¿Qué rayos emite el sol? Espectro de radiación solar. Contraindicaciones para tomar el sol

El disco cegador del sol siempre ha excitado las mentes de las personas y ha servido como tema fértil para leyendas y mitos. Desde la antigüedad, la gente ha adivinado su impacto en la Tierra. Qué cerca estaban nuestros ancestros lejanos de la verdad. A la energía radiante del Sol le debemos la existencia de vida en la Tierra.

¿Qué es la radiación radiactiva de nuestra estrella y cómo afecta los procesos terrestres?

¿Qué es la radiación solar?

La radiación solar es la totalidad de la materia y energía solar que ingresa a la Tierra. La energía viaja en forma de ondas electromagnéticas a una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo, atraviesa la atmósfera y llega a la Tierra en 8 minutos. La gama de ondas que participan en este "maratón" es muy amplia: desde ondas de radio hasta rayos X, incluida la parte visible del espectro. La superficie terrestre está influenciada tanto directa como difusamente por la atmósfera terrestre, rayos de sol. Es la dispersión de los rayos azul-azules en la atmósfera lo que explica el azul del cielo en un día despejado. El color amarillo anaranjado del disco solar se debe a que las ondas correspondientes lo atraviesan casi sin dispersarse.

Con un retraso de 2 a 3 días, llega a la Tierra el "viento solar", que es una continuación de la corona solar y está formado por núcleos de átomos de elementos ligeros (hidrógeno y helio), así como por electrones. Es bastante natural que radiación solar tiene un fuerte efecto en el cuerpo humano.

La influencia de la radiación solar en el cuerpo humano.

El espectro electromagnético de la radiación solar consta de partes infrarrojas, visibles y ultravioletas. Dado que sus cuantos tienen diferentes energías, tienen un efecto variado en una persona.

iluminación interior

La importancia higiénica de la radiación solar también es extremadamente alta. Dado que la luz visible es un factor decisivo para obtener información sobre el mundo exterior, es necesario prever un nivel suficiente de iluminación en la habitación. Su regulación se lleva a cabo de acuerdo con SNiP, que para la radiación solar se elaboran teniendo en cuenta las características lumínicas y climáticas de diversas zonas geográficas y se tienen en cuenta a la hora de diseñar y construir diversas instalaciones.

Incluso un análisis superficial del espectro electromagnético. radiación solar demuestra cuán grande es la influencia de este tipo de radiación en el cuerpo humano.

Distribución de la radiación solar sobre el territorio terrestre.

No toda la radiación proveniente del Sol llega a la superficie de la Tierra. Y hay muchas razones para ello. La Tierra repele firmemente el ataque de aquellos rayos que son destructivos para su biosfera. Esta función la realiza el escudo de ozono de nuestro planeta, impidiendo el paso de la parte más agresiva de la radiación ultravioleta. Un filtro atmosférico en forma de vapor de agua, dióxido de carbono y partículas de polvo suspendidas en el aire refleja, dispersa y absorbe en gran medida la radiación solar.

La parte que ha superado todos estos obstáculos cae a la superficie de la tierra bajo diferentes ángulos, dependiendo de la latitud de la zona. El calor del sol que da vida se distribuye de manera desigual por todo el territorio de nuestro planeta. A medida que la altura del sol cambia a lo largo del año sobre el horizonte, cambia la masa de aire por la que pasa la trayectoria de los rayos del sol. Todo esto afecta a la distribución de la intensidad de la radiación solar en todo el planeta. La tendencia general es la siguiente: este parámetro aumenta desde el polo al ecuador, ya que la ángulo más grande Mientras más rayos caen, más calor cae por unidad de área.

Los mapas de radiación solar permiten tener una idea de la distribución de la intensidad de la radiación solar sobre el territorio terrestre.

La influencia de la radiación solar en el clima de la Tierra.

La componente infrarroja de la radiación solar tiene una influencia decisiva en el clima de la Tierra.

Está claro que esto sólo ocurre cuando el Sol está sobre el horizonte. Esta influencia depende de la distancia de nuestro planeta al Sol, que cambia a lo largo del año. La órbita de la Tierra es una elipse, dentro de la cual se encuentra el Sol. Al realizar su viaje anual alrededor del Sol, la Tierra se aleja de su luminaria o se acerca a ella.

Además del cambio de distancia, la cantidad de radiación que llega a la Tierra está determinada por la inclinación del eje terrestre con respecto al plano orbital (66,5°) y el cambio de estaciones que provoca. En verano es mayor que en invierno. En el ecuador este factor no existe, pero a medida que aumenta la latitud del sitio de observación, la brecha entre el verano y el invierno se vuelve significativa.

En los procesos que tienen lugar en el Sol se producen todo tipo de cataclismos. Su impacto se ve compensado en parte por las enormes distancias, las propiedades protectoras de la atmósfera terrestre y el campo magnético terrestre.

Cómo protegerse de la radiación solar

El componente infrarrojo de la radiación solar es el codiciado calor que los residentes de las latitudes medias y septentrionales esperan con ansias durante todas las demás estaciones del año. La radiación solar como factor de salud es utilizada tanto por personas sanas como enfermas.

Sin embargo, no debemos olvidar que el calor, al igual que la radiación ultravioleta, es un irritante muy fuerte. El abuso de sus efectos puede provocar quemaduras, sobrecalentamiento general del cuerpo e incluso exacerbación de enfermedades crónicas. Al tomar el sol, debe cumplir con reglas probadas en la vida. Debe tener especial cuidado al tomar el sol en días claros y soleados. Bebés y las personas mayores, los pacientes con tuberculosis crónica y problemas del sistema cardiovascular deben contentarse con la radiación solar difusa a la sombra. Esta luz ultravioleta es suficiente para satisfacer las necesidades del cuerpo.

Incluso los jóvenes que no tienen ningún problema de salud especial deben protegerse de la radiación solar.

Ahora ha surgido un movimiento cuyos activistas se oponen al bronceado. Y no en vano. La piel bronceada es sin duda hermosa. Pero la melanina que produce el cuerpo (lo que llamamos bronceado) es su reacción protectora ante la exposición a la radiación solar. ¡No hay beneficios del bronceado! Incluso hay evidencia de que el bronceado acorta la vida, ya que la radiación tiene una propiedad acumulativa: se acumula a lo largo de la vida.

Si la situación es tan grave, conviene seguir escrupulosamente las normas que prescriben cómo protegerse de la radiación solar:

• limite estrictamente el tiempo para broncearse y hágalo solo durante horas seguras;
• cuando esté bajo el sol activo, debe usar un sombrero de ala ancha, ropa cerrada, gafas de sol y un paraguas;
• Utilice únicamente protector solar de alta calidad.

¿Es peligrosa la radiación solar para el ser humano en todas las épocas del año? La cantidad de radiación solar que llega a la Tierra está asociada al cambio de estaciones. En latitudes medias, en verano es un 25% más que en invierno. No hay diferencia en el ecuador, pero a medida que aumenta la latitud del sitio de observación, esta diferencia aumenta. Esto se debe al hecho de que nuestro planeta está inclinado en un ángulo de 23,3 grados con respecto al sol. En invierno se encuentra a poca altura sobre el horizonte e ilumina el suelo únicamente con rayos deslizantes, que calientan menos la superficie iluminada. Esta posición de los rayos hace que se distribuyan sobre una mayor superficie, lo que reduce su intensidad respecto al descenso abrupto del verano. Además, la presencia de un ángulo agudo cuando los rayos atraviesan la atmósfera “alarga” su recorrido, provocando que pierdan más calor. Esta circunstancia reduce el impacto de la radiación solar en invierno.

El sol es una estrella que es fuente de calor y luz para nuestro planeta. "Controla" el clima, el cambio de estaciones y el estado de toda la biosfera de la Tierra. Y sólo el conocimiento de las leyes de esta poderosa influencia nos permitirá utilizar este regalo vivificante en beneficio de la salud de las personas.

La fuente más importante de la que la superficie y la atmósfera de la Tierra reciben energía térmica es el Sol. Envía una cantidad colosal de energía radiante al espacio cósmico: térmica, luminosa, ultravioleta. Las ondas electromagnéticas emitidas por el Sol viajan a una velocidad de 300.000 km/s.

El calentamiento de la superficie terrestre depende del ángulo de incidencia de los rayos del sol. Todos los rayos del sol llegan a la superficie de la Tierra paralelos entre sí, pero como la Tierra es esférica, los rayos del sol caen sobre diferentes partes de su superficie en diferentes ángulos. Cuando el Sol está en su cenit, sus rayos caen verticalmente y la Tierra se calienta más.

Todo el conjunto de energía radiante enviada por el Sol se llama radiación solar, generalmente se expresa en calorías por unidad de superficie por año.

La radiación solar determina el régimen de temperatura de la troposfera del aire de la Tierra.

