Światło słoneczne - Sunlight

Światło świeci się na dwóch różnych stronach amerykańskiego stanu z New Jersey . Sunrise na Jersey Shore w Spring Lake , Monmouth County (powyżej), a zachód słońca nad brzegiem w Sunset Beach , Cape May County (poniżej). Oba są filtrowane przez wysokie chmury stratusowe .

Wschód słońca nad Zatoką Meksykańską i Florydą z Apollo 7 .

Światło słoneczne to część promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez Słońce , w szczególności światło podczerwone , widzialne i ultrafioletowe . Na Ziemi światło słoneczne jest rozpraszane i filtrowane przez ziemską atmosferę i jest widoczne jako światło dzienne, gdy Słońce znajduje się nad horyzontem . Kiedy bezpośrednie promieniowanie słoneczne nie jest blokowane przez chmury , jest odbierane jako światło słoneczne , połączenie jasnego światła i promieniowania cieplnego . Gdy zablokowany przez chmury lub odbite od innych obiektów , światło jest rozpraszane . Źródła wskazują „Średnią na całej ziemi” wynoszącą „164 waty na metr kwadratowy w ciągu 24 godzin”.

Promieniowanie ultrafioletowe w świetle słonecznym ma zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki zdrowotne, ponieważ jest zarówno niezbędne do syntezy witaminy D _{3, jak} i działa mutagennie .

Światło słoneczne potrzebuje około 8,3 minuty, aby dotrzeć do Ziemi z powierzchni Słońca. Foton rozpoczynający się w centrum Słońca i zmieniający kierunek za każdym razem, gdy napotyka naładowaną cząstkę , potrzebowałby od 10 000 do 170 000 lat, aby dotrzeć na powierzchnię.

Światło słoneczne jest kluczowym czynnikiem w fotosyntezie , procesie wykorzystywanym przez rośliny i inne organizmy autotroficzne do przekształcania energii świetlnej , zwykle pochodzącej ze Słońca, w energię chemiczną, która może być wykorzystana do syntezy węglowodanów i do napędzania aktywności organizmów.

Pomiar

Naukowcy mogą mierzyć intensywność światła słonecznego za pomocą rejestratora nasłonecznienia , piranometru lub pirheliometru . Aby obliczyć ilość światła słonecznego docierającego do ziemi, należy wziąć pod uwagę zarówno mimośród eliptycznej orbity Ziemi, jak i tłumienie przez ziemską atmosferę . Pozaziemskie natężenie oświetlenia słonecznego ( E _ext ), skorygowane względem orbity eliptycznej przy użyciu liczby dni w roku (dn), jest dobrze przybliżone przez

${\ Displaystyle E_ {\ rm {rozszerzenie}} = E_ {\ rm {sc}} \ cdot \ lewo (1 + 0,033412 \ cdot \ cos \ lewo (2 \ pi {\ Frac {{\ rm {dn}}) 3}{365}}\z prawej)\z prawej),}$

gdzie dn=1 1 stycznia; dn=32 1 lutego; dn=59 w dniu 1 marca (z wyjątkiem lat przestępnych, gdzie dn=60) itd. W tym wzorze używa się dn–3, ponieważ w dzisiejszych czasach peryhelium ziemskie , czyli najbliższe zbliżenie do Słońca, a zatem maksymalne E _ext występuje około 3 stycznia każdego roku. Wartość 0,033412 określa się wiedząc, że stosunek kwadratu peryhelium (0,98328989 AU) do kwadratu aphelium (1,01671033 AU) powinien wynosić około 0,935338.

Stała natężenia oświetlenia słonecznego ( E _sc ) wynosi 128×10 ³  luksów . Bezpośrednie normalne natężenie oświetlenia ( E _dn ), skorygowane o efekt tłumienia atmosfery, jest wyrażone wzorem:

${\ Displaystyle E_ {\ rm {dn}} = E_ {\ rm {ext}} \ e ^ {-cm}}$

gdzie c to ekstynkcja atmosferyczna, a m to względna optyczna masa powietrzna . Ekstynkcja atmosferyczna obniża liczbę luksów do około 100 000 luksów.

