Солнце - главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.

Структура Солнца

Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.

  • Ядро.
  • Зона лучистого переноса.
  • Конвективная зона.
  • Атмосфера: фотосфера, хромосфера, корона, солнечный ветер.

Диаметр солнечного ядра составляет 150-175 000 км, около 20-25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.

Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.

Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность - это и есть конвекция.

Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.

Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы - спикулы.

Последняя внешняя оболочка нашей звезды - корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны - 1-2 млн К, но есть участки с 20 млн К.

Солнечный ветер - это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.

Солнечное излучение


Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.

Солнце - самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:

  • ультрафиолетовые лучи;
  • видимый свет - 44% солнечной энергии (преимущественно желто-зеленый спектр);
  • инфракрасные лучи - 48%;
  • рентгеновское излучение;
  • радиационное излучение.

Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.

Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.

Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.

Воздействие УФ лучей

Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.

На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:

  • способствует выработке витамина D;
  • обладает антисептическими свойствами;
  • вызывает появление загара;
  • усиливает работу кроветворных органов;
  • повышает свертываемость крови;
  • увеличивается щелочной резерв;
  • дезинфицирует поверхности предметов и жидкости;
  • стимулирует обменные процессы.

Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.

В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.

Воздействие ИК лучей: почему и как Солнце греет

Все тепло на Земле - это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.

Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.

Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:

  • обеззараживают;
  • улучшают метаболизм;
  • стимулируют кровообращение;
  • снимают болевые ощущения;
  • нормализуют водно-солевой баланс;
  • укрепляют иммунитет.

Почему зимой Солнце греет слабо

Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй - Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.

УФ – та часть солнечного излучения, которая придает коже приятный коричневый оттенок и способствует выработке в организме витамина Д, необходимого для костей. Этот витамин также участвует в регуляции деления клеток и даже в некоторой мере предотвращает развитие рака толстой кишки и желудка. Под действием солнечных лучей вырабатываются так называемые «гормоны удовольствия», эндорфины.

Организм человека умеет защищаться от вредоносных соединений, вырабатываемых под воздействием солнечных лучей. Повреждения ДНК быстро восстанавливаются благодаря особой системе, контролирующей ее целостность. А если все-таки произошло изменение в клетке, она распознается иммунной системой как чужеродная и уничтожается. К сожалению, иногда организм не справляется с этими повреждениями, тем более что УФ подавляет активность иммунной системы. Именно поэтому, приехав из теплых стран, человек нередко простывает.

В то же время, подавление иммунной системы – главный механизм лечения с помощью ультрафиолета таких заболеваний, как , атопический дерматит и некоторых других заболеваний кожи.

УФ разделяется на три спектра в зависимости от длины волны. Каждый спектр имеет свои особенности воздействия на организм человека.

  • Спектр С имеет длину волны от 100 до 280 нм. Это самый активный диапазон, лучи легко проникают через кожные покровы и вызывают разрушительное действие на клетки организма. К счастью, такие лучи практически не доходят до поверхности Земли, а поглощаются озоновым слоем атмосферы.
  • Спектр Б (УФБ) имеет длину волны 280-320 нм и составляет около 20% от всего УФ-излучения, попадающего на поверхность Земли. Эти лучи дают покраснение на коже во время пребывания на солнце. Они быстро вызывают образование активных соединений в коже человека, воздействуя на ДНК и вызывая нарушение ее структуры.
  • Спектр А, длина волны которого 320-400 нм, составляет почти 80% УФ-излучения, попадающего на кожу человека. Благодаря большей длине волны, эти лучи обладают в 1000 раз меньшей энергией, чем УФБ, поэтому почти не вызывают солнечных ожогов. Они значительно меньше способствуют выработке биологически активных веществ, способных оказать влияние на ДНК. Однако эти лучи проникают глубже, чем УФБ, а вырабатываемые ими вредные вещества остаются в коже значительно дольше.

Загар – это в первую очередь повреждение кожи.

Повреждающее действие солнца постепенно накапливается в организме, и может дать о себе знать многие годы спустя в виде рака кожи.

