . Tajā pašā laikā vidēji Āzijas pusē valsts, ja nav mākoņu segas, kopējā radiācija ir ievērojamāka nekā rietumos. Viļņu starojuma maksimālais stiprums tiek novērots pusdienlaikā, un gada maksimums ir jūnijā, kad saule ir visaugstāk debesīs.

Kopējais saules starojums ir saules enerģijas daudzums, kas sasniedz mūsu planētu. Jāatceras, ka dažādi atmosfēras faktori noved pie tā, ka kopējā starojuma ienākšana gadā ir mazāka nekā varētu būt. Lielākā atšķirība starp reāli novēroto un maksimāli iespējamo ir raksturīga Tālo Austrumu reģioniem vasarā. Musons rada ārkārtīgi blīvus mākoņus, tāpēc kopējais starojums samazinās apmēram uz pusi.

Interesanti uzzināt

Vislielākais procents no maksimālās iespējamās saules enerģijas iedarbības faktiski tiek novērots (rēķinot par 12 mēnešiem) valsts dienvidos. Rādītājs sasniedz 80%.

Mākoņainība ne vienmēr izraisa tādu pašu saules starojuma izkliedes ātrumu. Mākoņu formai ir nozīme, saules diska īpatnībām noteiktā laika momentā. Ja tas ir atvērts, tad mākoņainība izraisa tiešā starojuma samazināšanos, savukārt izkliedētais strauji palielinās.

Ir arī dienas, kad tiešā starojuma stiprums ir aptuveni tāds pats kā izkliedētais starojums. Dienas kopējā vērtība var būt pat lielāka par pilnīgi bez mākoņiem raksturīgo starojumu.

Rēķinot par 12 mēnešiem, īpaša uzmanība jāpievērš astronomiskām parādībām, kas nosaka kopējos skaitliskos rādītājus. Tajā pašā laikā mākoņainība noved pie tā, ka faktisko radiācijas maksimumu var novērot nevis jūnijā, bet mēnesi agrāk vai vēlāk.

Radiācija kosmosā

No mūsu planētas magnetosfēras robežas un tālāk kosmosā saules starojums kļūst par faktoru, kas saistīts ar nāves briesmām cilvēkiem. Tālajā 1964. gadā tika publicēts nozīmīgs populārzinātnisks darbs par aizsardzības metodēm. Tās autori bija padomju zinātnieki Kamanins, Bubnovs. Zināms, ka cilvēkam starojuma devai nedēļā jābūt ne lielākai par 0,3 rentgena stariem, savukārt uz gadu - 15 R robežās. Pie īslaicīgas iedarbības robeža cilvēkam ir 600 R. Kosmosa lidojumi, īpaši neparedzamas saules aktivitātes apstākļos var pavadīt ievērojamu astronautu starojuma iedarbību, kas prasa papildu aizsardzības pasākumus pret dažāda viļņa garuma viļņiem.

Kopš Apollo misijām, kuru laikā tika pārbaudītas aizsardzības metodes, pētīti cilvēka veselību ietekmējošie faktori, pagājuši vairāk nekā desmit gadi, taču līdz pat šai dienai zinātnieki nevar atrast efektīvas, uzticamas metodes ģeomagnētisko vētru prognozēšanai. Prognozi var veikt stundā, dažkārt - vairākām dienām, bet pat iknedēļas pieņēmumam realizācijas iespējas nav lielākas par 5%. Saules vējš ir vēl neparedzamāks. Ar varbūtību katrs trešais astronauti, dodoties uz jaunu misiju, var nokļūt spēcīgās starojuma plūsmās. Tas padara vēl svarīgāku jautājumu gan par radiācijas raksturlielumu izpēti un prognozēšanu, gan aizsardzības metožu izstrādi pret to.

Apžilbinošais saules disks visu laiku uzbudināja cilvēku prātus, kalpoja par auglīgu tēmu leģendām un mītiem. Kopš seniem laikiem cilvēki ir uzminējuši tā ietekmi uz Zemi. Cik tuvu patiesībai bija mūsu tālie senči. Tā ir Saules starojuma enerģija, kas mums ir parādā par dzīvības esamību uz Zemes.

Kas ir mūsu gaismas starojuma radioaktīvais starojums un kā tas ietekmē zemes procesus?

Kas ir saules starojums

Saules starojums ir Saules vielas un enerģijas kopums, kas nonāk uz Zemes. Enerģija izplatās elektromagnētisko viļņu veidā ar ātrumu 300 tūkstoši kilometru sekundē, iziet cauri atmosfērai un sasniedz Zemi 8 minūtēs. Viļņu diapazons, kas piedalās šajā "maratonā", ir ļoti plašs - no radio viļņiem līdz rentgena stariem, ieskaitot redzamo spektra daļu. Zemes virsma atrodas gan tiešas, gan zemes atmosfēras izkliedētas saules gaismas ietekmē. Tā ir zili zilo staru izkliede atmosfērā, kas izskaidro debesu zilumu skaidrā dienā. Saules diska dzelteni oranžā krāsa ir saistīta ar to, ka attiecīgie viļņi iziet cauri gandrīz bez izkliedes.

Ar 2–3 dienu kavēšanos zemi sasniedz "saules vējš", kas ir Saules vainaga paplašinājums un sastāv no vieglo elementu (ūdeņraža un hēlija) atomu kodoliem, kā arī elektroniem. Ir gluži dabiski, ka saules starojums visspēcīgāk ietekmē cilvēka ķermeni.

