La radiación solar es la radiación inherente a la luminaria de nuestro sistema planetario. El Sol es la estrella principal alrededor de la cual gira la Tierra, así como los planetas vecinos. De hecho, esta es una enorme bola de gas caliente, que emite constantemente flujos de energía hacia el espacio que la rodea. Esto es lo que llaman radiación. Mortal, al mismo tiempo es esta energía que es uno de los principales factores que hacen posible la vida en nuestro planeta. Como todo en este mundo, los beneficios y perjuicios de la radiación solar para la vida orgánica están estrechamente interrelacionados.
Vista general
Para entender qué es la radiación solar, primero debes entender qué es el Sol. La principal fuente de calor, que proporciona las condiciones para la existencia orgánica en nuestro planeta, en los espacios universales es solo una pequeña estrella en las afueras galácticas de la Vía Láctea. Pero para los terrícolas, el Sol es el centro de un miniuniverso. Después de todo, es alrededor de este coágulo de gas que gira nuestro planeta. El sol nos da calor e iluminación, es decir, da formasenergía sin la cual 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 profundizar en la esencia del fenómeno, de explicar qué es esta luminaria, se han hecho durante mucho tiempo, y Copérnico hizo una contribución particularmente significativa a ellos, habiendo formado la idea del heliocentrismo, que era sorprendentemente diferente de la geocentrismo generalmente aceptado en esa época. Sin embargo, se sabe con certeza que incluso en la antigüedad, los científicos pensaron más de una vez en qué es el Sol, por qué es tan importante para todas las formas de vida en nuestro planeta, por qué el movimiento de esta luminaria es exactamente como lo vemos. es.
Los avances tecnológicos han permitido comprender mejor qué es el Sol, qué procesos tienen lugar en el interior de la estrella, en su superficie. Los científicos han aprendido qué es la radiación solar, cómo afecta un objeto gaseoso a los planetas en su zona de influencia, en particular, al clima terrestre. Ahora la humanidad tiene una base de conocimientos lo suficientemente grande como para decir con confianza: fue posible averiguar cuál es la radiación emitida por el Sol, cómo medir este flujo de energía y cómo formular las características de su impacto en varias formas de vida orgánica en 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 ocurre en las profundidades solares, lo quepermite que se libere una gran cantidad de energía en el espacio alrededor de la estrella. Tratando de estimar la cantidad de radiación solar, se hicieron esfuerzos para determinar los parámetros reales del entorno de la estrella. Así, la temperatura central, 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.
Nueva información atrajo la atención de muchos científicos prominentes, incluido A. Einstein. En un intento por estimar la cantidad de radiación solar, los científicos descubrieron que los núcleos de helio tienen una masa inferior al valor total de 4 protones necesarios para formar una nueva estructura. Así, se reveló una característica de las reacciones, denominada "defecto de masa". ¡Pero en la naturaleza, nada puede desaparecer sin dejar rastro! En un intento por encontrar cantidades "escapadas", los científicos compararon la recuperación de energía y los detalles del cambio de masa. Fue entonces cuando fue posible revelar que la diferencia la emiten los cuantos gamma.
Los objetos emitidos se abren paso desde el núcleo de nuestra estrella hasta su superficie a través de numerosas capas de gas atmosférico, lo que conduce a la fragmentación de los elementos y la formación de radiación electromagnética sobre su base. Entre otros tipos de radiación solar se encuentra la luz percibida por el ojo humano. Las estimaciones aproximadas sugirieron que el proceso de paso de los rayos gamma toma alrededor de 10 millones de años. Otros ocho minutos, y la energía irradiada llega a la superficie de nuestro planeta.
¿Cómo qué?
La radiación solar se denomina el complejo total de la radiación electromagnética, que se caracteriza por un rango bastante amplio. Esto incluye el llamado viento solar, es decir, el flujo de energía formado por electrones, partículas de luz. 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, mientras que el matiz corpuscular es tan insignificante que se pueden considerar los rayos como ondas electromagnéticas. Y su distribución, como han descubierto los físicos, ocurre de manera uniforme y en línea recta. Así, para describir la radiación solar es necesario determinar su longitud de onda característica. Con base en este parámetro, se acostumbra distinguir varios tipos de radiación:
- caliente;
- onda de radio;
- luz blanca;
- ultravioleta;
- gamma;
- radiografía.