Cabe señalar que la cantidad total de radiación solar es más de dos mil millones de veces la cantidad de energía que recibe la Tierra.

La radiación que llega a la superficie terrestre se divide en directa y difusa.

La radiación que llega a la Tierra directamente desde el Sol en forma de luz solar directa bajo un cielo sin nubes se llama directo. Transporta la mayor cantidad de calor y luz. Si nuestro planeta no tuviera atmósfera, la superficie terrestre recibiría sólo radiación directa.

Sin embargo, al atravesar la atmósfera, aproximadamente una cuarta parte de la radiación solar es dispersada por moléculas de gas e impurezas y se desvía de su trayectoria directa. Algunos de ellos llegan a la superficie de la Tierra, formando Radiación solar dispersa. Gracias a la radiación dispersa, la luz penetra en lugares donde no llega la luz solar directa (radiación directa). Esta radiación crea luz natural y da color al cielo.

Radiación solar total

Todos los rayos del sol que llegan a la Tierra son radiación solar total, es decir, la totalidad de la radiación directa y difusa (Fig. 1).

Arroz. 1. Radiación solar total del año

Distribución de la radiación solar sobre la superficie terrestre.

La radiación solar se distribuye de manera desigual por toda la Tierra. Eso depende:

1. sobre la densidad del aire y la humedad: cuanto más altas son, menos radiación recibe la superficie terrestre;

2. Dependiendo de la latitud geográfica de la zona, la cantidad de radiación aumenta desde los polos hasta el ecuador. La cantidad de radiación solar directa depende de la longitud del camino que recorren los rayos del sol a través de la atmósfera. Cuando el Sol está en su cenit (el ángulo de incidencia de los rayos es de 90°), sus rayos llegan a la Tierra por el camino más corto y desprenden intensamente su energía en una pequeña superficie. En la Tierra, esto ocurre en la banda comprendida entre 23° N. w. y 23° S. sh., es decir entre los trópicos. A medida que se aleja de esta zona hacia el sur o el norte, la longitud del camino de los rayos del sol aumenta, es decir, el ángulo de su incidencia sobre la superficie terrestre disminuye. Los rayos comienzan a caer sobre la Tierra en un ángulo menor, como si se deslizaran, acercándose a la línea tangente en la zona de los polos. Como resultado, el mismo flujo de energía se distribuye en un área mayor, por lo que aumenta la cantidad de energía reflejada. Así, en la región del ecuador, donde los rayos del sol inciden sobre la superficie terrestre en un ángulo de 90°, la cantidad de radiación solar directa que recibe la superficie terrestre es mayor y, a medida que nos acercamos a los polos, esta cantidad aumenta drásticamente. disminuye. Además, la duración del día en las distintas épocas del año depende de la latitud de la zona, lo que también determina la cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre;

3. del movimiento anual y diario de la Tierra: en las latitudes medias y altas, la afluencia de radiación solar varía mucho según las estaciones, lo que se asocia con cambios en la altitud del Sol al mediodía y la duración del día;

4. sobre la naturaleza de la superficie terrestre: cuanto más clara es la superficie, más luz solar refleja. La capacidad de una superficie para reflejar la radiación se llama albedo(del latín blancura). La nieve refleja la radiación con especial fuerza (90%), la arena más débil (35%) y el suelo negro aún más débil (4%).

La superficie de la Tierra absorbe la radiación solar. (radiación absorbida), Se calienta e irradia calor a la atmósfera. (radiación reflejada). Las capas inferiores de la atmósfera bloquean en gran medida la radiación terrestre. La radiación absorbida por la superficie terrestre se gasta en calentar el suelo, el aire y el agua.

La parte de la radiación total que queda después de la reflexión y la radiación térmica de la superficie terrestre se llama equilibrio de radiación. equilibrio de radiación de la superficie terrestre varía a lo largo del día y según las estaciones del año, pero en promedio anual tiene un valor positivo en todas partes, a excepción de los desiertos helados de Groenlandia y la Antártida. El balance de radiación alcanza sus valores máximos en latitudes bajas (entre 20° N y 20° S): más de 42 * 10 2 J/m 2, en una latitud de aproximadamente 60 ° en ambos hemisferios disminuye a 8 * 10 2 - 13*102J/m2.

Los rayos del sol ceden hasta el 20% de su energía a la atmósfera, que se distribuye por todo el espesor del aire, por lo que el calentamiento del aire que provocan es relativamente pequeño. El sol calienta la superficie de la Tierra, que transfiere calor al aire atmosférico debido a convección(del lat. convección- entrega), es decir, el movimiento vertical del aire calentado en la superficie terrestre, en lugar del cual desciende aire más frío. Así se pone el ambiente la mayoría de calor: en promedio tres veces más que directamente del Sol.

La presencia de dióxido de carbono y vapor de agua no permite que el calor reflejado desde la superficie terrestre escape libremente al espacio exterior. ellos crean efecto invernadero, gracias a lo cual la diferencia de temperatura en la Tierra durante el día no supera los 15 °C. En ausencia de dióxido de carbono en la atmósfera, la superficie de la Tierra se enfriaría entre 40 y 50 °C durante la noche.

Como resultado de la creciente escala actividad económica humanos (quema de carbón y petróleo en centrales térmicas, emisiones de empresas industriales, aumento de las emisiones de automóviles) aumenta el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que conduce a un aumento del efecto invernadero y amenaza con el cambio climático global.

Los rayos del sol, al atravesar la atmósfera, inciden en la superficie de la Tierra y la calientan, lo que, a su vez, desprende calor a la atmósfera. Esto explica un rasgo característico de la troposfera: una disminución de la temperatura del aire con la altura. Pero hay casos en que las capas superiores de la atmósfera resultan más cálidas que las inferiores. Este fenómeno se llama inversión de temperatura(del latín inversio - darse la vuelta).

La Tierra recibe 1,36*10,24 cal de calor al año del Sol. En comparación con esta cantidad de energía, la cantidad restante de energía radiante que llega a la superficie de la Tierra es insignificante. Así, la energía radiante de las estrellas es una cienmillonésima parte de la energía solar, la radiación cósmica es dos milmillonésimas, el calor interno de la Tierra en su superficie es igual a una cincomilésima parte del calor solar.
Radiación del sol - radiación solar- es la principal fuente de energía para casi todos los procesos que ocurren en la atmósfera, la hidrosfera y las capas superiores de la litosfera.
La unidad de medida de la intensidad de la radiación solar es el número de calorías de calor absorbidas por 1 cm2 de una superficie absolutamente negra perpendicular a la dirección de los rayos del sol en 1 minuto (cal/cm2*min).

El flujo de energía radiante del Sol que llega a la atmósfera terrestre es muy constante. Su intensidad se llama constante solar (Io) y se considera que en promedio es 1,88 kcal/cm2 min.
El valor de la constante solar fluctúa dependiendo de la distancia de la Tierra al Sol y de la actividad solar. Sus fluctuaciones a lo largo del año son del 3,4-3,5%.
Si los rayos del sol cayeran verticalmente en todas partes de la superficie terrestre, entonces, en ausencia de atmósfera y con una constante solar de 1,88 cal/cm2*min, cada centímetro cuadrado recibiría 1000 kcal por año. Debido a que la Tierra es esférica, esta cantidad se reduce 4 veces y 1 metro cuadrado. cm recibe una media de 250 kcal al año.
La cantidad de radiación solar que recibe una superficie depende del ángulo de incidencia de los rayos.
La cantidad máxima de radiación la recibe una superficie perpendicular a la dirección de los rayos del sol, porque en este caso toda la energía se distribuye en un área con una sección transversal igual a la sección transversal del haz de rayos - a. Cuando el mismo haz de rayos incide oblicuamente, la energía se distribuye sobre un área mayor (sección b) y una unidad de superficie recibe menos. Cuanto menor es el ángulo de incidencia de los rayos, menor es la intensidad de la radiación solar.
La dependencia de la intensidad de la radiación solar del ángulo de incidencia de los rayos se expresa mediante la fórmula:

I1 = I0 * sen h,

donde I0 es la intensidad de la radiación solar con una incidencia vertical de los rayos. Fuera de la atmósfera: la constante solar;
I1 es la intensidad de la radiación solar cuando los rayos solares caen en un ángulo h.
I1 es tantas veces más pequeño que I0 como la sección transversal a es más pequeña que la sección transversal b.
La figura 27 muestra que a/b = sen A.
El ángulo de incidencia de los rayos solares (altura del Sol) es igual a 90° sólo en latitudes de 23°27"N a 23°27"S. (es decir, entre los trópicos). En otras latitudes siempre es inferior a 90° (Tabla 8). A medida que disminuye el ángulo de incidencia de los rayos, también debería disminuir la intensidad de la radiación solar que llega a la superficie en diferentes latitudes. Dado que la altura del Sol no permanece constante a lo largo del año y durante el día, la cantidad de calor solar que recibe la superficie cambia continuamente.