Saules starojuma ietekme uz cilvēka ķermeni

Saules starojuma elektromagnētiskais spektrs sastāv no infrasarkanās, redzamās un ultravioletās daļas. Tā kā viņu kvantiem ir dažādas enerģijas, tiem ir dažāda ietekme uz cilvēku.

iekštelpu apgaismojums

Arī saules starojuma higiēniskā vērtība ir ārkārtīgi augsta. Tā kā redzamā gaisma ir noteicošais faktors informācijas iegūšanā par ārpasauli, telpā ir nepieciešams nodrošināt pietiekamu apgaismojuma līmeni. Tās regulēšana tiek veikta saskaņā ar SNiP, kas saules starojumam tiek apkopota, ņemot vērā dažādu ģeogrāfisko zonu gaismas un klimatiskās īpašības, un tiek ņemta vērā dažādu objektu projektēšanā un būvniecībā.

Pat virspusēja saules starojuma elektromagnētiskā spektra analīze pierāda, cik liela ir šāda veida starojuma ietekme uz cilvēka ķermeni.

Saules starojuma izplatība pa Zemi

Ne viss no Saules nākošais starojums sasniedz Zemes virsmu. Un tam ir daudz iemeslu. Zeme nepārprotami atspoguļo to staru uzbrukumu, kas ir postoši tās biosfērai. Šo funkciju veic mūsu planētas ozona vairogs, novēršot ultravioletā starojuma agresīvākās daļas pāreju. Atmosfēras filtrs ūdens tvaiku, oglekļa dioksīda, putekļu daļiņu veidā, kas suspendētas gaisā, lielā mērā atstaro, izkliedē un absorbē saules starojumu.

Tā daļa, kas ir pārvarējusi visus šos šķēršļus, nokrīt uz zemes virsmu dažādos leņķos atkarībā no apgabala platuma. Saules dzīvību sniedzošais siltums ir nevienmērīgi sadalīts pa mūsu planētas teritoriju. Gada laikā mainoties saules stāvēšanas augstumam, virs horizonta mainās gaisa masa, caur kuru iet saules staru ceļš. Tas viss ietekmē saules starojuma intensitātes sadalījumu planētas teritorijā. Vispārējā tendence ir šāda - šis parametrs palielinās no pola līdz ekvatoram, jo ​​jo lielāks ir staru krišanas leņķis, jo vairāk siltuma iegūst uz laukuma vienību.

Saules starojuma kartes ļauj iegūt priekšstatu par saules starojuma intensitātes sadalījumu pa Zemi.

Saules starojuma ietekme uz Zemes klimatu

Saules starojuma infrasarkanajai sastāvdaļai ir izšķiroša ietekme uz Zemes klimatu.

Skaidrs, ka tas notiek tikai laikā, kad Saule atrodas virs horizonta. Šī ietekme ir atkarīga no mūsu planētas attāluma no Saules, kas mainās visu gadu. Zemes orbīta ir elipse, kuras iekšpusē atrodas Saule. Veicot ikgadējo ceļu ap Sauli, Zeme attālinās no savas zvaigznes un pēc tam tuvojas tai.

Papildus attāluma maiņai zemē nonākošā starojuma daudzumu nosaka zemes ass slīpums pret orbītas plakni (66,5 °) un tā izraisītā gadalaiku maiņa. Vasarā tas ir vairāk nekā ziemā. Pie ekvatora šī faktora nav, bet, palielinoties novērojumu vietas platuma grādiem, atšķirība starp vasaru un ziemu kļūst ievērojama.

Uz Saules notiekošajos procesos notiek visdažādākās kataklizmas. To ietekmi daļēji kompensē milzīgi attālumi, aizsargājošās īpašības Zemes atmosfēra un zemes magnētiskais lauks.

Kā pasargāt sevi no saules starojuma

Saules starojuma infrasarkanā sastāvdaļa ir kārotais siltums, ko vidējo un ziemeļu platuma grādu iedzīvotāji gaida visos citos gadalaikos. Saules starojumu kā veselības faktoru izmanto gan veseli, gan slimi cilvēki.

Tomēr nedrīkst aizmirst, ka siltums, tāpat kā ultravioletā gaisma, attiecas uz ļoti spēcīgiem kairinātājiem. Viņu darbības ļaunprātīga izmantošana var izraisīt apdegumus, vispārēju ķermeņa pārkaršanu un pat hronisku slimību saasināšanos. Sauļojoties, jums jāievēro dzīvē pārbaudīti noteikumi. Jums jābūt īpaši uzmanīgiem, sauļojoties skaidrās saulainās dienās. Zīdaiņiem un vecāka gadagājuma cilvēkiem, pacientiem ar hronisku tuberkulozi un sirds un asinsvadu sistēmas problēmām ir jāsamierinās ar izkliedētu saules gaismu ēnā. Šī ultravioletā gaisma ir pietiekama, lai apmierinātu ķermeņa vajadzības.

Pat jauniešiem, kuriem nav īpašu veselības problēmu, ir jānodrošina aizsardzība pret saules starojumu.

Tagad ir kustība, kuras aktīvisti ir pret saules apdegumiem. Un ne velti. Iedegusi āda ir nenoliedzami skaista. Bet ķermeņa ražotais melanīns (ko mēs saucam par iedegumu) ir tā aizsardzības reakcija par saules starojuma ietekmi. No saules apdegumiem nav nekāda labuma! Ir pat pierādījumi, ka saules apdegumi saīsina dzīvi, jo starojumam ir kumulatīva īpašība - tas uzkrājas dzīves laikā.

