Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

Содержание

Солнечная радиация: виды и влияние на организм

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

Ответ на вопрос, что такое солнечное излучение, так это весь спектр света, выделяемого солнцем. Он включает в себя видимый свет и все другие частоты излучения в электромагнитном спектре.

По сравнению со знакомыми источниками энергии на Земле, Солнце излучает огромное количество энергии. Тип излучения, выделяемого солнцем, является продуктом его высокой температуры, который вызван ядерным слиянием внутри ядра Солнца.

Солнечное излучение изучается учеными, потому что влияние Солнца, на организм человека и планету в целом, очень огромное.

Только небольшая часть солнечной радиации когда-либо достигает Земли: большинство из них излучается в пустое пространство. Однако фракция, которая действительно достигает Земли, намного больше, чем количество энергии, потребляемой на Земле такими источниками, как ископаемое топливо. Огромное количество энергии, излучаемой солнцем, можно объяснить большой массой и высокой температурой.

Виды солнечной радиации

Полное солнечное излучение, которое часто называют глобальным излучением, представляет собой сумму прямого, диффузного и отраженного излучения. Доступное нам солнечное излучение всегда представляет собой смесь вышеупомянутых трех компонентов.

Виды солнечного излучения

Прямое излучение

Прямое излучение получено от солнечных лучей, движущихся от солнца до земли напрямую. Направление излучения также называют излучением пучка или прямым лучом излучения. Поскольку прямое излучение — это солнечные лучи, движущиеся по прямой, формируются тени объектов, которые возникают на пути солнечных лучей.

Тени указывают на наличие прямого излучения.
В солнечных районах и в течение лета прямое излучение составляет почти 70-80% от общей радиации. В солнечных установках используется солнечное отслеживание для поглощения большей части прямого излучения.

Если солнечная система слежения не установлена, ценное прямое излучение будет не захвачено.

Диффузное излучение

Прямое излучение имеет фиксированное направление. Диффузное излучение не имеет фиксированного направления. Когда солнечные лучи рассеиваются частицами, присутствующими в атмосфере, эти рассеянные солнечные лучи объясняют диффузное излучение.

По мере увеличения загрязнения количество диффузного излучения также увеличивается. В холмистых районах и во время зимы процент диффузного излучения увеличивается. Максимальное количество рассеянного излучения захватывается солнечными батареями, когда они удерживаются горизонтально.

Это означает, что в случае солнечных панелей, которые находятся под углом для отслеживания большей части прямого излучения, количество рассеянного излучения, захваченного панелями, будет снижаться.

Чем больше угол, который солнечные панели создают с землей, тем меньше будет количество рассеянного излучения, захваченного панелями.

Отраженное и глобальное излучение

Отраженное излучение — это компонент излучения, который отражается от поверхностей, отличных от воздушных частиц. Радиация, отраженная от холмов, деревьев, домов, водоемов, отражает отраженное излучение. Отраженное излучение обычно составляет небольшой процент в глобальном излучении, но может вносить до 15% в заснеженные районы.

Глобальное излучение представляет собой сумму прямого, диффузного и отраженного излучения. Солнечное излучение представляет собой комбинацию ультрафиолетовых и инфракрасных волн. Каждая из этих составных частей по-своему влияет на организм.

Влияние солнечной радиации на организм человека

Говоря о влиянии солнца на организм человека, невозможно определить точно. Какое воздействие на здоровье человека оказывается, вред или польза. Лучи Солнца выделяют ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Лучи солнца — это как килокалории, полученные из пищи.

Их дефицит приводит к истощению, и в избыточных количествах они вызывают ожирение. Так и в этой ситуации.

Умеренное количество солнечной радиации оказывает положительное влияние на организм, тогда как избыток ультрафиолетового излучения провоцирует появление ожогов и развитие многочисленных заболеваний. Влияние

Положительное влияние инфракрасного излучения

Основная особенность инфракрасных лучей — они создают тепловой эффект, которые оказывают положительное влияние на организм человека. Нагревательный элемент способствует расширению кровеносных сосудов и нормализации кровообращения.

Тепло оказывает расслабляющее действие на мышцы, обеспечивая легкий противовоспалительный и обезболивающий эффект. Под воздействием тепла увеличивается обмен веществ, нормализуются процессы усвоения биологически активных компонентов.

Инфракрасное излучение солнца стимулирует мозг и зрительный аппарат.

Интересно! Благодаря солнечному излучению синхронизирует биологические ритмы тела, начиная с режимов сна и бодрствования. Лечение инфракрасными лучами солнца улучшает состояние кожи и устраняет угри. Теплый свет поднимает настроение и улучшает эмоциональный фон человека. А также улучшают качество спермы у мужчин и потенцию.

Положительное влияние ультрафиолетового излучения

Несмотря на все споры о негативном влиянии ультрафиолетового излучения на организм, его отсутствие может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Это один из важнейших факторов существования.