La cantidad de radiación solar que recibe una superficie está directamente relacionada con dependiendo de la duración de su exposición a la luz solar.

En la zona ecuatorial fuera de la atmósfera, la cantidad de calor solar durante el año no experimenta grandes fluctuaciones, mientras que en latitudes altas estas fluctuaciones son muy grandes (ver Tabla 9). En invierno, las diferencias en la ganancia de calor solar entre latitudes altas y bajas son especialmente significativas. EN periodo de verano, en condiciones de iluminación continua, las regiones polares reciben la máxima cantidad de calor solar por día en la Tierra. El día del solsticio de verano en el hemisferio norte es un 36% mayor que la cantidad de calor diaria en el ecuador. Pero como la duración del día en el ecuador no es de 24 horas (como en este momento en el polo), sino de 12 horas, la cantidad de radiación solar por unidad de tiempo en el ecuador sigue siendo la mayor. El máximo de verano de la cantidad diaria de calor solar, observado alrededor de 40-50° de latitud, se asocia con una duración del día relativamente larga (más larga que en este momento a 10-20° de latitud) con una altitud solar significativa. Las diferencias en la cantidad de calor que reciben las regiones ecuatoriales y polares son menores en verano que en invierno.
El hemisferio sur recibe más calor en verano que el hemisferio norte, en invierno, viceversa (afectado por cambios en la distancia entre la Tierra y el Sol). Y si la superficie de ambos hemisferios fuera completamente homogénea, las amplitudes anuales de las fluctuaciones de temperatura en el hemisferio sur serían mayores que en el norte.
La radiación solar en la atmósfera sufre cambios cuantitativos y cualitativos.
Incluso una atmósfera ideal, seca y limpia, absorbe y dispersa los rayos, reduciendo la intensidad de la radiación solar. La influencia debilitante de una atmósfera real que contiene vapor de agua e impurezas sólidas sobre la radiación solar es mucho mayor que la de una atmósfera ideal. La atmósfera (oxígeno, ozono, dióxido de carbono, polvo y vapor de agua) absorbe principalmente rayos ultravioleta e infrarrojos. La energía radiante del Sol absorbida por la atmósfera se convierte en otros tipos de energía: térmica, química, etc. En general, la absorción debilita la radiación solar entre un 17-25%.
Las moléculas de gases atmosféricos dispersan rayos con ondas relativamente cortas: violeta, azul. Esto es lo que explica el color azul del cielo. Los rayos de diferentes longitudes de onda se dispersan por igual por las impurezas. Por tanto, cuando su contenido es significativo, el cielo adquiere un tinte blanquecino.
Debido a la dispersión y reflexión de la luz solar por la atmósfera, en los días nublados se observa luz diurna, los objetos en la sombra son visibles y se produce el fenómeno del crepúsculo.
Cómo camino más largo haz en la atmósfera, mayor es el espesor del mismo que debe atravesar y más se atenúa la radiación solar. Por tanto, con la elevación, disminuye la influencia de la atmósfera sobre la radiación. La longitud del recorrido de la luz solar en la atmósfera depende de la altura del Sol. Si tomamos la longitud del camino de un rayo solar en la atmósfera como uno a una altitud solar de 90° (m), la relación entre la altura del Sol y la longitud del camino del rayo en la atmósfera será como se muestra en la Tabla . 10.

La atenuación general de la radiación en la atmósfera a cualquier altura del Sol se puede expresar mediante la fórmula de Bouguer: Im= I0*pm, donde Im es la intensidad de la radiación solar en la superficie terrestre modificada en la atmósfera; I0 - constante solar; m es la trayectoria del haz en la atmósfera; a una altitud solar de 90° es igual a 1 (la masa de la atmósfera), p es el coeficiente de transparencia (un número fraccionario que muestra qué fracción de radiación llega a la superficie en m=1).
A una altitud solar de 90°, con m=1, la intensidad de la radiación solar en la superficie terrestre I1 es p veces menor que Io, es decir, I1=Io*p.
Si la altura del Sol es inferior a 90°, entonces m siempre es mayor que 1. La trayectoria de un rayo solar puede constar de varios segmentos, cada uno de los cuales es igual a 1. La intensidad de la radiación solar en el límite entre los el primer (aa1) y el segundo (a1a2) segmento I1 es obviamente igual a Io *p, la intensidad de la radiación después de pasar el segundo segmento I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3etc.

La transparencia de la atmósfera es variable y varía en diferentes condiciones. La relación entre la transparencia de la atmósfera real y la transparencia de la atmósfera ideal (el factor de turbidez) es siempre mayor que uno. Depende del contenido de vapor de agua y polvo en el aire. A medida que aumenta la latitud geográfica, el factor de turbidez disminuye: en latitudes de 0 a 20° N. w. tiene un promedio de 4,6 en latitudes de 40 a 50° N. w. - 3,5, en latitudes de 50 a 60° N. w. - 2,8 y en latitudes de 60 a 80° N. w. - 2.0. En latitudes templadas, el factor de turbidez en invierno es menor que en verano y menor por la mañana que durante el día. Disminuye con la altura. Cuanto mayor sea el factor de turbidez, mayor será la atenuación de la radiación solar.
Distinguir Radiación solar directa, difusa y total.
La porción de radiación solar que penetra a través de la atmósfera hasta la superficie terrestre es radiación directa. Parte de la radiación dispersada por la atmósfera se convierte en radiación difusa. Toda la radiación solar que llega a la superficie terrestre, directa y difusa, se denomina radiación total.
La relación entre radiación directa y difusa varía significativamente dependiendo de la nubosidad, el polvo de la atmósfera y también de la altitud del Sol. En cielos despejados, la proporción de radiación dispersa no supera el 0,1%; en cielos nublados, la radiación dispersa puede ser mayor que la radiación directa.
A baja altitud solar, la radiación total se compone casi en su totalidad de radiación dispersa. Con una altitud solar de 50° y un cielo despejado, la proporción de radiación dispersada no supera el 10-20%.
Los mapas de valores medios anuales y mensuales de radiación total nos permiten notar los principales patrones en su distribución geográfica. Los valores anuales de radiación total se distribuyen principalmente zonalmente. La mayor cantidad anual de radiación total en la Tierra la recibe la superficie de los desiertos interiores tropicales (Sahara Oriental y Arabia central). Una disminución notable de la radiación total en el ecuador se debe a la alta humedad del aire y las nubes densas. En el Ártico, la radiación total es de 60 a 70 kcal/cm2 por año; en la Antártida, debido a la frecuente frecuencia de días despejados y a una mayor transparencia de la atmósfera, es algo mayor.