Ja tas ir tik nopietni, jums rūpīgi jāievēro noteikumi, kas nosaka, kā pasargāt sevi no saules starojuma:

• stingri ierobežojiet sauļošanās laiku un dariet to tikai drošās stundās;
• atrodoties aktīvā saulē, jāvalkā cepure ar platām malām, slēgts apģērbs, Saulesbrilles un lietussargu;
• izmantojiet tikai augstas kvalitātes sauļošanās līdzekli.

Vai saules starojums ir bīstams cilvēkiem visos gadalaikos? Saules starojuma daudzums, kas nonāk zemē, ir saistīts ar gadalaiku maiņu. Vidējos platuma grādos vasarā tas ir par 25% vairāk nekā ziemā. Pie ekvatora šādas atšķirības nav, bet, palielinoties novērojumu vietas platuma grādiem, šī atšķirība palielinās. Tas ir saistīts ar faktu, ka mūsu planēta attiecībā pret sauli ir sasvērta 23,3 grādu leņķī. Ziemā tas atrodas zemu virs horizonta un izgaismo zemi tikai ar slīdošiem stariem, kas mazāk sasilda apgaismoto virsmu. Šāds staru novietojums izraisa to izplatīšanos pa lielāku virsmu, kas samazina to intensitāti salīdzinājumā ar vasaras milzīgo rudeni. Turklāt akūta leņķa klātbūtne, kad stari iziet cauri atmosfērai, "pagarina" to ceļu, liekot tiem zaudēt vairāk siltuma. Šis apstāklis ​​samazina saules starojuma ietekmi ziemā.

Saule ir zvaigzne, kas ir siltuma un gaismas avots mūsu planētai. Viņa "kontrolē" klimatu, gadalaiku maiņu un visas Zemes biosfēras stāvokli. Un tikai zināšanas par šīs spēcīgās ietekmes likumiem ļaus izmantot šo dzīvinošo dāvanu cilvēku veselības labā.

SAULES RADIĀCIJA

SAULES RADIĀCIJA- Saules elektromagnētiskais un korpuskulārais starojums. Elektromagnētiskais starojums pārvietojas elektromagnētisko viļņu veidā ar gaismas ātrumu un iekļūst zemes atmosfērā. Saules starojums sasniedz zemes virsmu tiešā un izkliedētā starojuma veidā.
Saules starojums ir galvenais enerģijas avots visiem fiziskajiem un ģeogrāfiskajiem procesiem, kas notiek uz zemes virsmas un atmosfērā (sk. Insolācija). Saules starojumu parasti mēra pēc tā termiskā efekta, un to izsaka kalorijās uz virsmas vienību laika vienībā. Kopumā Zeme no Saules saņem mazāk nekā vienu divu miljardo daļu no tās starojuma.
Saules elektromagnētiskā starojuma spektrālais diapazons ir ļoti plašs – no radioviļņiem līdz rentgena stariem, taču tā maksimālā intensitāte krīt uz redzamo (dzelteni zaļo) spektra daļu.
Ir arī saules starojuma korpuskulārā daļa, kas galvenokārt sastāv no protoniem, kas pārvietojas no Saules ar ātrumu 300-1500 km / s (saules vējš). Saules uzliesmojumu laikā veidojas arī lielas enerģijas daļiņas (galvenokārt protoni un elektroni), kas veido kosmisko staru Saules komponentu.
Saules starojuma korpuskulārās sastāvdaļas enerģētiskais ieguldījums tā kopējā intensitātē ir neliels, salīdzinot ar elektromagnētisko. Tāpēc vairākos lietojumos termins "saules starojums" tiek lietots šaurā nozīmē, ar to saprotot tikai tā elektromagnētisko daļu.
Saules starojuma daudzums ir atkarīgs no saules augstuma, gadalaika, atmosfēras caurspīdīguma. Saules starojuma mērīšanai izmanto aktinometrus un pirheliometrus. Saules starojuma intensitāti parasti mēra pēc tā termiskā efekta, un to izsaka kalorijās uz virsmas vienību laika vienībā.
Saules starojums spēcīgi ietekmē Zemi tikai iekšā dienas laikā noteikti - kad Saule ir virs horizonta. Tāpat saules starojums ir ļoti spēcīgs polu tuvumā, polārajās dienās, kad Saule atrodas virs horizonta pat pusnaktī. Taču ziemā tajās pašās vietās Saule nemaz nepaceļas virs horizonta, un tāpēc reģionu neietekmē. Saules starojumu neaizsedz mākoņi, un tāpēc tas pats attiecas uz Zemi (kad Saule atrodas tieši virs horizonta). Saules starojums ir saules spilgti dzeltenās krāsas un siltuma kombinācija, siltums iziet arī caur mākoņiem. Saules starojums uz Zemi tiek pārraidīts caur starojumu, nevis ar siltuma vadīšanu.
Debess ķermeņa saņemtā starojuma daudzums ir atkarīgs no attāluma starp planētu un zvaigzni - kad attālums ir dubultots, starojuma daudzums, kas nāk no zvaigznes uz planētu, ir četrkārtīgs (proporcionāls attāluma kvadrātam starp planētu un zvaigzne). Tādējādi pat nelielas izmaiņas attālumā starp planētu un zvaigzni (atkarībā no orbītas ekscentricitātes) noved pie būtiskām izmaiņām starojuma daudzumā, kas nonāk uz planētas. Arī Zemes orbītas ekscentricitāte nav nemainīga - gadu tūkstošu gaitā tā mainās, periodiski veidojot gandrīz ideālu apli, dažkārt ekscentricitāte sasniedz 5% (šobrīd tā ir 1,67%), tas ir, perihēlijā Zeme šobrīd saņem. pie 1033 vairāk saules starojuma nekā afēlijā un ar lielāko ekscentristītu - vairāk nekā 1,1 reizi. Taču daudz spēcīgāk ienākošā saules starojuma apjoms ir atkarīgs no gadalaiku maiņām - šobrīd kopējais Saules starojuma daudzums, kas nonāk Zemē, praktiski nemainās, bet platuma grādos 65 N (Krievijas, Kanādas ziemeļu pilsētu platuma grādos). ) vasarā ienākošā saules starojuma daudzums par vairāk nekā 25% lielāks nekā ziemā. Tas ir saistīts ar faktu, ka Zeme attiecībā pret Sauli ir sasvērta 23,3 grādu leņķī. Ziemas un vasaras izmaiņas tiek abpusēji kompensētas, bet tomēr, palielinoties novērojumu vietas platuma grādiem, atstarpe starp ziemu un vasaru kļūst arvien lielāka, tāpēc pie ekvatora nav atšķirības starp ziemu un vasaru. No otras puses, aiz polārā loka saules starojums ir ļoti augsts vasarā un ļoti mazs ziemā. Tas veido klimatu uz Zemes. Turklāt periodiskas izmaiņas Zemes orbītas ekscentricitātē var izraisīt dažādu ģeoloģisko laikmetu rašanos: piemēram,

