Основная часть солнечной энергии достигает земли в виде трех составляющих: видимого света (40 %) и инфракрасного излучения (50 %), ультрафиолета (10 %). Наиболее значимой и хорошо изученной частью солнечного излучения являются ультрафиолетовые лучи. Они представлены тремя типами различных по длине волн и обозначаются буквами латинского алфавита: UVC-лучи — самые короткие (190-280 нм). UVB-лучи — средневолновые (280-320 нм) и UVA-лучи — длинноволновые (320-400 нм). Говоря о воздействии ультрафиолета на человека, подразумевают воздействие UVB- и UVA-лучей. Короткие UVC-лучи практически полностью поглощаются озоновым слоем атмосферы, как и короткие и очень активные космические γ-лучи. Эти лучи губительны для всего живого на поверхности земли, поэтому проблема целостности озонового слоя вызывает обеспокоенность ученых всего мира. Искусственные UVC-лучи используют для обеззараживания помещений.
UVB-лучи больше рассеиваются при прохождении через атмосферные слои, чем UVA, с увеличением географической широты уровень UVB-излучения уменьшается. Кроме того, его интенсивность зависит от времени года и существенно меняется в течение дня.
Большая часть UVB поглощается озоновым слоем, в отличие от UVA, и его доля во всей энергии ультрафиолетового излучения в летний полдень составляет около 3 %.
Различна и проникающая способность через барьер кожного покрова. Так, UVB-лучи на 70 % отражаются роговым слоем, на 20 % ослабляются при прохождении через эпидермис, дермы достигают лишь 10 %. UVA-лучи за счет поглощения, отражения и рассеивания с меньшими потерями проникают в дерму — 20-30 % и около 1 % от общей энергии достигает подкожной клетчатки.
Длительное время считалось, что доля UVB-лучей в повреждающем действии ультрафиолета составляет 80 %, поскольку именно этот спектр отвечает за возникновение эритемы солнечного ожога. На сегодняшний день известен целый ряд биологических эффектов солнечной радиации с преимущественным значением разных диапазонов ультрафиолета. Потемнение меланина (легкий и быстро проходящий загар) возникает под влиянием UVA уже через несколько часов и связан с фотооксидацией уже имеющегося меланина и его быстрым перераспределением по отросткам меланоцитов в эпидермальные клетки. Замедленный загар развивается через 3 дня и вызывается действием UVB-лучей. Он обусловлен активным синтезом меланина в меланосомах, увеличением количества меланоцитов и активизацией синтетических процессов в ранее неактивных меланоцитах. Замедленный загар более устойчив.
Синтез витамина D 3 происходит под воздействием UVB-лучей. Достаточным считается ежедневная экспозиция лица и рук в течение примерно 15 мин, по данным ВОЗ. Необходимо учитывать и географический фактор, поскольку на некоторых широтах высокий уровень UVA-облучения и низкий UVB-лучей, что может быть недостаточным для синтеза витамина D 3 .
Сильное воздействие ультрафиолета проявляется в виде солнечной эритемы и/или ожога. Эритематогенными являются UVB-лучи. Часто для оценки эффекта UV-облучения используется термин «минимальная эритемная доза» (МЭД) — энергетическая экспозиция UV-излучения, вызывающая едва заметную эритему необлученной ранее кожи. Для светлой кожи 1 МЭД равна 200-300 Дж/м 2 . Однако величина излучения, необходимая для развития эритемы, является сугубо индивидуальной и зависит от типа кожи, ее физиологической чувствительности к солнечным лучам.
Действие UVB на нормальную, не привыкшую к солнцу кожу вызывает фотозащитную реакцию — синтез меланина меланоцитами, увеличение количества меланосом. Это ограничивает поступление ультрафиолета до базального слоя и до меланоцитов. Наряду с этим наблюдается гиперплазия эпидермиса за счет пролиферации кератиноцитов, что также приводит к рассеиванию и ослаблению UV-излучения. Данные изменения носят адаптационный характер и позволяют коже выдерживать последующее облучение.