И нехватка ультрафиолетового света в организме, привносит такие изменения:
Во-первых, ослабляет иммунную систему (прежде всего влияние оказывается на клетку в организме).

Это связано с нарушением поглощения витаминов и минералов, нарушением метаболизма на клеточном уровне.

Солнце восполняет нехватку витамина Д

Существует тенденция к развитию новых или обострению хронических заболеваний, чаще всего возникающих осложнений.

Отмеченналетаргия, синдром хронической усталости, снижение уровня эффективности. Отсутствие ультрафиолетового света для детей предотвращает образование витамина D и вызывает замедление.

Однако нужно понять, что чрезмерная солнечная активность не принесет пользу организму.

Отрицательное воздействие солнца

Время экспозиции инфракрасных и ультрафиолетовых волн должно быть строго ограничено. Чрезмерная солнечная радиация:

  • может спровоцировать ухудшение общего состояния тела (так называемый термический шок из-за перегрева);
  • отрицательно влияют на кожу, они могут вызывать постоянные изменения;
  • ухудшает зрение;
  • вызывает гормональные нарушения в организме;
  • может спровоцировать развитие аллергических реакций;
  • может спровоцировать негативное влияние на геном человека и на структуру ДНК человека;
  • негативно влияет на плод;
  • негативно влияет на психику человека.

Влияние солнца на кожу

Чрезмерное количество солнечной радиации приводит к серьезным проблемам с кожей. В краткосрочной перспективе вы рискуете ожогами или дерматитом.

Это самая маленькая проблема, с которой вы можете столкнуться, очарованная солнцем в жаркий день.

Если эта ситуация повторяется с завидной регулярностью, солнечное излучение станет стимулом к образованию злокачественных опухолей в меланоме кожи.

Кроме того, ультрафиолетовое облучение обезвоживает кожу, делая ее тонкой и чувствительной. Но постоянное место жительства под прямыми лучами ускоряет процесс старения, вызывая появление ранних морщин.

Отрицательное воздействие на видение

Эффект солнечного света на визуальном аппарате огромен. Действительно, благодаря лучам света мы получаем информацию о мире вокруг нас.

Искусственное освещение в некотором роде может быть альтернативой естественному свету, но с точки зрения чтения и письма с помощью лампы света увеличивается напряжение на глазах.

Говоря о негативном воздействии на человека и о видимом солнечном свете, это означает повреждение глаз при длительном воздействии солнца без солнцезащитных очков.

Из-за дискомфорта, с которым вы можете столкнуться, вы можете выделить боли в глазах, покраснение, светобоязнь. Самое серьезное поражение сетчатки горит. Также возможно высушить кожу, образовать морщины.

Источник: https://medicina.top/solnechnaya-radiaciya-vidy-i-vliyanie-na-organizm/

Солнечная радиация и её влияние на организм человека и климат

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

Слепящий 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.

С 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.

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.

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

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.

Если 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.

Источник: https://otravleniya.net/izluchenie/solnechnaya-radiatsiya.html

Лекция 2. Солнечная радиация

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

ЛЕКЦИЯ 2.

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ.

План:

1.Значение солнечной радиации для жизни на Земле.

2. Виды солнечной радиации.

3. Спектральный состав солнечной радиации.

4. Поглощение и рассеивание радиации.

5.ФАР (фотосинтетически активная радиация).

6. Радиационный баланс.

1.  Основным источником энергии на Земле для всего живого ( растений, животных и человека) является энергия солнца.

Солнце представляет собой газовый шар радиусом 695300км. Радиус Солнца в 109 раз больше радиуса Земли (экваториальный 6378,2км, полярный 6356,8км). Солнце состоит в основном из водорода (64%) и гелия (32%). На долю остальных приходится всего 4% его массы.

. Солнечная энергия является основным условием существова­ния биосферы и одним из главных климатообразующих факто­ров.

За счет энергии Солнца воздушные массы в атмосфере не­прерывно перемещаются, что обеспечивает постоянство газово­го состава атмосферы.

Под действием солнечной радиации ис­паряется огромное количество воды с поверхности водоемов, почвы, растений. Водяной пар, переносимый ветром с океанов и морей на материки, является основным источником осадков для суши.

Солнечная энергия — непременное условие существования зеленых растений, превращающих в процессе фотосинтеза сол­нечную энергию в высокоэнергетические органические веще­ства.

Рост и развитие растений представляют собой процесс усвоения и переработки солнечной энергии, поэтому сельскохозяйственное производство возможно только при условии поступления солнечной энергии на поверхность Земли.

Русский ученый писал: « Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, солнечного света, целую речку чистой воды, попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно, и он решит, что вы над ним смеетесь.

Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений под действием энергии Солнца». Подсчитано, что 1 кв. метр листьев за час продуцирует грамм сахара.

