Солнечная радиация — это электромагнитное излучение и излучение частиц солнца. Следует отметить, что этот термин является производным от солнечной радиации и в данном случае не означает радиацию в «бытовом» смысле (ионизирующее излучение).
Воздействие солнечной радиации на человека
Солнце — это источник тепла и света, источник силы и здоровья. Однако его влияние не всегда положительно. Недостаток или избыток энергии может повлиять на естественные процессы и вызвать различные проблемы. Многие люди считают, что загорелая кожа красивее бледной, но пребывание под прямыми солнечными лучами может вызвать сильные ожоги. Солнечное излучение — это падающий поток энергии, который распространяется в виде электромагнитных волн в атмосфере. Он измеряется мощностью, которую он излучает на единицу площади (ватт/м2 ). Если вы знаете, как солнце влияет на человека, вы сможете избежать его негативного воздействия.
О солнце и его энергии написано много книг. Солнце является основным источником энергии для всех природных и географических явлений на Земле. Одна двухмиллиардная часть света проникает в верхние слои атмосферы планеты, а большая часть света оседает в космосе.
Световые лучи являются основным источником других форм энергии. Когда они достигают поверхности Земли и воды, они преобразуются в тепло и влияют на климат и погоду.
Степень воздействия световых лучей на нас зависит от силы излучения и продолжительности времени, которое мы проводим на солнце. Многие типы длин волн, которые люди используют в своих целях, — это рентгеновские лучи, инфракрасные лучи и ультрафиолетовое излучение. Однако солнечные волны в чистом виде и в больших количествах могут оказывать негативное воздействие на здоровье человека.
Количество излучения зависит от:
- положения Солнца. Наибольшее количество облучения приходится на равнины и пустыни, где солнцестояние довольно высокое, а погода безоблачная. Полярные области получают минимальное количество света, так как облачность поглощает значительную часть светового потока;
- длительности дня. Чем ближе к экватору, тем продолжительнее день. Именно там люди получают больше тепла;
- свойств атмосферы: облачности и влажности. На экваторе повышенная облачность и влажность, что является препятствием для прохождения света. Именно поэтому количество светового потока там меньше, чем в тропических зонах.
Распределение
Распределение солнечного света на земной поверхности неравномерно и зависит от него:
- плотности и влажности атмосферы. Чем они больше, тем уменьшается облучение;
- географической широты местности. Количество получаемого света повышается от полюсов к экватору;
- движения Земли. Объем излучения меняется в зависимости от времени года;
- характеристик земной поверхности. Большое количество светового потока отражается в светлых поверхностях, например, снеге. Наиболее слабо отражает световую энергию чернозем.
Из-за обширности территории уровень радиации в России сильно различается. В силу своего географического положения солнечная радиация в России в северных регионах составляет около 810 кВтч/м2 в 365 дней, а в южных регионах превышает 4100 кВтч/м2.
Продолжительность солнечных часов также важна. Эти значения варьируются от региона к региону и зависят не только от широты, но и от наличия гор. Карта солнечной радиации в России наглядно показывает, что в некоторых районах нецелесообразно строить линии электропередач, поскольку естественное освещение вполне способно удовлетворить потребности жителей в электричестве и тепле.
Виды
Световые потоки достигают Земли разными путями. От этого зависят типы солнечной радиации:
- Исходящие от солнца лучи называются прямой радиацией. Их сила имеет зависимость от высоты расположения солнца над уровнем горизонта. Максимальный уровень наблюдается в 12 часов дня, минимальный – в утреннее и вечернее время. Кроме того, интенсивность воздействия имеет связь с временем года: наибольшая возникает летом, наименьшая – зимой. Характерно, что в горах уровень радиации больше, чем на равнинных поверхностях. Также грязный воздух снижает прямые световые потоки. Чем ниже солнце над уровнем горизонта, тем меньше ультрафиолета.
- Отраженная радиация – это излучение, которое отражается водой или поверхностью земли.
- Рассеянная солнечная радиация формируется при рассеивании светового потока. Именно от нее зависит голубая окраска неба при безоблачной погоде.
Поглощенная солнечная радиация зависит от отражательной способности земной поверхности — альбедо.