Całkowita ilość energii otrzymanej na poziomie gruntu od Słońca w zenicie zależy od odległości od Słońca, a tym samym od pory roku. Jest o 3,3% wyższy od średniej w styczniu i o 3,3% niższy w lipcu (patrz niżej). Jeżeli Pozaziemska promieniowania słonecznego 1367 W na metr kwadratowy (wartość, gdy odległość Ziemi Sun 1 jednostka astronomiczna ), a następnie bezpośrednie światło słoneczne na powierzchni ziemi, gdy słońce znajduje się w zenicie około 1050 W / m ² , ale całkowita ilość (bezpośrednio i pośrednio z atmosfery) uderzająca w ziemię wynosi około 1120 W/m ² . Pod względem energii światło słoneczne na powierzchni Ziemi ma około 52 do 55 procent podczerwieni (powyżej 700 nm ), 42 do 43 procent widzialnego (400 do 700 nm) i 3 do 5 procent ultrafioletu (poniżej 400 nm). W górnej części atmosfery światło słoneczne jest o około 30% bardziej intensywne i zawiera około 8% promieniowania ultrafioletowego (UV), przy czym większość dodatkowego promieniowania UV składa się z biologicznie szkodliwego ultrafioletu krótkofalowego.

Bezpośrednie światło słoneczne ma skuteczność świetlną około 93  lumenów na wat strumienia promieniowania . Pomnożenie liczby 1050 watów na metr kwadratowy przez 93 lumenów na wat wskazuje, że jasne światło słoneczne zapewnia natężenie oświetlenia około 98 000 luksów ( lumenów na metr kwadratowy) na prostopadłej powierzchni na poziomie morza. Oświetlenie poziomej powierzchni będzie znacznie mniejsze, jeśli Słońce nie jest bardzo wysoko na niebie. Średnio w ciągu dnia, największa ilość światła słonecznego na poziomej powierzchni występuje w styczniu na biegunie południowym (patrz nasłonecznienie ).

Podzielenie irradiance 1050 W / m ² od wielkości tarczy Słońca w steradianów daje średnią blask 15,4 MW na metr kwadratowy na steradian. (Jednak radiancja w środku tarczy słonecznej jest nieco wyższa niż średnia na całym dysku z powodu ciemnienia kończyn ). Pomnożenie tego przez π daje górną granicę irradiancji, którą można zogniskować na powierzchni za pomocą luster: 48,5 MW / m ² .

Skład i moc

Widmo promieniowania słonecznego nad atmosferą i na powierzchni. Wytwarzane są ekstremalne promienie UV i rentgenowskie (po lewej stronie pokazanego zakresu długości fal), ale stanowią one bardzo małe ilości całkowitej mocy wyjściowej Słońca.

Widmo promieniowania słonecznego słonecznego znajduje się w pobliżu , że czarnego ciała o temperaturze około 5800  K . Słońce emituje promieniowanie EM w większości widma elektromagnetycznego . Chociaż Słońce wytwarza promienie gamma w wyniku procesu fuzji jądrowej , wewnętrzna absorpcja i termalizacja przekształcają te super wysokoenergetyczne fotony w fotony o niższej energii, zanim dotrą do powierzchni Słońca i zostaną wyemitowane w kosmos. W rezultacie Słońce nie emituje promieni gamma z tego procesu, ale emituje promienie gamma z rozbłysków słonecznych . Słońce emituje również promienie X , ultrafiolet , światło widzialne , podczerwień , a nawet fale radiowe ; jedyną bezpośrednią sygnaturą procesu jądrowego jest emisja neutrin .