В связи с тем, что Земля окружена сплошной оболочкой атмосферы, солнечные лучи, прежде чем достичь поверхности земли, проходят всю толщу атмосферы, которая частично отражает их, частично рассеивает, т. е. изменяет количество и качество солнечного света, поступающего на поверхность земли.

Живые организмы чутко реагируют на изменение интенсивности освещенности, создаваемой сол­нечным излучением. Вследствие различной реакции на интен­сивность освещенности все формы растительности делят на све­толюбивые и теневыносливые. Недостаточная освещенность в посевах обусловливает, например, слабую дифференциацию тканей соломины зерновых культур. В результате уменьшаются крепость и эластичность тканей, что часто приводит к полега­нию посевов. В загущенных посевах кукурузы из-за слабой осве­щенности солнечной радиацией ослабляется образование почат­ков на растениях.

Солнечная радиация влияет на химический состав сельскохо­зяйственной продукции. Например, сахаристость свеклы и пло­дов, содержание белка в зерне пшеницы непосредственно зави­сят от числа солнечных дней. Количество масла в семенах под­солнечника, льна также возрастает с увеличением прихода сол­нечной радиации.

Освещенность надземной части растений существенно влия­ет на поглощение корнями питательных веществ. При слабой освещенности замедляется перевод ассимилятов в корни, и в результате тормозятся биосинтетические процессы, происходящие в клетках растений.

Освещенность влияет и на появление, распространение и развитие болезней растений. Период заражения состоит из двух фаз, различающихся между собой по реакции на световой фак­тор.

Первая из них – собственно прорастание спор и проникно­вение заразного начала в ткани поражаемой культуры — в боль­шинстве случаев не зависит от наличия и интенсивности света.

Вторая – после прорастания спор — наиболее активно проходит при повышенной освещенности.

Положительное действие света сказывается также на скорос­ти развития патогена в растении-хозяине. Особенно четко это проявляется у ржавчинных грибов.

Чем больше света, тем коро­че инкубационный период у линейной ржавчины пшеницы, желтой ржавчины ячменя, ржавчины льна и фасоли и т. д. А это увеличивает число генераций гриба и повышает интенсивность поражения.

В условиях интенсивного освещения у этого патоге­на возрастает плодовитость

Некоторые заболевания наиболее активно развиваются при недостаточном освещении, вызывающем ослабление растений и снижение их устойчивости к болезням (возбудителям разного рода гнилей, особенно овощных культур).

Продолжительность осве­щения и растения. Ритм сол­нечной радиации (чередова­ние светлой и темной части суток) является наиболее устойчивым и повторяющимся из года в год фактором внешней среды.

В результате многолетних исследований физиологами ус­тановлена зависимость перехода растений к генеративному раз­витию от определенного соотношения длины дня и ночи. В свя­зи с этим культуры по фотопериодической реакции можно клас­сифицировать по группам: короткого дня, развитие которых задерживается при продол­жительности дня больше 10ч.

Короткий день способствует закладке цветков, а длинный день препятствует этому. К таким культурам относятся соя, рис, просо, сорго, кукуруза и др.;

длинного дня до 12-13час., требующие для своего развития продолжитель­ного освещения. Их развитие ускоряется, когда продолжитель­ность дня составляет около 20 ч. К этим культурам относятся рожь, овес, пшеница, лен, горох, шпинат, клевер и др.;

нейтральные по отношению к длине дня, развитие которых не зависит от продолжительности дня, например томат, гречиха, бобовые, ревень.

Установлено, что для начала цветения растений необходимо преобладание в лучистом потоке определенного спектрального состава. Растения короткого дня быстрее развиваются, когда максимум излучения приходится на сине-фиолетовые лучи, а растения длинного дня – на красные.

Продолжительность светлой части суток (астрономическая длина дня) зависит от времени года и географической широты. На экваторе продолжительность дня в течение всего года равна 12 ч ± 30 мин. При продвижении от экватора к полюсам после весеннего равноденствия (21.03) длина дня увеличивается к се­веру и уменьшается к югу.

После осеннего равноденствия (23.09) распределение продолжительности дня обратное. В Северном полушарии на 22.06 приходится самый длинный день, продолжительность которого севернее Полярного круга 24 ч. Самый короткий день в Северном полушарии 22.12, а за Полярным кру­гом в зимние месяцы Солнце вообще не поднимается над гори­зонтом.

В средних же широтах, например в Москве, продолжи­тельность дня в течение года меняется от 7 до 17,5 ч.

2.  Виды солнечной радиации.

Солнечная радиация состоит из трех составляющих: прямой солнечной радиации, рассеянной и суммарной.

ПРЯМАЯ СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ S –радиация, поступающая от Солнца в атмосферу и затем на земную поверхность в виде пучка параллельных лучей. Ее интенсивность измеряется в калориях на см2 в минуту. Она зависит от высоты солнца и состояния атмосферы (облачность, пыль, водяной пар).