Спектральный состав излучения варьируется:
- цветные или видимые лучи дают освещенность и имеют большое значение в жизни растений;
- ультрафиолет должен проникать в тело человека умеренно, так как его переизбыток или нехватка могут нанести вред;
- инфракрасное облучение дает ощущение тепла и воздействует на рост растительности.
Полная солнечная радиация — это прямое и рассеянное излучение, проникающее сквозь землю. Это прямая и непосредственная солнечная радиация, прямая и косвенная радиация, а также прямая и косвенная солнечная радиация.
Причины возникновения солнечного излучения
В течение дня солнечное излучение создается хромосферными вспышками — огромными взрывами, происходящими в атмосфере Солнца. Часть солнечного вещества выбрасывается в космос, образуя космические лучи, состоящие в основном из протонов и небольших ядер гелия. Эти заряженные частицы достигают поверхности Земли через 15-20 минут после того, как солнечная вспышка становится видимой.
Воздух отсекает первичные космические лучи и создает ливень ядерного дождя, который уменьшается с уменьшением высоты. В результате образуются новые частицы, так называемые пионы, которые распадаются и превращаются в мюоны. Они проникают в нижние слои атмосферы и добираются до земли, где опускаются на глубину около 1500 метров. Мюоны ответственны за образование вторичного космического излучения и естественной радиации, воздействующей на человека.
Спектр солнечного излучения
Спектр солнечного излучения включает коротковолновый и длинноволновый диапазоны:
- гамма-лучи;
- рентгеновское излучение;
- УФ-радиацию;
- видимый свет;
- инфракрасную радиацию.
Более 95 % солнечного излучения попадает в диапазон «оптического окна» — видимую часть спектра с прилегающими диапазонами ультрафиолетовых и инфракрасных волн. Когда солнечные лучи проходят через слои атмосферы, они ослабляются — все ионизирующее излучение, рентгеновские лучи и почти 98 % ультрафиолетового излучения перехватываются атмосферой Земли. Видимый свет и инфракрасное излучение достигают Земли почти без потерь, хотя они частично поглощаются молекулами газа и частицами пыли в воздухе.
Следовательно, солнечная радиация не вызывает значительного увеличения радиоактивности на поверхности Земли. Вклад солнца вместе с космическим излучением в общую годовую дозу составляет всего 0,3 мЗв/год. Однако это среднее значение, поскольку излучение, попадающее на землю, различно и зависит от географического положения участка.
Где солнечное ионизирующее облучение сильнее?
Самая сильная космическая радиация измеряется на полюсах, самая низкая — на экваторе. Причина этого заключается в том, что магнитное поле Земли отклоняет заряженные частицы из космоса к полюсам. Кроме того, радиация увеличивается с высотой — на высоте 10 км над уровнем моря она увеличивается в 20-25 раз. Жители высокогорья активно подвергаются воздействию большей дозы солнечной радиации, поскольку атмосфера в горах тоньше и потоки гамма-лучей и элементарных частиц, исходящих от солнца, легче проникают внутрь.
Важно. Радиация до 0,3 мЗв/ч не имеет серьезных последствий, но при дозе 1,2 мЗв/ч рекомендуется покинуть район и, в случае крайней необходимости, не оставаться там более шести месяцев. Если показания в два раза выше, пребывание в этой зоне должно быть ограничено тремя месяцами.
Если годовая доза над уровнем моря составляет 0,3 мЗв/год, то на каждые сто метров над уровнем моря годовая доза увеличивается на 0,03 мЗв/год. После небольших расчетов был сделан вывод, что недельный отдых в горах на высоте 2000 м означает облучение в 1 мЗв/год и составляет почти половину общей годовой дозы (2,4 мЗв/год).
Было установлено, что люди, живущие в горах, получают годовую дозу радиации, во много раз превышающую норму, и поэтому более склонны к развитию лейкемии и рака, чем люди, живущие в низинах. В действительности это не так. Напротив, в горных районах смертность от этих заболеваний ниже, а часть населения живет дольше. Это подтверждает тот факт, что длительное пребывание в зонах с повышенной радиацией не оказывает негативного влияния на организм человека.
