A radiação solar é a radiação inerente à luminária do nosso sistema planetário. O Sol é a estrela principal em torno da qual a Terra gira, assim como os planetas vizinhos. Na verdade, esta é uma enorme bola de gás quente, constantemente emitindo fluxos de energia para o espaço ao seu redor. Isso é o que eles chamam de radiação. Mortal, ao mesmo tempo, é essa energia que é um dos principais fatores que possibilitam a vida em nosso planeta. Como tudo neste mundo, os benefícios e malefícios da radiação solar para a vida orgânica estão intimamente relacionados.
Visão geral
Para entender o que é a radiação solar, você deve primeiro entender o que é o Sol. A principal fonte de calor, que fornece as condições para a existência orgânica em nosso planeta, nos espaços universais é apenas uma pequena estrela nos arredores galácticos da Via Láctea. Mas para os terráqueos, o Sol é o centro de um miniuniverso. Afinal, é em torno desse coágulo de gás que nosso planeta gira. O sol nos dá calor e iluminação, ou seja, fornece formasenergia sem a qual nossa existência seria impossível.
Nos tempos antigos, a fonte de radiação solar - o Sol - era uma divindade, um objeto digno de adoração. A trajetória solar no céu parecia às pessoas uma prova óbvia da vontade de Deus. As tentativas de aprofundar a essência do fenômeno, para explicar o que é esse luminar, foram feitas há muito tempo, e Copérnico deu uma contribuição particularmente significativa para eles, tendo formado a ideia de heliocentrismo, que era notavelmente diferente do geocentrismo geralmente aceito naquela época. No entanto, sabe-se com certeza que, mesmo nos tempos antigos, os cientistas pensaram mais de uma vez sobre o que é o Sol, por que é tão importante para todas as formas de vida em nosso planeta, por que o movimento dessa luminária é exatamente como vemos isso.
O progresso da tecnologia tornou possível entender melhor o que é o Sol, quais processos ocorrem dentro da estrela, em sua superfície. Os cientistas aprenderam o que é a radiação solar, como um objeto de gás afeta os planetas em sua zona de influência, em particular, o clima da Terra. Agora a humanidade tem uma base de conhecimento suficientemente grande para dizer com confiança: foi possível descobrir o que é a radiação emitida pelo Sol, como medir esse fluxo de energia e como formular as características de seu impacto nas várias formas de vida orgânica Terra.
Sobre os termos
O passo mais importante para dominar a essência do conceito foi dado no século passado. Foi então que o eminente astrônomo A. Eddington formulou uma suposição: a fusão termonuclear ocorre nas profundezas solares, o quepermite que uma enorme quantidade de energia seja liberada no espaço ao redor da estrela. Tentando estimar a quantidade de radiação solar, esforços foram feitos para determinar os parâmetros reais do ambiente na estrela. Assim, a temperatura central, segundo os cientistas, chega a 15 milhões de graus. Isso é suficiente para lidar com a influência repulsiva mútua dos prótons. A colisão de unidades leva à formação de núcleos de hélio.
Novas informações atraíram a atenção de muitos cientistas proeminentes, incluindo A. Einstein. Na tentativa de estimar a quantidade de radiação solar, os cientistas descobriram que os núcleos de hélio são inferiores em massa ao valor total de 4 prótons necessários para formar uma nova estrutura. Assim, uma característica das reações, chamada de "defeito de massa", foi revelada. Mas na natureza, nada pode desaparecer sem deixar vestígios! Na tentativa de encontrar quantidades "escapadas", os cientistas compararam a recuperação de energia e as especificidades da mudança na massa. Foi então que foi possível revelar que a diferença é emitida por gama quanta.
Os objetos emitidos atravessam o núcleo de nossa estrela até sua superfície através de inúmeras camadas de gás atmosférico, o que leva à fragmentação dos elementos e à formação de radiação eletromagnética em sua base. Entre outros tipos de radiação solar está a luz percebida pelo olho humano. Estimativas aproximadas sugerem que o processo de passagem dos raios gama leva cerca de 10 milhões de anos. Mais oito minutos - e a energia irradiada atinge a superfície do nosso planeta.
Como o quê?