Годовая сумма прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность территории Ставропольского края составляет 65-76 ккал/ см2/мин. На уровне моря при высоком положении Солнца (лето, полдень) и хорошей прозрачности прямая солнечная радиация составляет 1,5 ккал/ см2/мин. Это коротковолновая часть спектра.

При прохождении потока прямой солнечной радиации через атмосферу происходит его ослабление, вызванное поглощением (около 15 %) и рассеянием (около 25 %) энергии газами, аэрозо­лями, облаками.

Поток прямой солнечной радиации, падающий на горизонтальную поверхность называют инсоляцией S=Ssinho – вертикальная составляющая прямой солнечной радиации.

Sколичество тепла, получаемого перпендикулярной к лучу поверхностью,

hoвысота Солнца, т. е. угол, образованный солнечным лучом с горизонтальной поверхностью.

На границе атмосферы интенсивность солнечной радиации составляет So= 1,98 ккал/ см2/мин. – по международному соглашению 1958г. И называется солнечной постоянной. Такой бы она была у поверхности, если бы атмосфера была абсолютно прозрачной.

Рис. 2.1. Путь солнечного луча в атмосфере при разной высоте Солнца

РАССЕЯНАЯ РАДИАЦИЯ Dчасть солнечной радиации в результате рассеяния атмосферой уходит обратно в космос, но значительная ее часть поступает на Землю в виде рассеянной радиации.

Максимум рассеянной радиации + 1 ккал/ см2/мин. Отмечается при чистом небе, если на нем высокие облака. При пасмурном небе спектр рассеянной радиации сходен с солнечным. Это коротковолновая часть спектра.

Длина волны 0,17—4мк.

СУММАРНАЯ РАДИАЦИЯ Qсостоит из рассеянной и прямой радиации на горизонтальную поверхность. Q= S+D.

Соотношение между прямой и рассеянной радиацией в со­ставе суммарной радиации зависит от высоты Солнца, облачно­сти и загрязненности атмосферы, высоты поверхности над уров­нем моря. С увеличением высоты Солнца доля рассеянной ра­диации при безоблачном небе уменьшается.

Чем прозрачнее ат­мосфера и чем выше Солнце, тем меньше доля рассеянной радиации. При сплошной плотной облачности суммарная ради­ация полностью состоит из рассеянной радиации.

Зимой вслед­ствие отражения радиации от снежного покрова и ее вторичного рассеяния в атмосфере доля рассеянной радиации в составе сум­марной заметно увеличивается.

Свет и тепло, получаемые растениями от Солнца, — результат действия суммарной солнечной радиации. Поэтому большое значение для сельского хозяйства имеют данные о суммах ради­ации, получаемых поверхностью за сутки, месяц, вегетационный период, год.

Отраженная солнечная радиация. Альбедо. Суммарная радиа­ция, дошедшая до земной поверхности, частично отражаясь от нее, создает отраженную солнечную радиацию (RK), направленную от земной поверхности в атмосферу.

Значение отраженной ра­диации в значительной степени зависит от свойств и состояния отражающей поверхности: цвета, шероховатости, влажности и др.

Отражательную способность любой поверхности можно ха­рактеризовать величиной ее альбедо (Ак), под которым понимают отношение отраженной солнечной радиации к суммарной. Аль­бедо обычно выражают в процентах:

А = %.

Наблюдения показывают, что альбедо различных поверхнос­тей изменяется в сравнительно узких пределах (10…30 %), ис­ключение составляют снег и вода.

Альбедо зависит от влажности почвы, с возрастанием которой оно уменьшается, что имеет важное значение в процессе измене­ния теплового режима орошаемых полей.

Вследствие уменьше­ния альбедо при увлажнении почвы увеличивается поглощаемая радиация. Альбедо различных поверхностей имеет хорошо выра­женный дневной и годовой ход, обусловленный зависимостью альбедо от высоты Солнца.

Наименьшее значение альбедо на­блюдают в околополуденные часы, а в течение года — летом.

Собственное излучение Земли и встречное излучение атмосфе­ры. Эффективное излучение.

Земная поверхность как физическое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (-273 °С), является источником излучения, которое называют собственным излучением Земли (Е3).

Оно направлено в атмосферу и почти пол­ностью поглощается водяным паром, капельками воды и угле­кислым газом, содержащимися в воздухе. Излучение Земли за­висит от температуры ее поверхности.

Атмосфера, поглощая небольшое количество солнечной ра­диации и практически всю энергию, излучаемую земной поверх­ностью, нагревается и, в свою очередь, также излучает энергию. Около 30 % атмосферной радиации уходит в космическое про­странство, а около 70 % приходит к поверхности Земли и назы­вается встречным излучением атмосферы (Еа).

Количество энергии, излучаемое атмосферой, прямо пропор­ционально ее температуре, содержанию углекислого газа, озона и облачности.