2. LEKCIJA.

SAULES RADIĀCIJA.

Plāns:

1. Saules starojuma vērtība dzīvībai uz Zemes.

2. Saules starojuma veidi.

3. Saules starojuma spektrālais sastāvs.

4. Starojuma absorbcija un izkliede.

5.PAR (fotosintētiski aktīvais starojums).

6. Radiācijas līdzsvars.

1. Galvenais enerģijas avots uz Zemes visam dzīvajam (augiem, dzīvniekiem un cilvēkiem) ir saules enerģija.

Saule ir gāzes lode ar rādiusu 695300 km. Saules rādiuss ir 109 reizes lielāks par Zemes rādiusu (ekvatoriālais 6378,2 km, polārais 6356,8 km). Saule galvenokārt sastāv no ūdeņraža (64%) un hēlija (32%). Pārējie veido tikai 4% no tā masas.

Saules enerģija ir galvenais biosfēras pastāvēšanas nosacījums un viens no galvenajiem klimata veidojošajiem faktoriem. Pateicoties Saules enerģijai, gaisa masas atmosfērā pastāvīgi pārvietojas, kas nodrošina atmosfēras gāzu sastāva noturību. Saules starojuma ietekmē no rezervuāru, augsnes un augu virsmas iztvaiko milzīgs ūdens daudzums. Ūdens tvaiki, ko vējš nes no okeāniem un jūrām uz kontinentiem, ir galvenais sauszemes nokrišņu avots.

Saules enerģija ir neaizstājams zaļo augu pastāvēšanas nosacījums, kas fotosintēzes laikā saules enerģiju pārvērš augstas enerģijas organiskās vielās.

Augu augšana un attīstība ir saules enerģijas asimilācijas un pārstrādes process, tāpēc lauksaimnieciskā ražošana iespējama tikai tad, ja Saules enerģija tiek piegādāta Zemes virsmai. Krievu zinātnieks rakstīja: “Dodiet labākajam pavāram tik daudz svaiga gaisa, saules gaismas, veselu upi tīra ūdens, cik vēlaties, palūdziet viņam no tā visa pagatavot cukuru, cieti, taukus un graudus, un viņš nolems, ka jūs smejaties. pie viņa. Bet tas, kas cilvēkam šķiet absolūti fantastisks, Saules enerģijas ietekmē netraucēti atrodas augu zaļajās lapās. Tiek lēsts, ka 1 kv. metrs lapu stundā ražo gramu cukura. Sakarā ar to, ka Zemi ieskauj nepārtraukts atmosfēras apvalks, saules stari, pirms sasniedz zemes virsmu, iziet cauri visam atmosfēras biezumam, kas tos daļēji atstaro, daļēji izkliedē, proti, mainās. saules gaismas daudzums un kvalitāte, kas nonāk zemes virsmā. Dzīvie organismi ir jutīgi pret saules starojuma radītā apgaismojuma intensitātes izmaiņām. Pateicoties dažādām reakcijām uz apgaismojuma intensitāti, visas veģetācijas formas tiek iedalītas gaismas mīlošās un ēnas izturīgās. Nepietiekams apgaismojums labībās izraisa, piemēram, graudaugu salmu audu vāju diferenciāciju. Tā rezultātā samazinās audu stiprums un elastība, kas bieži noved pie ražas nogulsnēšanās. Sabiezinātās kukurūzas kultūrās zemā saules starojuma apgaismojuma dēļ vālīšu veidošanās uz augiem ir novājināta.

Saules starojums ietekmē lauksaimniecības produktu ķīmisko sastāvu. Piemēram, cukura saturs bietēs un augļos, olbaltumvielu saturs kviešu graudos ir tieši atkarīgs no to skaita. Saulainas dienas... Pieaugot saules starojumam, palielinās arī eļļas daudzums saulespuķu un linu sēklās.

Augu virszemes daļas apgaismojums būtiski ietekmē barības vielu uzsūkšanos ar saknēm. Vājā apgaismojumā asimilātu pārnešana uz saknēm palēninās, un rezultātā tiek kavēti biosintēzes procesi augu šūnās.

Apgaismojums ietekmē arī augu slimību parādīšanos, izplatību un attīstību. Infekcijas periods sastāv no divām fāzēm, kas atšķiras viena no otras, reaģējot uz gaismas faktoru. Pirmais no tiem - faktiskā sporu dīgtspēja un infekciozā principa iekļūšana skartās kultūras audos - vairumā gadījumu nav atkarīga no gaismas klātbūtnes un intensitātes. Otrais, pēc sporu dīgšanas, ir visaktīvākais pie palielināta apgaismojuma.