Chociaż korona słoneczna jest źródłem ekstremalnego promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego, promienie te stanowią tylko bardzo małą część mocy wyjściowej Słońca (patrz widmo po prawej). Widmo prawie całego słonecznego promieniowania elektromagnetycznego uderzającego w atmosferę Ziemi obejmuje zakres od 100  nm do około 1  mm (1 000 000 nm). To pasmo znacznej mocy promieniowania można podzielić na pięć regionów w rosnącej kolejności długości fal :

• Zakres ultrafioletu C lub (UVC), który obejmuje zakres od 100 do 280 nm. Termin ultrafiolet odnosi się do faktu, że promieniowanie ma wyższą częstotliwość niż światło fioletowe (a więc jest również niewidoczne dla ludzkiego oka ). Ze względu na absorpcję przez atmosferę bardzo niewiele dociera do powierzchni Ziemi. To spektrum promieniowania ma właściwości bakteriobójcze , takie jak stosowane w lampach bakteriobójczych .
• Zakres promieniowania ultrafioletowego B lub (UVB) obejmuje zakres od 280 do 315 nm. Jest też silnie absorbowany przez atmosferę ziemską i wraz z UVC wywołuje reakcję fotochemiczną prowadzącą do wytworzenia warstwy ozonowej . Bezpośrednio uszkadza DNA i powoduje oparzenia słoneczne . Oprócz tego krótkotrwałego efektu przyspiesza starzenie się skóry i znacząco wspomaga rozwój raka skóry, ale jest również niezbędny do syntezy witaminy D w skórze ssaków.
• Ultrafiolet A lub (UVA) rozciąga się od 315 do 400 nm. Ta opaska była kiedyś uważana za mniej szkodliwą dla DNA i dlatego jest stosowana w kosmetycznym sztucznym opalaniu ( kabiny opalające i łóżka opalające ) oraz terapii PUVA w leczeniu łuszczycy . Jednak obecnie wiadomo, że UVA powoduje znaczne uszkodzenia DNA drogą pośrednią (tworzenie wolnych rodników i reaktywnych form tlenu ) i może powodować raka.
• Widoczny zasięg lubrozpiętość światła od 380 do 700 nm. Jak sama nazwa wskazuje, ten zakres jest widoczny gołym okiem. Jest to również najsilniejszy zakres mocy w całym spektrum promieniowania słonecznego.
• Zakres podczerwieni, który rozciąga się od 700 nm do 1 000 000 nm (1  mm ). Stanowi ważną część promieniowania elektromagnetycznego docierającego do Ziemi. Naukowcy dzielą zakres podczerwieni na trzy typy na podstawie długości fali:
  • Podczerwień-A: 700 nm do 1400 nm
  • Podczerwień-B: 1400 nm do 3000 nm
  • Podczerwień C: 3000 nm do 1 mm.

Opublikowane tabele

Tabele bezpośredniego promieniowania słonecznego na różnych zboczach od 0 do 60 stopni szerokości geograficznej północnej, w kaloriach na centymetr kwadratowy, wydane w 1972 r. i opublikowane przez Pacific Northwest Forest and Range Experiment Station, Forest Service, US Department of Agriculture, Portland, Oregon, USA, pojawiają się w sieci.

Intensywność w Układzie Słonecznym

Światło słoneczne na Marsie jest słabsze niż na Ziemi. To zdjęcie marsjańskiego zachodu słońca zostało sfotografowane przez Mars Pathfinder .

Różne ciała Układu Słonecznego otrzymują światło o natężeniu odwrotnie proporcjonalnym do kwadratu ich odległości od Słońca.

Tabela porównująca ilość promieniowania słonecznego odbieranego przez każdą planetę w Układzie Słonecznym na szczycie jego atmosfery:

Rzeczywista jasność światła słonecznego obserwowanego na powierzchni zależy również od obecności i składu atmosfery . Na przykład gęsta atmosfera Wenus odbija ponad 60% światła słonecznego, które otrzymuje. Rzeczywiste oświetlenie powierzchni wynosi około 14 000 luksów, porównywalne z oświetleniem na Ziemi „w dzień przy zachmurzeniu”.

Światło słoneczne na Marsie przypominałoby mniej więcej światło dzienne na Ziemi podczas nieco pochmurnego dnia, a jak widać na zdjęciach wykonanych przez łaziki, na niebie jest wystarczająco dużo rozproszonego promieniowania, by cienie nie wydawały się szczególnie ciemne. W ten sposób dałoby to percepcje i "odczuwanie" bardzo podobnego do ziemskiego światła dziennego. Widmo na powierzchni jest nieco bardziej czerwone niż na Ziemi z powodu rozpraszania przez czerwonawy pył w marsjańskiej atmosferze.