Бесплатная оценка заказа!

Поверхность Земли поглощает это встречное излучение по­чти целиком (на 90…99 %). Таким образом, оно является для земной поверхности важным источником тепла в дополнение к поглощаемой солнечной радиации.

Это влияние атмосферы на тепловой режим Земли называют парниковым или оранжерейным эффектом вследствие внешней аналогии с действием стекол в парниках и оранжереях.

Стекло хорошо пропускает солнечные лучи, нагревающие почву и растения, но задерживает тепловое излучение нагревшейся почвы и растений.

Разность между собственным излучением поверхности Земли и встречным излучением атмосферы называют эффективным из­лучением: Еэф.

Еэф= Е3-Еа

В ясные и малооблачные ночи эффективное излучение гораз­до больше, чем в пасмурные, поэтому больше и ночное охлажде­ние земной поверхности. Днем оно перекрывается поглощенной суммарной радиацией, вследствие чего температура поверхности повышается.

При этом растет и эффективное излучение. Земная поверхность в средних широтах теряет за счет эффективного из­лучения 70…140 Вт/м2, что составляет примерно половину того количества тепла, которое она получает от поглощения солнеч­ной радиации.

3. Спектральный состав радиации.

Солнце, как источник излучения, обладает многообразием испускаемых волн. Потоки лучистой энергии по длине волн условно делят на ко­ротковолновую (X< 4 мкм) и длинноволновую (А. > 4 мкм) радиа­цию.

Спектр солнечной радиации на границе земной атмосферы практически заключается между длинами волн 0,17 и 4 мкм, а земного и атмосферного излучения — от 4 до 120 мкм.

Следова­тельно, потоки солнечного излучения (S, D, RK) относятся к ко­ротковолновой радиации, а излучение Земли (£3) и атмосферы (Еа) — к длинноволновой.

Спектр солнечной радиации можно разделить на три каче­ственно различные части: ультрафиолетовую (Y < 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y

Источник: https://pandia.ru/text/78/232/51679.php

Солнечная радиация – влияние на организм и меры защиты

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

Все что мы видим вокруг, материя, земля, вода, воздух — миллиарды лет назад появилось в недрах звезд. Мир вокруг нас существует благодаря небесным светилам и их дарам. Жизнь на Земле зародилась и существует благодаря энергии нашей звезды — Солнца. Вся энергия излучаемая Солнцем именуется солнечной радиацией.

Под радиацией, принято считать, ионизирующие излучения, сопровождающие ядерные и термоядерные реакции, оказывающие исключительно вредное и опасное воздействие на живые организмы.

Солнечная радиация это более обширное понятие, включающее в себя совокупность материи, волнового и теплового излучения поступающих нам от светила.

При ее недостатке, невозможно нормальное развитие и функционирование человеческого организма, избыток оказывает отрицательное воздействие и может быть губителен.

Состав солнечной радиации и ее виды

Солнечное излучение включает в себя электромагнитную и корпускулярную составляющие. Корпускулярное — это поток протонов, электронов и альфа-частиц обладающих большой энергией и образующих солнечный ветер.

Поверхность планеты, надежно защищена от губительного воздействия, этого вида излучения, мощным магнитным полем порождаемым ядром Земли. Частицы прошедшие магнитный барьер задерживаются в верхних слоях атмосферы — ионосфере, вызывая красочную цветную феерию — полярное сияние.

В сравнении с волновым излучением, энергия корпускулярного невелика и практически не оказывает влияния на биосферу Земли.

Электромагнитное солнечное излучение, в зависимости от длинны волны, подразделяется на:

  • гамма-излучение.
  • рентгеновское.
  • радиоволны.
  • инфракрасное — тепловое.
  • свет видимой глазом части спектра.
  • ультрафиолетовое.

Рентгеновское и гамма-излучение почти полностью рассеиваются в ионосфере, не достигают поверхности и существенного влияния на формирование климата не оказывают.

Основную роль в развитии жизни на Земле играет коротковолновая солнечная радиация — инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, невидимая глазом часть спектра. Причем две трети от совокупности энергии солнца составляет тепло и видимый свет.

На ультрафиолет приходится менее 9%, озоновый слой пропускает всего 1%, тем не менее, он является чрезвычайно важным для всех живых организмов. Благодаря ультрафиолетовому излучению идут процессы фотосинтеза в растениях и протекают сложные химические реакции органических соединений.

Чрезмерное воздействие ультрафиолета губительно для всего живого.

Солнечную радиацию подразделяет на прямую и рассеянную. Прямая это половина всего излучения достигающего поверхности. Рассеянная — вторая половина, задерживаемая и поглощаемая атмосферой.

Как влияет на организм человека

Солнечная радиация необходима для жизнедеятельности человека. Однако все хорошо в меру, избыток излучения несомненно вреден и может быть опасен для здоровья.