UVA-облучение не вызывает солнечных ожогов. Однако при длительной экспозиции (месяцы, годы) именно эти лучи вызывают появление признаков фотостарения, а также UV-индуцированный канцерогенез. UVA — это основной фактор цитотоксического воздействия солнечного света в базальном слое эпидермиса, за счет образования свободных радикалов и повреждения цепей ДНК. Поскольку UVA-излучение не способствует утолщению эпидермиса, вызываемый им загар малоэффективен в качестве защиты от последующего излучения.
Известно воздействие ультрафиолета на иммунитет. Ряд исследователей предполагают, что UV-облучение подавляет реакции иммунной системы человека. UVA- и UVB-излучение может активировать вирус герпеса. Экспериментальные данные о возможной активации ВИЧ, по данным ВОЗ, не подтвердились. Однако при недостатке ультрафиолета также отмечается снижение иммунитета (уменьшается титр комплемента, активность лизоцима и др.). Применение профилактических курсов UV-излучения в условиях его дефицита (в северных широтах) обладает выраженным адаптационным действием.
Клетки Лангерганса (мигрирующие дентритные клетки) играют роль в иммунологическом распознавании и чрезвычайно чувствительны к ультрафиолету. Их функция нарушается при достижении субэритемных доз облучения (1/2 МЭД). Обращает на себя внимание и более длительный срок восстановления популяции этих клеток после UVA-облучения (2-3 нед), нежели после UVB (48 ч).
Считается, что достоверно установлено влияние UV-излучения на частоту возникновения рака кожи. Относительно влияния UV на возникновение меланомы мнения специалистов расходятся. Часто отмечается преимущественное развитие меланом на открытых участках тела, подвергшихся избыточному воздействию солнечного света. Заболеваемость меланомой продолжает расти, причем в одних и тех же географических районах темнокожее население болеет реже. В Европе заболеваемость и смертность гораздо выше, нежели в северных странах.
Парадоксально, что смертность от меланомы снижается при увеличении дозы UVB. Такое положительное влияние может быть связано как со стимуляцией фотозащитного эффекта, так и с синтезом витамина D. Онкологи рассматривают гормональную форму vit D 3 -кальцитриол, синтезируемый в почках, как фактор, регулирующий дифференцировку и пролиферацию опухолевых клеток. Необходимая доза для синтеза vitD3 невелика и составляет около 55 МЭД в год.
Среди факторов естественной фотозащиты человека особое место принадлежит меланину. Количество и качество меланина определяет устойчивость к ультрафиолетовому воздействию и сопряжено с цветом кожи, волос, глаз. Активность меланогенеза и способность кожи к загару легли в основу деления людей на фототипы.
Тип 1 — всегда обгорают, никогда не загорают (рыжие, альбиносы);
Тип 2 — иногда обгорают, с трудом добиваются загара (блондины);
Тип 3 — иногда обгорают, могут загореть (европеоиды);
Тип 4 — обгорают только небольшие участки, всегда загорают (азиаты, индейцы);
Тип 5 — обгорают редко, приобретают интенсивный загар (дравиды, австралийские аборигены);
Тип 6 — никогда не обгорают, сильно загорают (негроиды).
Отмечены существенные различия в количестве и распределении меланосом у белых и чернокожих людей: у последних отмечается большее количество меланосом, причем с более равномерным их распределением в коже. В результате даже загоревший белокожий человек хуже защищен от воздействия ультрафиолета.
Среди факторов естественной фотозащиты особенно важна система репарации ДНК. Клетки имеют ряд защитных механизмов, посредством которых они могут восстанавливать повреждения в цепях ДНК. В частности, используется механизм репарации путем выщепления, в ходе которого небольшой участок поврежденной цепи ДНК удаляется и замещается новосинтезированным неповрежденным участком. Многие клетки подключают для репарации ДНК механизм фотореактивации, с помощью которого повреждение может быть исправлено без расщепления молекулы ДНК. При этом с молекулой ДНК, содержащей пиримидиновый димер, связывается фермент. В результате поглощения света (300-500 нм) комплексом «фермент ДНК» фермент активируется и восстанавливает поврежденный участок молекулы, расщепляя димеры с образованием нормальных пиримидиновых оснований.