Gaismas pozitīvā ietekme ietekmē arī patogēna attīstības ātrumu saimniekaugā. Īpaši tas ir redzams rūsas sēnēs. Jo vairāk gaismas, jo īsāks inkubācijas periods ir kviešu lineārajai rūsai, miežu dzeltenajai rūsai, linu un pupu rūsai utt. Un tas palielina sēnīšu paaudžu skaitu un palielina bojājuma intensitāti. Intensīva apgaismojuma apstākļos šis patogēns palielina tā auglību.

Dažas slimības visaktīvāk attīstās ar nepietiekamu apgaismojumu, izraisot augu pavājināšanos un to izturības pret slimībām (dažādu puves izraisītāju, īpaši dārzeņu kultūru) samazināšanos.

Apgaismojuma ilgums un augi. Saules starojuma ritms (dienas gaišo un tumšo daļu maiņa) ir visstabilākais un gadu no gada atkārtojošais faktors ārējā vide... Daudzu gadu fiziologu pētījumu rezultātā ir konstatēta augu pārejas uz ģeneratīvo attīstību atkarība no noteiktas dienas un nakts garuma attiecības. Šajā sakarā kultūras pēc fotoperiodiskās reakcijas var iedalīt grupās: lai jums īsa diena, kuru attīstība aizkavējas, ja diennakts ilgums ir lielāks par 10 stundām. Īsa diena veicina ziedu nosēšanos, savukārt gara diena to neļauj. Šādas kultūras ir sojas pupiņas, rīsi, prosa, sorgo, kukurūza utt .;

gara diena līdz 12-13 stundām., to attīstībai nepieciešams nepārtraukts apgaismojums. To attīstība paātrina, kad diennakts garums ir ap 20. Pie šīm kultūrām pieder rudzi, auzas, kvieši, lini, zirņi, spināti, āboliņš u.c.;

garuma neitrāls, kuru attīstība nav atkarīga no dienas garuma, piemēram, tomāts, griķi, pākšaugi, rabarberi.

Tika konstatēts, ka augu ziedēšanas sākumam ir nepieciešams noteikta spektrālā sastāva pārsvars starojuma plūsmā. Īsās dienas augi attīstās ātrāk, kad zili violetie stari ir maksimāli, un garās dienas augi ir sarkani. Gaismas dienas ilgums (dienas astronomiskais garums) ir atkarīgs no gadalaika un platuma. Pie ekvatora diennakts garums visu gadu ir 12 stundas ± 30 minūtes. Virzoties no ekvatora uz poliem pēc pavasara ekvinokcijas (21.03), diennakts garums palielinās uz ziemeļiem un samazinās uz dienvidiem. Pēc rudens ekvinokcijas (23.09.) dienas garuma sadalījums ir pretējs. Ziemeļu puslodē 22.06 ir garākā diena, kuras ilgums ir 24 stundas uz ziemeļiem no polārā loka.Īsākā diennakts ziemeļu puslodē ir 22.12, un aiz polārā loka ziemas mēnešos Saule nepaceļas virs polārā loka. horizonts vispār. Vidējos platuma grādos, piemēram, Maskavā, diennakts garums svārstās no 7 līdz 17,5 stundām visu gadu.

2. Saules starojuma veidi.

Saules starojums sastāv no trim sastāvdaļām: tiešā saules starojuma, izkliedētā un kopējā.

TIEŠAIS SAULES STAROJUMSS - starojums, kas nāk no Saules atmosfērā un pēc tam uz Zemes virsmas paralēlu staru kūļa veidā. Tās intensitāti mēra kalorijās uz cm2 minūtē. Tas ir atkarīgs no saules augstuma un atmosfēras stāvokļa (mākoņainība, putekļi, ūdens tvaiki). Ikgadējais tiešā saules starojuma daudzums uz Stavropoles teritorijas horizontālās virsmas ir 65-76 kcal / cm2 / min. Jūras līmenī ar augstu Saules stāvokli (vasarā, pusdienlaikā) un labu caurspīdīgumu tiešais saules starojums ir 1,5 kcal / cm2 / min. Šī ir spektra īsviļņu daļa. Tiešā saules starojuma plūsmai ejot cauri atmosfērai, notiek tās pavājināšanās, ko izraisa enerģijas absorbcija (apmēram 15%) un izkliede (apmēram 25%) ar gāzēm, aerosoliem, mākoņiem.

Tiešā saules starojuma plūsmu, kas krīt uz horizontālas virsmas, sauc par insolāciju S= S grēks ho- tiešā saules starojuma vertikālā sastāvdaļa.

S – siltuma daudzums, ko saņem virsma, kas ir perpendikulāra sijai ,

ho – saules augstums, t.i., leņķis, ko veido saules stars ar horizontālu virsmu .

Uz atmosfēras robežas saules starojuma intensitāte irTātad= 1,98 kcal / cm2 / min. - saskaņā ar 1958. gada starptautisko līgumu. Un to sauc par saules konstanti. Tā būtu uz virsmas, ja atmosfēra būtu absolūti caurspīdīga.