Dla porównania, światło słoneczne na Saturnie jest nieco jaśniejsze niż światło słoneczne Ziemi podczas przeciętnego wschodu lub zachodu słońca (patrz tabela porównawcza światła dziennego ). Nawet na Plutonie światło słoneczne nadal byłoby wystarczająco jasne, aby prawie pasowało do przeciętnego salonu. Aby zobaczyć światło słoneczne tak słabe jak światło księżyca w pełni na Ziemi, potrzebna jest odległość około 500 AU (~69  godzin świetlnych ); tylko garstka obiektów w Układzie Słonecznym została odkryta, o których wiadomo, że orbitują dalej niż taka odległość, wśród nich 90377 Sedna i (87269) 2000 OO 67 .

Różnice w irradiancji słonecznej

Zmienność sezonowa i orbitalna

Na Ziemi promieniowanie słoneczne zmienia się w zależności od kąta nachylenia Słońca nad horyzontem , przy dłuższym utrzymywaniu się światła słonecznego na dużych szerokościach geograficznych w okresie letnim, a zimą w pobliżu bieguna słonecznego w ogóle. Kiedy bezpośrednie promieniowanie nie jest blokowane przez chmury, jest odbierane jako światło słoneczne . Ocieplenie gruntu (i innych obiektów) zależy od absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w postaci ciepła .

Ilość promieniowania przechwyconego przez ciało planetarne zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości między gwiazdą a planetą. Orbita i nachylenie Ziemi zmieniają się z czasem (przez tysiące lat), czasami tworząc niemal idealny okrąg, a innym razem rozciągając się do mimośrodu orbity 5% (obecnie 1,67%). Wraz ze zmianą mimośrodu orbity średnia odległość od Słońca ( półoś wielka nie zmienia się znacząco, a więc całkowite nasłonecznienie w ciągu roku pozostaje prawie stałe dzięki drugiemu prawu Keplera ,

${\displaystyle {\tfrac {2A}{r^{2}}}dt=d\theta,}$

gdzie jest niezmiennik „prędkości powierzchniowej”. Oznacza to, że integracja w okresie orbitalnym (również niezmienna) jest stała. ${\ Displaystyle A}$

${\ Displaystyle \ int _ {0} ^ {T} {\ tfrac {2 A} {r ^ {2}}} dt = \ int _ {0} ^ {2 \ pi} d \ theta = \ operator {stała} .}$

Jeśli przyjmiemy moc promieniowania słonecznego  P jako stałą w czasie i napromieniowanie słoneczne dane przez prawo odwrotności kwadratu , otrzymamy również średnie nasłonecznienie jako stałą.

Jednak sezonowy i równoleżnikowy rozkład oraz intensywność promieniowania słonecznego odbieranego na powierzchni Ziemi jest różna. Wpływ kąta Sun od klimatu skutkuje zmianą energii słonecznej w okresie letnim i zimowym. Na przykład na 65 stopniach szerokości geograficznej może się to różnić o ponad 25% w wyniku zmian orbity Ziemi. Ponieważ zmiany w zimie i lecie mają tendencję do kompensowania, zmiana średniego rocznego nasłonecznienia w dowolnym miejscu jest bliska zeru, ale redystrybucja energii między latem a zimą silnie wpływa na intensywność cykli sezonowych. Takie zmiany związane z redystrybucją energii słonecznej są uważane za prawdopodobną przyczynę nadejścia i odejścia ostatnich epok lodowcowych (patrz: cykle Milankovitcha ).

