Сонячна радіація або іонізуюче випромінювання сонця. Сумарна сонячна радіація

Всі види сонячних променів досягають земної поверхні трьома шляхами - у вигляді прямої, відбитої та розсіяної сонячної радіації.
Пряма сонячна радіація- Це промені, що йдуть безпосередньо від сонця. Її інтенсивність (ефективність) залежить від висоти стояння сонця над горизонтом: максимум спостерігається опівдні, а мінімум – вранці та ввечері; від пори року: максимум – влітку, мінімум – взимку; від висоти місцевості над рівнем моря (у горах вище, ніж рівнині); стану атмосфери (забрудненість повітря зменшує її). Від висоти стояння сонця над горизонтом залежить і спектр сонячної радіації (чим нижче сонце над горизонтом, тим менше ультрафіолетових променів).
Відображена сонячна радіація- це промені сонця, які відображені земною або водною поверхнею. Вона виражається відсотковим ставленням відбитих променів до сумарному потоку і називається альбедо. Величина альбедо залежить від характеру поверхонь, що відбивають. При організації та проведенні сонячних ванн необхідно знати та враховувати альбедо поверхонь, на яких проводяться сонячні ванни. Деякі з них характеризуються вибірковою здатністю, що відображає. Сніг повністю відбиває інфрачервоні промені, а ультрафіолетові - меншою мірою.

Розсіяна сонячна радіаціяутворюється внаслідок розсіювання сонячних променів в атмосфері. Молекули повітря і зважені у ньому частинки (найдрібніші крапельки води, кристалики льоду тощо. п.), звані аерозолями, відбивають частина променів. В результаті багаторазових відображень частина їх все ж таки досягає земної поверхні; це розсіяне сонячне проміння. Розсіюються в основному ультрафіолетові, фіолетові та блакитні промені, що визначає блакитний колір неба в ясну погоду. Питома вага розсіяних променів велика у високих широтах (у північних районах). Там сонце стоїть низько над горизонтом, тому шлях променів до земної поверхні довший. На довгому шляху промені зустрічають більше перешкод і більшою мірою розсіюються.

(http://new-med-blog.livejournal.com/204

Сумарна сонячна радіація- вся пряма та розсіяна сонячна радіація, що надходить на земну поверхню. Сумарна сонячна радіація характеризується інтенсивністю. При безхмарному небі сумарна сонячна радіація має максимальне значення близько полудня, а протягом року – влітку.

Радіаційний баланс
Радіаційний баланс земної поверхні - різниця між сумарною сонячною радіацією, поглиненою земною поверхнею, та її ефективним випромінюванням. Для земної поверхні
- прибуткова частина є поглинена пряма та розсіяна сонячна радіація, а також поглинене зустрічне випромінювання атмосфери;
- Витратна частина складається зі втрати тепла за рахунок власного випромінювання земної поверхні.

Радіаційний баланс може бути позитивним(вдень, влітку) та негативним(вночі, взимку); вимірюється у кВт/кв.м/хв.
Радіаційний баланс земної поверхні – найважливіший компонент теплового балансу земної поверхні; один з основних кліматоутворюючих факторів.

Тепловий баланс земної поверхні- алгебраїчна сума всіх видів приходу та витрати тепла на поверхню суші та океану. Характер теплового балансу та його енергетичний рівень визначають особливості та інтенсивність більшості екзогенних процесів. Основними складовими теплового балансу океану є:
- Радіаційний баланс;
- Витрата тепла на випаровування;
- турбулентний теплообмін між поверхнею океану та атмосферою;
- вертикальний турбулентний теплообмін поверхні океану з нижчими шарами; і
- Горизонтальна океанічна адвекція.

(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)

Вимірювання сонячної радіації.

Для вимірювання сонячної радіації служать актинометри та піргеліометри. Інтенсивність сонячної радіації зазвичай вимірюється з її теплової дії і виявляється у калоріях на одиницю поверхні за одиницю часу.

(http://www.ecosystema.ru/07referats/slo vgeo/967.htm)

Вимірювання інтенсивності сонячної радіації проводиться піранометр Янішевського в комплекті з гальванометром або потенціометром.

При вимірах сумарної сонячної радіації піранометр встановлюють без тіньового екрану, при вимірах розсіяної радіації з тіньовим екраном. Пряма сонячна радіація обчислюється як різницю між сумарною та розсіяною радіацією.

При визначенні інтенсивності падаючої сонячної радіації на огорожу піранометр встановлюють на нього так, щоб поверхня приладу, що сприймається, була строго паралельна поверхні огорожі. За відсутності автоматичного запису радіації виміри слід проводити через 30 хв у проміжку між сходом та заходом сонця.

Радіація, що падає на поверхню огорожі, повністю не поглинається. Залежно від фактури та фарбування огорожі деяка частина променів відбивається. Ставлення відбитої радіації до падаючої, виражене у відсотках, називається альбедо поверхніта вимірюється альбедометром П.К. Калитина у комплекті з гальванометром або потенціометром.

