Eng Ru
Отправить письмо

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнце что излучает

$direct1

Солнечная радиация и ее влияние на организм человека

Содержание статьи

Солнце – источник тепла и света, дарящий силы и здоровье. Однако не всегда его воздействие является положительным. Нехватка энергии или ее переизбыток могут расстроить естественные процессы жизнедеятельности и спровоцировать различные проблемы. Многие уверены, что загорелая кожа выглядит намного красивее, чем бледная, однако если долгое время провести под прямыми лучами, можно получить сильный ожог. Солнечная радиация – это поток поступающей энергии, распространяющийся в виде электромагнитных волн, проходящих через атмосферу. Зная, как влияет солнце на человека, можно предотвратить его отрицательное воздействие.

Что представляет собой солнечная радиация

О Солнце и его энергии написано множество книг. Солнце является главным источником энергии всех физико-географических явлений на Земле. Одна двухмиллиардная доля света проникает в верхние слои атмосферы планеты, большая же часть оседает в мировом пространстве.

Солнечная радиацияЛучи света – первоисточники других видов энергии. Попадая на поверхность земли и в воду, они формируются в тепло, воздействуют на климатические особенности и погоду.

Степень воздействия световых лучей на человека зависит от уровня радиации, а также периода, проведенного под солнцем. Многие типы волн люди применяют себе на пользу, пользуясь рентгеновским облучением, инфракрасными лучами, а также ультрафиолетом. Однако солнечные волны в чистом виде в большом количестве могут негативно отразиться на здоровье человека.

Количество солнечной радиации 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 по земной поверхности неравномерное и имеет зависимость от:Солнечное излучение в России

  • плотности и влажности атмосферы. Чем они больше, тем меньше 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 протяженности своей территории уровень излучения в России значительно варьируется. Солнечное облучение в северных регионах составляет 810 кВт-час/м2 за 365 дней, в южных – более 4100 кВт-час/м2.

Немаловажное значение имеет длительность часов, на протяжении которых светит солнце. Эти показатели разнообразны в различных регионах, на что влияет не только географическая широта, но и наличие гор. На карте солнечной радиации России хорошо заметно, что в некоторых регионах не целесообразно устанавливать линии электроснабжения, так как естественный свет вполне способен обеспечить потребности жителей в электричестве и тепле.

Солнечная радиация: виды

Световые потоки достигают Земли различными путями. Именно от этого зависят виды солнечной радиации:Энергия солнца

  • 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 имеет зависимость от отражательной способности земной поверхности – альбедо.

Спектральный состав излучения многообразен:

  • 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.

Суммарная солнечная радиация – это проникающие на землю прямые и рассеянные лучи. При отсутствии облачности, примерно около 12 часов дня, а также в летнее время года она достигает своего максимума.

Как происходит воздействие

Электромагнитные волны состоят из различных частей. Есть невидимые, инфракрасные и видимые, ультрафиолетовые лучи. Характерно, что радиационные потоки имеют разную структуру энергии и по-разному влияют на людей.

УФ излучениеСветовой поток может оказывать благотворное, целебное воздействие на состояние человеческого тела. Проходя через зрительные органы, свет регулирует метаболизм, режим сна, влияет на общее самочувствие человека. Кроме того, световая энергия способна вызывать ощущение тепла. При облучении кожи в организме происходят фотохимические реакции, способствующие правильному обмену веществ.

Высокой биологической способностью обладает ультрафиолет, имеющий длину волны от 290 до 315 нм. Эти волны синтезируют витамин D в организме, а также способны уничтожать вирус туберкулеза за несколько минут, стафилококк – в течение четверти часа, палочки брюшного тифа – за 1 час.

Характерно, что безоблачная погода снижает длительность возникающих эпидемий гриппа и других заболеваний, например, дифтерии, имеющих способность передаваться воздушно-капельным путем.

Естественные силы организма защищают человека от внезапных атмосферных колебаний: температуры воздуха, влажности, давления. Однако иногда подобная защита ослабевает, что под воздействием сильной влажности совместно с повышенной температурой приводит к тепловому удару.

Воздействие облучения имеет связь от степени его проникновения в организм. Чем длиннее волны, тем сильнее сила излучения. Инфракрасные волны способны проникать до 23 см под кожу, видимые потоки – до 1 см, ультрафиолет – до 0,5-1 мм.

Все виды лучей люди получают во время активности солнца, когда пребывают на открытых пространствах. Световые волны позволяют человеку адаптироваться в мире, именно поэтому для обеспечения комфортного самочувствия в помещениях необходимо создать условия оптимального уровня освещения.