Zmienność natężenia słonecznego

Obserwacje irradiancji słonecznej w przestrzeni kosmicznej rozpoczęły się w 1978 roku. Pomiary te pokazują, że stała słoneczna nie jest stała. Zmienia się w wielu skalach czasowych, w tym w 11-letnim cyklu słonecznym plam słonecznych. Cofając się w czasie, trzeba polegać na rekonstrukcjach irradiancji, wykorzystując plamy słoneczne z ostatnich 400 lat lub kosmogeniczne radionuklidy cofające się o 10 000 lat. Takie rekonstrukcje zostały wykonane. Badania te pokazują, że oprócz zmian natężenia promieniowania słonecznego w cyklu słonecznym (cykl Schwabe), aktywność słoneczna zmienia się wraz z dłuższymi cyklami, takimi jak proponowane 88 lat ( cykl Gleisberga ), 208 lat ( cykl DeVriesa ) i 1000 rok ( cykl wirowy ).

irradiancja słoneczna

Stała słoneczna

Widmo promieniowania słonecznego na szczycie atmosfery, w skali liniowej i wykreślone w funkcji liczby falowej

Stałej słonecznej jest miarą gęstości strumienia magnetycznego , to ilość doprowadzanego słonecznego promieniowania elektromagnetycznego, na jednostkę powierzchni, która byłaby padającego na płaszczyznę prostopadłą do promieni w odległości jednej jednostki astronomiczne (UA), (w przybliżeniu średnia odległość od Słońce na Ziemię). „Stała słoneczna” obejmuje wszystkie rodzaje promieniowania słonecznego, nie tylko światło widzialne . Jego średnia wartość uważano za około 1366 W / m ² , waha się nieznacznie z aktywności słonecznej , ale ostatnie przekalibrowano z odpowiednimi obserwacji satelitarnych wskazują wartość bliżej do 1361 W / m ² jest bardziej realistyczny.

Całkowite irradiancja słoneczna (TSI) i spektralna irradiancja słoneczna (SSI) na Ziemi

Od 1978 roku seria nakładających się na siebie eksperymentów satelitarnych NASA i ESA zmierzyła całkowite napromieniowanie słoneczne (TSI) – ilość promieniowania słonecznego odbieranego na szczycie ziemskiej atmosfery – jako 1,365 kilowatów na metr kwadratowy (kW/m ² ). Obserwacje TSI są kontynuowane w eksperymentach satelitarnych ACRIMSAT /ACRIM3, SOHO /VIRGO i SORCE /TIM. Obserwacje ujawniły zmienność TSI w wielu skalach czasowych, w tym w słonecznym cyklu magnetycznym i wielu krótszych cyklach okresowych. TSI dostarcza energię, która napędza klimat Ziemi, więc kontynuacja bazy danych szeregów czasowych TSI ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia roli zmienności Słońca w zmianach klimatu.

Od 2003 roku SORCE Spectral Irradiance Monitor (SIM) monitoruje widmowe promieniowanie słoneczne (SSI) – rozkład widmowy TSI. Dane wskazują, że SSI przy długości fali UV (ultrafioletowej) koresponduje w mniej wyraźny i prawdopodobnie bardziej skomplikowany sposób z reakcjami klimatycznymi Ziemi niż wcześniej zakładano, napędzając szerokie kierunki nowych badań w „połączeniu Słońca i stratosfery, troposfery, biosfery, ocean i klimat Ziemi”.

Oświetlenie powierzchni i widmo

Światło słoneczne przebijające się przez chmury , dające początek promieniom zmierzchu

Spektrum oświetlenia powierzchni zależy od elewacji słonecznej z powodu efektów atmosferycznych, przy czym niebieska składowa widmowa dominuje odpowiednio podczas zmierzchu przed i po wschodzie i zachodzie słońca, a czerwona dominuje podczas wschodu i zachodu słońca. Efekty te są widoczne w fotografii z naturalnym oświetleniem, gdzie głównym źródłem oświetlenia jest światło słoneczne za pośrednictwem atmosfery.

Podczas gdy kolor nieba jest zwykle określany przez rozpraszanie Rayleigha , wyjątek występuje o zachodzie i zmierzchu. „Preferencyjna absorpcja światła słonecznego przez ozon nad długimi ścieżkami horyzontu nadaje niebu w zenicie jego błękit, gdy słońce znajduje się blisko horyzontu”.

Zobacz rozproszone promieniowanie nieba, aby uzyskać więcej informacji.