Для більшої точності спостереження слід проводити при ясному небі та інтенсивному сонячному опроміненні огорожі.

(http://www.constructioncheck.ru/default.a spx?textpage=5)

Сонячною радіацієюназивається потік променистої енергії сонця, що йде до поверхні земної кулі. Променева енергія сонця є первинним джерелом інших видів енергії. Поглинаючись поверхнею землі та водою, вона перетворюється на теплову енергію, а в зелених рослинах – на хімічну енергію органічних сполук. Сонячна радіація - найважливіший фактор клімату і основна причина змін погоди, оскільки різні явища, що відбуваються в атмосфері, пов'язані з тепловою енергією, яка отримується від сонця.

Сонячна радіація, або промениста енергія, за своєю природою є потік електромагнітних коливань, що поширюються прямолінійно зі швидкістю 300000 км/сек із довжиною хвилі від 280 нм до 30000 нм. Променева енергія випускається у вигляді окремих частинок, які називаються квантами, або фотонами. Для вимірювання довжини світлових хвиль користуються нанометрами (нм) або мікронами, мілімікронами (0,001 мікрона) і анстремами (0,1 мілімікрона). Розрізняють інфрачервоні невидимі теплові промені із довжиною хвилі від 760 до 2300 нм; світлові видимі промені (червоні, оранжеві, жовті, зелені, блакитні, сині та фіолетові) з довжиною хвилі від 400 (фіолетові) до 759 нм (червоні); ультрафіолетові або хімічні невидимі промені з довжиною хвилі від 280 до 390 нм. Промені з довжиною хвилі менше 280 мл до поверхні землі не доходять, внаслідок поглинання їх озоном у високих шарах атмосфери.

На межі атмосфери спектральний склад сонячних променів у відсотках такий: інфрачервоні промені 43%, світлові 52 та ультрафіолетові 5%. У земної поверхні при висоті стояння сонця 40 ° сонячна радіація має (за Н. П. Калітіна) наступний склад: інфрачервоні промені 59%, світлові 40 і ультрафіолетові 1% всієї енергії. Напруга сонячної радіації збільшується з висотою над рівнем моря, і навіть тоді, коли сонячні промені падають вертикально, оскільки променям доводиться проходити меншу товщу атмосфери. В інших випадках поверхня отримуватиме сонячних променів тим менше, ніж нижче сонце, або в залежності від кута падіння променів. Напруга сонячної радіації знижується внаслідок хмарності, забруднення атмосферного повітря пилом, димом та ін.

Причому в першу чергу відбувається втрата (поглинання) короткохвильових променів, а потім теплових та світлових. Променева енергія сонця - джерело життя землі рослинних і тварин організмів і найважливіший чинник навколишнього повітряного середовища. Вона надає різноманітний вплив на організм, який при оптимальному дозуванні буває позитивним, а при надмірному (передозуванні) може бути негативним. Всі промені мають як теплову, так і хімічну дію. Причому у променів з великою довжиною хвиль першому плані виступає теплове дію, і з меншою довжиною - хімічне.

Біологічна дія променів на організм тварини залежить від довжини хвилі та їх амплітуди: чим коротші хвилі, тим частіше їх коливання, тим більша енергія квант і тим сильніша реакція організму на таке опромінення. Короткохвильові, ультрафіолетові промені при впливі на тканини викликають у них явища фотоелектричного ефекту з появою в атомах відщеплених електронів та позитивних іонів. Глибина проникнення різних променів у тіло неоднакова: інфрачервоні та червоні промені проникають на кілька сантиметрів, видимі (світлові) – на кілька міліметрів, а ультрафіолетові – лише на 0,7-0,9 мм; промені коротше 300 мілімікрон проникають у тканини тварин на глибину до 2 мілімікрон. При такій незначній глибині проникнення променів останні мають різноманітний і значний вплив на весь організм.

Сонячна радіація- дуже біологічно активний і постійно діючий фактор, що має велике значення у формуванні цілого ряду функцій організму. Так, наприклад, через посеред очі видимі світлові промені впливають на весь організм тварин, викликаючи безумовні та умовно-рефлекторні реакції. Інфрачервоні теплові промені впливають на організм як безпосередньо, так і через навколишні тварин предмети. Тіло тварин безперервно поглинає і саме випромінює інфрачервоні промені (радіаційний обмін), і цей процес може значно змінюватись в залежності від температури шкіри тварин та навколишніх предметів. Ультрафіолетові хімічні промені, кванти яких мають значно більшу енергію, ніж кванти видимих ​​та інфрачервоних променів, відрізняються найбільшою біологічною активністю, діють на організм тварин гуморальним та нервово-рефлекторним шляхами. Уф-промені насамперед діють на екстерорецептори шкіри, а потім рефлекторно впливають на внутрішні органи, зокрема на ендокринні залози.