Воздействие на человека

Влияние солнечного излучения на здоровье человека определяется различными факторами. Имеет значение место жительства человека, климат, а также количество времени, проведенного под прямыми лучами.

Рахит у детейПри нехватке солнца у жителей Крайнего Севера, а также у людей, чья деятельность связана с работой под землей, например у шахтеров, наблюдаются различные расстройства жизнедеятельности, снижается прочность костей, возникают нервные нарушения.

Дети, недополучающие света, страдают рахитом чаще, чем остальные. Кроме того, они более подвержены заболеваниям зубов, а также имеют более длительное протекание туберкулеза.

Однако слишком продолжительное воздействие световых волн без периодической смены дня и ночи может пагубно отразиться на состоянии здоровья. Например, жители Заполярья часто страдают раздражительностью, утомлением, бессонницей, депрессиями, снижением трудоспособности.

Радиация в Российской Федерации имеет меньшую активность, чем, к примеру, в Австралии.

Таким образом, люди, которые находятся под длительным излучением:

  • подвержены высокой вероятности возникновения рака кожных покровов;
  • имеют повышенную склонность к сухости кожи, что, в свою очередь, ускоряет процесс старения и появление пигментации и ранних морщин;
  • могут страдать ухудшением зрительных способностей, катарактой, конъюнктивитом;
  • обладают ослабленным иммунитетом.

Нехватка витамина D у человека является одной из причин злокачественных новообразований, нарушений обмена веществ, что приводит к излишней массе тела, эндокринным нарушениям, расстройству сна, физическому истощению, плохому настроению.

Человек, который систематически получает свет солнца и не злоупотребляет солнечными ванными, как правило, не испытывает проблем со здоровьем:

  • имеет стабильную работу сердца и сосудов;
  • не страдает нервными заболеваниями;
  • обладает хорошим настроением;
  • имеет нормальный обмен веществ;
  • редко болеет.

Таким образом, только дозированное поступление излучения способно положительно отразиться на здоровье человека.

Как защититься

Зонт от палящего солнцаПереизбыток облучения может спровоцировать перегрев организма, ожоги, а также обострение некоторых хронических болезней. Любителям принимать солнечные ванны необходимо позаботиться о выполнении нехитрых правил:

  • с осторожностью загорать на открытых пространствах;
  • во время жаркой погоды скрываться в тени под рассеянными лучами. В особенности это касается маленьких детей и пожилых людей, страдающих туберкулезом и заболеваниями сердца.

Следует помнить, что загорать необходимо в безопасное время суток, а также не находиться длительное время под палящим солнцем. Кроме того, стоит оберегать от теплового удара голову, нося головной убор, солнцезащитные очки, закрытую одежду, а также использовать различные средства от загара.

Солнечная радиация в медицине

Световые потоки активно применяют в медицине:

  • при рентгене используется способность волн проходить через мягкие ткани и костную систему;
  • введение изотопов позволяет зафиксировать их концентрацию во внутренних органах, обнаружить многие патологии и очаги воспаления;
  • лучевая терапия способна разрушать рост и развитие злокачественных новообразований.

Свойства волн успешно используют во многих физиотерапевтических аппаратах:Лучевая терапия

  • Приборы с инфракрасным излучением применяют для теплолечения внутренних воспалительных процессов, заболеваний костей, остеохондроза, ревматизма, благодаря способности волн восстанавливать клеточные структуры.
  • Ультрафиолетовые лучи могут отрицательно сказываться на живых существах, угнетать рост растений, подавлять микроорганизмы и вирусы.

Гигиеническое значение солнечной радиации велико. Аппараты с ультрафиолетовым излучением используют в терапии:

  • различных травм кожных покровов: ран, ожогов;
  • инфекций;
  • болезней ротовой полости;
  • онкологических новообразований.

Кроме того, радиация имеет положительное влияние на организм человека в целом: способна придать сил, укрепить иммунную систему, восполнить нехватку витаминов.

Солнечный свет является важным источником полноценной жизни человека. Достаточное его поступление приводит к благоприятному существованию всех живых существ на планете. Человек не может снизить степень радиации, однако в силах оградить себя от его отрицательного воздействия.

otravlenye.ru

Солнечная радиация и её влияние на организм человека, способы защиты

 

Солнечная радиацияСлепящий солнечный диск во все времена будоражил умы людей, служил благодатной темой для легенд и мифов. Ещё с древности люди догадывались о его воздействии на Землю. Как близки были наши далёкие предки к истине. Именно лучистой энергии Солнца мы обязаны существованием жизни на Земле.