En junio, el hemisferio norte, y especialmente las regiones tropicales y subtropicales del interior, reciben las mayores cantidades de radiación. Las cantidades de radiación solar que recibe la superficie en las latitudes templadas y polares del hemisferio norte difieren poco, principalmente debido a la larga duración del día en las regiones polares. Zonificación en la distribución de la radiación total arriba. Los continentes en el hemisferio norte y en las latitudes tropicales del hemisferio sur casi no se expresan. Se manifiesta mejor en el hemisferio norte sobre el océano y se expresa claramente en las latitudes extratropicales del hemisferio sur. Cerca del círculo polar sur, la radiación solar total se acerca a 0.
En diciembre, la mayor cantidad de radiación ingresa al hemisferio sur. La superficie helada de la Antártida, con una gran transparencia del aire, recibe en junio una radiación total significativamente mayor que la superficie del Ártico. En los desiertos (Kalahari, Gran Australia) hace mucho calor, pero debido a la mayor naturaleza oceánica del hemisferio sur (la influencia de la alta humedad del aire y la nubosidad), la cantidad de calor aquí es algo menor que en junio en las mismas latitudes del hemisferio norte. En las latitudes ecuatoriales y tropicales del hemisferio norte, la radiación total cambia relativamente poco y la zonalidad en su distribución se expresa claramente solo al norte del trópico norte. A medida que aumenta la latitud, la radiación total disminuye con bastante rapidez; su isolina cero se encuentra ligeramente al norte del Círculo Polar Ártico.
La radiación solar total que llega a la superficie de la Tierra se refleja parcialmente hacia la atmósfera. La relación entre la cantidad de radiación reflejada desde una superficie y la cantidad de radiación incidente en esa superficie se llama albedo. Albedo caracteriza la reflectividad de una superficie.
El albedo de la superficie terrestre depende de su estado y propiedades: color, humedad, rugosidad, etc. La nieve recién caída tiene la mayor reflectividad (85-95%). Una superficie de agua tranquila, cuando los rayos del sol caen verticalmente sobre ella, refleja solo del 2 al 5%, y cuando el sol está bajo, casi todos los rayos inciden sobre ella (90%). Albedo de chernozem seco - 14%, húmedo - 8, bosque - 10-20, vegetación de pradera - 18-30, superficie arenosa del desierto - 29-35, superficie hielo marino - 30-40%.
El gran albedo de la superficie del hielo, especialmente cuando está cubierta de nieve recién caída (hasta un 95%), es la causa de las bajas temperaturas en las regiones polares en verano, cuando la afluencia de radiación solar es importante.
Radiación de la superficie terrestre y la atmósfera. Cualquier cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto (superior a -273°) emite energía radiante. La emisividad total de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (T):
E = σ*T4 kcal/cm2 por minuto (ley de Stefan-Boltzmann), donde σ es un coeficiente constante.
Cuanto mayor es la temperatura del cuerpo emisor, más corta es la longitud de onda de los rayos nm emitidos. El sol caliente envía al espacio radiación de onda corta. La superficie terrestre, al absorber la radiación solar de onda corta, se calienta y también se convierte en una fuente de radiación (radiación terrestre). Pero como la temperatura de la superficie terrestre no supera varias decenas de grados, Radiación de onda larga, invisible.
La radiación de la Tierra es retenida en gran medida por la atmósfera (vapor de agua, dióxido de carbono, ozono), pero los rayos con una longitud de onda de 9 a 12 micrones escapan libremente más allá de la atmósfera y, por lo tanto, la Tierra pierde parte de su calor.
La atmósfera, al absorber parte de la radiación solar que la atraviesa y más de la mitad de la radiación terrestre, irradia energía tanto al espacio como a la superficie terrestre. La radiación atmosférica dirigida hacia la superficie terrestre hacia la Tierra se llama Contra la radiación. Esta radiación, al igual que la radiación terrestre, es de onda larga e invisible.
En la atmósfera hay dos corrientes de radiación de onda larga: la radiación de la superficie de la Tierra y la radiación de la atmósfera. La diferencia entre ellos, que determina la pérdida real de calor por la superficie terrestre, se llama radiación efectiva. Cuanto mayor sea la temperatura de la superficie emisora, mayor será la radiación efectiva. La humedad del aire reduce la radiación efectiva y las nubes la reducen en gran medida.
Las mayores cantidades anuales de radiación efectiva se observan en los desiertos tropicales (80 kcal/cm2 por año) debido a las altas temperaturas de la superficie, el aire seco y los cielos despejados. En el ecuador, con una alta humedad del aire, la radiación efectiva es sólo de unas 30 kcal/cm2 por año, y su valor para la tierra y para el océano difiere muy poco. Radiación efectiva más baja en las regiones polares. En latitudes templadas, la superficie terrestre pierde aproximadamente la mitad de la cantidad de calor que recibe por la absorción de la radiación total.
La capacidad de la atmósfera para transmitir la radiación de onda corta del Sol (radiación directa y difusa) y retener la radiación de onda larga de la Tierra se denomina efecto invernadero. Gracias al efecto invernadero, la temperatura media de la superficie terrestre es de +16°, en ausencia de atmósfera sería de -22° (38° menos).
Balance de radiación (radiación residual). La superficie terrestre recibe radiación y la libera simultáneamente. La entrada de radiación se compone de la radiación solar total y la contraradiación de la atmósfera. El consumo es el reflejo de la luz solar desde la superficie (albedo) y la propia radiación de la superficie terrestre. La diferencia entre la radiación entrante y saliente. equilibrio de radiación, o radiación residual. El valor del balance de radiación está determinado por la ecuación.

R = Q*(1-α) - I,

donde Q es la radiación solar total que llega por unidad de superficie; α - albedo (fracción); I - radiación efectiva.
Si el ingreso es mayor que el flujo, el balance de radiación es positivo; si el ingreso es menor que el flujo, el balance es negativo. Por la noche, en todas las latitudes, el balance de radiación es negativo; durante el día, antes del mediodía, es positivo en todas partes excepto en las latitudes altas en invierno; por la tarde - negativo nuevamente. En promedio por día, el balance de radiación puede ser positivo o negativo (Tabla 11).


El mapa de las sumas anuales del balance de radiación de la superficie terrestre muestra un cambio brusco en la posición de las isolíneas cuando pasan de la tierra al océano. Como regla general, el balance de radiación de la superficie del océano excede el balance de radiación de la tierra (la influencia del albedo y la radiación efectiva). La distribución del balance de radiación es generalmente zonal. En el océano, en latitudes tropicales, los valores anuales del balance de radiación alcanzan los 140 kcal/cm2 (Mar Arábigo) y no superan los 30 kcal/cm2 en la frontera. hielo flotante. Las desviaciones de la distribución zonal del balance de radiación en el océano son insignificantes y se deben a la distribución de las nubes.
En tierra firme de latitudes ecuatoriales y tropicales, los valores anuales del balance de radiación varían de 60 a 90 kcal/cm2 dependiendo de las condiciones de humedad. Las mayores cantidades anuales del balance de radiación se observan en aquellas áreas donde el albedo y la radiación efectiva son relativamente bajos (selvas tropicales, sabanas). Sus valores son más bajos en zonas muy húmedas (alta nubosidad) y muy secas (alta radiación efectiva). En latitudes templadas y altas, el valor anual del balance de radiación disminuye al aumentar la latitud (el efecto de una disminución de la radiación total).
Las cantidades anuales del balance de radiación sobre las regiones centrales de la Antártida son negativas (varias calorías por 1 cm2). En el Ártico, los valores de estas cantidades son cercanos a cero.
En julio, el balance de radiación de la superficie terrestre en una parte importante del hemisferio sur es negativo. La línea de saldo cero corre entre 40 y 50° S. w. El valor más alto del balance de radiación se alcanza en la superficie del océano en las latitudes tropicales del hemisferio norte y en la superficie de algunos mares interiores, como el Mar Negro (14-16 kcal/cm2 por mes).
En enero, la línea de saldo cero se ubica entre 40 y 50° N. w. (sobre los océanos sube un poco hacia el norte, sobre los continentes desciende hacia el sur). Una parte importante del hemisferio norte tiene un balance de radiación negativo. Los valores más altos del balance de radiación se limitan a las latitudes tropicales del hemisferio sur.
En promedio anual, el balance de radiación de la superficie terrestre es positivo. En este caso, la temperatura de la superficie no aumenta, sino que permanece aproximadamente constante, lo que sólo puede explicarse por el consumo continuo de exceso de calor.
El balance radiativo de la atmósfera está formado por la radiación solar y terrestre absorbida por ella, por un lado, y la radiación atmosférica, por otro. Siempre es negativo, ya que la atmósfera absorbe sólo una pequeña porción de la radiación solar y emite casi tanta como la superficie.
El balance de radiación de la superficie y la atmósfera en conjunto para toda la Tierra por año es en promedio cero, pero en latitudes puede ser tanto positivo como negativo.
La consecuencia de esta distribución del balance de radiación debería ser la transferencia de calor en la dirección del ecuador a los polos.
Equilibrio de calor. El balance de radiación es el componente más importante del balance térmico. La ecuación del balance de calor de la superficie muestra cómo se convierte la energía de la radiación solar entrante en la superficie terrestre:

donde R es el balance de radiación; LE - consumo de calor para la evaporación (L - calor latente de evaporación, E - evaporación);
P - intercambio de calor turbulento entre la superficie y la atmósfera;
A - intercambio de calor entre la superficie y las capas subyacentes de suelo o agua.
El balance de radiación de una superficie se considera positivo si la radiación absorbida por la superficie supera las pérdidas de calor, y negativo si no las repone. Todos los demás términos del balance térmico se consideran positivos si dan como resultado una pérdida de calor desde la superficie (si corresponden al consumo de calor). Porque. todos los términos de la ecuación pueden cambiar, el equilibrio térmico se altera constantemente y se restablece nuevamente.
La ecuación del balance de calor de la superficie discutida anteriormente es aproximada, ya que no tiene en cuenta algunos factores menores, pero en condiciones específicas, que se vuelven importantes, por ejemplo, la liberación de calor durante la congelación, su consumo para la descongelación, etc.
El balance térmico de la atmósfera consiste en el balance radiativo de la atmósfera Ra, el calor proveniente de la superficie, Pa, el calor liberado en la atmósfera durante la condensación, LE y la transferencia de calor horizontal (advección) Aa. El balance de radiación de la atmósfera es siempre negativo. La entrada de calor como resultado de la condensación de humedad y la magnitud del intercambio de calor turbulento son positivas. La advección de calor conduce, en promedio por año, a su transferencia de latitudes bajas a latitudes altas: por lo tanto, significa pérdida de calor en latitudes bajas y ganancia de calor en latitudes altas. En una derivación a largo plazo, el equilibrio térmico de la atmósfera se puede expresar mediante la ecuación Ra=Pa+LE.
El balance térmico de la superficie y la atmósfera en su conjunto es igual a 0 en promedio a largo plazo (Fig. 35).