Ультрафиолетовое излучение — невидимая человеческому глазу часть солнечного спектра. Поверхности земли достигает лишь небольшая его часть, с наиболее короткой длинной волны. В разумных пределах, оказывает исключительно положительное влияние на человека, а именно:

  • под влиянием ультрафиолета синтезируется витамин D, отвечающий за связывание соединений кальция и формирование костной ткани. Особенно это важно для развивающегося детского организма. При недостатке солнечного света, велик риск нарушения роста и развития рахита.
  • обладает бактерицидным действием, нормализует обмен веществ, укрепляет иммунную систему организма.
  • стимулирует выработку эндорфинов. Именно поэтому, в ясную солнечную погоду почти всегда хорошее настроение и отличное самочувствие.

Однако, превышение допустимых значений ультрафиолетового облучения, крайне опасно и вредно. Длительное пребывание на открытом воздухе в неблагоприятное время дня может вызвать солнечные ожоги, тепловые удары, способствует развитию онкологических заболеваний, изменению состава крови.

Видимая человеческому глазу часть спектра солнечной радиации позволяет получать 80% процентов информации о внешнем мире. Свет регулирует фазы бодрствования — сна, влияет на скорость обмена веществ, общее самочувствие, эмоциональное настроение.

Цветовая гамма, интенсивность освещения оказывают психофизиологическое воздействие на человека. Холодные оттенки синего и фиолетового угнетают активность организма, способствуют понижению артериального давления и сердечного ритма.

Красный и теплые цвета, наоборот увеличивают скорость реакции, возбуждают центральную нервную систему. Средняя часть видимого спектра — оттенки зеленого и желтого, успокаивают, положительно влияют на работоспособность и настроение.

Недостаточная освещенность снижает эффективность зрительного аппарата, повышает утомляемость и угнетает эмоциональное состояние людей.

Инфракрасное излучение — является по сути тепловым. Невидимое глазу, именно оно играет решающую роль в формировании климатических условий на планете.

Влияние на человека заключается в создании температурного режима. Оптимальная комфортная температура внешней среды от +18 до 25С. При ее превышении повышается нагрузка на сердечно-сосудистую систему, снижается работоспособность и концентрация внимания. Понижение температуры, требует от человека дополнительных затрат на тепловую защиту. Влияет на психоэмоциональное состояние.

Инфракрасное излучение широко используется в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний. Тепло активизирует защитные силы организма для борьбы с инфекциями.

Как защитить себя от солнечной радиации

Следует понимать, что главная защита от вредного воздействие радиации это ограничение времени пребывания под прямыми солнечными лучами. Принимать солнечные ванны можно только в утренние и вечерние часы, когда высота светила над горизонтом не велика и атмосфера земли, создает дополнительную защиту агрессивному излучению.

Использование солнцезащитных кремов, частично спасает кожу от ожогов, но не дает должного эффекта против уфльтрафиолета самого короткого диапазона.

Поэтому, если нет возможности переждать полуденную жару в помещении, единственной надежной защитой, является использование одежды светлых оттенков, головного убора, солнцезащитных очков. Несмотря на высокую температуру воздуха, ткань должна закрывать большую часть тела и не допускать длительного контакта отдельных участков кожи с солнечным излучением.

Нужно помнить, что активное полуденное солнце опасно не только ожогами, но и прежде всего нарушением обмена веществ, сбоем общего гормонального фона, как следствие риском развития онкозаболеваний кожи и кроветворной системы организма.

На настоящий момент времени, доказано, что солнечный загар является защитной функцией кожи и никакого положительного эффекта в себе не несет.

Поэтому нет ни какой необходимости рисковать здоровьем, ради сомнительной красоты.

Человеческому организму, для поддержания необходимого уровня воздействия ультрафиолета, вполне достаточно одного часа утром на пляже, излучения получаемого в течение дня и вечерней прогулки.

Радиационный баланс и влияние радиации на климат

Рассеянная радиация вносит свой вклад в формирование климата на планете, однако, решающую роль играет прямая, достигающая земли и нагревающая ее.

Поверхность, в свою очередь становится источником инфракрасного излучения, которое частично задерживается содержащимися в атмосфере парниковыми элементам — водяным паром, углекислым газом, пылью.

Возникает эффект обмена энергией, когда излучене земли компенсируется противоизлучением атмосферы, который получил название радиационного баланса.

Радиационный баланс может быть как положительным, так и отрицательным. Летним днем, тепловая энергия накапливается у поверхности, приток ее больше чем рассеяние, что вызывает повышение температуры, увеличение концентрации водяного пара и соответственно увеличение парникового эффекта.

Зимой, когда угол падения прямых солнечных лучей низок, продолжительность дня уменьшается, поверхность нагревается менее интенсивно, радиационный баланс становится отрицательным, что вызывает понижение температуры. С наступлением заморозков, влажность воздуха резко снижается, потери тепловой энергии землей еще более увеличиваются. Температура начинает понижаться до очередной точки равновесия радиационного баланса.