Rīsi. 2.1. Saules stara ceļš atmosfērā dažādos Saules augstumos

IZkliedētais STAROJUMSD – Daļa saules starojuma atmosfēras izkliedes rezultātā nonāk atpakaļ kosmosā, bet ievērojama tā daļa izkliedētā starojuma veidā nonāk Zemē. Izkliedētā starojuma maksimums + 1 kcal / cm2 / min. To atzīmē ar skaidrām debesīm, ja uz tām ir augsti mākoņi. Ar mākoņainām debesīm izkliedētā starojuma spektrs ir līdzīgs saules spektram. Šī ir spektra īsviļņu daļa. Viļņa garums 0,17-4μm.

KOPĒJAIS STAROJUMSJ- sastāv no izkliedēta un tieša starojuma uz horizontālas virsmas. J= S+ D.

Tiešā un izkliedētā starojuma attiecība kopējā starojumā ir atkarīga no Saules augstuma, mākoņainības un atmosfēras piesārņojuma, kā arī no virsmas augstuma virs jūras līmeņa. Palielinoties Saules augstumam, izkliedētā starojuma daļa bez mākoņiem samazinās. Jo caurspīdīgāka atmosfēra un augstāka Saule, jo mazāka ir izkliedētā starojuma daļa. Ar nepārtrauktiem blīviem mākoņiem kopējais starojums pilnībā sastāv no izkliedētā starojuma. Ziemā starojuma atstarošanas no sniega segas un tā sekundārās izkliedes atmosfērā dēļ manāmi palielinās izkliedētā starojuma īpatsvars kopējā sastāvā.

Gaisma un siltums, ko augi saņem no Saules, ir kopējā saules starojuma darbības rezultāts. Tātad liela nozīme lauksaimniecībai tiem ir dati par virsmas saņemto starojuma daudzumu dienā, mēnesī, augšanas sezonā, gadā.

Atstarots saules starojums. Albedo... Kopējais starojums, kas sasniedz Zemes virsmu, daļēji no tās atstarots, rada atstaroto saules starojumu (RK), kas tiek novirzīts no zemes virsmas atmosfērā. Atstarotā starojuma vērtība lielā mērā ir atkarīga no atstarojošās virsmas īpašībām un stāvokļa: krāsas, raupjuma, mitruma utt. Jebkuras virsmas atstarošanas spēju var raksturot ar tās albedo vērtību (Ak), ko saprot kā attiecību atstarotā saules starojuma kopsumma. Albedo parasti izsaka procentos:

Novērojumi liecina, ka dažādu virsmu albedo mainās salīdzinoši šaurās robežās (10 ... 30%), izņemot sniegu un ūdeni.

Albedo ir atkarīgs no augsnes mitruma, palielinoties, tas samazinās, kas ir būtiski apūdeņoto lauku termiskā režīma maiņas procesā. Albedo samazināšanās dēļ absorbētais starojums palielinās, kad augsne tiek mitrināta. Dažādu virsmu albedo ir labi izteikta ikdienas un gada variācija, kas saistīta ar albedo atkarību no Saules augstuma. Mazākā vērtība albedo tiek novērots pusdienlaikā, bet gada laikā - vasarā.

Pašas Zemes starojums un pretimnākošais atmosfēras starojums. Efektīvs starojums. Zemes virsma kā fiziskais ķermenis ar temperatūru virs absolūtās nulles (-273 °C) ir starojuma avots, ko sauc par pašas Zemes starojumu (E3). Tas tiek novirzīts atmosfērā, un to gandrīz pilnībā absorbē ūdens tvaiki, ūdens pilieni un oglekļa dioksīds gaisā. Zemes starojums ir atkarīgs no tās virsmas temperatūras.

Atmosfēra, absorbējot nelielu daudzumu saules starojuma un praktiski visu zemes virsmas izdalīto enerģiju, uzsilst un, savukārt, arī izstaro enerģiju. Apmēram 30% atmosfēras starojuma nonāk kosmosā, un aptuveni 70% nonāk Zemes virsmā, un to sauc par atmosfēras pretimnākošo starojumu (Ea).

Atmosfēras izstarotās enerģijas daudzums ir tieši proporcionāls tās temperatūrai, oglekļa dioksīdam, ozonam un mākoņainībai.

Zemes virsma gandrīz pilnībā absorbē šo pretimnākošo starojumu (par 90 ... 99%). Tādējādi tas ir svarīgs zemes virsmas siltuma avots papildus absorbētajam saules starojumam. Šo atmosfēras ietekmi uz Zemes termisko režīmu sauc par siltumnīcas vai siltumnīcas efektu ārējās analoģijas dēļ ar stiklu darbību siltumnīcās un siltumnīcās. Stikls labi laiž cauri saules starus, sildot augsni un augus, bet saglabā uzkarsētās augsnes un augu siltuma starojumu.

Atšķirību starp Zemes virsmas iekšējo starojumu un pretimnākošo atmosfēras starojumu sauc par efektīvo starojumu: Eef.

Eef = E3-Ea

Skaidrās un nedaudz mākoņainās naktīs efektīvā radiācija ir daudz lielāka nekā mākoņainās, tāpēc zemes virsmas nakts atdzišana ir lielāka. Dienas laikā to bloķē absorbētais kopējais starojums, kā rezultātā paaugstinās virsmas temperatūra. Tajā pašā laikā palielinās arī efektīvais starojums. Zemes virsma vidējos platuma grādos efektīvā starojuma dēļ zaudē 70...140 W/m2, kas ir aptuveni puse no siltuma daudzuma, ko tā saņem, absorbējot saules starojumu.