Skład spektralny światła słonecznego na powierzchni Ziemi

Można powiedzieć, że Słońce oświetla , co jest miarą światła w określonym zakresie czułości. Wiele zwierząt (w tym ludzi) ma czułość w zakresie około 400-700 nm, a przy optymalnych warunkach absorpcja i rozpraszanie przez atmosferę ziemską wytwarza oświetlenie, które w większości z tego zakresu jest zbliżone do iluminacji o równej energii . Na przykład użyteczny zakres widzenia barwnego u ludzi wynosi około 450–650 nm. Oprócz efektów, które pojawiają się o zachodzie i wschodzie słońca, skład spektralny zmienia się przede wszystkim w zależności od tego, jak bezpośrednie światło słoneczne jest w stanie oświetlić. Gdy oświetlenie jest pośrednie, rozpraszanie Rayleigha w górnych warstwach atmosfery doprowadzi do dominacji fal niebieskich. Para wodna w niższych warstwach atmosfery powoduje dalsze rozpraszanie, a ozon, kurz i cząsteczki wody również pochłaniają określone długości fal.

Widmo widzialnych długości fal w przybliżeniu na poziomie morza; oświetlenie przez bezpośrednie światło słoneczne w porównaniu z bezpośrednim światłem słonecznym rozproszonym przez zachmurzenie oraz z pośrednim światłem słonecznym przez różne stopnie zachmurzenia. Żółta linia pokazuje widmo mocy bezpośredniego światła słonecznego w optymalnych warunkach. Aby ułatwić porównanie, inne warunki oświetlenia są skalowane według współczynnika pokazanego w kluczu, więc pasują do około 470 nm (światło niebieskie).

Życie na Ziemi

Światło słoneczne przenikające przez baldachim lasu w Niemczech

Istnienie prawie całego życia na Ziemi jest zasilane przez światło słoneczne. Większość autotrofów , takich jak rośliny, wykorzystuje energię światła słonecznego w połączeniu z dwutlenkiem węgla i wodą do produkcji cukrów prostych – procesu znanego jako fotosynteza . Cukry te są następnie wykorzystywane jako budulec oraz w innych syntetycznych szlakach, które umożliwiają organizmowi wzrost.

Heterotrofy , takie jak zwierzęta, wykorzystują światło słoneczne pośrednio, spożywając produkty autotrofów, albo przez spożywanie autotrofów, przez spożywanie ich produktów, albo przez spożywanie innych heterotrofów. Cukry i inne składniki molekularne wytwarzane przez autotrofy są następnie rozkładane, uwalniając zmagazynowaną energię słoneczną i dając heterotrofowi energię niezbędną do przeżycia. Proces ten nazywany jest oddychaniem komórkowym .

W prehistorii ludzie zaczęli dalej rozszerzać ten proces, wykorzystując materiały roślinne i zwierzęce do innych zastosowań. Używali na przykład skór zwierzęcych do ogrzewania lub drewnianej broni do polowania. Te umiejętności pozwoliły ludziom zebrać więcej światła słonecznego niż było to możliwe dzięki samej glikolizie, a populacja ludzka zaczęła rosnąć.

Podczas rewolucji neolitycznej udomowienie roślin i zwierząt jeszcze bardziej zwiększyło dostęp ludzi do energii słonecznej. Pola przeznaczone pod uprawy zostały wzbogacone niejadalną materią roślinną, dostarczającą cukrów i składników odżywczych do przyszłych zbiorów. Zwierzęta, które wcześniej dostarczały ludziom tylko mięso i narzędzia po zabiciu, były teraz wykorzystywane do pracy przez całe życie, zasilane trawą niejadalną dla ludzi. Paliwa kopalne to pozostałości dawnej materii roślinnej i zwierzęcej, powstałe przy użyciu energii słonecznej, a następnie uwięzione na Ziemi przez miliony lat.

Aspekty kulturowe

Eduard Manet : Le déjeuner sur l'herbe (1862-63)

Wpływ światła słonecznego jest istotny dla malarstwa , czego dowodem są m.in. prace Eduarda Maneta i Claude'a Moneta na plenerach i pejzażach.