На сегодняшний день существует много требований к вновь создаваемым препаратам с учетом их эффективности и безопасности для потребителя. Наиболее привычный и понятный sun protection factor — SPF. Это коэффициент, выражающий отношение МЭД защищенной UV-фильтром кожи к МЭД незащищенной кожи. SPF ориентирован на эритемный эффект, вызванный UVB-излучением. Поскольку повреждающее действие UVA не связано с эритемой, SPF не дает никакой информации о защищенности от UVA-излучения. В настоящее время используется несколько показателей, в основе которых заложена выраженность моментальной и отсроченной пигментации кожи, возникающей в ответ на действие UVA-лучей, защищенную и незащищенную фотопротектором (IPD-immediate pigment darkening, PPD-persistent pigment darkening). Используется также фактор, основанный на степени проявления фототоксичности.
Для европейских производителей фотозащитных средств сегодня существует единая классификация Colipa, оценивающая допустимые значения SPF: низкая фотозащита — 2-4-6; средняя фотозащита — 8-10-12; высокая фотозащита — 15-20-25; очень высокая фотозащита — 30-40-50; максимальная фотозащита — 50+.
В солнцезащитных средствах используются две группы соединений, отличающихся по механизму защитного действия. Первая — это экраны, являющиеся по химической природе минеральными соединениями. Они отражают и преломляют солнечные лучи и, как правило, «работают» на поверхности кожи. К ним относятся диоксид цинка (ZnO), диоксид титана (TiO 2), оксид железа (FeO Fe 3 O 4).
Другая группа — химические фильтры, которые представляют собой органические соединения. Они поглощают ультрафиолет, преобразуются в фотоизомеры. Поглощенная энергия при обратном процессе высвобождается уже в безопасном длинноволновом излучении.
К UVB-фильтрам относятся: циннаматы, бензофенон, пара-аминобезойная кислота, салицилаты, производные камфоры; UVA-фильтры — это дибензоилметан, бензофенон, производные камфоры, соединения, способные проникать в глубь эпидермиса.
Наиболее широко (до конца 1980-х годов) применялись препараты, содержащие эфиры парааминобензойной кислоты (РАВА). Сейчас на их смену пришли оксибензон, октокрилен, антранилаты и циннаматы.
Кроме спектра поглощения, значение имеет и коэффициент гашения, т. е. насколько активно препарат поглощает энергию (настолько он эффективен). Эффективными считаются значения не менее 20.000 (butyimethoxydibenzoyl methane — 31.000, octyldemethil PABA — 28.400, ethylhexyl p-methoxycinnamate — 24.200).
Следующей важной особенностью солнцезащитных средств является фотостабильность — способность сохранять свою структуру и свойства под влиянием излучения. Некоторые химические фильтры в значительной мере подвергаются фотолизу. К примеру, через 15 мин после воздействия солнечного света отмечается снижение активности: octyldimetyl PABA — на 15 %, avobenzone — до 36 %, octyl-p-methoxycinnamate — на 4,5 %.
Устойчивость препарата отражает его способность оставаться на коже и сохранять свою поглощающую способность. Это чрезвычайно важно, поскольку солнцезащитное средство используется вне комфортных условий: на жаре (потение), при купании, физических нагрузках.
Если солнцезащитный препарат (СЗП) поглощает только UVB-лучи и малоэффективен в отношении UVA-лучей, создается ошибочное ощущение безопасности длительного пребывания под солнцем.
Самым высоким требованием, предъявляемым к СЗП, соответствует солнцезащитная линия «Фотодерм». Введение инновационных молекул позволяет сочетать достоинства и фильтров, и экранов, избегая недостатки обеих групп. На сегодня «Фотодерм» обладает максимально широким спектром фотозащиты, включая UVB- и UVA-лучи, сохраняет клетки эпидермиса, включая клетки Лангерганса, от мутационного действия ультрафиолета.
Эффект создается благодаря особым микрочастицам: Тиносорб М — органический экран, Тиносорб S — новый химический фильтр. Соединения нового поколения, способные эффективно поглощать UVB- и UVA-лучи, включая короткие UVA (320-340 нм) и длинные UVA (340-400 нм). Разработанный лабораторией «Биодерма» фильтр «Клеточная биозащита», состоящий из двух натуральных молекул (эктоина и маннитола) позволяет защищать клетки Лангерганса, защищать структуры ДНК, стимулировать синтез протеина, чтобы не допустить термического шока, сохранять иммунную систему.