3. Starojuma spektrālais sastāvs.

Saulei kā starojuma avotam ir dažādi izstarojoši viļņi. Izstarojuma enerģijas plūsmas gar viļņa garumu parasti tiek sadalītas īsviļņu (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 μm) starojumu. Saules starojuma spektrs uz zemes atmosfēras robežas praktiski ir starp viļņu garumiem no 0,17 līdz 4 mikroniem, bet sauszemes un atmosfēras starojuma spektrs - no 4 līdz 120 mikroniem. Līdz ar to saules starojuma plūsmas (S, D, RK) attiecas uz īsviļņu starojumu, bet Zemes (£ 3) un atmosfēras (Ea) starojums — uz garo viļņu starojumu.

Saules starojuma spektru var iedalīt trīs kvalitatīvi atšķirīgās daļās: ultravioletais (Y< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0,75 μm) un infrasarkanais (0,76 μm < Y < 4 μm). Pirms saules starojuma spektra ultravioletās daļas atrodas rentgena starojums, bet aiz infrasarkanā - Saules radio emisija. Atmosfēras augšējā robežā ultravioletā spektra daļa veido aptuveni 7% no saules starojuma enerģijas, 46 - redzamā un 47% - infrasarkanā.

Zemes un atmosfēras izstaroto starojumu sauc tāls infrasarkanais starojums.

Bioloģiskā darbība dažādi veidi starojums augiem ir atšķirīgs. Ultravioletais starojums palēnina augšanas procesus, bet paātrina augos reproduktīvo orgānu veidošanās posmu pāreju.

Infrasarkanā starojuma nozīme, ko aktīvi uzsūc augu lapu un stublāju ūdens, sastāv no tā termiskā efekta, kas būtiski ietekmē augu augšanu un attīstību.

Tāls infrasarkanais starojums rada tikai termisku efektu augiem. Tās ietekme uz augu augšanu un attīstību ir nenozīmīga.

Saules spektra redzamā daļa, pirmkārt, tas rada apgaismojumu. Otrkārt, tā sauktais fizioloģiskais starojums (A, = 0,35 ... 0,75 mikroni), ko absorbē lapas pigmenti, gandrīz sakrīt ar redzamā starojuma laukumu (daļēji pārklāj ultravioletā starojuma laukumu). ). Tās enerģijai ir svarīga regulējoša un enerģētiskā vērtība augu dzīvē. Šajā spektra daļā izšķir fotosintētiski aktīvā starojuma reģionu.

4. Radiācijas absorbcija un izkliede atmosfērā.

Iet cauri zemes atmosfēra, saules starojumu vājina atmosfēras gāzu un aerosolu absorbcija un izkliede. Tajā pašā laikā mainās arī tā spektrālais sastāvs. Ar dažādiem saules augstumiem un dažādiem novērošanas punkta augstumiem virs zemes virsmas saules stara šķērsotā ceļa garums atmosfērā nav vienāds. Samazinoties augstumam, īpaši spēcīgi samazinās starojuma ultravioletā daļa, redzamā daļa ir nedaudz mazāka un tikai nedaudz - infrasarkanā daļa.

Radiācijas izkliede atmosfērā notiek galvenokārt nepārtrauktu gaisa blīvuma svārstību (fuktuāciju) rezultātā katrā atmosfēras punktā, ko izraisa noteiktu atmosfēras gāzu molekulu "kopu" (kopu) veidošanās un iznīcināšana. Saules starojumu izkliedē arī aerosola daļiņas. Izkliedes intensitāti raksturo izkliedes koeficients.

K = pievienot formulu.

Izkliedes intensitāte ir atkarīga no izkliedes daļiņu skaita tilpuma vienībā, no to lieluma un rakstura, kā arī no paša izkliedētā starojuma viļņu garumiem.

Jo īsāks viļņa garums, jo izkliedētāki stari. Piemēram, violetie stari ir izkliedēti 14 reizes spēcīgāki nekā sarkanie, kas izskaidro debesu zilo krāsu. Kā minēts iepriekš (sk. 2.2. sadaļu), tiešais saules starojums, kas iet caur atmosfēru, ir daļēji izkliedēts. Tīrā un sausā gaisā molekulārās izkliedes koeficienta intensitāte atbilst Reilija likumam:

k = s /Y4 ,

kur C ir koeficients atkarībā no gāzes molekulu skaita tilpuma vienībā; X ir izkliedētais viļņa garums.

Tā kā sarkanās gaismas tālu viļņu garumi ir gandrīz divas reizes lielāki par violetās gaismas viļņu garumiem, pirmos gaisa molekulas izkliedē 14 reizes mazāk nekā otrās. Tā kā violeto staru sākotnējā enerģija (pirms izkliedes) ir mazāka par zilo un zilo, maksimālā enerģija izkliedētajā gaismā (izkliedētais saules starojums) tiek novirzīts uz zili ziliem stariem, kas nosaka debesu zilo krāsu. Tādējādi izkliedētais starojums ir bagātāks ar fotosintētiski aktīviem stariem nekā tiešais starojums.

Gaisā, kas satur piemaisījumus (mazus ūdens pilienus, ledus kristālus, putekļu daļiņas utt.), izkliede ir vienāda visās redzamā starojuma zonās. Tāpēc debesis kļūst bālganas (parādās dūmaka). Mākoņaini elementi (lieli pilieni un kristāli) saules starus nemaz neizkliedē, bet gan difūzi atstaro. Tā rezultātā Saules apgaismotie mākoņi ir balta krāsa.

5. PAR (fotosintētiski aktīvais starojums)

Fotosintētiski aktīvs starojums. Fotosintēzes procesā tiek izmantots nevis viss saules starojuma spektrs, bet tikai tā

daļa, kas atrodas viļņa garuma intervālā 0,38 ... 0,71 μm, - fotosintētiski aktīvais starojums (PAR).