La cantidad de radiación solar que ingresa a la atmósfera por año (250 kcal/cm2) se toma como 100%. La radiación solar, que penetra en la atmósfera, se refleja parcialmente en las nubes y regresa fuera de la atmósfera (38%), parcialmente absorbida por la atmósfera (14%) y parcialmente en forma de radiación solar directa llega a la superficie terrestre (48%). Del 48% que llega a la superficie, el 44% es absorbido por ésta y el 4% se refleja. Por tanto, el albedo de la Tierra es del 42% (38+4).
La radiación absorbida por la superficie terrestre se consume de la siguiente manera: el 20% se pierde por radiación efectiva, el 18% se gasta en la evaporación de la superficie, el 6% se gasta en calentar el aire durante el intercambio de calor turbulento (24% en total). El consumo de calor por la superficie equilibra su llegada. El calor recibido por la atmósfera (14% directamente del Sol, 24% de la superficie terrestre), junto con la radiación efectiva de la Tierra, se dirige al espacio exterior. El albedo (42%) y la radiación (58%) de la Tierra equilibran la entrada de radiación solar a la atmósfera.

El sol es fuente de calor y luz, que da fuerza y ​​salud. Sin embargo, su impacto no siempre es positivo. La falta o exceso de energía puede alterar los procesos naturales de la vida y provocar diversos problemas. Mucha gente está segura de que la piel bronceada luce mucho más bella que la piel pálida, pero si por mucho tiempo manténgalo bajo los rayos directos, puede sufrir quemaduras graves. La radiación solar es una corriente de energía entrante distribuida en forma de ondas electromagnéticas que atraviesa la atmósfera. Se mide por la potencia de la energía que transfiere por unidad de superficie (vatios/m2). Sabiendo cómo afecta el sol a una persona, puedes prevenir sus efectos negativos.

¿Qué es la radiación solar?

Se han escrito muchos libros sobre el Sol y su energía. El sol es la principal fuente de energía de todos los fenómenos físicos y geográficos de la Tierra.. Una dos milmillonésima parte de la luz penetra en las capas superiores de la atmósfera del planeta, mientras que la mayor parte se deposita en el espacio cósmico.

Los rayos de luz son las fuentes principales de otros tipos de energía. Cuando caen sobre la superficie de la tierra y el agua, se calientan y afectan las condiciones climáticas y el tiempo.

El grado de exposición de una persona a los rayos de luz depende del nivel de radiación, así como del tiempo que pasa bajo el sol. La gente utiliza muchos tipos de ondas a su favor, como la irradiación de rayos X, rayos infrarrojos, así como la luz ultravioleta. Sin embargo, las ondas solares en su forma pura en grandes cantidades pueden afectar negativamente a la salud humana.

La cantidad de radiación depende de:

• posición del sol. La mayor cantidad de radiación se produce en llanuras y desiertos, donde el solsticio es bastante alto y el clima está despejado. Las regiones polares reciben cantidad minima luz, ya que las nubes absorben una parte importante del flujo de luz;
• duración del día. Cuanto más cerca del ecuador, más largo será el día. Aquí es donde la gente se calienta más;
• Propiedades atmosféricas: nubosidad y humedad. En el ecuador hay mayor nubosidad y humedad, lo que obstaculiza el paso de la luz. Por eso la cantidad de flujo luminoso es menor que en las zonas tropicales.

Distribución

Distribución luz del sol sobre la superficie terrestre es desigual y depende de:

• densidad y humedad de la atmósfera. Cuanto más grandes son, menor es la exposición a la radiación;
• latitud geográfica de la zona. La cantidad de luz recibida aumenta desde los polos hasta el ecuador.;
• Movimientos de la tierra. La cantidad de radiación varía según la época del año;
• Características de la superficie terrestre. En superficies de colores claros, como la nieve, se refleja una gran cantidad de luz. Chernozem refleja peor la energía luminosa.

Debido a la extensión de su territorio, los niveles de radiación de Rusia varían significativamente. La irradiación solar en las regiones del norte es aproximadamente la misma: 810 kWh/m2 durante 365 días, en las regiones del sur, más de 4100 kWh/m2.

También es importante la duración de las horas en las que brilla el sol.. Estos indicadores varían en diferentes regiones, lo que está influenciado no solo por la latitud geográfica, sino también por la presencia de montañas. El mapa de radiación solar en Rusia muestra claramente que en algunas regiones no es aconsejable instalar líneas de suministro de energía, ya que la luz natural es bastante capaz de satisfacer las necesidades de electricidad y calor de los residentes.

Especies

Los rayos de luz llegan a la Tierra de diferentes maneras. Los tipos de radiación solar dependen de esto:

• Los rayos que emanan del sol se llaman radiación directa.. Su fuerza depende de la altura del sol sobre el horizonte. El nivel máximo se observa a las 12 del mediodía, el mínimo, por la mañana y por la tarde. Además, la intensidad del impacto está relacionada con la época del año: el mayor se produce en verano, el menor en invierno. Es característico que en las montañas el nivel de radiación sea mayor que en las superficies planas. El aire sucio también reduce los flujos luminosos directos. Cuanto más bajo está el sol sobre el horizonte, menos radiación ultravioleta hay.
• La radiación reflejada es la radiación que es reflejada por el agua o la superficie de la tierra.
• La radiación solar dispersa se forma cuando se dispersa el flujo luminoso. El color azul del cielo en un tiempo sin nubes depende de ello.

La radiación solar absorbida depende de la reflectividad de la superficie terrestre: el albedo.

La composición espectral de la radiación es diversa:

• los rayos coloreados o visibles proporcionan iluminación y son de gran importancia en la vida de las plantas;
• La radiación ultravioleta debe penetrar moderadamente en el cuerpo humano, ya que su exceso o deficiencia puede causar daño;
• La irradiación infrarroja da una sensación de calor y afecta el crecimiento de la vegetación.

La radiación solar total son rayos directos y dispersos que penetran la tierra.. En ausencia de nubes, sobre las 12 del mediodía, al igual que en verano, alcanza su máximo.

Historias de nuestros lectores

Vladímir
61 años

¿Cómo se produce el impacto?

Las ondas electromagnéticas están formadas por varias partes. Hay rayos invisibles, infrarrojos y visibles, ultravioleta. Es característico que los flujos de radiación tengan diferentes estructuras energéticas y afecten a las personas de manera diferente.

El flujo de luz puede tener un efecto curativo beneficioso sobre la afección. cuerpo humano . Al pasar a través de los órganos visuales, la luz regula el metabolismo, los patrones de sueño y afecta el bienestar general de una persona. Además, la energía luminosa puede provocar una sensación de calor. Cuando se irradia la piel, se producen reacciones fotoquímicas en el cuerpo que promueven un metabolismo adecuado.

El ultravioleta tiene una alta capacidad biológica y tiene una longitud de onda de 290 a 315 nm. Estas ondas sintetizan vitamina D en el cuerpo y también son capaces de destruir el virus de la tuberculosis en unos minutos, los estafilococos en un cuarto de hora y los bacilos tifoideos en 1 hora.

Es característico que el tiempo sin nubes reduzca la duración de las epidemias emergentes de influenza y otras enfermedades, por ejemplo, la difteria, que pueden transmitirse por gotitas en el aire.

Las fuerzas naturales del cuerpo protegen a una persona de fluctuaciones atmosféricas repentinas: temperatura del aire, humedad, presión. Sin embargo, a veces dicha protección se debilita debido a la influencia de una fuerte humedad junto con temperatura elevada conduce a un golpe de calor.

El efecto de la radiación depende del grado de penetración en el cuerpo. Cuanto más largas sean las olas, más fuerza más fuerte radiación. Las ondas infrarrojas pueden penetrar hasta 23 cm debajo de la piel, las corrientes visibles (hasta 1 cm) y las ultravioletas (hasta 0,5-1 mm).

Las personas reciben todo tipo de rayos durante la actividad del sol, cuando están en espacios abiertos. Ondas de luz permitir que una persona se adapte al mundo, por lo que para garantizar un bienestar confortable en las instalaciones es necesario crear las condiciones para un nivel óptimo de iluminación.

Impacto en los humanos

Determinan la influencia de la radiación solar en la salud humana varios factores. El lugar de residencia de una persona, el clima y la cantidad de tiempo que pasa bajo la luz directa son importantes.

Con la falta de sol, los residentes del Extremo Norte, así como las personas cuyas actividades implican trabajos subterráneos, como los mineros, experimentan diversas disfunciones, disminución de la fuerza ósea y trastornos nerviosos.

Los niños que no reciben suficiente luz sufren de raquitismo con más frecuencia que otros. Además, son más susceptibles a las enfermedades dentales y también tienen un curso más prolongado de tuberculosis.