Тривале вплив оптимальних доз променистої енергії призводить до адаптації шкіри, меншої реактивності її. Під впливом сонячних променів посилюються ріст волосся, функція потових та сальних залоз, потовщується роговий шар та ущільнюється епідерміс, що веде до підвищення опірності шкіри організму. У шкірі відбувається утворення біологічно активних речовин (гістаміну та гістамінно-подібних речовин), які надходять у кров. Ці промені прискорюють регенерацію клітин при загоєнні ран і виразок на шкірі. Під дією променистої енергії, особливо ультрафіолетових променів, у базальному шарі шкіри утворюється пігмент меланін, що знижує чутливість шкіри до ультрафіолетових променів. Пігмент (загар) являє собою біологічний екран, що сприяє відображенню і розсіюванню променів.

Позитивна дія сонячних променів позначається на крові. Систематична помірна дія їх значно посилює кровотворення з одночасним збільшенням у периферичній крові кількості еритроцитів та вмісту гемоглобіну. У тварин після крововтрат або перехворіли на тяжкі хвороби, особливо інфекційні, помірні опромінення сонячними променями стимулюють регенерацію крові і підвищують її згортання. Від помірної дії сонячних променів у тварин збільшується газообмін. Зростає глибина і зменшується частота дихання, збільшується кількість кисню, що вводиться, більше виділяється вуглекислоти і водяної пари, у зв'язку з чим покращується кисневе харчування тканин і підвищуються окислювальні процеси.

Збільшення білкового обміну виражається підвищеним відкладенням азоту в тканинах, у результаті приріст у молодих тварин йде швидше. Надмірне сонячне опромінення може викликати негативний білковий баланс, особливо у тварин, які страждають на гострі інфекційні хвороби, а також інші захворювання, що супроводжуються підвищеною температурою тіла. Опромінення веде до підвищеного відкладення цукру в печінці та м'язах у вигляді глікогену. У крові різко знижується кількість недоокислених продуктів (ацетонових тіл, молочної кислоти та ін), підвищується утворення ацетилхоліну та нормалізується обмін речовин, що має особливо важливе значення для високопродуктивних тварин.

У виснажених тварин сповільнюється інтенсивність жирового обміну та підвищується відкладення жиру. Інтенсивне освітлення у тварин, що ожиріли, навпаки, підвищує жировий обмін і викликає посилене згоряння жиру. Тому напівсальний і сальний відгодівлю тварин доцільно проводити в умовах меншого сонячного опромінення.

Під впливом ультрафіолетових променів сонячної радіації перебувають у кормових рослинах ергостерин і в шкірі тварин дегідрохолестерин перетворюються на активні вітаміни D 2 і D 3 , які посилюють фосфорно-кальцієвий обмін; негативний баланс кальцію та фосфору переходить у позитивний, що сприяє відкладенню цих солей у кістках. Сонячне світло та штучне опромінення ультрафіолетовими променями - один із дієвих сучасних методів профілактики та лікування рахіту та інших захворювань тварин, пов'язаних з порушенням обміну кальцію та фосфору.

Сонячна радіація, особливо світлові та ультрафіолетові промені, є основним фактором, що викликає у тварин сезонну статеву періодичність, оскільки світло стимулює гонадотропну функцію гіпофіза та інших органів. Весною, у період збільшення напруженості сонячної радіації та світлової експозиції, секреція статевих залоз, як правило, у більшості видів тварин посилюється. Збільшення статевої активності у верблюдів, овець та кіз спостерігається з укороченням тривалості світлового дня. Якщо овець у квітні-червні утримувати в затемнених приміщеннях, то тічка у них настане не восени (як зазвичай), а в травні. Нестача світла у зростаючих тварин (у період росту та статевого дозрівання), за даними К. В. Свечина, призводить до глибоких, часто незворотних якісних змін у статевих залозах, а у дорослих тварин знижує статеву активність та запліднюваність або викликає тимчасове безпліддя.

Видиме світло або ступінь освітленості значно впливає на розвиток яйцеклітин, течку, тривалість сезону і вагітності. У північній півкулі випадковий сезон буває зазвичай коротким, а в південній найбільш тривалим. Під впливом штучного освітлення тварин скорочується тривалість вагітності від кількох днів до двох тижнів. Вплив видимих ​​світлових променів на статеві залози можна широко використати у практиці. Досвідами, проведеними в лабораторії зоогігієни ВІЕВ, доведено, що освітленість приміщень за геометричним коефіцієнтом 1: 10 (КЕО, 1,2-2%) порівняно з освітленістю 1: 15-1: 20 і нижче (КЕО, 0,2 -0,5%) позитивно відбивається на клініко-фізіологічному стані поросних свиноматок та поросят до 4-місячного віку, забезпечує отримання міцного та життєздатного потомства. Підвищуються прирости ваги поросят на 6% і збереження їх на 10-23,9%.