Что же представляет собой радиоактивное излучение нашего светила и как оно воздействует на земные процессы?

Что такое солнечная радиация

Солнечная радиация — это совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Энергия распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью 300 тысяч километров в секунду, проходит через атмосферу и достигает Земли за 8 минут. Диапазон волн, участвующих в этом «марафоне», весьма широк — от радиоволн до рентгеновских лучей, включая видимую часть спектра. Земная поверхность находится под воздействием как прямых, так и рассеянных земной атмосферой, солнечных лучей. Именно рассеянием в атмосфере сине-голубых лучей объясняется голубизна неба в ясный день. Жёлто-оранжевый цвет солнечного диска обусловлен тем, что соответствующие ему волны проходят почти без рассеивания.

солнечная радиация фотоС запозданием на 2–3 суток земли достигает «солнечный ветер», представляющий собой продолжение солнечной короны и состоящий из ядер атомов лёгких элементов (водорода и гелия), а также электронов. Вполне естественно, что солнечная радиация оказывает сильнейшее влияние на организм человека.

Влияние солнечной радиации на организм человека

Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.

  1. солнечная радиация влияет на расширение кровеносных сосудов

    расширение кровеносных сосудов

    Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.

  2. Видимое излучение оказывает значительное фотохимическое действие, благодаря которому в окружающих тканях происходят весьма важные для организма процессы. Именно кванты видимого света активизируют работу зрительного анализатора, и человек видит мир во всём многообразии красок. Солнечный свет активизирует обменные процессы в организме, стимулирует работу коры головного мозга, улучшает эмоциональное состояние человека. Именно свет синхронизирует суточные и сезонные ритмы у человека, определяя время сна и бодрствования. Их нарушение приводит к бессоннице, ухудшению трудоспособности и депрессии.
  3. Ультрафиолетовая часть является жизненно важным фактором. Её недостаток приводит к ослаблению иммунитета, обострению хронических заболеваний и функциональным расстройствам нервной системы, тормозит выработку жизненно необходимых веществ.

распространение солнечного света в помещении

освещение в помещении

Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.

Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.

Распределение солнечного излучения по территории Земли

Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.

Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.

Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.

Влияние солнечной радиации на климат Земли

Решающее влияние на климат Земли оказывает инфракрасная составляющая солнечной радиации.

Понятно, что это происходит лишь в то время, когда Солнце находится над горизонтом. Это влияние зависит от удалённости нашей планеты от Солнца, которое изменяется в течение года. Орбита Земли представляет собой эллипс, внутри которого и находится Солнце. Совершая свой годичный путь вокруг Солнца, Земля то удаляется от своего светила, то приближается к нему.

средняя дневная сумма солнечной радиации

Кроме изменения расстояния, количество поступающей на землю радиации, определяется наклоном земной оси к плоскости орбиты (66,5°) и вызываемой ею сменой времён года. Летом она больше, чем зимой. На экваторе этого фактора нет, но по мере роста широты места наблюдения, разрыв между летом и зимой становится значительным.

В процессах, происходящих на Солнце, имеют место всевозможные катаклизмы. Их воздействие отчасти нивелировано огромными расстояниями, защитными свойствами земной атмосферы и магнитным полем Земли.

Как защититься от солнечной радиации

воздействие солнечной радиации при загаре

Инфракрасная составляющая солнечного излучения — это вожделенное тепло, которого жители средних и северных широт с нетерпением ожидают все остальные сезоны года. Солнечной радиацией как оздоровительным фактором, пользуются как здоровые, так и больные.

Однако, нельзя забывать, что тепло так же, как и ультрафиолет, относится к очень сильным раздражителям. Злоупотребление их действием может привести к ожогу, общему перегреву организма, и даже к обострению хронических заболеваний. Принимая солнечные ванны, следует придерживаться проверенных жизнью правил. Особенно осторожно следует загорать в ясные солнечные дни. Грудным детям и пожилым людям, больным с хронической формой туберкулёза и проблемами с сердечно-сосудистой системой, следует довольствоваться рассеянным солнечным излучением в тени. Этого ультрафиолета, вполне достаточно для удовлетворения нужд организма.

Даже молодым людям, не имеющих особых проблем со здоровьем, следует предусмотреть защиту от солнечной радиации.

Сейчас появилось движение, активисты которого выступают против загара. И не напрасно. Загорелая кожа, несомненно, красива. Но меланин, вырабатываемый организмом (то что мы называем загаром) — это его защитная реакция на воздействие солнечного излучения. Пользы от загара нет! Есть даже сведения, что загар укорачивает жизнь, так как радиация имеет кумулятивное свойство — она накапливается в течении всей жизни.