Téli verőfény ("Zimowe słońce"), László Mednyánszky , początek XX wieku

Wiele osób uważa, że ​​bezpośrednie światło słoneczne jest zbyt jasne dla wygody, zwłaszcza podczas czytania z białej kartki, na którą bezpośrednio pada światło słoneczne. Rzeczywiście, patrzenie bezpośrednio na Słońce może spowodować długotrwałe uszkodzenie wzroku. Aby zrekompensować jasność światła słonecznego, wiele osób nosi okulary przeciwsłoneczne . Samochody , wiele hełmów i czapek jest wyposażonych w osłony przeciwsłoneczne, które blokują bezpośrednie widzenie Słońca, gdy znajduje się ono pod niskim kątem. Światło słoneczne jest często blokowane przed wejściem do budynków za pomocą ścian , żaluzji okiennych , markiz , okiennic , zasłon lub pobliskich cienistych drzew . Ekspozycja na słońce jest biologicznie potrzebna do wytworzenia w skórze witaminy D , niezbędnego związku potrzebnego do budowy mocnych kości i mięśni w ciele.

W chłodniejszych krajach wiele osób woli słoneczne dni i często unika cienia . W cieplejszych krajach sytuacja jest odwrotna; w godzinach południowych wiele osób woli pozostać w środku, aby zachować chłód. Jeśli wyjdą na zewnątrz, szukają cienia, który mogą zapewnić drzewa, parasole i tak dalej.

W wielu religiach świata, takich jak hinduizm , Słońce uważane jest za boga, ponieważ jest źródłem życia i energii na Ziemi. Stanowiła również podstawę religii w starożytnym Egipcie .

Opalanie się

Plażowicze w Finlandii

Opalanie jest popularną formą spędzania wolnego czasu , podczas której osoba siedzi lub leży w bezpośrednim świetle słonecznym. Ludzie często opalają się w wygodnych miejscach, gdzie jest dużo światła słonecznego. Niektóre popularne miejsca do opalania to plaże , baseny na świeżym powietrzu , parki , ogrody i kawiarnie na chodnikach . Plażowicze zazwyczaj noszą ograniczoną ilość ubrań lub po prostu chodzą nago . Dla niektórych alternatywą dla opalania jest korzystanie z solarium, które generuje światło ultrafioletowe i może być używane w pomieszczeniach niezależnie od warunków pogodowych. Łóżka opalające zostały zakazane w wielu stanach na świecie.

Dla wielu osób o jasnej karnacji jednym z celów opalania jest przyciemnienie koloru skóry (opalanie się), ponieważ w niektórych kulturach jest to uważane za atrakcyjne, kojarzone z aktywnością na świeżym powietrzu, wakacjami i zdrowiem. Niektórzy wolą opalać się nago , aby uzyskać opaleniznę „na całej powierzchni” lub „równą”, czasami w ramach określonego stylu życia.

Kontrolowana helioterapia , czyli opalanie, była stosowana w leczeniu łuszczycy i innych dolegliwości.

Opalanie skóry osiąga się poprzez zwiększenie ilości ciemnego pigmentu wewnątrz komórek skóry zwanych melanocytami i jest automatycznym mechanizmem odpowiedzi organizmu na wystarczającą ekspozycję na promieniowanie ultrafioletowe ze Słońca lub sztucznych lamp słonecznych. Tak więc opalenizna stopniowo zanika z czasem, gdy nie ma już kontaktu z tymi źródłami.

Wpływ na zdrowie człowieka

Promieniowanie ultrafioletowe w świetle słonecznym ma zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki dla zdrowia, ponieważ jest zarówno głównym źródłem witaminy D ₃ i mutagennych . Suplement diety może dostarczać witaminę D bez tego efektu mutagennego, ale omija naturalne mechanizmy, które zapobiegałyby przedawkowaniu witaminy D wytwarzanej wewnętrznie przez światło słoneczne. Witamina D ma szereg pozytywnych skutków zdrowotnych, które obejmują wzmocnienie kości i prawdopodobnie hamowanie rozwoju niektórych nowotworów. Ekspozycja na słońce jest również związana z czasem syntezy melatoniny , utrzymaniem prawidłowego rytmu dobowego i zmniejszonym ryzykiem sezonowych zaburzeń afektywnych .