Родители, пожалуйста, обратите внимание: если ребенок получил солнечный ожог, после которого образовались пузыри, особенно если это случилось не один раз, опасность развития меланомы в будущем увеличивается в несколько раз!

Люди по-разному защищены от вредного воздействия солнечных лучей. Люди со смуглой кожей имеют более сильную защиту, а люди с рыжими волосами или блондины с голубыми глазами больше других подвержены повреждающему воздействию солнечных лучей.

УФ иногда может способствовать развитию зудящих высыпаний. При солнечной крапивнице зудящие высыпания, напоминающие ожог крапивой, развиваются в период от 30 минут до двух часов после облучения. Полиморфная световая сыпь – через 1-2 дня. Это заболевание тоже проявляется зудящими высыпаниями на месте облучения, но проходят они медленнее, чем солнечная крапивница, и выглядят по-другому. Есть и другие заболевания, для которых УФ является стимулом к развитию. Например, красная волчанка, розацеа, пеллагра (недостаток витамина В3), и другие.

Многие лекарства, принятые внутрь, могут привести к высыпаниям на коже под воздействием солнечных лучей. Есть некоторые травы, которые после контакта с кожей на солнце вызывают сильное покраснение и образование пузырей. Прежде всего, это растения из семейства зонтичных, среди которых самое сильное – борщевик. Кроме того, такой дерматит могут вызвать сельдерей, петрушка, лайм, пастернак и другие.

Как защититься от вредного воздействия солнца, и в то же время получить пользу и удовольствие от него?

Ответ прост: необходимо использовать солнцезащитный крем. Совсем не обязательно брать крем с максимальной защитой (SPF 50+). Препарат, имеющийSPF 15, уже на 80% защищает от солнечных лучей. А это значит, что часть УФБ достигнет кожи и окажет свое положительное влияние. Для того, чтобы защитные кремы от солнца были эффективны, рекомендуется их наносить за 20 минут до солнечной ванны, и возобновлять их нанесение согласно рекомендациям, обычно каждые 2 часа. Но будьте осторожны, использование этих препаратов вовсе не означает, что можно находиться под солнцем бесконечно долго. Именно эта ошибка в свое время привела к резкому увеличению заболеваемости меланомой – из-за отсутствия явных солнечных ожогов благодаря защитному крему, некоторые загорали слишком долго.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы организм выработал нужное ему количество витамина Д, достаточно 10-15 минут в день «показывать солнцу» лицо и кисти рук.

Специалисты Клиники дерматовенерологии иаллергологии – иммунологии ЕМС с радостью дадут подробные рекомендации по защите от солнца Вам и всей вашей семье.

Солнце излучает свою энергию во всех длинах волн, но по-разному. Приблизительно 44% энергии излучения приходится на видимую часть спектра, а максимум соответствует желто-зеленому цвету. Около 48% энергии, теряемой Солнцем, уносят инфракрасные лучи ближнего и дальнего диапазона. На гамма-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое и радио излучение приходится лишь около 8%.

Видимая часть солнечного излучения при изучении с помощью спектроанализирующих приборов оказывается неоднородной – в спектре наблюдаются линии поглощения, впервые описанные Й.Фраунгофером в 1814 году. Эти линии возникают при поглощении фотонов определенных длин волн атомами различных химических элементах в верхних, относительно холодных, слоях атмосферы Солнца. Спектральный анализ позволяет получить информацию о составе Солнца, поскольку определенный набор спектральных линий исключительно точно характеризует химический элемент. Так, например, с помощью наблюдений спектра Солнца было предсказано открытие гелия, который на Земле был выделен позже.

В ходе наблюдений ученые выяснили, что Солнце – мощный источник радиоизлучения. В межпланетное пространство проникают радиоволны, которые излучает хромосфера (сантиметровые волны) и корона (дециметровые и метровые волны). Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие – постоянную и переменную (всплески, «шумовые бури»). Во время сильных солнечных вспышек радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца. Это радиоизлучение имеет нетепловую природу.