защита от солнечной радиацииЕсли дело обстоит так серьёзно, следует скрупулёзно соблюдать правила, предписывающие как защититься от солнечной радиации:

  • строго ограничивать время для загара и делать это лишь в безопасные часы;
  • находясь на активном солнце, следует носить широкополую шляпу, закрытую одежду, солнцезащитные очки и зонт;
  • использовать только качественный солнцезащитный крем.

Во все ли времена года солнечная радиация опасна для человека? Количество поступающего на землю солнечного излучения связано со сменой времён года. На средних широтах летом оно на 25% больше чем зимой. На экваторе этой разницы нет, но по мере роста широты места наблюдения — это различие возрастает. Это происходит из-за того, что наша планета по отношению к солнцу наклонена под углом в 23,3 градуса. Зимой оно находится низко над горизонтом и освещает землю лишь скользящими лучами, которые меньше прогревают освещаемую поверхность. Такое положение лучей вызывает их распределение по большей поверхности, что снижает их интенсивность по сравнению с летним отвесным падением. Кроме того, наличие острого угла при прохождении лучей через атмосферу, «удлиняет» их путь, заставляя терять большее количество тепла. Это обстоятельство снижает воздействие солнечной радиации зимой.

Солнце — звезда, являющаяся для нашей планеты источником тепла и света. Она «управляет» климатом, сменой времён года и состоянием всей биосферы Земли. И только знание законов этого могучего воздействия, позволит использовать этот живительный дар на благо здоровья людей.

otravleniy.com

Из чего состоит солнце - MicroArticles

Почему светит солнце

Солнце является единственным источником энергии, которая поступает к нашей планете из космического пространства. Каждую секунду на поверхность Земли Солнце изливает энергию, для выработки которой потребовалось бы 150 миллионов мощных электростанций. Откуда берётся этот невообразимый океан солнечной энергии, который не иссякает сотни миллионов лет?

Гигантский шар Солнца состоит в основном из двух самых лёгких газов – водорода и гелия. Быть может, солнечная энергия возникает благодаря их горению? Гелий гореть не может. Он относится так называемым инертным газам, то есть не реагирует с большинством других веществ. Водород гореть может. Более того, в смеси с газом кислородом он образует гремучий газ, который сгорает так быстро, что получается настоящий взрыв! Однако на Солнце кислорода нет. К тому же температура горения смеси водорода и кислорода не превышает 2800 Со, поверхность же Солнца раскалена до 5800 Со. По оценкам учёных, температура в центре Солнца должна достигать 15 миллионов градусов. Такой жар не может обеспечить ни одно топливо на свете!

Солнечная энергия не является результатом горения. Она образуется в процессе термоядерного синтеза. Хорошо известно, что все вещества состоят из крошечных атомов. Их строение в чем-то похоже на устройство нашей Солнечной системы. В центре атома находится ядро, вокруг которого на большом расстоянии расположены орбиты заряженных частиц – электронов. Под воздействием чудовищного давления в центре Солнца атомы водорода настолько сближаются, что их ядра начинают соединяться друг с другом. В результате из четырех водородных ядер получается (синтезируется) одно ядро гелия. При этом выделяется огромное количество энергии! Иначе говоря, Солнце светит благодаря тому, что в его недрах каждую секунду 584 миллиона тонн водорода превращается в 560 миллионов тонн гелия.

Если людям на Земле удастся воспроизвести термоядерный синтез, в их руках зажжется маленькое солнце! Беда в том, что в земных условиях очень трудно создать давление и температуру, которые нужны для начала удивительного процесса превращения водорода в гелий. Пока термоядерный синтез удаётся осуществить только при взрыве водородной бомбы. Он происходит я в ядра как бы в два этапа. Сначала срабатывает обычный ядерный заряд. В результате на доли секунды температура и давление в очень маленьком объёме становятся такими же, как и в центре Солнца. Только тогда ядра водорода начинают превращаться в ядра гелия, и в результате выделяется чудовищная энергия, всё сметающая на своём пути. Впервые водородная бомба была взорвана 1 ноября 1952 года в Тихом океане. В этот момент на мгновение над затерявшимся в безбрежном океаническом просторе атоллом Эниветок вспыхнуло рукотворное светило. Однако его энергия несла с собой только уничтожение.

Наше Солнце – это термоядерный взрыв, который длится вот уже несколько миллиардов лет. Благодаря крохам его энергии, долетающей до Земли, на нашей планете существует жизнь.