La mejor proporción de infrarrojo, visible y ultravioleta se estima 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 alcanza un área limitada de la superficie en un período de tiempo determinado.
Como han demostrado los estudios, la radiación solar es predominantemente absorbida por la atmósfera planetaria. Debido a esto, se produce un calentamiento a una temperatura confortable para la vida orgánica, característica de la Tierra. La capa de ozono existente sólo permite el paso de una centésima parte de la radiación ultravioleta. Las olas están completamente bloqueadas.longitud corta, peligrosa para los seres vivos. Las capas atmosféricas pueden dispersar casi un tercio de los rayos del sol, otro 20% son absorbidos. En consecuencia, no más de la mitad de toda la energía llega a la superficie del planeta. Fue este "residuo" en la ciencia lo que se llamó radiación solar directa.
¿Y si con más detalle?
Hay varios aspectos que determinan qué tan intensa será la radiación directa. Los más significativos son el ángulo de incidencia, que depende de la latitud (una característica geográfica del terreno en el globo), la época del año, que determina qué tan grande es la distancia a un punto particular desde la fuente de radiación. Mucho depende de las características de la atmósfera: cuán contaminada está, cuántas nubes hay en un momento dado. Finalmente, la naturaleza de la superficie sobre la que cae el haz, es decir, su capacidad para reflejar las ondas entrantes, juega un papel.
La radiación solar total es un valor que combina los volúmenes dispersos y la radiación directa. El parámetro utilizado para estimar la intensidad se estima en calorías por unidad de superficie. Al mismo tiempo, se recuerda que en diferentes momentos del día los valores inherentes a la radiación son diferentes. Además, la energía no puede distribuirse uniformemente sobre la superficie del planeta. Cuanto más cerca del polo, mayor es la intensidad, mientras que las cubiertas de nieve son muy reflectantes, lo que significa que el aire no tiene la oportunidad de calentarse. Por lo tanto, cuanto más lejos del ecuador, menor será la radiación solar total.
Como los científicos pudieron identificar, la energíaLa radiación solar tiene un grave impacto en el clima planetario, subordina la actividad vital de diversos organismos que existen en la Tierra. En nuestro país, así como en el territorio de sus vecinos más cercanos, como en otros países ubicados en el hemisferio norte, en invierno la parte predominante pertenece a la radiación dispersa, pero en verano domina la radiación directa.
Ondas infrarrojas
De la cantidad total de radiación solar total, 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, mantener las condiciones para la existencia de vida orgánica. Si no hay fallas graves, el clima permanece condicionalmente sin cambios, lo que significa que todas las criaturas 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 ordinaria en una casa humana. Es sobre el principio de la percepción de la radiación infrarroja que funcionan numerosos dispositivos, que hacen posible ver cuerpos calientes en la oscuridad, condiciones que de otro modo serían incómodas para los ojos. Por cierto, los dispositivos compactos que se han vuelto tan populares recientemente funcionan con un principio similar para evaluar a través de qué partes del edificio se producen las mayores pérdidas de calor. Estos mecanismos están especialmente extendidos entre constructores, así como entre propietarios de viviendas particulares, ya que ayudan a identificar a través de qué tramosse pierde calor, organizar su protección y evitar el consumo innecesario de energía.
No subestime el efecto de la radiación solar infrarroja en el cuerpo humano solo porque nuestros ojos no pueden percibir tales ondas. En particular, la radiación se usa activamente en medicina, ya que permite aumentar la concentración de leucocitos en el sistema circulatorio, así como normalizar el flujo sanguíneo al aumentar la luz de los vasos sanguíneos. Los dispositivos basados en el espectro IR se utilizan como profilácticos contra patologías de la piel, terapéuticos en procesos inflamatorios en forma aguda y crónica. Los medicamentos más modernos ayudan a hacer frente a las cicatrices coloides y las heridas tróficas.