«Фотодерм мах» — представитель экстремальной степени защиты от всего спектра ультрафиолетового воздействия, наделенный онкопротекторной активностью.
Сотрудниками лаборатории «Биодерма» разработаны специфические фотозащитные средства, с учетом особенностей фотозависимых состояний: для больных витилиго — «Фотодерм мах тональный», для пациентов, страдающих розацеа, — «Фотодерм АR», для подростков с угревыми высыпаниями — «Фотодерм AKN», при локальной гиперпигментации — «Фотодерм SPOT».
До сих пор предметом дискуссий среди сторонников и противников загара остается главный вопрос: полезен или вреден ультрафиолет для человека? О несомненной пользе говорит тот факт, что солнечные лучи с начала века используют для лечения самых разных заболеваний (так называемая «гелиотерапия»). Солнечные лучи обладают выраженным антидепрессивным действием. Полноспектровое освещение с низкой эмиссией ультрафиолета применяют в лечении сезонных аффективных расстройств. Дерматологические заболевания (псориаз, атопический дерматит, склеродермия, ихтиоз) поддаются терапии с помощью ультрафиолета.
Солнце — непростой друг и союзник. Даже здоровому человеку, планирующему свой отдых в непривычном для него регионе, необходимо проконсультироваться со специалистом, чтобы отдых послужил укреплению здоровья.
По вопросам литературы обращайтесь в редакцию.
Л. О. Мечикова, В. В. Савенков
КВД № 3, Москва
Ученые из США и Израиля обнаружили, что интенсивность гамма-излучения Солнца зависит от его активности и положения источника на поверхности, что противоречит всем существующим теоретическим моделям.
Для этого исследователи проанализировали данные космического гамма-телескопа «Ферми», собранные в 2008–2018 годах. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org. Расширенная версия работы опубликована в Physical Review D (препринт).
Несмотря на то, что бо?льшая часть излучения Солнца приходится на видимую (44 процента) и инфракрасную (48 процентов) области спектра, наша звезда также является ярким источником гамма-лучей. Энергия фотонов гамма-излучения (гамма-квантов) превышает 100 килоэлектронвольт, что примерно в сто тысяч раз больше энергии фотонов видимого света. В настоящее время ученые рассматривают два принципиально разных механизма образования таких высокоэнергетических фотонов. С одной стороны, фотоны могут разгоняться в солнечном гало за счет обратного комптоновского рассеяния на электронах космических лучей. Этот эффект довольно хорошо изучен на практике и в теории; в то же время, он работает только во время солнечных вспышек и не позволяет получить энергию более четырех гигаэлектронвольт.
С другой стороны, гамма-кванты могут рождаться внутри Солнца, когда разогнанные до околосветовых скоростей протоны космических лучей врезаются в молекулы солнечного . Этот процесс не привязан к солнечным вспышкам и позволяет получить фотоны c энергиями порядка 100 гигаэлектронвольт. Впрочем, ученые до сих пор плохо понимают физику этого процесса. Единственная теоретическая модель, которая объясняет излучение гамма-квантов солнечным диском, - модель SSG (Seckel, Stanev & Gaisser), - была разработана в 1991 году и плохо согласуется с данными наблюдений.
В 2014 году группа ученых под руководством Кенни Нг (Kenny Ng) проанализировала данные космического телескопа «Ферми», наблюдавшего за Солнцем в течение шести лет, и обнаружила у солнечного гамма-излучения несколько свойств, которые нельзя объяснить в рамках модели SSG. Во-первых, интенсивность излучения солнечного диска более чем в 50 раз превышала интенсивность излучения короны (на энергии порядка 10 гигаэлектронвольт).
Во-вторых, энергия фотонов достигала 100 гигаэлектронвольт. В-третьих, интенсивность гамма-излучения оказалась отрицательно скоррелирована с солнечной активностью - другими словами, поток гамма-квантов был максимален, когда интенсивность солнечных вспышек и число солнечных пятен были минимальны. Модель SSG предсказывает гораздо меньшую интенсивность излучения, а также не может объяснить сезонные колебания интенсивности. К сожалению, собранных данных оказалось недостаточно, чтобы разработать корректную теорию, а потому ученые продолжили наблюдения.