Солнце – это гигантский газовый шар. Его масса в 330 тысяч раз больше массы Земли. Диаметр Солнца составляет почти 1,4 миллиона километров. Поэтому потоки энергии, образовавшейся в центре Солнца благодаря термоядерному синтезу, достигают его поверхности через миллионы лет. Поверхность нашего светила напоминает суп, кипящий в глубокой кастрюле. Из его недр постоянно поднимаются гигантские потоки газа, нагретого почти до 6 тысяч градусов. Диаметр таких «газовых столбов» достигает 20 – 50 тысяч километров. Между ними могут располагаться чуть менее нагретые области с температурой около 4300 Со. На более ярком фоне наблюдателю с Земли они кажутся тёмными пятнами. Внешняя излучающая поверхность Солнца называется хромосферой (греч.chroma – «цвет»). Её толщина составляет 7 – 8 тыс. км. Под ней находится фотосфера (греч. photos – «свет»). Поверхность Солнца можно увидеть, если посмотреть на него через закопчённое стекло (смотреть на Солнце без защиты нельзя – можно повредить зрение и обжечь глаза). Выше фотосферы и хромосферы располагается разряженная солнечная корона, которая видна только во время солнечных затмений. С помощью телескопов со специальными фильтрами на поверхности Солнца можно наблюдать огромные факелы раскалённого газа – протуберанцы. Высота некоторых из них достигает десятков и даже сотен тысяч километров.

Строение солнца

Учёные, исследовав излучение Солнца, выяснили, что у нашего светила можно условно – в зависимости от изменения физических условий: давления и температуры, – выделить несколько концентрических слоёв, которые постепенно переходят друг в друга.

Ядро солнца

В центре Солнца темпера тура 15 млн. градусов, давление – 220 млрд атмосфер, а плотность в 150 раз выше плотности воды. Здесь наиболее интенсивно происходит выделение энергии в результате ядерной реакции превращения водорода в гелий. По мере удаления от центра звезды температура и давление уменьшаются. На расстоянии 0,3 радиуса Солнца от его центра температура становится меньше 5 млн градусов, а давление снижается до 10 млрд атмосфер. В этих условиях ядерные реакции уже не могут происходить. Центральную часть Солнца – его «ядерную топку» – называют ядром Солнца. Выделяющаяся при этом энергия медленно – сотни тысяч лет – «добирается» до поверхности нашей звезды и затем излучается в космическое пространство.

На расстоянии примерно 0,3 радиуса Солнца от его поверхности находится так называемая конвективная зона (конвекция – «перемещение», «перемешивание»): солнечное вещество «кипит», как вода в чайнике. Тепло, увлекаемое движущимся потоком вещества, переносится к следующим слоям Солнца. Конвективные потоки устремляются к солнечной атмосфере. Условно в атмосфере Солнца выделяют три основных слоя: фотосферу, хромосферу и корону.

Фотосфера

Фотосфера (в переводе с греческого – «сфера света») – это слой Солнца, который излучает в виде света и тепла практически всю приходящую к нам энергию. Эта доступная непосредственному наблюдению поверхность Солнца (хотя никакой «поверхности» в обычном понимании этого слова наше светило не имеет) является нижним слоем солнечной атмосферы, толщина которого равна примерно 300 – 400 км. Температура в фотосфере растет с глубиной и в среднем близка к 6000 градусов.

Фотосфера Солнца неоднородна, она имеет зернистое строение. Эти «зёрна» – гранулы, размерами около 1000 км – постоянно возникают и распадаются, время их жизни всего несколько минут. Так что поверхность Солнца похожа, к примеру, на кипящую рисовую кашу 7 (только «кипение» происходит гораздо медленнее). Учёные считают, что «кипение» поверхности нашей звезды – результат конвекции: гранулы являются вершинами конвективных потоков. Раскалённый газ, поднявшись из глубины Солнца, охлаждается и вновь опускается.

На поверхности фотосферы, помимо гранул, заметна более крупная сетка – так называемая супергрануляция. Её ячейки, напоминающие пчелиные соты, имеют размеры в многие тысячи километров. Супер-

гранулы существуют в вечно кипящей фотосфере гораздо дольше гранул – примерно сутки. Такую устойчивость им придаёт связанное с каждой ячейкой магнитное поле. Гранулы и супергранулы наблюдаются на поверхности Солнца постоянно, а другие детали фотосферы: пятна, факелы – появляются лишь время от времени

Хромосфера

Хромосфера (в переводе с греческого – «цветная сфера»), слой разреженного газа, простирается над фотосферой на высоту 10 – 14 тыс. км. Своё название эта часть атмосферы Солнца получила за присущий ей красный цвет. Хромосферу можно наблюдать в начале и в конце полного солнечного затмения: тёмный лунный диск на мгновение обрамляется сияющим красно-розовым кольцом. При помощи современных приборов астрономы наблюдают и изучают хромосферу на всём диске Солнца и вне фазы затмения.