Sin embargo, una exposición excesiva a las ondas de luz sin un cambio periódico de día y de noche puede tener efectos perjudiciales para la salud. Por ejemplo, los residentes del Ártico suelen sufrir irritabilidad, fatiga, insomnio, depresión y disminución de la capacidad para trabajar.

La radiación en la Federación de Rusia es menos activa que, por ejemplo, en Australia.

Así, las personas que están expuestas a radiación a largo plazo:

• tienen un alto riesgo de desarrollar cáncer de piel;
• tienen una mayor tendencia a secarse la piel, lo que, a su vez, acelera el proceso de envejecimiento y la aparición de pigmentación y arrugas tempranas;
• puede sufrir deterioro de la capacidad visual, cataratas, conjuntivitis;
• tienen inmunidad debilitada.

La falta de vitamina D en los seres humanos es una de las causas de neoplasias malignas, trastornos metabólicos, que provocan exceso de peso corporal, trastornos endocrinos, trastornos del sueño, agotamiento físico y mal humor.

Una persona que recibe sistemáticamente la luz del sol y no abusa de los baños de sol, por regla general, no experimenta problemas de salud:

• tiene un funcionamiento estable del corazón y los vasos sanguíneos;
• no sufre enfermedades nerviosas;
• tiene buen humor;
• tiene un metabolismo normal;
• rara vez se enferma.

Por tanto, sólo una dosis dosificada de radiación puede tener un efecto positivo en la salud humana.

Cómo protegerte

La exposición excesiva a la radiación puede provocar sobrecalentamiento del cuerpo, quemaduras y exacerbación de algunas enfermedades crónicas.. Los amantes de tomar el sol deben cuidar de seguir reglas simples:

• Tomar el sol en espacios abiertos con precaución;
• Cuando hace calor, escóndete a la sombra bajo los rayos dispersos. Esto es especialmente cierto para los niños pequeños y las personas mayores que padecen tuberculosis y enfermedades cardíacas.

Cabe recordar que tomar el sol es necesario en tiempo seguro días, y tampoco ser mucho tiempo bajo el sol abrasador. Además, conviene protegerse la cabeza del golpe de calor usando sombrero, gafas de sol, ropa cerrada y también utilizando diversos protectores solares.

Radiación solar en medicina.

Los flujos de luz se utilizan activamente en medicina:

• Los rayos X utilizan la capacidad de las ondas para atravesar los tejidos blandos y el sistema esquelético;
• la introducción de isótopos permite registrar su concentración en los órganos internos y detectar muchas patologías y focos de inflamación;
• La radioterapia puede destruir el crecimiento y desarrollo de tumores malignos..

Las propiedades de las ondas se utilizan con éxito en muchos dispositivos fisioterapéuticos:

• Los dispositivos con radiación infrarroja se utilizan para el tratamiento térmico de procesos inflamatorios internos, enfermedades óseas, osteocondrosis y reumatismo, debido a la capacidad de las ondas para restaurar las estructuras celulares.
• Los rayos ultravioleta pueden tener un efecto negativo en los seres vivos, inhibir el crecimiento de las plantas y suprimir microorganismos y virus.

La importancia higiénica de la radiación solar es enorme. Los dispositivos con radiación ultravioleta se utilizan en terapia:

• diversas lesiones cutáneas: heridas, quemaduras;
• infecciones;
• enfermedades de la cavidad bucal;
• neoplasias oncológicas.

Además, la radiación ha influencia positiva en el cuerpo humano en su conjunto: puede dar fuerza, fortalecer el sistema inmunológico y reponer la falta de vitaminas.

La luz del sol es fuente importante vida plena persona. Un suministro suficiente conduce a la existencia favorable de todos los seres vivos del planeta. Una persona no puede reducir el grado de radiación, pero puede protegerse de sus efectos negativos.

La radiación solar es una radiación característica de la estrella de nuestro sistema planetario. Sol - estrella principal, alrededor del cual orbitan la Tierra y sus planetas vecinos. De hecho, es una enorme bola de gas caliente que emite constantemente corrientes de energía al espacio que la rodea. Esto es lo que se llama radiación. Mortal, al mismo tiempo esta energía es uno de los principales factores que hacen vida posible en nuestro planeta. Como todo en este mundo, los beneficios y perjuicios de la radiación solar para la vida orgánica están estrechamente relacionados.

Descripción general

Para entender qué es la radiación solar, primero hay que entender qué es el Sol. La principal fuente de calor que proporciona las condiciones para la existencia orgánica en nuestro planeta en las expansiones universales es sólo una pequeña estrella en las afueras galácticas de la Vía Láctea. Pero para los terrícolas, el Sol es el centro del miniuniverso. Después de todo, es alrededor de esta acumulación de gas donde gira nuestro planeta. El sol nos aporta calor y luz, es decir, nos suministra formas de energía sin las cuales nuestra existencia sería imposible.

En la antigüedad, la fuente de radiación solar, el Sol, era una deidad, un objeto digno de adoración. La trayectoria solar a través del cielo parecía a la gente una prueba obvia de la voluntad de Dios. Los intentos de comprender la esencia del fenómeno, de explicar qué es esta estrella, se han realizado durante mucho tiempo, y Copérnico les hizo una contribución particularmente significativa, formando la idea de heliocentrismo, que era sorprendentemente diferente de la generalmente aceptada. geocentrismo de esa época. Sin embargo, se sabe con certeza que incluso en la antigüedad, los científicos más de una vez pensaron en qué es el Sol, por qué es tan importante para cualquier forma de vida en nuestro planeta, por qué el movimiento de esta luminaria es exactamente como vemos. él.

El progreso de la tecnología ha permitido comprender mejor qué es el Sol, qué procesos ocurren dentro de la estrella, en su superficie. Los científicos han aprendido qué es la radiación solar, cómo un objeto gaseoso afecta a los planetas en su zona de influencia, en particular al clima terrestre. Ahora la humanidad tiene una base de conocimientos lo suficientemente voluminosa como para decir con seguridad: se ha podido descubrir cuál es la radiación emitida por el Sol en esencia, cómo medir este flujo de energía y cómo formular las características de su impacto en diversas formas. de la vida orgánica en la Tierra.

Acerca de los términos

El paso más importante para dominar la esencia del concepto se dio en el siglo pasado. Fue entonces cuando el eminente astrónomo A. Eddington formuló una suposición: la fusión termonuclear se produce en las profundidades del Sol, lo que permite la liberación de un numero enorme energía emitida al espacio alrededor de la estrella. Al intentar estimar la magnitud de la radiación solar, se hicieron esfuerzos para determinar los parámetros reales del entorno de la luminaria. Así, la temperatura del núcleo, según los científicos, alcanza los 15 millones de grados. Esto es suficiente para hacer frente a la influencia repulsiva mutua de los protones. La colisión de unidades conduce a la formación de núcleos de helio.

La nueva información atrajo la atención de muchos científicos destacados, incluido A. Einstein. Al intentar estimar la cantidad de radiación solar, los científicos descubrieron que los núcleos de helio en masa son inferiores al valor total de 4 protones necesarios para la formación de una nueva estructura. Así se identificó una característica de las reacciones, denominada “defecto de masa”. ¡Pero en la naturaleza nada puede desaparecer sin dejar rastro! En un intento por encontrar los valores “escapados”, los científicos compararon la curación energética y la especificidad de los cambios de masa. Fue entonces cuando se pudo revelar que la diferencia era emitida por rayos gamma.

Los objetos emitidos se abren paso desde el núcleo de nuestra estrella hasta su superficie a través de numerosas capas atmosféricas gaseosas, lo que provoca la fragmentación de los elementos y la formación de radiación electromagnética a partir de ellos. Entre otros tipos de radiación solar se encuentra la luz percibida por el ojo humano. Estimaciones aproximadas sugieren que el proceso de paso de los rayos gamma dura unos 10 millones de años. Otros ocho minutos y la energía emitida llega a la superficie de nuestro planeta.

¿Cómo y qué?

La radiación solar es el complejo total de la radiación electromagnética, que tiene un alcance bastante amplio. Entre ellos se incluye el llamado viento solar, es decir, un flujo de energía formado por electrones y partículas ligeras. En la capa límite de la atmósfera de nuestro planeta se observa constantemente la misma intensidad de radiación solar. La energía de una estrella es discreta, su transferencia se realiza a través de cuantos y el matiz corpuscular es tan insignificante que los rayos pueden considerarse ondas electromagnéticas. Y su distribución, como han descubierto los físicos, se produce de manera uniforme y en línea recta. Por tanto, para describir la radiación solar es necesario determinar su longitud de onda característica. En base a este parámetro, se acostumbra distinguir varios tipos de radiación:

• cálido;
• onda de radio;
• luz blanca;
• ultravioleta;
• gama;
• Radiografía.

