Słońce odgrywa ważną rolę dla nas na Ziemi. Dostarcza planecie i wszystkim na niej ważnych czynników, takich jak światło i ciepło. Ale czym jest promieniowanie słoneczne, spektrum światła słonecznego, jak to wszystko wpływa na nas i globalny klimat jako całość?
Co to jest promieniowanie słoneczne?
Złe myśli zwykle przychodzą na myśl, gdy myślisz o słowie „promieniowanie”. Ale promieniowanie słoneczne to w rzeczywistości bardzo dobra rzecz - to światło słoneczne! Od niego zależy każda żywa istota na Ziemi. Jest niezbędna do przetrwania, ogrzewa planetę, dostarcza pożywienia roślinom.
Promieniowanie słoneczne to całe światło i energia, które pochodzą ze słońca i istnieje wiele jego form. W widmie elektromagnetycznym rozróżnia się różne rodzaje fal świetlnych emitowanych przez słońce. Są jak fale, które widzisz w oceanie: poruszają się w górę iw dół oraz z jednego miejsca do drugiego. Spektrum badań słonecznych może mieć różną intensywność. Wyróżnićpromieniowanie ultrafioletowe, widzialne i podczerwone.
Światło porusza energię
Widmo promieniowania słonecznego w przenośni przypomina klawiaturę fortepianu. Jeden koniec ma niskie tony, a drugi koniec ma wysokie tony. To samo dotyczy widma elektromagnetycznego. Jeden koniec ma niskie częstotliwości, a drugi koniec ma wysokie częstotliwości. Fale o niskiej częstotliwości są długie przez określony czas. Są to rzeczy takie jak radar, telewizja i fale radiowe. Promieniowanie o wysokiej częstotliwości to fale o wysokiej energii o krótkiej długości fali. Oznacza to, że sama długość fali jest bardzo krótka przez określony czas. Są to na przykład promienie gamma, promienie rentgenowskie i promienie ultrafioletowe.
Możesz myśleć o tym w ten sposób: fale o niskiej częstotliwości są jak wspinanie się na wzgórze o stopniowym wzniesieniu, podczas gdy fale o wysokiej częstotliwości są jak szybkie wchodzenie na strome, prawie pionowe wzgórze. Wysokość każdego wzgórza jest taka sama. Częstotliwość fali elektromagnetycznej określa, ile energii niesie. Fale elektromagnetyczne, które są dłuższe, a zatem niższe częstotliwości, przenoszą znacznie mniej energii niż fale o krótszych długościach i wyższych częstotliwościach.
To dlatego promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie ultrafioletowe mogą być niebezpieczne. Przenoszą tak dużo energii, że jeśli dostaną się do twojego ciała, mogą uszkodzić komórki i spowodować problemy, takie jak rak i zmiany DNA. Rzeczy takie jak fale radiowe i podczerwone, które przenoszą znacznie mniej energii, tak naprawdę nie mają żadnego wpływu nana nas nie ma wpływu. To dobrze, ponieważ na pewno nie chcesz narażać się na ryzyko, po prostu włączając stereo.
Światło widzialne, które my i inne zwierzęta możemy zobaczyć na własne oczy, znajduje się prawie w środku widma. Nie widzimy innych fal, ale to nie znaczy, że ich tam nie ma. W rzeczywistości owady widzą światło ultrafioletowe, ale nie nasze światło widzialne. Kwiaty wyglądają dla nich zupełnie inaczej niż dla nas, a to pomaga im wiedzieć, które rośliny odwiedzić, a od których trzymać się z daleka.
Źródło całej energii
Uznajemy światło słoneczne za pewnik, ale nie musi tak być, ponieważ w rzeczywistości cała energia na Ziemi zależy od tej dużej, jasnej gwiazdy w centrum naszego Układu Słonecznego. A skoro już w nim jesteśmy, powinniśmy również podziękować naszej atmosferze, ponieważ pochłania ona część promieniowania, zanim do nas dotrze. To ważna równowaga: za dużo światła słonecznego i Ziemia się nagrzewa, za mało i zaczyna zamarzać.