Солнечная хромосфера всё время находится в движении. В ней непрерывно видны струи выбрасываемых газов – хромосфера напоминает множество мелких фонтанов. Отдельные струи раскалённого газа – их называют спикулы – поднимаются выше других (до 10 тыс. км.), изгибаются, наклоняются, как языки пламени над костром. Поперечник спикул достигает 1 тыс. км.

Корона

Во время полных солнечных затмений астрономы наблюдают не только красноватую хромосферу. Становится заметной также самая внешняя оболочка Солнца, светящаяся слабым серебристым светом. Это солнечная корона – наиболее протяженный слой атмосферы нашего светила.

Корону можно наблюдать и вне затмений при помощи специального телескопа – коронографа, в фокусе объектива которого ставится зачернённый диск («искусственная луна»). Коронографы устанавливают высоко в горах, где значительно меньше рассеивание света в земной атмосфере.

Астрономы заметили, что в разные годы вид солнечной короны не одинаков. Оказалось, он зависит от солнечной активности. В период её максимума крона широко раскинута вокруг Солнца (иногда на несколько солнечных радиусов), а в периоды минимума она, как правило, вытягивается вдоль солнечного экватора.

Корона Солнца излучает радиоволны, которые принимают на Земле при помощи радиотелескопов.

Корона не однородна – в ней наблюдаются лучи, дуги, отдельные сгущения вещества. Возникновение деталей короны неразрывно связано с пятнами и факелами, а также с явлениями, происходящими в хромосфере.

Как далеко простирается солнечная корона? Астрономы определили по фотографиям, полученным во время затмений, что корона «раскинута» на расстоянии нескольких солнечных радиусов от края Солнца. Самые внешние и наиболее горячи её слои – так называемая «сверхкорона» – как бы испаряется в межпланетном пространстве. Таким образом, солнечная корона является источником плазменного (солнечного) ветра – потока вещества, текущего от нашего светила.

Солнечная активность

Временами в атмосфере Солнца появляются образования, резко отличающиеся от остальной поверхности нашей звезды. Иногда в некоторых областях напряженность магнитного поля во много раз возрастает. Этот процесс сопровождается возникновением целого комплекса явлений солнечной активности в различных слоях солнечной атмосферы. К ним относятся пятнами и факелы в фотосфере, протуберанцы в короне. Наиболее замечательным явлением, охватывающим все слои атмосферы Солнца и зарождающимся в хромосфере, являются солнечные вспышки.

Пятна на солнце

Ещё задолго до изобретения телескопа люди заметили, что иногда на неярком заходящем или видимом сквозь лёгкие облака Солнце видны тёмные пятна. Их наблюдали, например, 2000 лет назад китайские астрономы, изучая наше светило в моменты, когда оно опускается за горизонт. Упоминания о пятнах на Солнце содержатся и в хрониках Древнего Рима, и в летописях времён Киевской Руси.

Солнечные пятна имеют размеры в несколько десятков тысяч километров, диаметры же наибольших 200 тысяч километров. Важнейшая особенность пятен – наличие в них сильных магнитных полей. Время существования этих образований в фотосфере – от нескольких дней до нескольких месяцев. Иногда на Солнце совсем не бывает пятен, а иногда одновременно заметны сразу несколько десятков.

Центральная часть ядра – ядро (или тень) – окружена волокнистой полутенью. Пятна выглядят как конические воронки, глубина которых около 300–400 километров. Но это только видимость углубления. Вещество Солнца в пятне более прозрачно, чем на остальной поверхности, и становятся видны более глубокие слои звезды. Пятна кажутся тёмными лишь по контрасту с сияющей фотосферой. На самом деле температура ядра (самой холодной его части) равна приблизительно 4300 градусов.

Многолетние наблюдения учёных показали, что увеличение и уменьшение количества пятен имеет циклический характер, причём продолжительность цикла составляет примерно 11 лет.

Активность солнечных пятен, по-видимому, имеет отношение и климату на Земле. В 1650–1715 гг. пятна на Солнце практически не наблюдались, наша звезда была на удивление спокойной. Это соответствовало периоду исключительно холодной погоды в Европе.