Теперь исследователи представили результаты аналогичного анализа - однако на этот раз наблюдения покрывали практически весь 11-летний цикл солнечной активности (с 2008 по 2018 год) и были более качественными (то есть имели большее пространственное и энергетическое разрешение) за счет изменения алгоритма обработки данных. Это позволило ученым выделить еще несколько особенностей солнечного гамма-излучения.
Оказалось, что интенсивность излучения зависит не только от фазы цикла, но и от положения точки на поверхности Солнца - иначе говоря, в излучении можно выделить полярную и экваториальную компоненту, которые по-разному изменяются со временем. Полярная компонента практически постоянна в ходе солнечного цикла, а ее спектр резко обрывается после 100 гигаэлектронвольт. В то же время, экваториальная компонента резко возрастает в минимумах солнечной активности (в данном случае, в 2009 году) и пренебрежимо мала в остальные промежутки времени, а ее спектр простирается вплоть до 200 гигаэлектронвольт. Суммарно за весь период наблюдений астрономы зарегистрировали девять фотонов с энергиями более 100 гигаэлектронвольт - все они пришли из экваториальных областей, причем восемь из них были излучены в 2009 году (предыдущий минимум) и еще один в начале 2018 года (начало нового минимума). Кроме того, 13 декабря 2008 года исследователи зафиксировали одно «сдвоенное» событие - две практически одновременные вспышки с энергией более 100 гигиэлектронвольт (вспышки были разделены временны?м промежутком около 3,5 часов). Ученые отмечают, что эти вспышки могут быть связаны с корональным выбросом массы, который начался 12 декабря.
Разумеется, объяснить эти зависимости в рамках модели SSG нельзя, поскольку она предсказывает, что интенсивность излучения не зависит от времени и положения точки на поверхности Солнца. Поэтому ученые рассмотрели несколько альтернативных моделей - например, фокусировку или захват космических лучей магнитными полями Солнца - но ни одна из них так и не смогла воспроизвести наблюдаемые зависимости. Тем не менее, авторы статьи продолжают наблюдать за Солнцем и надеются, что в будущем корректная модель все-таки будет разработана.
С тех пор, как в 2008 году космический телескоп «Ферми» был запущен на орбиту, он успел сделать несколько крупных открытий. Например, в ноябре 2015 года телескоп обнаружил самый мощный гамма-пульсар, светимость которого в двадцать раз превышала светимость предыдущего рекордсмена. В июне 2016 он зафиксировал гамма-всплеск, полная энергия которого эквивалентна массе полной аннигиляции вещества Солнца (~2,5?1054 эрг). В октябре 2017 «Ферми» впервые в истории зарегистрировал гамма-излучение, пришедшее практически одновременно с гравитационными волнами от сливающихся нейтронных звезд.
Кроме того, с помощью телескопа ученым удалось увидеть вспышку на обратной стороне Солнца и показать, что темная материя не причастна к избытку гамма-излучения, исходящего из центра Млечного пути. Подробнее про работу телескопа «Ферми» можно прочитать в статьях астрофизика Бориса Штерна, приуроченных к десятилетию миссии.
Поскольку космические лучи поглощаются веществом Солнца, в окрестности звезды их интенсивность резко падает - получается, будто отбрасывает характерную «тень» в свете гамма-излучения. Измеряя, как эта тень смещается в течение года, в январе этого года группа The Tibet AS? оценила величину межпланетного магнитного поля и показала, что результаты наблюдений почти в полтора раза расходятся с теорией потенциального магнитного поля. Это указывает на то, что некоторые приближения, необходимые для работы теории, на практике не выполняются.
Солнце - главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.
Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.
Диаметр солнечного ядра составляет 150-175 000 км, около 20-25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.
Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.
Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность - это и есть конвекция.
Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.
Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы - спикулы.
Последняя внешняя оболочка нашей звезды - корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны - 1-2 млн К, но есть участки с 20 млн К.