Wiadomo Długotrwałe narażenie światło być związane z rozwojem raka skóry , starzenia się skóry , immunosupresja oraz choroby oczu, takie jak zaćma i zwyrodnienie plamki żółtej . Krótkotrwała nadmierna ekspozycja jest przyczyną oparzeń słonecznych , ślepoty śnieżnej i retinopatii słonecznej .

Promienie UV, a zatem światło słoneczne i lampy słoneczne, to jedyne wymienione czynniki rakotwórcze , o których wiadomo, że mają korzyści zdrowotne, a wiele organizacji zdrowia publicznego twierdzi, że należy zachować równowagę między ryzykiem zbyt dużej lub zbyt małej ilości światła słonecznego. Istnieje ogólna zgoda, że ​​należy zawsze unikać oparzeń słonecznych.

Dane epidemiologiczne pokazują, że ludzie, którzy są bardziej narażeni na światło słoneczne, mają niższe ciśnienie krwi i śmiertelność związaną z chorobami sercowo-naczyniowymi. Podczas gdy światło słoneczne (i jego promienie UV) są czynnikiem ryzyka raka skóry, „unikanie słońca może nieść więcej kosztów niż korzyści dla ogólnego dobrego zdrowia”. Badanie wykazało, że nie ma dowodów na to, że promieniowanie UV skraca życie w przeciwieństwie do innych czynników ryzyka, takich jak palenie, alkohol i wysokie ciśnienie krwi.

Wpływ na genomy roślin

Podwyższone dawki słonecznego UV- B zwiększają częstość rekombinacji DNA u roślin Arabidopsis thaliana i tytoniu ( Nicotiana tabacum ). Wzrostom tym towarzyszy silna indukcja enzymu odgrywającego kluczową rolę w rekombinacyjnej naprawie uszkodzeń DNA. Tak więc poziom ziemskiego promieniowania słonecznego UV-B prawdopodobnie wpływa na stabilność genomu roślin.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

• Hartmanna, Thoma (1998). Ostatnie godziny starożytnego światła słonecznego . Londyn: Hodder i Stoughton. ISBN  0-340-82243-0 .

Zewnętrzne linki

• Multimedia związane ze światłem słonecznym w Wikimedia Commons
• Promieniowanie słoneczne – Encyklopedia Ziemi
• Całkowite natężenie promieniowania słonecznego (TSI) Średnie dzienne dane na stronie National Geophysical Data Center
• Budowa kompozytowej serii czasowej całkowitego promieniowania słonecznego (TSI) od 1978 do chwili obecnej przez Światowe Centrum Promieniowania, Physikalisch-Meteorologicsches Observatorium Davos (pmod wrc)
• Porównanie metod dostarczania danych dotyczących promieniowania słonecznego z modelami upraw i systemami wspomagania decyzji , Rivington et al.
• Ocena trzech modelowych oszacowań promieniowania słonecznego na 24 stacjach w Wielkiej Brytanii , Rivington et al.
• Widmo promieniowania słonecznego o wysokiej rozdzielczości z Observatoire de Paris
• Pomiar promieniowania słonecznego  : plan lekcji z National Science Digital Library.
• Informacje astronomiczne w sieci Web : narzędzia online do obliczania czasu wschodu i zachodu Słońca, Księżyca lub planety, azymutu Słońca, Księżyca lub planety podczas wschodu i zachodu, wysokości i azymutu Słońca, Księżyca lub planety dla określonej daty lub zakresu dat oraz jeszcze.
• skoroszyt programu Excel z pozycją słońca i kalkulatorem szeregów czasowych promieniowania słonecznego; autor: Greg Pelletier
• Norma ASTM dla widma słonecznego na poziomie gruntu w USA (szerokość geograficzna ~37 stopni).
• Szczegółowe widmo Słońca na Astronomy Picture of the Day .