Ir zināms, ka redzamais starojums, ko cilvēka acs uztver kā baltu, sastāv no krāsainiem stariem: sarkana, oranža, dzeltena, zaļa, zila, zila un violeta.

Saules starojuma enerģijas asimilācija ar augu lapām ir selektīva (selektīva). Lapas visintensīvāk absorbē zili violetos (X = 0,48 ... 0,40 μm) un oranžsarkanos (X = 0,68 μm) starus, mazāk - dzeltenzaļos (A. = 0,58 ... 0,50 μm) un tāli sarkanos ( A.> 0,69 μm) stariem.

Uz zemes virsmas maksimālā enerģija tiešā saules starojuma spektrā, kad Saule atrodas augstu, nokrīt uz dzeltenzaļo staru apgabalu (Saules disks ir dzeltens). Kad Saule atrodas pie horizonta, attālajiem sarkanajiem stariem (saules disks ir sarkans) ir maksimālā enerģija. Tāpēc tiešās saules gaismas enerģija ir maz iesaistīta fotosintēzes procesā.

Tā kā PAR ir viens no svarīgākajiem faktoriem lauksaimniecības augu produktivitātē, liela praktiska nozīme ir informācijai par ienākošā PAR apjomu, ņemot vērā tā sadalījumu pa teritoriju un laikā.

PAR intensitāti var izmērīt, taču tam ir nepieciešami īpaši gaismas filtri, kas pārraida tikai viļņus diapazonā no 0,38 ... 0,71 mikronu. Šādas ierīces ir, taču tās netiek izmantotas aktinometrisko staciju tīklā, bet tās mēra saules starojuma integrālā spektra intensitāti. PAR vērtību var aprēķināt no datiem par tiešā, izkliedētā vai kopējā starojuma ienākšanu, izmantojot H. G. Toominga piedāvātos koeficientus un:

Qfar = 0,43 S"+0,57 D);

tika sastādītas Pharma mēneša un gada apjomu izplatības kartes Krievijas teritorijā.

Lai raksturotu PAR izmantošanas pakāpi kultūraugiem, tiek izmantots PAR efektivitātes koeficients:

KPIfar = (summaJ/ priekšējie lukturi / daudzumsJ/ priekšējie lukturi) 100%,

kur summaJ/ priekšējie lukturi- PAR daudzums, kas iztērēts fotosintēzei augu veģetācijas periodā; summaJ/ priekšējie lukturi- par kultūraugiem šajā periodā saņemtais PAR apjoms;

Kultūraugus pēc to vidējām vērtībām KPIFAR iedala grupās (pēc): parasti novēro - 0,5 ... 1,5%; labs-1,5 ... 3,0; rekords - 3,5 ... 5,0; teorētiski iespējams - 6,0 ... 8,0%.

6. ZEMES VIRSMAS RADIĀCIJAS LĪDZSVARS

Atšķirību starp ienākošās un izejošās starojuma enerģijas plūsmām sauc par zemes virsmas starojuma bilanci (B).

Zemes virsmas radiācijas bilances ienākošo daļu diennakts laikā veido tiešais saules un izkliedētais starojums, kā arī atmosfēras starojums. Bilances patērējamā daļa ir zemes virsmas starojums un atstarotais saules starojums:

B= S / + D+ Ea- E3-Rk

Vienādojumu var uzrakstīt citā formā: B = J- RK - Eef.

Nakts laikā radiācijas bilances vienādojumam ir šāda forma:

B = Ea - E3 vai B = -Eef.

Ja starojuma ienākšana ir lielāka par patēriņu, tad radiācijas bilance ir pozitīva un aktīvā virsma * uzsilst. Ar negatīvu bilanci tas atdziest. Vasarā starojuma bilance ir pozitīva dienā un negatīva naktī. Nulles šķērsošana notiek no rīta aptuveni 1 stundu pēc saullēkta un vakarā 1 ... 2 stundas pirms saulrieta.

Gada radiācijas bilancei apgabalos, kur ir izveidota stabila sniega sega, aukstajā sezonā ir negatīvas vērtības, bet siltajā sezonā - pozitīvas.

Zemes virsmas radiācijas bilance būtiski ietekmē temperatūras sadalījumu augsnē un atmosfēras virskārtā, kā arī iztvaikošanas un sniega kušanas procesus, miglas un sarmas veidošanos, gaisa masu īpašību izmaiņas ( to transformācija).

Zināšanas par lauksaimniecībā izmantojamās zemes radiācijas režīmu ļauj aprēķināt kultūraugu un augsnes absorbētā starojuma daudzumu atkarībā no Saules augstuma, ražas struktūras, augu attīstības fāzes. Dati par režīmu nepieciešami arī dažādu augsnes temperatūras un mitruma, iztvaikošanas regulēšanas metožu novērtēšanai, no kurām atkarīga augu augšana un attīstība, ražas veidošanās, tās daudzums un kvalitāte.

Mulčēšana (augsnes pārklāšana ar plānu kūdras šķembu, sapuvušu kūtsmēslu, zāģu skaidu u.c. kārtu), augsnes pārklāšana ar plastmasas iesaiņojumu un apūdeņošana ir efektīvas agronomiskas metodes starojuma un līdz ar to arī aktīvās vielas termiskā režīma ietekmēšanai. virsmas. Tas viss maina aktīvās virsmas atstarojošo un absorbcijas spēju.

* Aktīvā virsma - augsnes, ūdens vai veģetācijas virsma, kas tieši absorbē saules un atmosfēras starojumu un izdala starojumu atmosfērā, tādējādi regulējot blakus esošo gaisa slāņu un pakārtoto augsnes, ūdens, veģetācijas slāņu termisko režīmu.