Сонячні промені, особливо ультрафіолетові, фіолетові та сині, вбивають або послаблюють життєздатність багатьох патогенних мікроорганізмів, затримують їхнє розмноження. Таким чином, сонячна радіація є потужним природним дезінфектором зовнішнього середовища. Під впливом сонячних променів підвищується загальний тонус організму та опірність його до інфекційних захворювань, а також зростають специфічні імунні реакції (П. Д. Комаров, А. П. Онегов та ін.). Доведено, що помірне опромінення тварин при вакцинації сприяє підвищенню титру та інших імунних тіл, зростанню фагоцитарного показника, і навпаки інтенсивне опромінення знижує імунні властивості крові.

З усього сказаного випливає, що нестачу сонячної радіації необхідно розглядати як дуже несприятливу зовнішню умову для тварин, за якої вони позбавляються найважливішого активатора фізіологічних процесів. Враховуючи це, тварин потрібно розміщувати в досить світлих приміщеннях, регулярно надавати їм маціон, а влітку утримувати на пасовищі.

Нормування природного освітлення в приміщеннях проводиться за геометричним або світлотехнічним методом. У практиці будівництва тваринницьких і птахівничих приміщень переважно застосовують геометричний метод, яким норми природного освітлення визначають ставленням площі вікон (скла без рам) до площі підлоги. Однак, незважаючи на простоту геометричного методу, норми освітленості за допомогою його встановлюються не точно, тому що в даному випадку не беруть до уваги світлокліматичні особливості різних географічних зон. Для більш точного визначення освітленості в приміщеннях користуються світлотехнічним методом або визначенням коефіцієнта природного освітлення(КЕО). Коефіцієнтом природного освітлення називається відношення освітленості приміщення (вимірюваної точки) до зовнішньої освітленості в горизонтальній площині. КЕО виводиться за такою формулою:

K = E:E н ⋅100%

Де К - коефіцієнт природного висвітлення; Е - освітленість у приміщенні (у люксах); Е н - освітленість поза приміщенням (у люксах).

Необхідно мати на увазі, що надмірне користування сонячною радіацією, особливо в дні з високою інсоляцією, може завдати тваринам значної шкоди, зокрема викликати опік, захворювання очей, сонячний удар та ін. Чутливість до впливу сонячних променів значно підвищується від введення в організм так званих сенсибілізаторів (гематопорфірину, жовчних пігментів, хлорофілу, еозину, метиленової синьки та ін.). Вважають, що ці речовини акумулюють короткохвильові промені і перетворюють їх на довгохвильові з поглинанням частини звільненої тканинами енергії, внаслідок чого збільшується реактивність тканин.

Сонячний опік у тварин частіше спостерігають на ділянках тіла з ніжною, мало покритою волоссям, непігментованою шкірою внаслідок впливу теплових (сонячна еритема) та ультрафіолетових променів (фотохімічне запалення шкіри). У коней сонячні опіки відзначають на непігментованих місцях шкіри голови, губ, ніздрів, шиї, паху та кінцівок, а у великої рогатої худоби на шкірі сосків вимені та промежини. У південних районах можливі сонячні опіки свиней білої масті.

Сильне сонячне світло може спричинити подразнення сітківки, рогової та судинних оболонок ока та пошкодження кришталика. При тривалій та інтенсивній радіації виникають кератити, помутніння кришталика та порушення акомодації зору. Порушення акомодації частіше спостерігають у коней, якщо їх утримують у стайнях з низькими вікнами, зверненими на південну сторону, проти яких прив'язують коней.

Сонячний удар виникає внаслідок сильного та тривалого перегрівання головного мозку переважно тепловими інфрачервоними променями. Останні проникають через шкіру голови та черепну коробку, досягають мозку та викликають гіперемію та підвищення температури його. Внаслідок цього у тварини спочатку з'являється пригнічення, а потім збудження, порушуються дихальний та судинно-руховий центри. Відзначають слабкість, некоординовані рухи, задишку, прискорений пульс, гіперемію та ціаноз слизових оболонок, тремтіння та судоми. Тварина не тримається на ногах, падає на землю; тяжкі випадки нерідко закінчуються смертю тварини при явищах паралічу серця чи дихального центру. Сонячний удар особливо тяжко протікає, якщо він поєднується з тепловим ударом.

Для захисту тварин від дії прямих сонячних променів необхідно тримати їх у найспекотніші години дня в тіні. Щоб запобігти сонячному удару, зокрема у робочих коней, їм надягають білі парусинові налобники.

Я була серед любителів повалятися на пляжі під палючим сонечком. Все було так, поки я не отримала дуже сильний опік. Не така вже й нешкідлива дія сонця для людини. Розкажу вам докладніше про сонячну радіацію та про те, що від неї чекати.

Що таке сонячна радіація і яка вона буває

Всі ми знаємо, наскільки важливо Сонце для нашої планети. Вся енергія, яку воно випромінює, називається сонячною радіацією. Її шлях від самого світила до Землі дуже довгий, тому частина сонячної енергії поглинається, а частина розсіюється. Сонячну радіацію ділять на кілька видів:

• пряма;
• розсіяна;
• сумарна;
• поглинена;
• відбита.