Przechodząc przez atmosferę, widmo promieniowania słonecznego w pobliżu powierzchni Ziemi daje energię w różnych formach. Najpierw spójrzmy na różne sposoby jego przeniesienia:
- Przewodnictwo (przewodnictwo) ma miejsce, gdy energia jest przenoszona z bezpośredniego kontaktu. Kiedy przypalasz rękę rozgrzaną patelnią, bo zapomniałeś założyć rękawicę kuchenną, to jest to przewodzenie. Naczynie przenosi ciepło do dłoni poprzez bezpośredni kontakt. Również, gdy rano stopy dotykają zimnych płytek w łazience, przenoszą ciepło na podłogę poprzez bezpośredni kontakt -przewodnictwo w działaniu.
- Rozpraszanie ma miejsce, gdy energia jest przenoszona przez prądy w płynie. Może to być również gaz, ale proces i tak jest taki sam. Gdy ciecz jest podgrzewana, cząsteczki są wzbudzone, rozproszone i mniej gęste, więc mają tendencję do unoszenia się. Gdy ostygną, ponownie opadają, tworząc ścieżkę prądu komórkowego.
- Promieniowanie (promieniowanie) polega na przesyłaniu energii w postaci fal elektromagnetycznych. Pomyśl o tym, jak dobrze jest usiąść przy ogniu i poczuć, jak ciepło promieniuje z niego do Ciebie - to jest promieniowanie. Fale radiowe, fale światła i ciepła mogą przemieszczać się z jednego miejsca do drugiego bez pomocy jakichkolwiek materiałów.
Podstawowe widma promieniowania słonecznego
Słońce ma różne promieniowanie: od promieni rentgenowskich po fale radiowe. Energia słoneczna to światło i ciepło. Jego skład:
- 6-7% światło UV,
- około 42% światła widzialnego,
- 51% NIR.
Otrzymujemy energię słoneczną o natężeniu 1 kilowata na metr kwadratowy na poziomie morza przez wiele godzin dziennie. Około połowa promieniowania znajduje się w widocznej krótkiej części widma elektromagnetycznego. Druga połowa znajduje się w bliskiej podczerwieni, a trochę w ultrafiolecie.
Promieniowanie UV
Jest to promieniowanie ultrafioletowe w widmie słonecznym o intensywności większej niż inne: do 300-400 nm. Część tego promieniowania, która nie jest pochłaniana przez atmosferępowoduje oparzenia słoneczne lub oparzenia słoneczne u osób przebywających na słońcu przez dłuższy czas. Promieniowanie UV w świetle słonecznym ma zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki zdrowotne. Jest głównym źródłem witaminy D.
Promieniowanie widzialne
Promieniowanie widzialne w widmie słonecznym ma średnią intensywność. Ilościowe oszacowania strumienia i zmiany jego rozkładu widmowego w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni widma elektromagnetycznego są bardzo interesujące w badaniu oddziaływań słonecznych na Ziemię. Zakres od 380 do 780 nm jest widoczny gołym okiem.
Powodem jest to, że większość energii promieniowania słonecznego jest skoncentrowana w tym zakresie i determinuje on równowagę termiczną atmosfery ziemskiej. Światło słoneczne jest kluczowym czynnikiem w procesie fotosyntezy, który jest wykorzystywany przez rośliny i inne organizmy autotroficzne do przekształcania energii świetlnej w energię chemiczną, która może być wykorzystana jako paliwo dla organizmu.
Promieniowanie podczerwone
Widmo podczerwieni, które rozciąga się od 700 nm do 1 000 000 nm (1 mm), zawiera ważną część promieniowania elektromagnetycznego docierającego do Ziemi. Promieniowanie podczerwone w widmie słonecznym ma trzy rodzaje natężenia. Naukowcy dzielą ten zakres na 3 typy na podstawie długości fali:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Wniosek
Wielezwierzęta (w tym ludzie) mają czułość w zakresie około 400-700 nm, a użyteczne widmo widzenia barw u ludzi wynosi na przykład około 450-650 nm. Oprócz efektów zachodzących o zachodzie i wschodzie słońca, skład widmowy zmienia się głównie w zależności od tego, jak bezpośrednie światło słoneczne pada na ziemię.
Co dwa tygodnie Słońce dostarcza naszej planecie wystarczającą ilość energii na cały rok. W związku z tym promieniowanie słoneczne jest coraz częściej uważane za alternatywne źródło energii.