На значение радиационного баланса и климат конкретного региона влияет географическая широта, из-за наклона оси вращения земли. Особенности рельефа, формирующие розу ветров, расстояние от побережья океана и морские течения.

Мы все существуем благодаря Солнцу и его энергии, однако нельзя забывать, что мир не статичен.

На протяжении истории, условия на Земле неоднократно кардинально менялись, от ледниковых периодов до жарких тропиков.

Воздействие солнечной радиации на жизнедеятельность человека и климат на планете носит решающий характер. Мы еще не научились управлять погодой и не до конца изучили механизмы формирования климата.

Поэтому, чтобы человек не оказался в роли очередного динозавра или мамонта, крайне необходимы дополнительные исследования в этой области.

Источник: https://otravlenya.ru/solnechnaya-radiaciya.html

Солнечная радиация и тепловой баланс

Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация и тепловой баланс

Источником тепловой и световой энергии для Земли является солнечная радиациия. Ее величина зависит от широты места, так как от экватора к полюсам угол падения солнечных лучей уменьшается. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем на большую поверхность распределяется пучок солнечных лучей одинакового сечения, а следовательно на единицу площади приходится меньше энергии.

Благодаря тому, что в течение года Земля совершает 1 оборот вокруг Солнца, перемещаясь, сохраняя постоянство угла наклона своей оси к плоскости орбиты (эклиптики) появляются сезоны года, характеризующиеся разными условиями нагрева поверхности.

21 марта и 23 сентября Солнце стоит в зените под экватором (Дни равноденствия). 22 июня Солнце в зените над Северным Тропиком, 22 декабря – над Южным.

На земной поверхности выделяют пояса освещенности и тепловые пояса (по среднегодовой изотерме +20оС проходит граница теплого (жаркий) пояса; между среднегодовыми изотермами +20оС и изотермой +10оС расположен умеренный пояс; по изотерме +10оС – границы холодного пояса.

Солнечные лучи проходят через прозрачную атмосферу, не нагревая ее, они достигают земной поверхности, нагревают ее, а от нее за счет длинноволнового излучения нагревается воздух.

Степень нагрева поверхности, а значит и воздуха, зависят, прежде всего, от широты местности, а также от 1) высоты над уровнем моря (с подъемом вверх температура воздуха уменьшается в среднем на 0,6ºС на 100 м.

; 2) особенностей подстилающей поверхности которая может быть разной по цвету и иметь различное альбедо – отражающую способность горных пород. Также разные поверхности имеют разную теплоемкость и теплоотдачу. Вода из-за высокой теплоемкости медленно нагревается и медленно, а суша наоборот.

3) от побережий в глубь материков количество водного пара в воздухе уменьшается, а чем прозрачнее атмосфера, тем меньше рассеивается в ней солнечных лучей каплями воды, и больше солнечных лучей достигает поверхности Земли.

Вся совокупность солнечной материи и энергии, поступающая на землю называется Солнечная радиация. Она делится на прямую и рассеянную. Прямая радиация – это совокупность прямых солнечных лучей, пронизывающих атмосферу при безоблачном небе.

Рассеянная радиация – часть радиации, рассеивающаяся в атмосфере, лучи при этом идут во всех направлениях. П + Р = Суммарная радиация. Часть суммарной радиации отраженная от поверхности Земли называется отраженная радиация. Часть суммарной радиации поглощенная поверхностью Земли – поглощенная радиация.

Тепловая энергия, движущаяся от нагретой атмосферы к поверхности Земли, навстречу потоку тепла от Земли называется встречное излучение атмосферы.

Годовое количество суммарной солнечной радиации в ккал/см2 год (по Т.В. Власовой).

Эффективное излучение – величина, выражающая фактический переход тепла от поверхности Земли к атмосфере. Разница между излучением Земли и встречным излучением атмосферы определяет прогрев поверхности.

От эффективного излучения напрямую зависит радиационный баланс – результат взаимодействия двух процессов прихода и расхода солнечной радиации. На величину баланса во многом влияет облачность.

Там где она значительная в ночное время она перехватывает длинноволновое излучение Земли не давая ему уйти в космос.

От поступления солнечной радиации напрямую зависят температуры подстилающей поверхности и приземных слоев воздуха и тепловой баланс.

Тепловой баланс определяет температуру, ее величину и изменение на той поверхности, которая непосредственно нагревается солнечными лучами. Нагреваясь, эта поверхность, передает тепло (в длинноволновом диапазоне) как ниже лежащим слоям, так и атмосфере. Саму поверхность называют деятельной поверхностью.