Пряма сонячна радіація - це та, що досягає поверхні Землі в повному обсязі, а розсіяна - не проникає через атмосферу. Водночас ці дві радіації називаються сумарними. Певна частка сонячного тепла йде у земну поверхню. Таку радіацію прийнято називати поглиненою. Деякі ділянки землі можуть відбивати сонячні промені. Від цього і пішла назва – відбита сонячна радіація. Перед сходом енергія Сонця сумарна. Коли Сонце не дуже високо, то більшість радіації розсіюється.

Вплив сонячної радіації на людину

Сонце може як покращити стан здоров'я, так і надати згубний вплив на нього. Якщо ви занадто часто перебуваєте під впливом сонячних променів, то збільшується ризик розвитку шкірних захворювань, у тому числі онкологічних. Крім цього, можуть виникнути проблеми із зором.

Хоча багато перебувати на сонці і шкідливо, але я б нізащо не хотіла жити в північних регіонах, де люди постійно чекають на сонячну погоду. Від нестачі сонячного впливу може порушитись обмін речовин в організмі, може з'явитися зайва вага. Для дітей нестача сонця теж вкрай небажана.

За нормальних умов життя сонячна радіація підтримує здоров'я людини на потрібному рівні. Усі органи та системи функціонує без збоїв. Загалом сонячна радіація хороша в міру, і про це потрібно завжди пам'ятати.

Сліпучий сонячний диск у всі часи розбурхував уми людей, служив благодатною темою для легенд та міфів. Ще з давніх-давен люди здогадувалися про його вплив на Землю. Як близькі були наші далекі пращури до істини. Саме променистої енергії Сонця ми завдячуємо існуванням життя Землі.

Що ж є радіоактивне випромінювання нашого світила і як воно впливає на земні процеси?

Що таке сонячна радіація

Сонячна радіація - це сукупність сонячної матерії та енергії, що надходить Землю. Енергія поширюється у вигляді електромагнітних хвиль зі швидкістю 300 тисяч кілометрів на секунду, проходить через атмосферу та досягає Землі за 8 хвилин. Діапазон хвиль, що у цьому «марафоні», дуже широкий - від радіохвиль до рентгенівських променів, включаючи видиму частину спектра. Земна поверхня перебуває під впливом як прямих, і розсіяних земної атмосферою, сонячних променів. Саме розсіянням в атмосфері синьо-блакитних променів пояснюється блакитність неба у ясний день. Жовто-жовтогарячий колір сонячного диска обумовлений тим, що відповідні йому хвилі проходять майже без розсіювання.

Із запізненням на 2–3 доби землі досягає «сонячний вітер», що є продовженням сонячної корони і складається з ядер атомів легких елементів (водню та гелію), а також електронів. Цілком природно, що сонячна радіація має сильний вплив на організм людини.

Вплив сонячної радіації на організм людини

Електромагнітний спектр сонячної радіації складається з інфрачервоної, видимої та ультрафіолетової частин. Оскільки їхні кванти мають різну енергію, то вони надають різноманітну дію на людину.

освітлення у приміщенні

Надзвичайно велике та гігієнічне значення сонячної радіації. Оскільки видиме світло є вирішальним чинником отримання інформації про світ, у приміщенні необхідно забезпечувати достатній рівень освітленості. Його регламентування проводиться відповідно до СНиП, які для сонячної радіації складаються з урахуванням світло-кліматичних особливостей різних географічних зон та враховуються під час проектування та будівництва різних об'єктів.

Навіть поверхневий аналіз електромагнітного спектра сонячного випромінювання доводить, наскільки великий вплив цього виду радіації на організм людини.

Розподіл сонячного випромінювання територією Землі

Далеко не все випромінювання, що йде від Сонця, досягає поверхні землі. І причин для цього є чимало. Земля стійко відбиває атаку тих променів, які згубні її біосфери. Цю функцію виконує озоновий щит нашої планети, не пропускаючи найагресивнішу частину ультрафіолетового випромінювання. Атмосферний фільтр у вигляді водяної пари, вуглекислого газу, зважених у повітрі пилових частинок – значною мірою відбиває, розсіює та поглинає сонячне випромінювання.

Та його частина, яка здолала всі ці перепони, падає на поверхню землі під різними кутами, що залежать від широти місцевості. Поживне сонячне тепло розподіляється територією нашої планети нерівномірно. У міру зміни висоти стояння сонця протягом року над горизонтом змінюється маса повітря, якою пролягає шлях сонячних променів. Усе це впливає розподіл інтенсивності сонячного випромінювання територією планети. Загальна тенденція така - цей параметр збільшується від полюса до екватора, оскільки що більше кут падіння променів, то більше вписувалося тепла потрапляє на одиницю площі.

Карти сонячної радіації дозволяють мати картину розподілу інтенсивності сонячного випромінювання територією Землі.