Esto es interesante
Basado en el estudio de los factores de radiación solar, fue posible crear dispositivos verdaderamente únicos llamados termógrafos. Permiten detectar oportunamente diversas enfermedades que no están disponibles para su detección de otras formas. Así es como se puede encontrar el cáncer o un coágulo de sangre. IR protege hasta cierto punto de la radiación ultravioleta, que es peligrosa para la vida orgánica, lo que hizo posible usar ondas de este espectro para restaurar la salud de los astronautas que estuvieron en el espacio durante mucho tiempo.
La naturaleza que nos rodea sigue siendo misteriosa hasta el día de hoy, esto también se aplica a la radiación de varias longitudes de onda. En particular, la luz infrarroja aún no se explora por completo. Los científicos saben que su uso inadecuado puede causar daños a la salud. Por lo tanto, es inaceptable utilizar equipos que generen tal luz para el tratamiento de purulentas.áreas inflamadas, sangrado y neoplasias malignas. El espectro infrarrojo está contraindicado para las personas que sufren problemas de funcionamiento del corazón, los vasos sanguíneos, incluidos los que se encuentran en el cerebro.
Luz visible
Uno de los elementos de la radiación solar total es la luz visible al ojo humano. Los haces de onda se propagan en línea recta, por lo que no hay superposición entre sí. En un momento, esto se convirtió en el tema de un número considerable de trabajos científicos: los científicos se propusieron comprender por qué hay tantos matices a nuestro alrededor. Resultó que los parámetros clave de la luz juegan un papel:
- refracción;
- reflexión;
- absorción.
Como han descubierto los científicos, los objetos no son capaces de ser fuentes de luz visible por sí mismos, pero pueden absorber radiación y reflejarla. Ángulos de reflexión, la frecuencia de onda varía. A lo largo de los 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 solo puede percibir ciertos rayos de ondas de luz reflejadas. Esta radiación es una pequeña brecha entre las ondas ultravioleta e infrarroja.
Muchas características curiosas y misteriosas de la luz no solo se convirtieron en el tema de muchos trabajos, sino que fueron la base para el nacimiento de una nueva disciplina física. Al mismo tiempo, aparecieron prácticas no científicas, teorías, cuyos seguidores creen que el color puede afectar el estado físico de una persona, la psique. Sobre la base de talsuposiciones, las personas se rodean de los objetos que son más agradables a la vista, haciendo la vida cotidiana más cómoda.
Ultravioleta
Un aspecto igualmente importante de la radiación solar total es el estudio del ultravioleta, formado por ondas de gran, mediana y pequeña longitud. Se diferencian entre sí tanto en parámetros físicos como en las peculiaridades de su influencia en las formas de vida orgánica. Las ondas ultravioleta largas, por ejemplo, se dispersan principalmente en las capas atmosféricas y solo un pequeño porcentaje llega a la superficie terrestre. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más profunda puede penetrar dicha radiación en la piel humana (y no solo).
Por un lado, el ultravioleta es peligroso, pero sin él, la existencia de vida orgánica diversa es imposible. Dicha radiación es responsable de la formación de calciferol en el cuerpo, y este elemento es necesario para la construcción de tejido óseo. El espectro UV es una poderosa prevención del raquitismo, la osteocondrosis, que es especialmente importante en la infancia. Además, dicha radiación:
- regula 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 la sobreexcitación nerviosa disminuye.
Reverso de la moneda
Se indicó anteriormente que la radiación solar total es la cantidad de radiación que llega a la superficieplanetas y dispersos en la atmósfera. En consecuencia, el elemento de este volumen es el ultravioleta de todas las longitudes. Debe recordarse que este factor tiene aspectos tanto positivos como negativos de influencia en la vida orgánica. Tomar el sol, aunque a menudo es beneficioso, puede ser un peligro para la salud. La exposición demasiado prolongada a la luz solar directa, especialmente en condiciones de mayor actividad de la luminaria, es dañina y peligrosa. La exposición prolongada al cuerpo, así como una actividad de radiación demasiado alta, causan:
- quemaduras, enrojecimiento;
- edema;
- hiperemia;
- calor;
- náuseas;
- vómito.