A radiação solar é chamada de complexo total de radiação eletromagnética, que é caracterizada por uma faixa bastante ampla. Isso inclui o chamado vento solar, ou seja, o fluxo de energia formado por elétrons, partículas de luz. Na camada limite da atmosfera do nosso planeta, a mesma intensidade de radiação solar é constantemente observada. A energia de uma estrela é discreta, sua transferência é realizada através de quanta, enquanto a nuance corpuscular é tão insignificante que se pode considerar os raios como ondas eletromagnéticas. E sua distribuição, como os físicos descobriram, ocorre de maneira uniforme e em linha reta. Assim, para descrever a radiação solar, é necessário determinar seu comprimento de onda característico. Com base neste parâmetro, costuma-se distinguir vários tipos de radiação:
- quente;
- onda de rádio;
- luz branca;
- ultravioleta;
- gamma;
- raio-x.
A melhor proporção de infravermelho, visível e ultravioleta é estimada da seguinte forma: 52%, 43%, 5%.
Para uma avaliação quantitativa da radiação, é necessário calcular a densidade do fluxo de energia, ou seja, a quantidade de energia que atinge uma área limitada da superfície em um determinado período de tempo.
Como estudos têm demonstrado, a radiação solar é predominantemente absorvida pela atmosfera planetária. Devido a isso, o aquecimento ocorre a uma temperatura confortável para a vida orgânica, característica da Terra. A camada de ozônio existente permite que apenas um centésimo da radiação ultravioleta passe. As ondas estão completamente bloqueadas.comprimento curto, perigoso para os seres vivos. As camadas atmosféricas são capazes de espalhar quase um terço dos raios solares, outros 20% são absorvidos. Consequentemente, não mais da metade de toda a energia atinge a superfície do planeta. Foi esse "resíduo" na ciência que foi chamado de radiação solar direta.
E se em mais detalhes?
Existem vários aspectos que determinam a intensidade da radiação direta. Os mais significativos são o ângulo de incidência, que depende da latitude (característica geográfica do terreno no globo), a época do ano, que determina a distância até um determinado ponto da fonte de radiação. Muito depende das características da atmosfera - quão poluída ela é, quantas nuvens existem em um determinado momento. Finalmente, a natureza da superfície sobre a qual o feixe incide, ou seja, sua capacidade de refletir as ondas incidentes, desempenha um papel importante.
A radiação solar total é um valor que combina volumes dispersos e radiação direta. O parâmetro utilizado para estimar a intensidade é estimado em calorias por unidade de área. Ao mesmo tempo, lembra-se que em diferentes momentos do dia os valores inerentes à radiação são diferentes. Além disso, a energia não pode ser distribuída uniformemente sobre a superfície do planeta. Quanto mais próximo do pólo, maior a intensidade, enquanto as coberturas de neve são altamente refletivas, o que significa que o ar não tem a oportunidade de aquecer. Portanto, quanto mais distante do equador, menor será a radiação total das ondas solares.
Como os cientistas puderam identificar, a energiaA radiação solar tem um sério impacto no clima planetário, subordina a atividade vital de vários organismos que existem na Terra. Em nosso país, assim como no território de seus vizinhos mais próximos, como em outros países localizados no hemisfério norte, no inverno a parcela predominante pertence à radiação espalhada, mas no verão predomina a radiação direta.
Ondas infravermelhas
Da quantidade total de radiação solar total, uma porcentagem impressionante pertence ao espectro infravermelho, que não é percebido pelo olho humano. Devido a essas ondas, a superfície do planeta é aquecida, transferindo gradualmente energia térmica para as massas de ar. Isso ajuda a manter um clima confortável, manter as condições para a existência de vida orgânica. Se não houver falhas graves, o clima permanece condicionalmente in alterado, o que significa que todas as criaturas podem viver em suas condições normais.
Nossa estrela não é a única fonte de ondas infravermelhas. Radiação semelhante é característica de qualquer objeto aquecido, incluindo uma bateria comum em uma casa humana. É com base no princípio da percepção da radiação infravermelha que operam vários dispositivos, que possibilitam ver corpos aquecidos no escuro, condições de outra forma desconfortáveis para os olhos. A propósito, dispositivos compactos que se tornaram tão populares recentemente trabalham com um princípio semelhante para avaliar em quais partes do edifício ocorrem as maiores perdas de calor. Esses mecanismos são especialmente difundidos entre construtores, bem como proprietários de casas particulares, pois ajudam a identificar por quais trechoscalor é perdido, organizar sua proteção e evitar o consumo desnecessário de energia.