Вплив сонячної радіації на клімат Землі

Вирішальний вплив на клімат Землі має інфрачервона складова сонячної радіації.

Зрозуміло, що це відбувається лише тоді, коли Сонце перебуває над горизонтом. Цей вплив залежить від віддаленості нашої планети від Сонця, яке змінюється протягом року. Орбіта Землі є еліпс, всередині якого і знаходиться Сонце. Здійснюючи свій річний шлях навколо Сонця, Земля віддаляється від свого світила, то наближається до нього.

Крім зміни відстані, кількість радіації, що надходить на землю, визначається нахилом земної осі до площини орбіти (66,5°) і зміною пір року, що викликається нею. Влітку вона більша, ніж узимку. На екваторі цього чинника немає, але зі зростанням широти місця спостереження, розрив між літом і взимку стає значним.

У процесах, що відбуваються на Сонці, мають місце всілякі катаклізми. Їх вплив частково нівелюється величезними відстанями, захисними властивостями земної атмосфери та магнітним полем Землі.

Як захиститись від сонячної радіації

Інфрачервона складова сонячного випромінювання - це омріяне тепло, на яке жителі середніх і північних широт з нетерпінням чекають на всі інші сезони року. Сонячною радіацією як оздоровчим фактором користуються як здорові, так і хворі.

Однак, не можна забувати, що тепло так само, як і ультрафіолет, відноситься до дуже сильних подразників. Зловживання їх дією може призвести до опіку, загального перегріву організму, і навіть загострення хронічних захворювань. Приймаючи сонячні ванни, слід дотримуватись перевірених життям правил. Особливо обережно слід засмагати у ясні сонячні дні. Грудним дітям та літнім людям, хворим з хронічною формою туберкульозу та проблемами із серцево-судинною системою, слід задовольнятися розсіяним сонячним випромінюванням у тіні. Цього ультрафіолету цілком достатньо для задоволення потреб організму.

Навіть молодим людям, які не мають особливих проблем зі здоров'ям, слід передбачити захист від сонячної радіації.

Наразі з'явився рух, активісти якого виступають проти засмаги. І недаремно. Засмагла шкіра, безперечно, красива. Але меланін, що виробляється організмом (що ми називаємо засмагою) - це його захисна реакція на вплив сонячного випромінювання. Користі від засмаги немає!Є навіть відомості, що засмага вкорочує життя, оскільки радіація має кумулятивну властивість - вона накопичується протягом усього життя.

Якщо справа так серйозна, слід скрупульозно дотримуватися правил, що наказують як захиститися від сонячної радіації:

• строго обмежувати час для засмаги і робити це лише в безпечний годинник;
• перебуваючи на активному сонці, слід носити крислатий капелюх, закритий одяг, сонцезахисні окуляри та парасольку;
• використовувати лише якісний сонцезахисний крем.

Чи у всі пори року сонячна радіація небезпечна для людини? Кількість сонячного випромінювання, що надходить на землю, пов'язана зі зміною пір року. На середніх широтах влітку воно на 25% більше, ніж узимку. На екваторі цієї різниці немає, але зі зростанням широти місця спостереження - ця різниця зростає. Це відбувається через те, що наша планета по відношенню до сонця нахилена під кутом 23,3 градуса. Взимку воно знаходиться низько над горизонтом і освітлює землю лише ковзними променями, які менше прогрівають поверхню, що освітлюється. Таке положення променів викликає їх розподіл більшої поверхні, що знижує їх інтенсивність порівняно з літнім прямовисним падінням. Крім того, наявність гострого кута при проходженні променів через атмосферу, «подовжує» їхній шлях, змушуючи втрачати більшу кількість тепла. Ця обставина знижує вплив сонячної радіації взимку.

Сонце – зірка, яка є для нашої планети джерелом тепла та світла. Вона «керує» кліматом, зміною пори року і станом усієї біосфери Землі. І тільки знання законів цього могутнього впливу дозволить використовувати цей цілющий дар на благо здоров'я людей.

Сонячна радіація (Сонячне випромінювання) – це вся сукупність сонячної матерії та енергії, що надходить на Землю. Сонячна радіація складається з наступних двох основних частин: по-перше, теплової та світлової радіації, що є сукупністю електромагнітних хвиль; по-друге, корпускулярна радіація.

На Сонці теплова енергія ядерних реакцій перетворюється на променисту енергію. При падінні сонячних променів на земну поверхню промениста енергія знову перетворюється на теплову енергію. Сонячна радіація, таким чином, несе світло та тепло.

Інтенсивність сонячної радіації. Сонячна постійна.Сонячна радіація – найважливіше джерело тепла для географічної оболонки. Другим джерелом тепла для географічної оболонки є тепло, що йде від внутрішніх сфер та верств нашої планети.

У зв'язку з тим, що в географічній оболонці один вид енергії ( промениста енергія ) еквівалентно переходить в інший вид ( теплова енергія ), то променисту енергію сонячної радіації можна виражати в одиницях теплової енергії – джоулі (Дж).