Рентгеновские лучи исходят в основном от верхних слоев хромосферы и короны. Особенно сильным излучение бывает в годы максимума солнечной активности.

Солнце излучает не только свет, тепло и все другие виды электромагнитного излучения. Оно также является источником постоянного потока частиц – корпускул. Нейтрино, электроны, протоны, альфа-частицы, а также более тяжелые атомные ядра все вместе составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы – солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы – солнечной короны. На фоне этого постоянно дующего плазменного ветра отдельные области на Солнце являются источниками более направленных, усиленных, так называемых корпускулярных потоков. Скорее всего они связаны с особыми областями солнечной короны – коронарными дырами, а также, возможно, с долгоживущими активными областями на Солнце. Наконец, с солнечными вспышками связанны наиболее мощные кратковременные потоки частиц, главным образом электронов и протонов. В результате наиболее мощных вспышек частицы могут приобретать скорости, составляющие заметную долю скорости света. Частицы с такими большими энергиями называются солнечными космическими лучами.

Солнечное корпускулярное излучение оказывает сильное влияние на Землю, и прежде всего на верхние слои ее атмосферы и магнитное поле, вызывая множество геофизических явлений. От вредного влияния излучения Солнца нас защищает магнитосфера и атмосфера Земли.

Солнце играет важную роль для нас на Земле. Оно обеспечивает планету и все, что на ней находится важными факторами, такими как свет и тепло. Но что такое солнечное излучение, спектр солнечного света, как все это влияет на нас и на глобальный климат в целом?

Что такое солнечная радиация?

Плохие мысли обычно приходят на ум, когда вы думаете о слове "радиация". Но солнечная радиация на самом деле очень хорошая вещь - это солнечный свет! Каждое живое существо на Земле зависит от него. Он необходим для выживания, согревает планету, обеспечивает питание для растений.

Солнечное излучение - это весь свет и энергия, которые исходят от солнца, и есть много различных его форм. В электромагнитном спектре различают различные типы световых волн, излучаемых солнцем. Они похожи на волны, которые вы видите в океане: они перемещаются вверх и вниз и из одного места в другое. Спектр солнечного изучения может иметь разную интенсивность. Различают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение.

Свет - движущаяся энергия

Спектр солнечного излучения образно напоминает клавиатуру пианино. Один ее конец имеет низкие ноты, в то время как другой - высокие. То же самое относится и к электромагнитному спектру. Один конец имеет низкие частоты, а другой - высокие. Низкочастотные волны являются длинными в течение заданного периода времени. Это такие вещи, как радар, телевизор и радиоволны. Высокочастотные излучения - это высокоэнергетические волны с короткой длиной. Это означает, что длина самой волны очень коротка для данного периода времени. Это, например, гамма-лучи, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи.

Вы можете думать об этом так: низкочастотные волны похожи на подъем на холм с постепенным поднятием, в то время как высокочастотные волны похожи на быстрый подъем на крутой, почти вертикальный холм. При этом высота каждого холма одинакова. Частота электромагнитной волны определяет, сколько энергии она несет. Электромагнитные волны, которые имеют большую длину и, следовательно, более низкие частоты, несут гораздо меньше энергии, чем с более короткими длинами и более высокими частотами.

Вот почему рентгеновские лучи и могут быть опасными. Они несут так много энергии, что, если попадают в ваше тело, могут повредить клетки и вызвать проблемы, такие как рак и изменение в ДНК. Такие вещи, как радио и инфракрасные волны, которые несут гораздо меньше энергии, на самом деле не оказывают на нас никакого влияния. Это хорошо, потому что вы, конечно, не хотите подвергать себя риску, просто включив стерео.

Видимый свет, который мы и другие животные можем видеть нашими глазами, расположен почти в середине спектра. Мы не видим никаких других волн, но это не значит, что их там нет. На самом деле, насекомые видят ультрафиолетовый свет, но не наш видимый. Цветы выглядят для них совсем по-другому, чем для нас, и это помогает им знать, какие растения посетить и от каких из них держаться подальше.