Não subestime o efeito da radiação infravermelha solar no corpo humano só porque nossos olhos não conseguem perceber tais ondas. Em particular, a radiação é usada ativamente na medicina, pois permite aumentar a concentração de leucócitos no sistema circulatório, bem como normalizar o fluxo sanguíneo aumentando o lúmen dos vasos sanguíneos. Dispositivos baseados no espectro IR são utilizados como profiláticos contra patologias da pele, terapêuticos em processos inflamatórios de forma aguda e crônica. As drogas mais modernas ajudam a lidar com cicatrizes colóides e feridas tróficas.
Isso é interessante
Com base no estudo dos fatores de radiação solar, foi possível criar dispositivos verdadeiramente únicos chamados termógrafos. Eles possibilitam a detecção oportuna de várias doenças que não estão disponíveis para detecção de outras maneiras. É assim que você pode encontrar câncer ou um coágulo de sangue. O IR protege até certo ponto da radiação ultravioleta, que é perigosa para a vida orgânica, o que possibilitou o uso de ondas desse espectro para restaurar a saúde de astronautas que estiveram no espaço por muito tempo.
A natureza ao nosso redor ainda é misteriosa até hoje, isso também se aplica à radiação de vários comprimentos de onda. Em particular, a luz infravermelha ainda não foi totalmente explorada. Os cientistas sabem que seu uso inadequado pode causar danos à saúde. Assim, é inaceitável o uso de equipamentos que gerem tal luz para o tratamento deáreas inflamadas, sangramentos e neoplasias malignas. O espectro infravermelho é contraindicado para pessoas que sofrem de problemas no funcionamento do coração, vasos sanguíneos, incluindo aqueles localizados no cérebro.
Luz Visível
Um dos elementos da radiação solar total é a luz visível ao olho humano. Os feixes de ondas se propagam em linhas retas, portanto, não há superposição entre si. Ao mesmo tempo, isso se tornou o tema de um número considerável de trabalhos científicos: os cientistas começaram a entender por que existem tantas sombras ao nosso redor. Descobriu-se que os principais parâmetros da luz desempenham um papel:
- refração;
- reflexão;
- absorção.
Como os cientistas descobriram, os objetos não são capazes de serem fontes de luz visíveis por si mesmos, mas podem absorver a radiação e refleti-la. Ângulos de reflexão, frequência de onda variam. Ao longo dos séculos, a capacidade de uma pessoa de ver foi gradualmente melhorada, mas certas limitações se devem à estrutura biológica do olho: a retina é tal que pode perceber apenas certos raios de ondas de luz refletidas. Esta radiação é uma pequena lacuna entre as ondas ultravioleta e infravermelha.
Muitas características curiosas e misteriosas da luz não só se tornaram o tema de muitos trabalhos, mas foram a base para o nascimento de uma nova disciplina física. Ao mesmo tempo, surgiram práticas não científicas, teorias, cujos adeptos acreditam que a cor pode afetar o estado físico de uma pessoa, a psique. Com base em talsuposições, as pessoas se cercam de objetos que são mais agradáveis aos seus olhos, tornando a vida cotidiana mais confortável.
Ultravioleta
Um aspecto igualmente importante da radiação solar total é o estudo do ultravioleta, formado por ondas de grande, médio e pequeno comprimento. Eles diferem um do outro tanto nos parâmetros físicos quanto nas peculiaridades de sua influência nas formas de vida orgânica. Longas ondas ultravioletas, por exemplo, são espalhadas principalmente nas camadas atmosféricas, e apenas uma pequena porcentagem atinge a superfície da Terra. Quanto menor o comprimento de onda, mais profunda essa radiação pode penetrar na pele humana (e não apenas).
Por um lado, o ultravioleta é perigoso, mas sem ele, a existência de vida orgânica diversa é impossível. Tal radiação é responsável pela formação de calciferol no organismo, e este elemento é necessário para a construção do tecido ósseo. O espectro UV é uma poderosa prevenção de raquitismo, osteocondrose, que é especialmente importante na infância. Além disso, tal radiação:
- regula o metabolismo;
- ativa a produção de enzimas essenciais;
- melhora os processos regenerativos;
- estimula o fluxo sanguíneo;
- dilata os vasos sanguíneos;
- estimula o sistema imunológico;
- leva à formação de endorfinas, o que significa que a superexcitação nervosa diminui.