Інтенсивність сонячної радіації необхідно вимірювати насамперед поза атмосфери, т. до. під час проходження через повітряну сферу вона перетворюється і слабшає. Інтенсивність сонячної радіації виражається постійною сонячною.

Сонячна постійна – це потік сонячної енергії за 1 хвилину на площу перетином 1 см 2 , перпендикулярну до сонячних променів і розташовану поза атмосферою. Сонячна постійна може бути визначена як кількість тепла, яке отримує в 1 хвилину на верхній межі атмосфери 1 см 2 чорної поверхні, перпендикулярної сонячним променям.

Сонячна постійна дорівнює 1, 98 кал/(см 2 х хв), або 1, 352 кВт/м 2 х хв.

Оскільки верхня атмосфера поглинає значну частину радіації, важливо знати величину її на верхній межі географічної оболонки, тобто в нижній стратосфері. Сонячна радіація на верхній межі географічної оболонки виражається умовної сонячної постійної . Величина умовної сонячної постійної дорівнює 1,90 – 1,92 кал/(см 2 х хв), або 1,32 – 1, 34 кВт/(м 2 х хв).

Сонячна постійна, попри свою назву, не залишається постійною. Вона змінюється у зв'язку із зміною відстані від Сонця до Землі у процесі руху Землі орбітою. Як би не були малі ці коливання, вони завжди позначаються на погоді та кліматі.

У середньому кожен квадратний кілометр тропосфери отримує на рік 10,8 х 1015 Дж. (2,6 х 1015 кал). Така кількість тепла може бути одержана при спалюванні 400 000 т кам'яного вугілля. Вся Земля протягом року отримує таку кількість тепла, що визначається величиною 5, 74 х 10 24 Дж. (1, 37 х 10 24 кал).

Розподіл сонячної радіації «на верхній межі атмосфери» або за абсолютно прозорої атмосфери. Знання розподілу сонячної радіації до її вступу в атмосферу або так званого солярного (сонячного) клімату , важливо визначення ролі і частки участі самої повітряної оболонки Землі (атмосфери) у розподілі тепла по земної поверхні й у формуванні її теплового режиму.

Кількість сонячного тепла та світла, що надходить на одиницю площі, визначається, по-перше, кутом падіння променів, що залежить від висоти Сонця над горизонтом, по-друге, тривалістю дня.

Розподіл радіації біля верхньої межі географічної оболонки, зумовлений лише астрономічними факторами, більш рівномірно, ніж її реальний розподіл біля земної поверхні.

За умови відсутності атмосфери річна сума радіації в екваторіальних широтах становила б 13480 МДж/см 2 (322 ккал/см 2), а на полюсах 5560 МДж/м 2 (133 ккал/см 2). У полярні широти Сонце посилає тепла трохи менше половини (близько 42%) тієї кількості, яка надходить на екватор.

Здавалося б, сонячне опромінення Землі симетричне щодо площини екватора. Але це відбувається лише двічі на рік, у дні весняного та осіннього рівнодення. Нахил осі обертання та річний рух Землі зумовлюють асиметричне її опромінення Сонцем. У січневу частину року більше тепла отримує південну півкулю, у липневу – північну. Саме в цьому полягає головна причина сезонної ритміки у географічній оболонці.

Різниця між екватором і полюсом літньої півкулі невелика: на екватор надходить 6740 МДж/м 2 (161 ккал/см 2 ), але в полюс близько 5 560 МДж/м 2 (133 ккал/см 2 на півріччя). Натомість полярні країни зимової півкулі в цей час зовсім позбавлені сонячного тепла та світла.

У день сонцестояння полюс отримує тепла навіть більше, ніж екватор - 46,0 МДж/м 2 (1,1 ккал/см2) та 33.9 МДж/м2 (0,81 ккал/см2).

Загалом солярний клімат на полюсах у річному виведенні у 2,4 рази холодніший, ніж на екваторі. Однак треба мати на увазі, що взимку полюси взагалі не нагріваються Сонцем.

Реальний клімат всіх широт багато в чому завдячує земним факторам. Найважливішими з цих факторів є: по-перше, ослаблення радіації в атмосфері; по-друге, різна інтенсивність засвоєння сонячної радіації земною поверхнею у різних географічних умовах.

Зміна сонячної радіації під час проходження через атмосферу. Прямі сонячні промені, що пронизують атмосферу при безхмарному небі, називаються прямою сонячною радіацією . Максимальна її величина при високій прозорості атмосфери на перпендикулярній променям поверхні в тропічному поясі дорівнює близько 1,05 – 1, 19 кВт/м 2 (1,5 – 1,7 кал/см 2 х хв. У середніх широтах напруга полуденної радіації зазвичай становить близько 0,70 – 0,98 кВт/м 2 х хв (1,0 – 1,4 кал/см 2 х хв) У горах ця величина суттєво збільшується.