La irradiación ultravioleta prolongada provoca una violación del apetito, el funcionamiento del sistema nervioso central, el sistema inmunológico. Además, me empieza a doler la cabeza. Los síntomas descritos son manifestaciones clásicas de la 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 ha enfermado, se deben proporcionar primeros auxilios. El esquema es el siguiente:
- ayuda a pasar de la luz directa a un área fresca y sombreada;
- poner al paciente boca arriba de modo que las piernas queden más altas que la cabeza (esto ayudará a normalizar el flujo sanguíneo);
- refresca el cuello, la cara con agua y pon una compresa fría en la frente;
- desabrocharse la corbata, el cinturón, quitarse la ropa ajustada;
- media hora después del ataque dar de beber agua fría (una pequeña cantidad).
Si la víctima ha perdido el conocimiento, es importante buscar inmediatamente la ayuda de un médico. La ambulancia trasladará a la persona a un lugar seguro y le administrará una inyección de glucosa o vitamina C. El medicamento se inyecta en una vena.
¿Cómo tomar el sol correctamente?
Para no experimentar lo desagradable que puede ser la cantidad excesiva de radiación solar recibida durante el bronceado, es importante seguir las reglas de seguridad para pasar tiempo 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. Hasta el día de hoy, las disputas sobre cuán útil y dañino es para una persona no disminuyen.
Por un lado, las quemaduras solares son un intento del cuerpo de protegerse de la exposición excesiva a la radiación. Esto aumenta la probabilidad de formación de neoplasias malignas. Por otro lado, el bronceado se considera elegante y hermoso. Para minimizar los riesgos para usted, es razonable analizar antes de comenzar los procedimientos en la playa qué tan peligrosa es la cantidad de radiación solar recibida durante los baños de sol, cómo minimizar los riesgos para usted. Para que la experiencia sea lo más agradable posible, los bañistas deben:
- bebe mucha agua;
- usar productos para la protección 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 bebas alcohol;
- incluye alimentos ricos en selenio, tocoferol, tirosina en el menú. No te olvides del betacaroteno.
El valor de la radiación solar parael cuerpo humano es excepcionalmente grande, no pierda de vista tanto los aspectos positivos como los negativos. Debe tener en cuenta que en diferentes personas se producen reacciones bioquímicas con características individuales, por lo que para alguien incluso media hora tomando el sol puede ser peligroso. Es razonable consultar a un médico antes de la temporada de playa, evaluar el tipo y estado de la piel. Esto ayudará a prevenir daños a la salud.
Si es posible, evite tomar el sol en la vejez, durante el período de embarazo. Las enfermedades del cáncer, los trastornos mentales, las patologías de la piel y la insuficiencia cardíaca no se combinan con tomar el sol.
Radiación total: ¿dónde está la escasez?
Muy interesante de considerar es la distribución de la radiación solar. Como se mencionó anteriormente, solo alrededor de la mitad de todas las ondas pueden alcanzar la superficie del planeta. ¿Adónde desaparece el resto? Las diferentes capas de la atmósfera y las partículas microscópicas de las que se forman juegan su papel. Una parte impresionante, como se indicó, es absorbida por la capa de ozono: todas son ondas cuya longitud es inferior a 0,36 micras. Además, el ozono es capaz de absorber algunos tipos de ondas del espectro visible para el ojo humano, es decir, el intervalo de 0,44 a 1,18 micras.
UV es absorbido en cierta medida por la capa de oxígeno. Esto es característico de la radiación con una longitud de onda de 0,13-0,24 micras. El dióxido de carbono, el vapor de agua puede absorber un pequeño porcentaje del espectro infrarrojo. El aerosol atmosférico absorbe una parte (espectro IR) de la cantidad total de radiación solar.
Las ondas de la categoría de ondas cortas se dispersan en la atmósfera debido a la presencia de partículas microscópicas no homogéneas, aerosoles y nubes aquí. Los elementos no homogéneos, partículas cuyas dimensiones son inferiores a la longitud de onda, provocan dispersión molecular, y para las más grandes es característico el fenómeno descrito por la indicatriz, es decir, el aerosol.