Reverso da moeda
Foi dito acima que a radiação solar total é a quantidade de radiação que atinge a superfícieplanetas e espalhados na atmosfera. Assim, o elemento deste volume é o ultravioleta de todos os comprimentos. Deve-se lembrar que este fator tem aspectos positivos e negativos de influência na vida orgânica. O banho de sol, embora muitas vezes benéfico, pode ser um perigo para a saúde. A exposição muito longa à luz solar direta, especialmente em condições de maior atividade da luminária, é prejudicial e perigosa. A exposição prolongada ao corpo, bem como a atividade de radiação muito alta, causam:
- queimaduras, vermelhidão;
- edema;
- hiperemia;
- calor;
- náusea;
- vômito.
A irradiação ultravioleta prolongada provoca uma violação do apetite, o funcionamento do sistema nervoso central, o sistema imunológico. Além disso, minha cabeça começa a doer. Os sintomas descritos são manifestações clássicas de insolação. A própria pessoa nem sempre pode perceber o que está acontecendo - a condição piora gradualmente. Se for perceptível que alguém próximo ficou doente, os primeiros socorros devem ser fornecidos. O esquema é o seguinte:
- ajuda a passar da luz direta para uma área sombreada;
- coloque o paciente de costas para que as pernas fiquem mais altas que a cabeça (isso ajudará a normalizar o fluxo sanguíneo);
- esfrie o pescoço, enfrente com água e coloque uma compressa fria na testa;
- desatar gravata, cinto, tirar roupas apertadas;
- meia hora após o ataque dê água fresca para beber (uma pequena quantidade).
Se a vítima perdeu a consciência, é importante procurar imediatamente um médico. A ambulância levará a pessoa para um local seguro e aplicará uma injeção de glicose ou vitamina C. O medicamento é injetado em uma veia.
Como tomar sol corretamente?
Para não sentir o quão desagradável pode ser a quantidade excessiva de radiação solar recebida durante o bronzeamento, é importante seguir as regras de passar o tempo seguro ao sol. O ultravioleta inicia a produção de melanina, um hormônio que ajuda a pele a se proteger dos efeitos negativos das ondas. Sob a influência dessa substância, a pele fica mais escura e a sombra se transforma em bronze. Até hoje, as disputas sobre o quão útil e prejudicial é para uma pessoa não diminuem.
Por um lado, a queimadura solar é uma tentativa do organismo de se proteger da exposição excessiva à radiação. Isso aumenta a probabilidade de formação de neoplasias malignas. Por outro lado, o bronzeado é considerado elegante e bonito. A fim de minimizar os riscos para si mesmo, é razoável analisar antes de iniciar os procedimentos na praia quão perigosa é a quantidade de radiação solar recebida durante o banho de sol, como minimizar os riscos para você. Para tornar a experiência o mais agradável possível, os banhistas devem:
- beba bastante água;
- use produtos de proteção para a pele;
- tomar sol à noite ou pela manhã;
- não passe mais de uma hora sob luz solar direta;
- não beba álcool;
- inclua no cardápio alimentos ricos em selênio, tocoferol, tirosina. Não se esqueça do betacaroteno.
O valor da radiação solar parao corpo humano é excepcionalmente grande, não perca de vista os aspectos positivos e negativos. Você deve estar ciente de que, em diferentes pessoas, ocorrem reações bioquímicas com características individuais, portanto, para alguém, até meia hora de banho de sol pode ser perigoso. É razoável consultar um médico antes da temporada de praia, avaliar o tipo e a condição da pele. Isso ajudará a evitar danos à saúde.
Se possível, evite tomar sol na velhice, durante o período de gestação. Doenças de câncer, transtornos mentais, patologias de pele e insuficiência cardíaca não são combinadas com banhos de sol.
Radiação total: onde está a escassez?
Muito interessante de se considerar é a distribuição da radiação solar. Como mencionado acima, apenas cerca de metade de todas as ondas podem atingir a superfície do planeta. Para onde o resto desaparece? As diferentes camadas da atmosfera e as partículas microscópicas das quais são formadas desempenham seu papel. Uma parte impressionante, como foi indicado, é absorvida pela camada de ozônio - todas são ondas cujo comprimento é inferior a 0,36 mícron. Além disso, o ozônio é capaz de absorver alguns tipos de ondas do espectro visível ao olho humano, ou seja, o intervalo de 0,44-1,18 mícrons.
UV é absorvido até certo ponto pela camada de oxigênio. Isso é característico da radiação com comprimento de onda de 0,13-0,24 mícrons. O dióxido de carbono, vapor de água pode absorver uma pequena porcentagem do espectro infravermelho. O aerossol atmosférico absorve parte (espectro IR) da quantidade total de radiação solar.