Частина сонячних променів від зіткнення з молекулами газів та аерозолями розсіюється і переходить у розсіяну радіацію . На земну поверхню розсіяна радіація надходить вже не від сонячного диска, а від усього небосхилу і створює повсюдну денну освітленість. Від неї в сонячні дні ясно і там, куди не проникають прямі промені, наприклад, під пологом лісу. Поряд із прямою радіацією розсіяна радіація також служить джерелом тепла та світла.

Абсолютна величина розсіяної радіації тим більше, що інтенсивніше пряма. Відносне значення розсіяної радіації зростає із зменшенням ролі прямої: у середніх широтах влітку вона становить 41%, а взимку 73% загального приходу радіації. Питома вага розсіяної радіації у загальній величині сумарної радіації залежить від висоти Сонця. У високих широтах на розсіяну радіацію припадає близько 30%, а полярних - приблизно 70% від усієї радіації.

Загалом на розсіяну радіацію припадає близько 25 % всього потоку сонячних променів, що приходять на нашу планету.

На земну поверхню, таким чином, надходить пряма та розсіяна радіація. У сукупності пряма та розсіяна радіація утворюють сумарну радіацію , яка визначає тепловий режим тропосфери .

Поглинаючи та розсіюючи радіацію, атмосфера значно її послаблює. Величина ослаблення залежить від коефіцієнта прозорості, показує, яка частка радіації сягає земної поверхні. Якби тропосфера складалася тільки з газів, то коефіцієнт прозорості дорівнював би 0,9, тобто вона пропускала б близько 90% радіації, що йде до Землі. Однак у повітрі завжди є аерозолі, що знижують коефіцієнт прозорості до 0,7 – 0,8. Прозорість атмосфери змінюється разом із зміною погоди.

Так як щільність повітря падає з висотою, то шар газу, що пронизується променями, не слід виражати в км товщини атмосфери. Як одиниця виміру прийнята оптична маса, рівна потужності шару повітря при вертикальному падінні променів.

Ослаблення радіації у тропосфері легко спостерігати протягом доби. Коли Сонце знаходиться біля горизонту, його промені пронизують кілька оптичних мас. Їхня інтенсивність при цьому так слабшає, що на Сонці можна дивитися незахищеним оком. З підняттям Сонця зменшується кількість оптичних мас, що проходять його промені, що призводить до збільшення радіації.

Ступінь ослаблення сонячної радіації у атмосфері виражається формулою Ламберта :

I i = I 0 p m де

I i – радіація, що досягла земної поверхні,

I 0 – сонячна постійна,

p – коефіцієнт прозорості,

m – кількість оптичних мас.

Сонячна радіація біля земної поверхні.Кількість променистої енергії, що приходить на одиницю земної поверхні, залежить насамперед від кута падіння сонячних променів. На однакові площі на екваторі, у середніх та високих широтах припадає різна кількість радіації.

Сонячна інсоляція (освітлення) сильно послаблюється хмарність. Велика хмарність екваторіальних та помірних широт та мала хмарність тропічних широт вносять значні корективи до зонального розподілу променистої енергії Сонця.

Розподіл сонячного тепла на земній поверхні зображується на картах сумарної сонячної радіації. Як показують ці карти, найбільше сонячного тепла – від 7 530 до 9 200 МДж/м 2 (180-220 ккал/см 2 ) отримують тропічні широти. Екваторіальні широти через велику хмарність отримують тепла трохи менше: 4 185 – 5 860 МДж/м 2 (100-140 ккал/см 2 ).

Від тропічних широт до помірних радіація зменшується. На островах Арктики вона становить трохи більше 2 510 МДж/м 2 (60 ккал/см 2) на рік. Розподіл радіації на земній поверхні має зонально-регіональний характер. Кожна зона розпадається на окремі райони (регіони), які дещо відрізняються один від одного.

Сезонні коливання сумарної радіації

В екваторіальних та тропічних широтах висота Сонця та кут падіння сонячних променів по місяцях змінюються незначно. Сумарна радіація в усі місяці характеризується великими величинами, сезонна зміна теплових умов або відсутня, або незначна. В екваторіальному поясі слабо намічаються два максимуми, що відповідають зенітальному становищу Сонця.

У помірному поясіу річному ході радіації різко виражений літній максимум, у якому місячна величина сумарної радіації не менша за тропічну. Кількість теплих місяців зменшується з широтою.

У полярних поясахрадіаційний режим різко змінюється. Тут залежно від широти від кількох діб за кілька місяців припиняється як нагрівання, а й освітлення. Влітку ж освітлення тут безперервно, що суттєво підвищує суму місячної радіації.

Засвоєння радіації земною поверхнею. Альбедо. Сумарна радіація, що досягла земної поверхні, частково поглинається ґрунтом та водоймами та переходить у тепло. На океанах і морях сумарна радіація витрачається випаровування. Частина сумарної радіації відбивається в атмосферу ( відбита радіація).