Источник всей энергии

Мы принимаем солнечный свет как должное, но так не обязано быть, потому что, по сути, вся энергия на Земле зависит от этой большой, яркой звезды в центре нашей Солнечной системы. И пока мы находимся в ней, мы должны также сказать спасибо нашей атмосфере, потому что она поглощает часть излучения, прежде чем оно достигнет нас. Это важный баланс: слишком много солнечного света, и на Земле становится жарко, слишком мало - и она начинает замерзать.

Проходя через атмосферу, спектр солнечного излучения у поверхности Земли дает энергию в разных формах. Для начала рассмотрим различные способы ее передачи:

  1. Проводимость (кондукция) - это когда энергия передается от прямого контакта. Когда вы обжигаете руку горячей сковородой, потому что забыли надеть прихватку, это проводимость. Посуда передает тепло вашей руке через прямой контакт. Кроме того, когда ваши ноги касаются холодной плитки в ванной утром, они переносят тепло на пол через прямой контакт - проводимость в действии.
  2. Рассеивание - это, когда энергия передается через токи в жидкости. Это также может быть и газ, но процесс в любом случае будет такой же. Когда жидкость нагрета, молекулы возбуждены, разрозненны и менее плотные, поэтому они стремятся вверх. Когда они остывают, снова падают вниз, создавая клеточный текущий путь.
  3. - это, когда энергия передается в виде электромагнитных волн. Подумайте о том, как хорошо сидеть рядом с костром и чувствовать, как приветственное тепло излучается от него к вам - это радиация. Радиоволны, световые и могут путешествовать, перемещаясь из одного места в другое без помощи каких-либо материалов.

Основные спектры солнечного излучения

Солнце обладает разным излучением: от рентгеновских лучей до радиоволн. Солнечная энергия - это свет и тепло. Его состав:

  • 6-7 % ультрафиолетового света,
  • около 42 % видимого света,
  • 51 % ближнего инфракрасного.

Мы получаем солнечной энергии при интенсивности 1 киловатт на квадратный метр на уровне моря в течение многих часов в день. Около половины излучения находится в видимой коротковолновой части электромагнитного спектра. Другая половина - в ближней инфракрасной, и немного в ультрафиолетовом отделе спектра.

Ультрафиолетовое излучение

Именно ультрафиолетовое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность большую, чем другие: до 300-400 нм. Часть этого излучения, которое не поглощается атмосферой, производит загар или солнечный ожог для людей, которые были в солнечном свете в течение длительных периодов времени. Ультрафиолетовое излучение в солнечном свете имеет как положительные, так и отрицательные последствия для здоровья. Он является основным источником витамина D.

Видимое излучение

Видимое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность среднего уровня. Количественные оценки потока и вариации его спектрального распределения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра представляют большой интерес при изучении солнечно-наземных воздействий. Диапазон от 380 до 780 нм виден невооруженным взглядом.

Причина в том, что основная часть энергии солнечной радиации сосредоточена в этом диапазоне и она определяет тепловое равновесие атмосферы Земли. Солнечный свет является ключевым фактором в процессе фотосинтеза, используемого растениями и другими автотрофными организмами для преобразования световой энергии в химическую, которая может быть использована в качестве топлива для организма.

Инфракрасное излучение

Инфракрасный спектр, который охватывает от 700 нм до 1 000 000 нм (1мм), содержит важную часть электромагнитного излучения, которое достигает Земли. Инфракрасное излучение в солнечном спектре имеет интенсивность трех видов. Ученые делят этот диапазон на 3 типа на основе длины волны:

  1. A: 700-1400 нм.
  2. B: 1400-3000 нм.
  3. C: 3000-1 мм.

Заключение

Многие животные (включая человека) имеют чувствительность в диапазоне от приблизительно 400-700 нм, и полезный спектр цветового зрения у человека, например, составляет примерно 450-650 нм. Помимо эффектов, которые возникают на закате и восходе солнца, спектральный состав изменяется, в первую очередь, по отношению к тому, как непосредственно солнечный свет попадает на землю.