La proporción entre infrarrojo, visible y ultravioleta se estima mejor de la siguiente manera: 52%, 43%, 5%.

Para una evaluación cuantitativa de la radiación, es necesario calcular la densidad de flujo de energía, es decir, la cantidad de energía que llega a un área limitada de la superficie en un período de tiempo determinado.

Las investigaciones han demostrado que la radiación solar es absorbida predominantemente por la atmósfera planetaria. Gracias a esto, el calentamiento se produce a una temperatura agradable para la vida orgánica característica de la Tierra. La capa de ozono existente deja pasar sólo una centésima parte de la radiación ultravioleta. En este caso, las ondas de corta duración que son peligrosas para los seres vivos quedan completamente bloqueadas. Las capas atmosféricas son capaces de dispersar casi un tercio de los rayos del Sol y otro 20% son absorbidos. En consecuencia, no más de la mitad de la energía total llega a la superficie del planeta. Es este "residuo" lo que la ciencia llama radiación solar directa.

¿Qué tal más detalles?

Hay varios aspectos que determinan qué tan intensa será la radiación directa. Los más importantes son el ángulo de incidencia, que depende de la latitud (característica geográfica de la zona del globo), y la época del año, que determina la distancia a un punto concreto de la fuente de radiación. Mucho depende de las características de la atmósfera: qué tan contaminada está, cuántas nubes hay en un momento dado. Finalmente, influye la naturaleza de la superficie sobre la que incide el haz, es decir, su capacidad para reflejar las ondas entrantes.

La radiación solar total es una cantidad que combina volúmenes dispersos y radiación directa. El parámetro utilizado para evaluar la intensidad se estima en calorías por unidad de área. Al mismo tiempo, recuerde que en diferentes tiempos días, los valores característicos de la radiación difieren. Además, la energía no se puede distribuir uniformemente por la superficie del planeta. Cuanto más cerca del polo, mayor es la intensidad, mientras que la capa de nieve es muy reflectante, lo que significa que el aire no tiene la oportunidad de calentarse. En consecuencia, cuanto más lejos del ecuador, menor será la radiación total de las ondas solares.

Como han descubierto los científicos, la energía de la radiación solar tiene un grave impacto en el clima planetario y subyuga la actividad vital de diversos organismos que existen en la Tierra. En nuestro país, así como en el territorio de nuestros vecinos más cercanos, así como en otros países ubicados en el hemisferio norte, en invierno la proporción predominante pertenece a la radiación dispersa, pero en verano domina la radiación directa.

ondas infrarrojas

De número total Del total de la radiación solar, un porcentaje impresionante pertenece al espectro infrarrojo, que no es percibido por el ojo humano. Debido a tales ondas, la superficie del planeta se calienta, transfiriendo gradualmente energía térmica a las masas de aire. Esto ayuda a mantener un clima confortable y mantener las condiciones para la existencia de vida orgánica. Si no se producen alteraciones graves, el clima permanece relativamente sin cambios, lo que significa que todos los seres vivos pueden vivir en sus condiciones habituales.

Nuestra estrella no es la única fuente de ondas infrarrojas. Una radiación similar es característica de cualquier objeto calentado, incluida una batería común en un hogar humano. Numerosos dispositivos funcionan según el principio de percepción de la radiación infrarroja, lo que permite ver cuerpos calientes en la oscuridad u otras condiciones incómodas para la vista. Por cierto, los que se han vuelto tan populares en últimamente Dispositivos compactos para evaluar por qué zonas del edificio se produce la mayor pérdida de calor. Estos mecanismos están especialmente extendidos entre los constructores, así como entre los propietarios de viviendas particulares, ya que ayudan a identificar por qué zonas se pierde el calor, organizar su protección y evitar un consumo energético innecesario.

No subestimes la influencia de la radiación solar en el espectro infrarrojo en el cuerpo humano simplemente porque nuestros ojos no pueden percibir tales ondas. En particular, la radiación se utiliza activamente en medicina, ya que permite aumentar la concentración de leucocitos en el sistema circulatorio, así como normalizar el flujo sanguíneo aumentando la luz de los vasos sanguíneos. Los dispositivos basados ​​​​en el espectro IR se utilizan como profilácticos contra patologías de la piel, terapéuticos para procesos inflamatorios en formas agudas y crónicas. Los medicamentos más modernos ayudan a hacer frente a las cicatrices coloides y las heridas tróficas.

esto es interesante

A partir del estudio de los factores de radiación solar, fue posible crear dispositivos verdaderamente únicos llamados termógrafos. Permiten detectar oportunamente diversas enfermedades que no pueden detectarse por otros medios. Así es como se puede encontrar cáncer o un coágulo de sangre. El IR protege hasta cierto punto de la radiación ultravioleta, peligrosa para la vida orgánica, lo que ha permitido utilizar ondas de este espectro para restaurar la salud de los astronautas que llevan mucho tiempo en el espacio.

La naturaleza que nos rodea sigue siendo un misterio hasta el día de hoy, lo mismo se aplica a la radiación de diferentes longitudes de onda. En particular, la luz infrarroja aún no se ha estudiado en profundidad. Los científicos saben que su uso inadecuado puede perjudicar la salud. Por tanto, es inaceptable utilizar equipos que generen dicha luz para el tratamiento de zonas inflamadas purulentas, hemorragias y neoplasias malignas. El espectro infrarrojo está contraindicado para personas que padecen disfunción del corazón y de los vasos sanguíneos, incluidos los situados en el cerebro.

luz visible

Uno de los elementos de la radiación solar total es la luz visible para el ojo humano. Los haces de ondas viajan en línea recta, por lo que no se superponen entre sí. Hubo un tiempo en que esto se convirtió en el tema de un número considerable de trabajos científicos: Los científicos se propusieron comprender por qué hay tantas sombras a nuestro alrededor. Resultó que los parámetros de iluminación clave desempeñan un papel importante:

• refracción;
• reflexión;
• absorción.

Como han descubierto los científicos, los objetos en sí no pueden ser fuentes luz visible, pero puede absorber la radiación y reflejarla. Los ángulos de reflexión y las frecuencias de las ondas varían. A lo largo de muchos siglos, la capacidad de ver de una persona ha ido mejorando gradualmente, pero ciertas limitaciones se deben a la estructura biológica del ojo: la retina es tal que sólo puede percibir ciertos rayos de ondas de luz reflejadas. Esta radiación es una pequeña brecha entre las ondas ultravioleta e infrarroja.

Numerosas características curiosas y misteriosas de la luz no sólo se convirtieron en el tema de muchas obras, sino que también sirvieron de base para el surgimiento de una nueva disciplina física. Al mismo tiempo, aparecieron prácticas y teorías no científicas, cuyos partidarios creen que el color puede afectar la condición física y la psique de una persona. Partiendo de tales suposiciones, las personas se rodean de los objetos que más agradan a sus ojos, lo que hace que la vida cotidiana sea más cómoda.

Ultravioleta

Un aspecto igualmente importante de la radiación solar total es la radiación ultravioleta, formada por ondas de longitud grande, media y corta. Se diferencian entre sí tanto en los parámetros físicos como en las características de su influencia en las formas de vida orgánica. Las ondas ultravioleta largas, por ejemplo, se encuentran dispersas en su mayor parte en las capas atmosféricas y sólo un pequeño porcentaje llega a la superficie terrestre. Cuanto más corta es la longitud de onda, más profundamente puede penetrar dicha radiación en la piel humana (y no sólo).

Por un lado, la radiación ultravioleta es peligrosa, pero sin ella la existencia de vida orgánica diversa es imposible. Esta radiación es responsable de la formación de calciferol en el cuerpo, y este elemento es necesario para la construcción. tejido óseo. El espectro ultravioleta es una poderosa prevención del raquitismo y la osteocondrosis, lo cual es especialmente importante en la infancia. Además, dicha radiación:

• normaliza el metabolismo;
• activa la producción de enzimas esenciales;
• mejora los procesos regenerativos;
• estimula el flujo sanguíneo;
• dilata los vasos sanguíneos;
• estimula el sistema inmunológico;
• conduce a la formación de endorfinas, lo que significa que disminuye la sobreexcitación nerviosa.

La otra cara de la moneda

Ya se dijo anteriormente que la radiación solar total es la cantidad de radiación que llega a la superficie del planeta y se dispersa en la atmósfera. En consecuencia, el elemento de este volumen es ultravioleta de todas las longitudes. Hay que recordar que este factor tiene efectos tanto positivos como aspectos negativos Influencia en la vida orgánica. Tomar el sol, aunque suele ser beneficioso, puede ser una fuente de riesgos para la salud. La exposición excesiva a la luz solar directa, especialmente en condiciones de mayor actividad solar, es dañina y peligrosa. Los efectos a largo plazo en el cuerpo, así como una actividad de radiación demasiado alta, causan:

• quemaduras, enrojecimiento;
• hinchazón;
• hiperemia;
• calor;
• náuseas;
• vómitos.