Солнечный ветер - это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.
Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.
Солнце - самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:
Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.
Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.
Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.
Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.
На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:
Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.
В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.
Все тепло на Земле - это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.
Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.
Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:
Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй - Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.
Солнце играет важную роль для нас на Земле. Оно обеспечивает планету и все, что на ней находится важными факторами, такими как свет и тепло. Но что такое солнечное излучение, спектр солнечного света, как все это влияет на нас и на глобальный климат в целом?
Плохие мысли обычно приходят на ум, когда вы думаете о слове "радиация". Но солнечная радиация на самом деле очень хорошая вещь - это солнечный свет! Каждое живое существо на Земле зависит от него. Он необходим для выживания, согревает планету, обеспечивает питание для растений.
Солнечное излучение - это весь свет и энергия, которые исходят от солнца, и есть много различных его форм. В электромагнитном спектре различают различные типы световых волн, излучаемых солнцем. Они похожи на волны, которые вы видите в океане: они перемещаются вверх и вниз и из одного места в другое. Спектр солнечного изучения может иметь разную интенсивность. Различают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение.
Спектр солнечного излучения образно напоминает клавиатуру пианино. Один ее конец имеет низкие ноты, в то время как другой - высокие. То же самое относится и к электромагнитному спектру. Один конец имеет низкие частоты, а другой - высокие. Низкочастотные волны являются длинными в течение заданного периода времени. Это такие вещи, как радар, телевизор и радиоволны. Высокочастотные излучения - это высокоэнергетические волны с короткой длиной. Это означает, что длина самой волны очень коротка для данного периода времени. Это, например, гамма-лучи, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи.
Вы можете думать об этом так: низкочастотные волны похожи на подъем на холм с постепенным поднятием, в то время как высокочастотные волны похожи на быстрый подъем на крутой, почти вертикальный холм. При этом высота каждого холма одинакова. Частота электромагнитной волны определяет, сколько энергии она несет. Электромагнитные волны, которые имеют большую длину и, следовательно, более низкие частоты, несут гораздо меньше энергии, чем с более короткими длинами и более высокими частотами.
Вот почему рентгеновские лучи и могут быть опасными. Они несут так много энергии, что, если попадают в ваше тело, могут повредить клетки и вызвать проблемы, такие как рак и изменение в ДНК. Такие вещи, как радио и инфракрасные волны, которые несут гораздо меньше энергии, на самом деле не оказывают на нас никакого влияния. Это хорошо, потому что вы, конечно, не хотите подвергать себя риску, просто включив стерео.
Видимый свет, который мы и другие животные можем видеть нашими глазами, расположен почти в середине спектра. Мы не видим никаких других волн, но это не значит, что их там нет. На самом деле, насекомые видят ультрафиолетовый свет, но не наш видимый. Цветы выглядят для них совсем по-другому, чем для нас, и это помогает им знать, какие растения посетить и от каких из них держаться подальше.
Мы принимаем солнечный свет как должное, но так не обязано быть, потому что, по сути, вся энергия на Земле зависит от этой большой, яркой звезды в центре нашей Солнечной системы. И пока мы находимся в ней, мы должны также сказать спасибо нашей атмосфере, потому что она поглощает часть излучения, прежде чем оно достигнет нас. Это важный баланс: слишком много солнечного света, и на Земле становится жарко, слишком мало - и она начинает замерзать.
Проходя через атмосферу, спектр солнечного излучения у поверхности Земли дает энергию в разных формах. Для начала рассмотрим различные способы ее передачи:
Солнце обладает разным излучением: от рентгеновских лучей до радиоволн. Солнечная энергия - это свет и тепло. Его состав:
Мы получаем солнечной энергии при интенсивности 1 киловатт на квадратный метр на уровне моря в течение многих часов в день. Около половины излучения находится в видимой коротковолновой части электромагнитного спектра. Другая половина - в ближней инфракрасной, и немного в ультрафиолетовом отделе спектра.
Именно ультрафиолетовое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность большую, чем другие: до 300-400 нм. Часть этого излучения, которое не поглощается атмосферой, производит загар или солнечный ожог для людей, которые были в солнечном свете в течение длительных периодов времени. Ультрафиолетовое излучение в солнечном свете имеет как положительные, так и отрицательные последствия для здоровья. Он является основным источником витамина D.