Основные составляющие теплового баланса атмосферы и поверхности Земли как целого

Показатель

Величина в %

Энергия поступающая к поверхности Земли от Солнца

100

Радиация, отражаемая атмосферой в межпланетное пространство, в том числе

1) отражается облаками

2) рассеивается

31

24

7

Радиация, поглощаемая атмосферой, в том числе:

1) поглощается облаками

2) поглощается озоном

3) поглощается водяным паром

17

1

3

13

Радиация, достигающая подстилающей поверхности (прямая + рассеянная)

52

Из неё: 1) отражается подстилающей поверхностью за пределы атмосферы

2) поглощается подстилающей поверхностью.

4

48

Из неё: 1) эффективное излучение

2) турбулентный теплообмен с атмосферой

3) затраты тепла на испарение

18

8

22

В суточном ходе температуры поверхности, сухой и лишенной растительности, в ясный день максимум наступает после 14 часов, а минимум – около момента восхода Солнца. Нарушать суточный ход температуры может облачность, влажность и растительность поверхности.

Дневные максимумы температуры поверхности суши могут составлять +80оС и более. Суточные колебания достигают 40о. Величины экстремальных значений и амплитуды температур зависят от широты места, времени года, облачности, тепловых свойств поверхности, ее цвета, шероховатости, характера растительного покрова, ориентировки склонов (экспозиции).

Нагреваясь, поверхность передает тепло почвогрунтам. На передачу тепла от слоя к слою затрачивается время, и моменты наступления максимальных и минимальных значений температуры в течение суток запаздывает на каждые 10 см примерно на 3 часа.

Чем глубже слой, тем меньше тепла он получает и тем слабее в нем колебания температур. На глубине в среднем около 1 м суточные колебания температуры почвы «затухают».

Слой в котором они прекращаются называется слоем постоянной суточной температуры.

На глубине 5-10 м в тропических широтах и 25 м в высоких широтах находится слой постоянной годовой температуры, где температура близка к средней годовой температуре воздуха над поверхностью.

Вода медленнее нагревается и медленнее отдает тепло. К тому же солнечные лучи могут проникать на большую глубину, непосредственно нагревая более глубокие слои.

Перенос тепла на глубину идет не столько за счет молекулярной теплопроводности, а в большей мере за счет перемешивания вод турбулентным путем или течениями.

При остывании поверхностных слоев воды возникает тепловая конвекция, также сопровождающаяся перемешиванием.

В отличие от суши суточные колебания температуры на поверхности океана меньше. В высоких широтах в среднем всего 0,1ºС, в умеренных – 0,4ºС, в тропических – 0,5ºС, Глубина проникновения этих колебаний 15-20 м.

Годовые амплитуды температуры на поверхности океана от 1ºС в экваториальных широтах до 10,2ºС в умеренных. Годовые колебания температуры проникают на глубину 200-300 м.

Моменты максимумов температуры водоемов запаздывают по сравнению с сушей. Максимум наступает около 15-16 часов, минимум – через 2-3 часа после восхода Солнца. Годовой максимум температуры на поверхности океана в северном полушарии приходится на август, минимум – на февраль.

Воздух нижнего слоя атмосферы нагревается за счет передачи ему тепла от подстилающей поверхности за счет термической турбулентности или термической конвекции.

В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса (за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию) в среднем на 0,6º на каждые 100 м.

При опускании воздух нагревается на ту же величину.

Распределение тепла в нижнем слое атмосферы может иметь и обратный порядок. Возрастание температуры с высотой называют инверсией, а слой, в котором температура с высотой возрастает, – слоем инверсии.

Инверсия бывает радиационной – когда лучи заходящего Солнца нагревают верхние слои воздуха; адвективной– при вторжении (адвекции) теплого воздуха на холодную поверхность; орографическая – из-за скопления холодного воздуха в котловинах.

Суточный и годовой ход температуры в нижнем слое тропосферы до высоты 2 км, в общем, отражает ход температуры поверхности. С удалением от поверхности амплитуды колебаний температуры уменьшаются, а моменты максимума и минимума запаздывают.

Абсолютные максимумы температуры воздуха наблюдались в южном полушарии – в Австралии (+51ºС), в северном полушарии – в Северной Америке (Долина Смерти, США, Гринлэнд-Рэнче +56,7ºС) и на Мексиканском нагорье. Абсолютные минимумы отмечены в Антарктиде (-89,2ºС, ст. Восток) и в Сибири (Верхоянск, -68ºС, Оймякон, -77,8ºС).

Самая высокая среднегодовая температура Северной Африке (г. Лу, Сомали, +31ºС), самая низкая – в Антарктиде (ст. Восток, -55,6ºС). До сентября 2012 г. считалось, что самая высокая температура приземного воздуха была измерена в Ливии, Эль-Азизия – +58ºС.

Всемирной Метеорологической организацией эти данны ебыли признаны недействительными.

Еще статьи о тепловом режиме атмосферы

Источник: http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-11-14-45-02/95/397-2011-01-21-11-11-07.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.