Ondas da categoria de ondas curtas são espalhadas na atmosfera devido à presença de partículas microscópicas não homogêneas, aerossol, nuvens aqui. Elementos não homogêneos, partículas cujas dimensões são inferiores ao comprimento de onda, provocam espalhamento molecular, e para os maiores, é característico o fenômeno descrito pela indicatriz, ou seja, aerossol.
Outra quantidade de radiação solar atinge a superfície da Terra. Combina radiação direta, radiação difusa.
Radiação total: aspectos importantes
O valor total é a quantidade de radiação solar recebida pelo território, bem como absorvida na atmosfera. Se não houver nuvens no céu, a quantidade total de radiação depende da latitude da área, da altitude do corpo celeste, do tipo de superfície da Terra nessa área e do nível de transparência do ar. Quanto mais partículas de aerossol espalhadas na atmosfera, menor a radiação direta, mas a proporção de radiação espalhada aumenta. Normalmente, na ausência de nebulosidade na radiação total, difusa é um quarto.
Nosso país pertence às regiões do norte, então a maior parte do ano nas regiões do sul a radiação é muito maior do que nas do norte. Isto é devido à posição da estrela no céu. Mas o curto período de maio a julho é um período único, quando mesmo no norte a radiação total é bastante impressionante, já que o sol está alto no céu e as horas de luz do dia são mais longas do que em outros meses do ano. Ao mesmo tempo, em média, na metade asiática do país, na ausência de nebulosidade, o totalradiação é mais significativa do que no oeste. A força máxima da radiação das ondas é observada ao meio-dia, e o máximo anual ocorre em junho, quando o sol está mais alto no céu.
A radiação solar total é a quantidade de energia solar que chega ao nosso planeta. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que vários fatores atmosféricos levam ao fato de que a chegada anual da radiação total é menor do que poderia ser. A maior diferença entre o realmente observado e o máximo possível é típico das regiões do Extremo Oriente no verão. As monções causam nuvens extremamente densas, então a radiação total é reduzida pela metade.
Curioso saber
A maior porcentagem da exposição máxima possível à energia solar na realidade é observada (calculada para 12 meses) no sul do país. O indicador atinge 80%.
A nebulosidade nem sempre resulta na mesma quantidade de dispersão da radiação solar. A forma das nuvens desempenha um papel, as características do disco solar em um determinado momento no tempo. Se estiver aberto, a nebulosidade causa uma diminuição na radiação direta, enquanto a radiação difusa aumenta acentuadamente.
Há também dias em que a radiação direta tem aproximadamente a mesma intensidade que a radiação espalhada. O valor total diário pode ser ainda maior que a radiação característica de um dia completamente sem nuvens.
Em termos de 12 meses, atenção especial deve ser dada aos fenômenos astronômicos como determinantes dos indicadores numéricos gerais. Ao mesmo tempo, a nebulosidade leva ao fato de que o máximo real de radiação pode ser observado não em junho, mas um mês antes ou depois.
Radiação no espaço
Do limite da magnetosfera do nosso planeta e mais para o espaço sideral, a radiação solar torna-se um fator associado a um perigo mortal para os seres humanos. Já em 1964, foi publicado um importante trabalho de ciência popular sobre métodos de defesa. Seus autores foram os cientistas soviéticos Kamanin, Bubnov. Sabe-se que, para uma pessoa, a dose de radiação por semana não deve ser superior a 0,3 roentgens, enquanto para um ano deve estar dentro de 15 R. Para exposição de curto prazo, o limite para uma pessoa é de 600 R. Voos para o espaço, especialmente em condições de atividade solar imprevisível, pode ser acompanhada de exposição significativa dos astronautas, o que obriga a tomar medidas adicionais de proteção contra ondas de diferentes comprimentos.
Depois das missões Apollo, durante as quais os métodos de proteção foram testados, os fatores que afetam a saúde humana foram estudados, mais de uma década se passou, mas até hoje os cientistas não conseguem encontrar métodos eficazes e confiáveis para prever tempestades geomagnéticas. Você pode fazer uma previsão por horas, às vezes por vários dias, mas mesmo para uma previsão semanal, as chances de realização não são superiores a 5%. O vento solar é ainda mais imprevisível. Com uma probabilidade de um em cada três, os astronautas, partindo para uma nova missão, podem cair em poderosos fluxos de radiação. Isso torna ainda mais importante a questão da pesquisa e previsão de características de radiação e desenvolvimento de métodos de proteção contraele.