Каждые две недели Солнце снабжает нашу планету таким количеством энергии, что ее хватает всем жителям на целый год. В связи с этим все чаще солнечное излучение рассматривают, как альтернативный источник энергии.

Человек не может жить без солнечных лучей. Солнце дарит нам радость и помогает оставаться здоровыми. Солнечные лучи влияют на выработку серотонина, который повышает настроение и работоспособность. Они необходимы для синтеза важного для костей витамина D3, без которого в организме не усваивается кальций.

Собственно говоря, то, что в нашем сознании считается «солнцем», на самом деле всего лишь его не самая большая часть. Человеческий глаз способен различать всего лишь 40% солнечных лучей. «Невидимое» Солнце - это инфракрасное излучение (50%) и ультрафиолет (10%).

Виды солнечных лучей:

1.Ультрафиолетовые (UVC, UVB, UVA)
I) UVC -не достигают поверхности Земли, полностью поглощаются верхними слоями атмосферы.
II) UVB - не проходят дальше эпидермиса, вызывают устойчивый загар.
III) UVA - проникают в дерму, вызывают «мгновенный загар», который появляется сразу после пребывания на солнце и быстро исчезает.

2. Инфракрасные (IR-А, IR-B, IR-C) - тепловое излучение Солнца. IR-A лучи способны проникать в гиподерму, подкожножировую клетчатку.

Вы помните стишок про «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»? Фиолетовый («фазан») - это последняя видимая часть солнечного спектра, за которой начинается ультрафиолет. Красный («каждый») - первый доступный нашему зрению цвет солнечного спектра, которому предшествуют невидимые инфракрасные лучи.

Разные виды солнечных лучей отличаются друг от друга важной физической характеристикой - длиной волны, которая определяет их свойства.

  • UVB-лучи практически не могут проникнуть через обычное стекло. UVA и IR-лучи через стекло проникают легко. Поэтому сидя у закрытого окна в жаркий день невозможно загореть, но можно получить тепловой удар.
  • Инфракрасные лучи неспособны проникать в воду. На достаточную глубину проникают 60% UVB и 85% UVA-лучей. Поэтому находясь в водоеме, мы не ощущаем жары, но можем получить солнечный ожог.
    •

Врачи не рекомендуют находиться длительное время на солнце без использования солнечной косметики. Она нужна не только во время поездки на море или экскурсии по пустыни, но и когда вы просто долго находитесь на свежем воздухе: работаете в саду, совершаете прогулку, катаетесь на лыжах или на велосипеде. Солнечная косметика избавит вас от неприятностей, источником которых могут стать солнечные лучи.

UVB-лучи способны вызвать ожоги и появления пигметных пятен на коже. UVA-лучи повреждают волокна коллагена и эластина, из-за чего кожа теряет упругость и эластичность.

Инфракрасные А-лучи долгое время считались безвредными. Однако исследования, проведеннные в университете Дюссельдорфа в 2003-м году, показали, что IRA-лучи при воздействии на кожу человека приводят к возникновению свободных радикалов, которые разрушают волокна коллагена, приводя к преждевременному старению. Ladival первым начал использовать в солнечной косметике запатентованую формулу c антиоксидантами для защиты от вредного воздействия IRA лучей. Ее эффективность была клинически доказана.

5 фактов о Солнце:

1. Слово «Sun» в английском языке является исключением: оно имеет форму личного местоимения и относится к мужскому роду - «He».

2. Недостаток солнечных лучей способен вызвать психическое расстройство - зимнюю депрессию (Seasonal Affective Disorder). Его симптомы - сонливость, вялость, раздражительность, ощущение безысходности, тревожность.

3. Масса Солнца составляет 99.85% массы солнечной системы. На долю ее остальных объектов приходится всего 0.15%.

4. Внутри Солнца могло бы поместиться около 1 миллиона планет, размером с Землю.

5.Сила притяжения на Солнце в 28 раз больше силы притяжения Земли: человек, который на Земле, весит 60 килограммов на Солнце весил бы 1680 килограммов.