Видимое излучение в солнечном спектре имеет интенсивность среднего уровня. Количественные оценки потока и вариации его спектрального распределения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра представляют большой интерес при изучении солнечно-наземных воздействий. Диапазон от 380 до 780 нм виден невооруженным взглядом.
Причина в том, что основная часть энергии солнечной радиации сосредоточена в этом диапазоне и она определяет тепловое равновесие атмосферы Земли. Солнечный свет является ключевым фактором в процессе фотосинтеза, используемого растениями и другими автотрофными организмами для преобразования световой энергии в химическую, которая может быть использована в качестве топлива для организма.
Инфракрасный спектр, который охватывает от 700 нм до 1 000 000 нм (1мм), содержит важную часть электромагнитного излучения, которое достигает Земли. Инфракрасное излучение в солнечном спектре имеет интенсивность трех видов. Ученые делят этот диапазон на 3 типа на основе длины волны:
Многие животные (включая человека) имеют чувствительность в диапазоне от приблизительно 400-700 нм, и полезный спектр цветового зрения у человека, например, составляет примерно 450-650 нм. Помимо эффектов, которые возникают на закате и восходе солнца, спектральный состав изменяется, в первую очередь, по отношению к тому, как непосредственно солнечный свет попадает на землю.
Каждые две недели Солнце снабжает нашу планету таким количеством энергии, что ее хватает всем жителям на целый год. В связи с этим все чаще солнечное излучение рассматривают, как альтернативный источник энергии.
Солнце испускает три типа ультрафиолетовых лучей. Каждый из этих типов по-разному воздействует на кожу.
Большинство из нас после отдыха на пляже чувствует себя более здоровыми и полными жизни. Благодаря живительным лучам в коже образуется витамин D, который необходим для полноценного усвоения кальция. Но благотворно воздействуют на организм только небольшие дозы солнечного облучения.
Но сильно загорелая кожа это все-таки поврежденная кожа и,как следствие преждевременное старение и высокий риск развития рака кожи.
Солнечный свет - электромагнитное излучение. Кроме видимого спектра излучения в нем присутствует ультрафиолетовое, которое собственно и отвечает за загар. Ультрафиолет стимулирует способность пигментных клеток меланоцитов производить больше меланина, выполняющего защитную функцию.
Существуют три типа ультрафиолетовых лучей, которые различаются по длине волны. Ультрафиолетовое излучение способно проникать сквозь эпидермис кожи в более глубокие слои. Это активизирует процесс производства новых клеток и кератина, в результате кожа становится более жесткой и грубой. Солнечные лучи, проникая сквозь дерму разрушают коллаген и приводят к изменениям толщины и текстура кожи.
Эти лучи обладают наиболее низким уровнем радиации. Раньше было принято считать, что они безвредны, однако, в настоящее время доказано, что это не так. Уровень этих лучей остается практически постоянным на протяжении всего дня и года. Они проникают даже сквозь стекло.
УФ лучи типа А проникают сквозь слои кожи, достигая дермы, повреждают основание и структуру кожи, разрушая волокна коллагена и эластина.
А-лучи способствуют появлению морщин, уменьшают эластичность кожи, ускоряют появление признаков преждевременного старения, ослабляют защитную систему кожи, делая ее более подверженной инфекциям и, возможно, онкологическим заболеваниям.
Лучи этого типа испускаются солнцем лишь в определенные времена года и часы дня. В зависимости от температуры воздуха и географической широты они обычно проникают в атмосферу в период с 10 до 16 часов.
УФ лучи типа В наносят коже более серьезный урон, так как взаимодействуют с молекулами ДНК, которые содержатся в клетках кожи. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. Излучение этого типа усиливает активность свободных радикалов, которые ослабляют естественную защитную систему кожи.
Ультрафиолетовые лучи В способствуют появлению загара и вызывают солнечные ожоги, ведут к преждевременному старению и появлению темных пигментных пятен, делают кожу грубой и шершавой, ускоряют появление морщин, могут спровоцировать развитие предраковых заболеваний и рака кожи.