Otra cantidad de radiación solar alcanza la superficie terrestre. Combina radiación directa, radiación difusa.
Radiación total: aspectos importantes
El valor total es la cantidad de radiación solar recibida por el territorio, así como absorbida en la atmósfera. Si no hay nubes en el cielo, la cantidad total de radiación depende de la latitud del área, la altitud del cuerpo celeste, el tipo de superficie terrestre en esta área y el nivel de transparencia del aire. Cuantas más partículas de aerosol se dispersan en la atmósfera, menor es la radiación directa, pero aumenta la proporción de radiación dispersa. Normalmente, en ausencia de turbidez en la radiación total, la difusa es un cuarto.
Nuestro país pertenece a los del norte, por lo que la mayor parte del año en las regiones del sur la radiación es mucho 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, cuando incluso en el norte la radiación total es bastante impresionante, ya que el sol está alto en el cielo y las horas de luz son más largas que en otros meses del año. Al mismo tiempo, en promedio, en la mitad asiática del país, en ausencia de nubosidad, el totalla radiación es más significativa que en el oeste. La intensidad máxima de la radiación de las olas se observa 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. Al mismo tiempo, hay que recordar que varios factores atmosféricos hacen que la llegada anual de radiación total sea menor de lo que podría ser. La mayor diferencia entre lo realmente observado y el máximo posible es típico de las regiones del Lejano Oriente en el verano. Los monzones generan nubes extremadamente densas, por lo que la radiación total se reduce aproximadamente a la mitad.
Curioso por saber
El mayor porcentaje de exposición máxima posible a la energía solar en la realidad se observa (calculado para 12 meses) en el sur del país. El indicador alcanza el 80%.
La nubosidad no siempre resulta en la misma cantidad de dispersión de radiación solar. La forma de las nubes juega un papel, las características del disco solar en un momento particular en el tiempo. Si está abierto, la nubosidad provoca una disminución de la radiación directa, mientras que la radiación difusa aumenta considerablemente.
También hay días en que la radiación directa tiene aproximadamente la misma fuerza que la radiación dispersa. El valor total diario puede ser incluso mayor que la radiación característica de un día completamente despejado.
En términos de 12 meses, se debe prestar especial atención a los fenómenos astronómicos como determinantes de los indicadores numéricos generales. Al mismo tiempo, la nubosidad conduce al hecho de que el máximo de radiación real no se puede observar en junio, sino un mes antes o después.
Radiación en el espacio
Desde el límite de la magnetosfera de nuestro planeta y más allá en el espacio exterior, la radiación solar se convierte en un factor asociado con un peligro mortal para los humanos. Ya en 1964 se publicó una importante obra de divulgación científica sobre métodos de defensa. Sus autores fueron los científicos soviéticos Kamanin, Bubnov. Se sabe que para una persona, la dosis de radiación por semana no debe ser superior a 0,3 roentgens, mientras que durante un año debe estar dentro de los 15 R. Para una exposición a corto plazo, el límite para una persona es de 600 R. Vuelos al espacio, especialmente en condiciones de actividad solar impredecible, puede ir acompañado de una exposición significativa de los astronautas, lo que obliga a tomar medidas adicionales para protegerse contra olas de diferentes longitudes.
Después de las misiones Apolo, durante las cuales se probaron métodos de protección y se estudiaron los factores que afectan la salud humana, ha pasado más de una década, pero hasta el día de hoy los científicos no pueden encontrar métodos efectivos y confiables para predecir tormentas geomagnéticas. Puede hacer un pronóstico por horas, a veces por varios días, pero incluso para un pronóstico semanal, las posibilidades de realización no superan el 5%. El viento solar es aún más impredecible. Con una probabilidad de uno en tres, los astronautas, al emprender una nueva misión, pueden caer en poderosos flujos de radiación. Esto hace aún más importante el tema de la investigación y el pronóstico de las características de la radiación, y el desarrollo de métodos para la protección contraél.