Факелы – постоянные спутники пятен – образования более светлые, чем фотосфера, а значит, и более горячи. Если группа пятен находится вблизи края солнечного диска, то вокруг неё обычно видно множество факелов – так называемое факельное поле. Астрономы полагают, что в местах, где возникают факелы, на поверхность Солнца выносится более горячее вещество, чем в других участках фотосферы. Факелы обычно появляются чуть раньше пятен и существуют в среднем в три раза дольше, чем они.

Солнечные вспышки

Одно из интереснейших и самых мощных проявлений солнечной активности – вспышки. Они наблюдаются в относительно небольших участков хромосферы и короны, которые расположены над группами солнечных пятен. Сначала небольшой участок хромосферы становит-ся очень ярким, а затем область вспышки охватывает всё большее пространство – десятки миллионов квадратных километров. Самые слабые вспышки исчезают через 5 – 10 минут, а самые мощные бушуют в течение нескольких часов. Не очень сильные вспышки происходят по нескольку раз в сутки. По своему характеру – стремительному развитию – вспышки представляют собой колоссаль-ные взрывы, причиной которых является внезапное сжатие солнечной плазмы. Оно происходит под влиянием магнитного поля и приводит к образованию длинного плазменного жгута (или ленты). Длина его может равняться десяткам и даже сотням километров.

Солнечные вспышки напоминают в некотором отношении земные грозы. Однако на Солнце энергия гигантских электрических разрядов намного превосходит энергию земных молний. В течение нескольких секунд вырабатывается больше энергии, чем произвели за всё время своего существования все земные электростанции!

Протуберанцы

На краю солнечного диска в специальный телескоп можно увидеть протуберанцы (от лат.protubero – «вздуваюсь») – гигантские огненные струи, возникающие в солнечной короне или выбрасываемые в неё из хромосферы.

Особенно эффектны протуберанцы, видимые во время полных затмений Солнца. Они похожи на языки пламени или огромные облака и образуют характерные арки и петли. Вещество протуберанцев поглощает и рассеивает идущее снизу излучение, поэтому на ярком диске Солнца они видны как тёмные волокна.

Астрономы определили, что не все протуберанцы изменяются одинаково. Спокойные существуют по нескольку недель или даже месяцев, активные – гораздо меньше. Иногда они разрушаются медленно, и вещество, выброшенное в пространство, постепенно «тает», подобно земным облакам. А иногда вздымаются и быстро оседают, опускаясь вниз из солнечной короны.

Жизнь и смерть звезды

Наше Солнце светит вот уже более 4,5 миллиардов лет, постоянно расходуя своё «ядерное топливо» – водород. Очевидно, что как бы ни были велики его запасы, рано или поздно этот ресурс будет исчерпан. Когда же это произойдёт, и что тогда случится с нашим светилом? Астрономы, изучающие звёзды, могут ответить на эти вопросы. Ведь в космосе существуют звёзды патриархи, которые на 8–10 миллиарды лет старше нашего Солнца. Встречаются и совсем юные звёздочки, которым от роду не более нескольких миллионов лет. Следовательно, наблюдая за состоянием различных звёзд во Вселенной, можно понять, как они ведут себя с течением времени.

Когда запасы водорода в центральной части Солнца будут исчерпаны, термоядерная реакция не прекратится. Зона, где будет происходить этот процесс, начнёт двигаться по направлению к поверхности светила. Так огонь от потухшего костра перекидывается на окружающую его сухую траву. Силы гравитации уже не смогут сдерживать давление, возникающее в результате термоядерной реакции. Так наше Солнце начнёт медленно распухать, постепенно становясь красным гигантом. Его размеры возрастут на столько, что поглотят ближайшие к светилу планеты – Меркурий, Венеру и нашу Землю. К счастью, процесс «умирания» Солнца будет не скоро. По расчётам учёных, оно будет светить по-прежнему ещё несколько миллиардов лет.

Трудно сказать, что произойдет с человечеством за такой невообразимо долгий период времени. Все люди на нашей планете составляют единый биологический вид, а виды не живут так долго. Быть может, к тому времени на Земле будут существовать люди совсем иного вида. Вполне возможно также, что развитие техники приведёт к ситуации, когда разум на Земле примет какие-то иные формы, которые и представить сейчас трудно. В любом случае, Солнце будет оставаться старым добрым светилом на протяжении жизни сотни и тысяч поколений людей.