La irradiación ultravioleta prolongada provoca alteraciones del apetito, del funcionamiento del sistema nervioso central, sistema inmunitario. Además, me empieza a doler la cabeza. Los síntomas descritos son manifestaciones clásicas de insolación. La persona misma no siempre puede darse cuenta de lo que está sucediendo: la condición empeora gradualmente. Si se nota que alguien cercano se siente mal, se deben proporcionar primeros auxilios. El esquema es el siguiente:

• ayude a pasar de la luz directa a un lugar fresco y sombreado;
• coloque al paciente boca arriba de modo que sus piernas queden más altas que su cabeza (esto ayudará a normalizar el flujo sanguíneo);
• enfríe el cuello y la cara con agua y póngase una compresa fría en la frente;
• desabrocharse la corbata, el cinturón, quitarse la ropa ajustada;
• Media hora después del ataque, dé de beber agua fría (una pequeña cantidad).

Si la víctima pierde el conocimiento, es importante buscar inmediatamente la ayuda de un médico. El equipo de la ambulancia trasladará a la persona a un lugar seguro y le administrará una inyección de glucosa o vitamina C. El medicamento se administra por vía intravenosa.

¿Cómo broncearse correctamente?

Para no aprender por experiencia propia lo desagradable que puede ser una cantidad excesiva de radiación solar recibida durante el bronceado, es importante seguir las reglas para pasar tiempo de forma segura al sol. La luz ultravioleta inicia la producción de melanina, una hormona que ayuda a la piel a protegerse de los efectos negativos de las ondas. Bajo la influencia de esta sustancia, la piel se oscurece y el tono se vuelve bronce. A día de hoy, continúa el debate sobre lo beneficioso y perjudicial que resulta para el ser humano.

Por un lado, el bronceado es un intento del cuerpo de protegerse de una exposición excesiva a la radiación. Esto aumenta la probabilidad de formación de neoplasias malignas. Por otro lado, el bronceado se considera moderno y bonito. Para minimizar los riesgos para usted, es aconsejable, antes de iniciar los procedimientos en la playa, comprender por qué la cantidad de radiación solar recibida al tomar el sol es peligrosa y cómo minimizar los riesgos para usted. Para que la experiencia sea lo más placentera posible, los bañistas deben:

• beber mucha agua;
• utilizar productos protectores de la piel;
• tomar el sol por la tarde o por la mañana;
• no pase más de una hora bajo la luz solar directa;
• no beba alcohol;
• Incluya en el menú alimentos ricos en selenio, tocoferol y tirosina. No te olvides del betacaroteno.

La importancia de la radiación solar para el cuerpo humano es sumamente grande; no se deben pasar por alto tanto los aspectos positivos como los negativos. Debe darse cuenta de que diferentes personas Las reacciones bioquímicas ocurren con características individuales, por lo que para algunos, media hora de baño de sol puede resultar peligroso. Es aconsejable consultar a un médico antes de la temporada de playa para evaluar el tipo y estado de su piel. Esto ayudará a prevenir daños a la salud.

Si es posible, se debe evitar el bronceado en la vejez, durante el período de gestación. Las enfermedades oncológicas, los trastornos mentales, las patologías de la piel y el funcionamiento insuficiente del corazón no se combinan con los baños de sol.

Radiación total: ¿dónde está la escasez?

Es bastante interesante considerar el proceso de distribución de la radiación solar. Como se mencionó anteriormente, sólo aproximadamente la mitad de todas las ondas pueden alcanzar la superficie del planeta. ¿A dónde va el resto? En ello influyen las diferentes capas de la atmósfera y las partículas microscópicas a partir de las cuales se forman. Una parte impresionante, como ya hemos dicho, es absorbida por la capa de ozono; todas ellas son ondas cuya longitud es inferior a 0,36 micrones. Además, el ozono es capaz de absorber algunos tipos de ondas del espectro visible para el ojo humano, es decir, el rango de 0,44-1,18 micras.

La luz ultravioleta es absorbida en cierta medida por la capa de oxígeno. Esto es típico de la radiación con una longitud de onda de 0,13 a 0,24 micrones. El dióxido de carbono y el vapor de agua pueden absorber un pequeño porcentaje del espectro infrarrojo. El aerosol atmosférico absorbe una determinada parte (espectro IR) de la cantidad total de radiación solar.

Las ondas de categoría corta se dispersan en la atmósfera debido a la presencia de partículas microscópicas no homogéneas, aerosoles y nubes. Los elementos no homogéneos, partículas cuyas dimensiones son menores que la longitud de onda, provocan dispersión molecular, y las más grandes se caracterizan por el fenómeno descrito por la indicatriz, es decir, el aerosol.

La cantidad restante de radiación solar llega a la superficie terrestre. Combina radiación directa y radiación dispersa.

Radiación total: aspectos importantes

El valor total es la cantidad de radiación solar que recibe el territorio, así como la absorbida en la atmósfera. Si no hay nubes en el cielo, la cantidad total de radiación depende de la latitud de la zona, la altitud cuerpo celeste, el tipo de superficie terrestre de esta zona, así como el nivel de transparencia del aire. Cuantas más partículas de aerosol se esparcen en la atmósfera, menor es la radiación directa, pero la proporción de radiación dispersa aumenta. Normalmente, en ausencia de nubes, la radiación dispersada supone una cuarta parte de la radiación total.

Nuestro país es uno de los del norte, por lo que la mayor parte del año en las regiones del sur la radiación es significativamente mayor que en las del norte. Esto se debe a la posición de la estrella en el cielo. Pero el corto período de mayo a julio es un período único en el que, incluso en el norte, la radiación total es bastante impresionante, ya que el sol está alto en el cielo y la duración de las horas de luz es más larga que en otros meses del año. Además, en promedio, en la mitad asiática del país, en ausencia de nubes, la radiación total es más significativa que en el oeste. La intensidad máxima de la radiación de las ondas se produce al mediodía y el máximo anual se produce en junio, cuando el sol está más alto en el cielo.

La radiación solar total es la cantidad de energía solar que llega a nuestro planeta. Hay que recordar que diversos factores atmosféricos hacen que la cantidad anual de radiación total sea menor de lo que podría ser. La mayor diferencia entre lo que realmente se observa y lo máximo posible es típica de las regiones del Lejano Oriente durante el verano. Los monzones provocan nubes extremadamente densas, por lo que la radiación total se reduce aproximadamente a la mitad.

Curioso por saber

De hecho, el mayor porcentaje de la máxima exposición posible a la energía solar se observa (cada 12 meses) en el sur del país. La cifra llega al 80%.

La nubosidad no siempre da como resultado la misma cantidad de dispersión de radiación solar. La forma de las nubes y las características del disco solar en un momento determinado influyen. Si está abierto, la nubosidad provoca una disminución de la radiación directa, mientras que la radiación dispersa aumenta considerablemente.

También puede haber días en que la radiación directa tenga aproximadamente la misma intensidad que la radiación dispersa. El valor total diario puede ser incluso mayor que la radiación característica de un día completamente despejado.

Al calcular para 12 meses, se debe prestar especial atención a los fenómenos astronómicos, ya que determinan indicadores numéricos generales. Al mismo tiempo, la nubosidad hace que el máximo de radiación en realidad no se observe en junio, sino un mes antes o después.

Radiación en el espacio

Desde los límites de la magnetosfera de nuestro planeta y más allá en el espacio exterior, la radiación solar se convierte en un factor asociado con el peligro mortal para los humanos. En 1964 se publicó un importante trabajo de divulgación científica sobre métodos de protección. Sus autores fueron los científicos soviéticos Kamanin y Bubnov. Se sabe que para una persona la dosis de radiación por semana no debe ser superior a 0,3 roentgens, mientras que para un año, dentro de 15 R. Para una exposición a corto plazo, el límite para una persona es 600 R. Los vuelos al espacio, especialmente En condiciones de actividad solar impredecible, puede ir acompañado de una exposición significativa de los astronautas, lo que requiere medidas de protección adicionales contra ondas de diferentes longitudes.

Ha pasado más de una década desde las misiones Apolo, durante las cuales se probaron métodos de protección y se estudiaron los factores que afectan a la salud humana, pero hasta el día de hoy los científicos no pueden encontrar métodos eficaces y fiables para predecir tormentas geomagnéticas. Puede hacer un pronóstico basado en horas, a veces durante varios días, pero incluso para una suposición semanal, las posibilidades de implementación no superan el 5%. El viento solar es un fenómeno aún más impredecible. Con una probabilidad de uno entre tres, los astronautas que emprenden una nueva misión pueden encontrarse en potentes corrientes de radiación. Esto hace que la cuestión de la investigación y la predicción de las características de la radiación y el desarrollo de métodos de protección contra ella sean aún más importantes.