Превращение Солнца в красного гиганта ещё не будет концом нашего светила. В конце концов энергия термоядерной реакции отбросит в космос внешние оболочки Солнца, а силы тяготения сожмут его «выгоревшее» и лишенное ядерной энергии гелиевое ядро в невероятно плотное и массивное образование. Учёные называют такие остатки потухших и постепенно остывающих звёзд белыми карликами.В космосе они составляют около одной десятой всех звёзд.

www.microarticles.ru

Солнце. Солнечный спектр.

Подробно:

© Владимир КалановЗнания-сила

Солнечный спектр

Солнечный спектр

Солнечный спектр

Почти все наши знания о Солнце основаны на изучении его спектра - узенькой разноцветной полоски, имеющей ту же природу, что и радуга. Впервые, поставив призму на пути солнечного луча, такую полоску получил Ньютон и воскликнул: "Спектрум!" (лат. spectrum - "ви́дение"). Позже в спектре Солнца заметили тёмные линии и сочли их границами цветов. В 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер дал первое подробное описание таких линий в солнечном спектре, и их стали называть его именем. Оказалось, что фраунго́феровы линии соответствуют узким участкам спектра, которые сильно поглощаются атомами различных веществ в более холодных слоях солнечной атмосферы.

На 1 квадратный метр обращенной к Солнцу поверхности площадки в окрестностях Земли ежесекундно поступает 1400 Дж энергии, переносимой солнечным электромагнитным излучением. Эта величина называется солнечной постоянной. Иными словами, плотность потока энергии солнечного излучения составляет 1,4 кВт/м2.

Впервые для определения солнечной энергии был использован метод измерения нагрева́ющего действия солнечных лучей Пулье (1837 год). Такой прибор называется пиргелио́метром. В пиргелио́метре находится вода, температуру которой измеряют обычным термометром. Под действием солнечных лучей температура воды возрастает.

Наибольшую интенсивность непрерывный спектр имеет в области длин волн 430-500 нм. В видимой и инфракрасной областях спектр электромагнитного излучения Солнца близок к спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 6000°K. Эта температура соответствует температуре видимой поверхности Солнца – фотосферы. В видимой области спектра Солнца наиболее интенсивны линии Н и К ионизованного кальция, линии бальмеровской серии водорода Нα, Нβ и Нγ. Около 9 % энергии в солнечном спектре приходится на ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 100 до 400 нм. Остальная энергия разделена приблизительно поровну между видимой (400-760 нм) и инфракрасной (760-5000 нм) областями спектра.

Солнце – мощный источник радиоизлучения.

В межпланетное пространство проникают радиово́лны, которые излучает хромосфера (сантиметровые волны) и корона (дециметровые и метровые волны). Радиоизлучение Солнца состоит из двух составляющих – постоянной и переменной. Постоянная составляющая характеризует радиоизлучение спокойного Солнца. Солнечная корона излучает радиово́лны как абсолютно чёрное тело с температурой Т = 106 К. Переменная составляющая радиоизлучения Солнца проявляется в виде всплесков, шумовых бурь. Шумовые бури длятся от нескольких часов до нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца; это состояние длится от нескольких минут до нескольких часов.

Плотность потока излучения Солнца в рентгеновской области (0,1-10 нм) весьма мала (~5∙10-4 Вт/м2 и сильно меняется с изменением уровня солнечной активности. В ультрафиолетовой области на длинах волн от 200 до 400 нм спектр Солнца также описывается законами излучения абсолютно черного тела.

В ультрафиолетовой области спектра с длинами волн короче 200 нм интенсивность непрерывного спектра резко падает и появляются эмиссионные линии. Наиболее интенсивна из них водородная линия лаймановской серии (λ = 121,5 нм). При ширине этой линии около 0,1 нм ей соответствует плотность потока излучения около 5∙10-3 Вт/м2. Интенсивность излучения в линии приблизительно в 100 раз меньше. Заметны также яркие эмиссионные линии различных атомов, важнейшие линии принадлежат Si I (λ = 181 нм), Mg II и Mg I, O II, O III, C III и другие.

Спектральная интенсивность энергии излучения Солнца

Спектральная интенсивность энергии излучения Солнца

Коротковолново́е ультрафиолетовое излучение Солнца возникает вблизи фотосферы. Рентгеновское излучение исходит из хромосферы (Т~104 К), расположенной над фотосферой, и короны (Т~106 К) – внешней оболочки Солнца. Радиоизлучение на метровых волнах возникает в короне, на сантиметровых – в хромосфере.

➤ Читайте дополнительно: Спектральный анализ, его применение при изучении звёзд.

znaniya-sila.narod.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта