وحدات قياس الإشعاع الشمسي. الإشعاع الشمسي أو الإشعاع المؤين من الشمس

لطالما أثار قرص الشمس الذي يعمى عقول الناس دائمًا وكان بمثابة موضوع خصب للأساطير والخرافات. منذ العصور القديمة، خمن الناس حول تأثيره على الأرض. كم كان أسلافنا البعيدين قريبين من الحقيقة. إننا ندين بوجود الحياة على الأرض لطاقة الشمس المشعة.

ما هو الإشعاع الإشعاعي لنجمنا وكيف يؤثر على العمليات الأرضية؟

ما هو الإشعاع الشمسي

الإشعاع الشمسي هو مجموع المادة الشمسية والطاقة التي تدخل الأرض. وتنتقل الطاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية بسرعة 300 ألف كيلومتر في الثانية، وتمر عبر الغلاف الجوي وتصل إلى الأرض في 8 دقائق. نطاق الموجات المشاركة في هذا "الماراثون" واسع للغاية - من موجات الراديو إلى الأشعة السينية، بما في ذلك الجزء المرئي من الطيف. يتأثر سطح الأرض بشكل مباشر ومنتشر بالغلاف الجوي للأرض، أشعة الشمس. إن تناثر الأشعة الزرقاء المزرقة في الغلاف الجوي هو الذي يفسر زرقة السماء في يوم صافٍ. يرجع اللون الأصفر البرتقالي لقرص الشمس إلى حقيقة أن الموجات المقابلة تمر دون تشتت تقريبًا.

وبتأخر 2-3 أيام تصل "الرياح الشمسية" إلى الأرض، وهي استمرار للإكليل الشمسي وتتكون من نوى ذرات العناصر الخفيفة (الهيدروجين والهيليوم)، وكذلك الإلكترونات. من الطبيعي أن يكون للإشعاع الشمسي تأثير قوي على جسم الإنسان.

تأثير الإشعاع الشمسي على جسم الإنسان

يتكون الطيف الكهرومغناطيسي للإشعاع الشمسي من أجزاء الأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية. وبما أن الكميات الخاصة بها لها طاقات مختلفة، فإن لها تأثيرًا متنوعًا على الشخص.

إضاءة داخلية

كما أن الأهمية الصحية للإشعاع الشمسي عالية للغاية. بسبب ال ضوء مرئيهو عامل حاسم في الحصول على معلومات حول العالم الخارجيفمن الضروري توفير مستوى كاف من الإضاءة في الغرفة. يتم تنفيذ تنظيمها وفقًا لـ SNiP، والذي يتم إعداده للإشعاع الشمسي مع مراعاة الخصائص الخفيفة والمناخية للمناطق الجغرافية المختلفة ويتم أخذها في الاعتبار عند تصميم وبناء المرافق المختلفة.

حتى التحليل السطحي للطيف الكهرومغناطيسي للإشعاع الشمسي يثبت مدى تأثير هذا النوع من الإشعاع على جسم الإنسان.

توزيع الإشعاع الشمسي على أراضي الأرض

ليس كل الإشعاع القادم من الشمس يصل إلى سطح الأرض. وهناك أسباب كثيرة لذلك. تصد الأرض بثبات هجوم تلك الأشعة المدمرة على محيطها الحيوي. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة درع الأوزون لكوكبنا، مما يمنع مرور الجزء الأكثر عدوانية من الأشعة فوق البنفسجية. يعمل مرشح الغلاف الجوي على شكل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وجزيئات الغبار العالقة في الهواء على عكس الإشعاع الشمسي وتشتته وامتصاصه بشكل كبير.

ذلك الجزء الذي تغلب على كل هذه العوائق يسقط على سطح الأرض بزوايا مختلفة حسب خط عرض المنطقة. يتم توزيع حرارة الشمس الواهبة للحياة بشكل غير متساو عبر أراضي كوكبنا. ومع تغير ارتفاع الشمس على مدار العام فوق الأفق، تتغير كتلة الهواء التي تمر عبرها أشعة الشمس. كل هذا يؤثر على توزيع شدة الإشعاع الشمسي عبر الكوكب. الاتجاه العام هو كما يلي: تزداد هذه المعلمة من القطب إلى خط الاستواء، حيث أنه كلما زادت زاوية سقوط الأشعة، كلما زادت الحرارة الساقطة لكل وحدة مساحة.

تتيح لك خرائط الإشعاع الشمسي الحصول على صورة لتوزيع شدة الإشعاع الشمسي على أراضي الأرض.

تأثير الإشعاع الشمسي على مناخ الأرض

إن مكون الأشعة تحت الحمراء للإشعاع الشمسي له تأثير حاسم على مناخ الأرض.

ومن الواضح أن هذا يحدث فقط عندما تكون الشمس فوق الأفق. ويعتمد هذا التأثير على بعد كوكبنا عن الشمس، والذي يتغير على مدار العام. مدار الأرض عبارة عن شكل بيضاوي، تقع فيه الشمس. في رحلتها السنوية حول الشمس، تبتعد الأرض عن نجمها أو تقترب منه.

وبالإضافة إلى التغير في المسافة، فإن كمية الإشعاع الواصلة إلى الأرض تتحدد بميل محور الأرض إلى المستوى المداري (66.5°) وتغير الفصول الناتج عنه. وفي الصيف تكون أكبر منها في الشتاء. عند خط الاستواء لا يوجد هذا العامل، ولكن مع زيادة خط العرض لموقع المراقبة، تصبح الفجوة بين الصيف والشتاء كبيرة.

في العمليات التي تحدث في الشمس، تحدث جميع أنواع الكوارث. ويقابل تأثيرها جزئيًا المسافات الهائلة والخصائص الوقائية للغلاف الجوي للأرض والمجال المغناطيسي للأرض.

كيف تحمي نفسك من الإشعاع الشمسي

إن مكون الأشعة تحت الحمراء للإشعاع الشمسي هو الدفء المطلوب الذي يتطلع إليه سكان خطوط العرض الوسطى والشمالية خلال جميع الفصول الأخرى من العام. يستخدم الإشعاع الشمسي كعامل صحي من قبل الأشخاص الأصحاء والمرضى.

ومع ذلك، يجب ألا ننسى أن الحرارة، مثل الأشعة فوق البنفسجية، هي مصدر إزعاج قوي للغاية. يمكن أن يؤدي إساءة استخدام آثارها إلى الحروق وارتفاع درجة حرارة الجسم بشكل عام وحتى تفاقم الأمراض المزمنة. عند أخذ حمامات الشمس، يجب عليك الالتزام بالقواعد التي تم اختبارها مدى الحياة. يجب أن تكون حذرًا بشكل خاص عند أخذ حمام شمس في الأيام المشمسة الصافية. يجب أن يكون الرضع وكبار السن والمرضى الذين يعانون من مرض السل المزمن ومشاكل في نظام القلب والأوعية الدموية راضين عن الإشعاع الشمسي المنتشر في الظل. هذا الضوء فوق البنفسجي يكفي لتلبية احتياجات الجسم.

وحتى الشباب الذين لا يعانون من أي مشاكل صحية خاصة يجب حمايتهم من الإشعاع الشمسي.

الآن ظهرت حركة يعارض نشطاؤها الدباغة. وليس عبثا. الجلد المدبوغ جميل بلا شك. لكن الميلانين الذي ينتجه الجسم (ما نسميه اسمرار البشرة) هو رد فعله الوقائي تجاه التعرض للإشعاع الشمسي. لا توجد فوائد من الدباغة!حتى أن هناك أدلة على أن الدباغة تقصر الحياة، لأن الإشعاع له خاصية تراكمية - فهو يتراكم طوال الحياة.

إذا كان الوضع خطيرًا جدًا، فيجب عليك اتباع القواعد التي تنص على كيفية حماية نفسك من الإشعاع الشمسي بدقة:

• تحديد وقت الدباغة بشكل صارم والقيام بذلك فقط خلال الساعات الآمنة ؛
• عندما تكون في الشمس النشطة، يجب عليك ارتداء قبعة واسعة الحواف، وملابس مغلقة، نظارة شمسيهومظلة.
• استخدم فقط واقي الشمس عالي الجودة.

هل الإشعاع الشمسي خطير على الإنسان في جميع أوقات السنة؟ وترتبط كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى الأرض بتغير الفصول. وفي خطوط العرض الوسطى في الصيف تزيد بنسبة 25٪ عنها في الشتاء. لا يوجد فرق عند خط الاستواء، لكن مع زيادة خط عرض موقع الرصد، يزداد هذا الاختلاف. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كوكبنا يميل بزاوية 23.3 درجة بالنسبة للشمس. وفي الشتاء يكون منخفضًا فوق الأفق ولا يضيء الأرض إلا بأشعة منزلقة، مما يؤدي إلى تسخين السطح المضيء بشكل أقل. يؤدي وضع الأشعة هذا إلى توزيعها على سطح أكبر، مما يقلل من كثافتها مقارنة بالهبوط الهائل في الصيف. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود زاوية حادة عندما تمر الأشعة عبر الغلاف الجوي "يطيل" مسارها، مما يجعلها تفقد المزيد من الحرارة. هذا الظرف يقلل من تأثير الإشعاع الشمسي في الشتاء.

الشمس نجم يمثل مصدر الحرارة والضوء لكوكبنا. إنه "يتحكم" في المناخ وتغير الفصول وحالة المحيط الحيوي للأرض بأكمله. ومعرفة قوانين هذا التأثير القوي فقط هي التي ستسمح لنا باستخدام هذه الهدية الواهبة للحياة لصالح صحة الناس.

دازبوج بين السلاف، أبولو بين اليونانيين القدماء، ميثرا بين الهندو-إيرانيين، آمون رع بين المصريين القدماء، توناتيوه بين الأزتيك - في وحدة الوجود القديمة أطلق الناس على إله الشمس بهذه الأسماء.

منذ العصور القديمة، فهم الناس ما أهمية عظيمةلأن الحياة على الأرض لها الشمس وقد ألهوها.

لمعان الشمس هائل ويبلغ 3.85x10 23 كيلو واط. الطاقة الشمسية التي تعمل على مساحة 1 م 2 فقط قادرة على شحن محرك بقدرة 1.4 كيلو واط.

مصدر الطاقة هو التفاعل النووي الحراري الذي يحدث في قلب النجم.

ويشكل الـ 4 الذي تشكله في هذه الحالة ما يقرب من (0.01%) من كل هيليوم الأرض.

ينبعث نجم نظامنا من الإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمي. مع الخارجمن هالة الشمس، "تهب" الرياح الشمسية، المكونة من البروتونات والإلكترونات وجسيمات ألفا، إلى الفضاء الخارجي. مع الرياح الشمسية، يتم فقدان 2-3x10 -14 كتلة من النجم سنويًا. ترتبط العواصف المغناطيسية والشفق بالإشعاع الجسيمي.

يصل الإشعاع الكهرومغناطيسي (الإشعاع الشمسي) إلى سطح كوكبنا على شكل أشعة مباشرة ومتناثرة. نطاقه الطيفي هو:

• الأشعة فوق البنفسجية
• الأشعة السينية؛
• أشعة جاما.

يمثل الجزء القصير الموجة 7٪ فقط من الطاقة. يشكل الضوء المرئي 48% من طاقة إشعاع الشمس. ويتكون بشكل أساسي من طيف الإشعاع الأزرق والأخضر، و45% من الأشعة تحت الحمراء وجزء صغير فقط يمثله الإشعاع الراديوي.

تنقسم الأشعة فوق البنفسجية حسب الطول الموجي إلى:

تصل معظم الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي الطويل إلى سطح الأرض. تعتمد كمية طاقة الأشعة فوق البنفسجية – باء التي تصل إلى سطح الكوكب على حالة طبقة الأوزون. يتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية (UV-C) بالكامل تقريبًا بواسطة طبقة الأوزون والغازات الجوية. وفي عام 1994، اقترحت منظمة الصحة العالمية والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية إدخال مؤشر للأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية، واط/م2).

الجزء المرئي من الضوء لا يمتصه الغلاف الجوي، بل تتبدد موجات من بعض الطيف. يتم امتصاص الطاقة الحرارية بالأشعة تحت الحمراء أو الطاقة الحرارية متوسطة الموجة بشكل أساسي عن طريق بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. مصدر طيف الموجات الطويلة هو سطح الأرض.

جميع النطاقات المذكورة أعلاه لها أهمية كبيرة للحياة على الأرض. لا يصل جزء كبير من الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض. يتم تسجيله على سطح الكوكب الأنواع التاليةإشعاع:

• 1% من الأشعة فوق البنفسجية؛
• 40% بصري؛
• الأشعة تحت الحمراء 59%.

تعتمد شدة الإشعاع الشمسي على:

• خط العرض؛
• موسم؛
• وقت اليوم؛
• الأحوال الجوية؛
• الميزات والإغاثة سطح الأرض.

في نقاط مختلفةعلى الأرض، يؤثر الإشعاع الشمسي على الكائنات الحية بطرق مختلفة.

يمكن تقسيم العمليات الضوئية الحيوية التي تحدث تحت تأثير الطاقة الضوئية، اعتمادًا على دورها، إلى المجموعات التالية:

• تخليق المواد النشطة بيولوجيا (التمثيل الضوئي)؛
• العمليات البيولوجية الضوئية التي تساعد على التنقل في الفضاء وتساعد في الحصول على المعلومات (الانجذاب الضوئي، والرؤية، والدورية الضوئية)؛
• الآثار الضارة (الطفرات، والعمليات المسرطنة، والتأثيرات المدمرة على المواد النشطة بيولوجيا).

للإشعاع الضوئي تأثير محفز على العمليات البيولوجية الضوئية في الجسم - تخليق الفيتامينات والأصباغ والتحفيز الضوئي الخلوي. ويجري حاليًا دراسة التأثير التحسسي لأشعة الشمس.

الأشعة فوق البنفسجية، التي تؤثر على جلد جسم الإنسان، تحفز تخليق الفيتامينات D، B4 والبروتينات، التي تنظم العديد من العمليات الفسيولوجية. تؤثر الأشعة فوق البنفسجية على:

• عمليات التمثيل الغذائي.
• الجهاز المناعي؛
• الجهاز العصبي؛
• نظام الغدد الصماء.

يعتمد تأثير التوعية للأشعة فوق البنفسجية على الطول الموجي:

يتم التعبير عن التأثير المحفز لأشعة الشمس في زيادة المناعة النوعية وغير النوعية. على سبيل المثال، عند الأطفال الذين يتعرضون للأشعة فوق البنفسجية الطبيعية المعتدلة، يتم تقليل عدد نزلات البرد بنسبة 1/3. وفي نفس الوقت تزداد فعالية العلاج ولا توجد مضاعفات وتقصر فترة المرض.

تُستخدم الخصائص المبيدة للجراثيم لطيف الموجة القصيرة من الأشعة فوق البنفسجية في الطب، الصناعات الغذائيةإنتاج الأدوية لتطهير البيئات والهواء والمنتجات. الأشعة فوق البنفسجية تدمر عصية السلفي غضون بضع دقائق، المكورات العنقودية - في 25 دقيقة، والعامل الممرض حمى التيفود– في 60 دقيقة.

مناعة غير محددة، استجابة ل الأشعة فوق البنفسجية، يستجيب مع زيادة في التتر المجاملة والتراص، وزيادة في نشاط البلعمة. لكن زيادة الأشعة فوق البنفسجية تسبب تغيرات مرضية في الجسم:

• سرطان الجلد؛
• الحمامي الشمسية
• تلف الجهاز المناعي، والذي يتم التعبير عنه في ظهور النمش، الشامات، النمش الشمسي.

ضوء الشمس المرئي:

• يجعل من الممكن الحصول على 80٪ من المعلومات باستخدام محلل مرئي؛
• يسرع عمليات التمثيل الغذائي.
• يحسن المزاج والرفاهية العامة.
• يسخن.
• يؤثر على حالة الجهاز العصبي المركزي.
• يحدد إيقاعات الساعة البيولوجية.

تعتمد درجة التعرض للأشعة تحت الحمراء على الطول الموجي:

• موجة طويلة - لها قدرة اختراق ضعيفة ويتم امتصاصها إلى حد كبير عن طريق سطح الجلد، مما يسبب الحمامي.
• الموجة القصيرة - تخترق عمق الجسم، مما يوفر تأثيرًا موسعًا للأوعية ومسكنًا ومضادًا للالتهابات.

وبالإضافة إلى تأثيره على الكائنات الحية، فإن للإشعاع الشمسي أهمية كبيرة في تشكيل مناخ الأرض.

أهمية الإشعاع الشمسي للمناخ

الشمس هي المصدر الرئيسي للحرارة التي تشكل مناخ الأرض. في المراحل الأولى من تطور الأرض، كانت الشمس تبعث حرارة أقل بنسبة 30% مما تطلقه الآن. ولكن بفضل تشبع الغلاف الجوي بالغازات والغبار البركاني، أصبح المناخ على الأرض رطبا ودافئا.

هناك دورية في شدة التشميس مما يسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ وتبريده. تشرح الدورة الدورية العصر الجليدي الصغير الذي بدأ في القرنين الرابع عشر والتاسع عشر. واحترار المناخ لوحظ في الفترة 1900-1950.

في تاريخ الكوكب، هناك دورية من التغيرات في ميل المحور وانحراف المدار، مما يغير إعادة توزيع الإشعاع الشمسي على السطح ويؤثر على المناخ. على سبيل المثال، تنعكس هذه التغيرات في الزيادة والنقصان في مساحة الصحراء الكبرى.

تستمر الفترات بين الجليدية حوالي 10000 سنة. الأرض حاليا في فترة ما بين العصور الجليدية تسمى الهليوسين. وبفضل الأنشطة الزراعية البشرية المبكرة، استمرت هذه الفترة لفترة أطول من المتوقع.

وصف العلماء دورات تغير المناخ التي تمتد من 35 إلى 45 عامًا، يتغير خلالها المناخ الجاف والدافئ إلى مناخ بارد ورطب. وهي تؤثر على ملء المسطحات المائية الداخلية، ومستوى المحيط العالمي، والتغيرات في التجلد في القطب الشمالي.

يتم توزيع الإشعاع الشمسي بشكل مختلف. على سبيل المثال، في خطوط العرض الوسطى في الفترة من 1984 إلى 2008، حدثت زيادة في الإشعاع الشمسي الكلي والمباشر وانخفاض في الإشعاع المتناثر. كما لوحظت تغيرات في الشدة على مدار العام. وبالتالي، فإن الذروة تحدث في مايو وأغسطس، والحد الأدنى يحدث في فصل الشتاء.

وبما أن ارتفاع الشمس ومدة ساعات النهار في الصيف أكبر، فإن هذه الفترة تمثل ما يصل إلى 50٪ من إجمالي الإشعاع السنوي. وفي الفترة من نوفمبر إلى فبراير - 5% فقط.

تؤثر كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطح معين من الأرض على مؤشرات مناخية مهمة:

• درجة حرارة؛
• رطوبة؛
• الضغط الجوي
• الغيوم.
• تساقط؛
• سرعة الرياح.

تؤدي زيادة الإشعاع الشمسي إلى زيادة درجة الحرارة والضغط الجوي، بينما تكون الخصائص الأخرى بنسبة معاكسة. لقد وجد العلماء أن مستويات الإشعاع الكلي والمباشر من الشمس لها التأثير الأكبر على المناخ.

تدابير الحماية الشمسية

يُظهر الإشعاع الشمسي تأثيرًا حساسًا وضارًا على الإنسان في شكل حراري و ضربة شمس‎آثار الإشعاع السلبية على الجلد. الآن عدد كبير منانضم المشاهير إلى الحركة المناهضة للتسمير.

تقول أنجلينا جولي، على سبيل المثال، إنها لا تريد التضحية بعدة سنوات من حياتها من أجل تسمير البشرة لمدة أسبوعين.

لحماية نفسك من الإشعاع الشمسي يجب عليك:

1. يعتبر أخذ حمامات الشمس في ساعات الصباح والمساء هو الوقت الأكثر أماناً؛
2. استخدام النظارات الشمسية.
3. خلال فترة الشمس النشطة:

• تغطية الرأس والمناطق المفتوحة من الجسم؛
• استخدمي واقي الشمس مع مرشح للأشعة فوق البنفسجية؛
• شراء ملابس خاصة؛
• احمِ نفسك بقبعة واسعة الحواف أو مظلة شمسية؛
• مراقبة نظام الشرب.
• تجنب النشاط البدني المكثف.

عند استخدامه بحكمة، يكون للإشعاع الشمسي تأثير مفيد على جسم الإنسان.

الإشعاع الشمسي هو الإشعاع المميز لنجم نظامنا الكوكبي. شمس - النجم الرئيسيالتي تدور حولها الأرض والكواكب المجاورة لها. في الواقع، إنها كرة غازية ضخمة ساخنة، تنبعث منها باستمرار تيارات من الطاقة إلى الفضاء المحيط بها. وهذا ما يسمى الإشعاع. القاتلة، في نفس الوقت هذه الطاقة هي واحدة من العوامل الرئيسية التي تنتج الحياة الممكنةعلى كوكبنا. مثل كل شيء في هذا العالم، فإن فوائد ومضار الإشعاع الشمسي للحياة العضوية مترابطة بشكل وثيق.

لمحة عامة

لكي تفهم ما هو الإشعاع الشمسي، عليك أولاً أن تفهم ما هي الشمس. المصدر الرئيسي للحرارة الذي يوفر الظروف اللازمة للوجود العضوي على كوكبنا، في المساحات الكونية، ليس سوى نجم صغير على أطراف المجرة درب التبانة. لكن بالنسبة لأبناء الأرض، فإن الشمس هي مركز الكون الصغير. ففي النهاية، يدور كوكبنا حول كتلة الغاز هذه. تمنحنا الشمس الدفء والضوء، أي أنها توفر أشكالاً من الطاقة التي بدونها سيكون وجودنا مستحيلاً.

في العصور القديمة، كان مصدر الإشعاع الشمسي - الشمس - إلهًا، وهو موضوع يستحق العبادة. بدا مسار الشمس عبر السماء للناس دليلاً واضحًا على إرادة الله. لقد جرت محاولات لفهم جوهر الظاهرة، وشرح ماهية هذا النجم، لفترة طويلة، وقد قدم كوبرنيكوس مساهمة كبيرة بشكل خاص فيها، حيث شكل فكرة مركزية الشمس، والتي كانت مختلفة بشكل لافت للنظر عن الفكرة المقبولة عمومًا مركزية الأرض في تلك الحقبة. ومع ذلك، فمن المعروف على وجه اليقين أنه حتى في العصور القديمة، فكر العلماء أكثر من مرة في ماهية الشمس، ولماذا هي مهمة جدًا لأي شكل من أشكال الحياة على كوكبنا، ولماذا تكون حركة هذا النجم هي بالضبط ما نراه هو - هي.

لقد جعل التقدم التكنولوجي من الممكن فهم ماهية الشمس بشكل أفضل، وما هي العمليات التي تحدث داخل النجم، على سطحه. لقد تعلم العلماء ما هو الإشعاع الشمسي، وكيف يؤثر الجسم الغازي على الكواكب الموجودة في منطقة تأثيره، وعلى وجه الخصوص، مناخ الأرض. الآن لدى البشرية قاعدة معرفية ضخمة بما يكفي لتقول بثقة: كان من الممكن معرفة جوهر الإشعاع المنبعث من الشمس، وكيفية قياس تدفق الطاقة هذا وكيفية صياغة ميزات تأثيره على أشكال مختلفةالحياة العضوية على الأرض.

حول المصطلحات

معظم خطوة مهمةفي إتقان جوهر المفهوم تم في القرن الماضي. عندها قام عالم الفلك البارز أ. إدنجتون بصياغة افتراض: يحدث الاندماج النووي الحراري في أعماق الشمس، مما يسمح بإطلاق كمية هائلة من الطاقة المنبعثة في الفضاء المحيط بالنجم. في محاولة لتقدير حجم الإشعاع الشمسي، تم بذل الجهود لتحديد المعلمات البيئية الفعلية على النجم. وبذلك تصل درجة حرارة النواة حسب العلماء إلى 15 مليون درجة. وهذا يكفي للتعامل مع التأثير التنافر المتبادل للبروتونات. يؤدي اصطدام الوحدات إلى تكوين نوى الهيليوم.

جذبت المعلومات الجديدة انتباه العديد من العلماء البارزين، بما في ذلك أ. أينشتاين. وفي محاولات تقدير كمية الإشعاع الشمسي، وجد العلماء أن نواة الهيليوم في كتلتها أقل من القيمة الإجمالية البالغة 4 بروتونات اللازمة لتشكيل هيكل جديد. وهكذا تم التعرف على سمة من سمات التفاعلات تسمى "العيب الشامل". لكن في الطبيعة لا شيء يمكن أن يختفي دون أن يترك أثرا! وفي محاولة للعثور على القيم "المهربة"، قارن العلماء بين شفاء الطاقة وخصوصية التغيرات الجماعية. عندها كان من الممكن الكشف عن أن الفرق ينبعث من أشعة جاما.

تشق الأجسام المنبعثة طريقها من قلب نجمنا إلى سطحه عبر طبقات جوية غازية عديدة، مما يؤدي إلى تفتيت العناصر وتكوين الإشعاع الكهرومغناطيسي بناءً عليها. ومن أنواع الإشعاع الشمسي الأخرى الضوء الذي تراه العين البشرية. تشير التقديرات التقريبية إلى أن عملية مرور أشعة جاما تستغرق حوالي 10 ملايين سنة. ثماني دقائق أخرى - وتصل الطاقة المنبعثة إلى سطح كوكبنا.

كيف وماذا؟

الإشعاع الشمسي هو المجمع الكلي للإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي له نطاق واسع إلى حد ما. ويشمل ذلك ما يسمى بالرياح الشمسية، أي تدفق الطاقة الذي يتكون من الإلكترونات وجزيئات الضوء. عند الطبقة الحدودية للغلاف الجوي لكوكبنا، يتم ملاحظة نفس شدة الإشعاع الشمسي باستمرار. طاقة النجم منفصلة، ​​ويتم نقلها من خلال الكميات، والفروق الدقيقة بين الجسيمات ضئيلة للغاية بحيث يمكن اعتبار الأشعة بمثابة موجات كهرومغناطيسية. وتوزيعها، كما وجد الفيزيائيون، يحدث بالتساوي وفي خط مستقيم. وبالتالي، من أجل وصف الإشعاع الشمسي، من الضروري تحديد الطول الموجي المميز له. بناءً على هذه المعلمة، من المعتاد التمييز بين عدة أنواع من الإشعاع:

• دافيء؛
• موجة راديو؛
• الضوء الابيض؛
• فوق بنفسجي؛
• جاما.
• الأشعة السينية.

من الأفضل تقدير نسبة الأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية على النحو التالي: 52%، 43%، 5%.

لإجراء تقييم كمي للإشعاع، من الضروري حساب كثافة تدفق الطاقة، أي كمية الطاقة التي تصل إلى مساحة محدودة من السطح في فترة زمنية معينة.

أظهرت الأبحاث أن الإشعاع الشمسي يمتصه الغلاف الجوي للكوكب في الغالب. بفضل هذا، يحدث التسخين إلى درجة حرارة مريحة للحياة العضوية المميزة للأرض. تسمح قشرة الأوزون الحالية بمرور جزء واحد فقط من مائة من الأشعة فوق البنفسجية. في هذه الحالة، يتم حظر الموجات القصيرة الطول التي تشكل خطورة على الكائنات الحية تمامًا. طبقات الغلاف الجوي قادرة على تشتيت ما يقرب من ثلث أشعة الشمس، ويتم امتصاص 20٪ أخرى. وبالتالي، لا يصل إلى سطح الكوكب أكثر من نصف إجمالي الطاقة. وهذه هي "البقايا" التي يطلق عليها العلم الإشعاع الشمسي المباشر.

ماذا عن مزيد من التفاصيل؟

هناك العديد من الجوانب التي تحدد مدى شدة الإشعاع المباشر. والأكثر أهمية هي زاوية السقوط، والتي تعتمد على خط العرض (الخصائص الجغرافية للمنطقة في الكرة الأرضية)، الوقت من السنة الذي يحدد مدى المسافة إلى نقطة معينة من مصدر الإشعاع. يعتمد الكثير على خصائص الغلاف الجوي - مدى تلوثه، وعدد السحب الموجودة في لحظة معينة. وأخيرًا، تلعب طبيعة السطح الذي يسقط عليه الشعاع دورًا، وهو قدرته على عكس الموجات الواردة.

إجمالي الإشعاع الشمسي هو الكمية التي تجمع بين الأحجام المتناثرة والإشعاع المباشر. يتم تقدير المعلمة المستخدمة لتقييم الكثافة بالسعرات الحرارية لكل وحدة مساحة. وفي الوقت نفسه، تذكر ذلك في وقت مختلفأيام، وتختلف القيم المميزة للإشعاع. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن توزيع الطاقة بالتساوي على سطح الكوكب. وكلما اقتربنا من القطب، زادت كثافته، بينما تكون الأغطية الثلجية عاكسة بشكل كبير، مما يعني عدم حصول الهواء على فرصة للتدفئة. وبالتالي، كلما ابتعدنا عن خط الاستواء، انخفض إجمالي إشعاع الموجة الشمسية.

كما اكتشف العلماء، فإن طاقة الإشعاع الشمسي لها تأثير خطير على مناخ الكواكب وتخضع النشاط الحيوي لمختلف الكائنات الحية الموجودة على الأرض. في بلدنا، وكذلك في أراضي أقرب جيراننا، وكذلك في البلدان الأخرى الواقعة في نصف الكرة الشمالي، في فصل الشتاء، تنتمي الحصة السائدة إلى الإشعاع المتناثر، ولكن في الصيف يهيمن الإشعاع المباشر.

موجات الأشعة تحت الحمراء

من إجمالي كمية الإشعاع الشمسي الإجمالي، تنتمي نسبة مثيرة للإعجاب إلى طيف الأشعة تحت الحمراء، وهو ما لا تراه العين البشرية. بسبب هذه الموجات، يتم تسخين سطح الكوكب، ونقل الطاقة الحرارية تدريجيا إلى الكتل الهوائية. وهذا يساعد في الحفاظ على مناخ مريح والحفاظ على الظروف الملائمة لوجود الحياة العضوية. إذا لم تحدث اضطرابات خطيرة، يبقى المناخ دون تغيير نسبيا، مما يعني أن جميع الكائنات يمكن أن تعيش في ظروفها المعتادة.

نجمنا ليس المصدر الوحيد لموجات الأشعة تحت الحمراء. إن الإشعاع المماثل هو سمة لأي جسم ساخن، بما في ذلك البطارية العادية في منزل الإنسان. تعمل العديد من الأجهزة على مبدأ إدراك الأشعة تحت الحمراء، مما يجعل من الممكن رؤية الأجسام الساخنة في الظلام أو غيرها من الظروف غير المريحة للعين. بالمناسبة، تلك التي أصبحت ذات شعبية كبيرة في مؤخراأجهزة مدمجة لتقييم مناطق المبنى التي يحدث فيها أكبر فقدان للحرارة. وتنتشر هذه الآليات بشكل خاص بين شركات البناء، وكذلك بين أصحاب المنازل الخاصة، لأنها تساعد في تحديد المناطق التي يتم من خلالها فقدان الحرارة، وتنظيم حمايتها ومنع استهلاك الطاقة غير الضروري.

لا تقلل من شأن تأثير الإشعاع الشمسي في طيف الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان لمجرد أن أعيننا لا تستطيع رؤية مثل هذه الموجات. على وجه الخصوص، يتم استخدام الإشعاع بنشاط في الطب، لأنه يسمح بزيادة تركيز الكريات البيض نظام الدورة الدموية، وكذلك تطبيع تدفق الدم عن طريق زيادة شمعة الأوعية الدموية. تُستخدم الأجهزة المعتمدة على طيف الأشعة تحت الحمراء كوسيلة وقائية ضد أمراض الجلد وعلاجية العمليات الالتهابيةفي شكل حاد ومزمن. تساعد أحدث الأدوية في التغلب على الندبات الغروانية و الجروح الغذائية.

هذا مثير للاهتمام

واستنادا إلى دراسة عوامل الإشعاع الشمسي، كان من الممكن إنشاء أجهزة فريدة حقا تسمى المخططات الحرارية. أنها تجعل من الممكن الكشف في الوقت المناسب امراض عديدة، لا يمكن الكشف عنها بوسائل أخرى. هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها العثور على السرطان أو جلطة الدم. الأشعة تحت الحمراء تحمي إلى حد ما من الأشعة فوق البنفسجية، التي تشكل خطرا على الحياة العضوية، مما جعل من الممكن استخدام موجات هذا الطيف لاستعادة صحة رواد الفضاء الذين كانوا في الفضاء لفترة طويلة.

لا تزال الطبيعة من حولنا غامضة حتى يومنا هذا، وهذا ينطبق أيضًا على الإشعاع ذو الأطوال الموجية المختلفة. وعلى وجه الخصوص، لم يتم بعد دراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء بدقة. يعرف العلماء أن استخدامه غير السليم يمكن أن يسبب ضررا للصحة. وبالتالي، فمن غير المقبول استخدام المعدات التي تولد مثل هذا الضوء لعلاج المناطق الملتهبة القيحية والنزيف و الأورام الخبيثة. يُمنع استخدام طيف الأشعة تحت الحمراء للأشخاص الذين يعانون من خلل في وظائف القلب والأوعية الدموية، بما في ذلك تلك الموجودة في الدماغ.

ضوء مرئي

يمكن رؤية أحد عناصر الإشعاع الشمسي الكلي إلى العين البشريةضوء. تنتقل حزم الموجات في خطوط مستقيمة، بحيث لا تتداخل مع بعضها البعض. في وقت واحد أصبح هذا موضوع عدد كبير من الأعمال العلمية: شرع العلماء في فهم سبب وجود الكثير من الظلال حولنا. اتضح أن معلمات الإضاءة الرئيسية تلعب دورًا:

• الانكسار.
• انعكاس؛
• استيعاب.

وكما وجد العلماء، فإن الأجسام ليست قادرة على أن تكون في حد ذاتها مصادر للضوء المرئي، ولكن يمكنها امتصاص الإشعاع وعكسه. تختلف زوايا الانعكاس وترددات الموجات. على مدار قرون عديدة، تحسنت قدرة الشخص على الرؤية تدريجيًا، ولكن بعض القيود ترجع إلى البنية البيولوجية للعين: شبكية العين يمكنها أن ترى فقط أشعة معينة من موجات الضوء المنعكسة. هذا الإشعاع عبارة عن فجوة صغيرة بين الموجات فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

لم تصبح العديد من سمات الضوء الغريبة والغامضة موضوعًا للعديد من الأعمال فحسب، بل أصبحت أيضًا الأساس لظهور نظام بدني جديد. وفي الوقت نفسه، ظهرت ممارسات ونظريات غير علمية، يعتقد أتباعها أن اللون يمكن أن يؤثر على الحالة الجسدية والنفسية للشخص. بناءً على هذه الافتراضات، يحيط الناس أنفسهم بالأشياء الأكثر إرضاءً لعينهم، مما يجعل الحياة اليومية أكثر راحة.

فوق بنفسجي

هناك جانب لا يقل أهمية عن إجمالي الإشعاع الشمسي وهو الأشعة فوق البنفسجية، التي تتكون من موجات ذات أطوال كبيرة ومتوسطة وقصيرة. وهي تختلف عن بعضها البعض في المعلمات الفيزيائية وفي خصائص تأثيرها على أشكال الحياة العضوية. الموجات فوق البنفسجية الطويلة، على سبيل المثال، في طبقات الغلاف الجويويتبدد معظمها، ولا تصل إلا نسبة قليلة إلى سطح الأرض. كلما كان الطول الموجي أقصر، كلما كان هذا الإشعاع أعمق يمكن أن يخترق جلد الإنسان (وليس فقط).

فمن ناحية، تعتبر الأشعة فوق البنفسجية خطيرة، ولكن بدونها يكون وجود حياة عضوية متنوعة مستحيلا. هذا الإشعاع هو المسؤول عن تكوين الكالسيفيرول في الجسم، وهذا العنصر ضروري لبناء أنسجة العظام. يعد طيف الأشعة فوق البنفسجية وسيلة وقاية قوية من الكساح والداء العظمي الغضروفي، وهو أمر مهم بشكل خاص في مرحلة الطفولة. وبالإضافة إلى ذلك، مثل هذا الإشعاع:

• تطبيع عملية التمثيل الغذائي.
• ينشط إنتاج الإنزيمات الأساسية.
• يعزز عمليات التجدد.
• يحفز تدفق الدم.
• يوسع الأوعية الدموية.
• يحفز جهاز المناعة.
• يؤدي إلى تكوين الإندورفين، مما يعني انخفاض الإثارة العصبية.

لكن على الصعيد الاخر

وقد ذكرنا أعلاه أن إجمالي الإشعاع الشمسي هو كمية الإشعاع التي تصل إلى سطح الكوكب وتنتشر في الغلاف الجوي. وعليه فإن عنصر هذا الحجم هو الأشعة فوق البنفسجية بجميع أطوالها. ويجب أن نتذكر أن هذا العامل له تأثيرات إيجابية وسلبية على الحياة العضوية. حمامات الشمس، على الرغم من أنها مفيدة في كثير من الأحيان، يمكن أن تكون مصدرا للمخاطر الصحية. البقاء تحت الخط المباشر لفترة طويلة جدًا ضوء الشمسوخاصة في ظروف زيادة نشاط النجم فهو ضار وخطير. تؤدي التأثيرات طويلة المدى على الجسم بالإضافة إلى النشاط الإشعاعي العالي جدًا إلى:

• الحروق والاحمرار.
• تورم؛
• احتقان؛
• حرارة؛
• غثيان؛
• القيء.

يثير التشعيع فوق البنفسجي المطول اضطرابات في الشهية وعمل الجهاز العصبي المركزي والجهاز المناعي. بالإضافة إلى ذلك، بدأ رأسي يؤلمني. الأعراض الموصوفة هي المظاهر الكلاسيكية لضربة الشمس. لا يستطيع الشخص نفسه أن يدرك دائمًا ما يحدث - فالحالة تتفاقم تدريجيًا. إذا لاحظت أن أحد الأشخاص القريبين يشعر بالمرض، فيجب تقديم الإسعافات الأولية. المخطط هو كما يلي:

• المساعدة في الانتقال من الضوء المباشر إلى مكان بارد ومظلل؛
• ضع المريض على ظهره بحيث تكون ساقيه أعلى من رأسه (وهذا سوف يساعد على تطبيع تدفق الدم)؛
• برد رقبتك ووجهك بالماء، وضع كمادة باردة على جبهتك؛
• قم بفك ربطة عنقك وحزامك وخلع الملابس الضيقة ؛
• بعد نصف ساعة من الهجوم، أعط الماء البارد (كمية صغيرة) للشرب.

إذا فقدت الضحية وعيها، فمن المهم طلب المساعدة على الفور من الطبيب. سيقوم فريق الإسعاف بنقل الشخص إلى مكان آمن وإعطاء حقنة من الجلوكوز أو فيتامين C. ويتم إعطاء الدواء في الوريد.

كيف تان بشكل صحيح؟

لكي لا تتعلم من تجربتك الخاصة مدى إزعاج الكمية المفرطة من الإشعاع الشمسي الناتج عن الدباغة، من المهم اتباع قواعد قضاء الوقت الآمن في الشمس. يبدأ الضوء فوق البنفسجي في إنتاج الميلانين، وهو الهرمون الذي يساعد الجلد على حماية نفسه منه التأثير السلبيأمواج تحت تأثير هذه المادة يصبح الجلد أغمق ويتحول لونه إلى البرونزي. وحتى يومنا هذا، لا يزال الجدل مستمرًا حول مدى فائدة وضررها للإنسان.

من ناحية، الدباغة هي محاولة من قبل الجسم لحماية نفسه من التعرض المفرط للإشعاع. وهذا يزيد من احتمالية تكوين الأورام الخبيثة. من ناحية أخرى، تعتبر الدباغة عصرية وجميلة. لتقليل المخاطر على نفسك، من الحكمة، قبل البدء في إجراءات الشاطئ، أن تفهم سبب خطورة كمية الإشعاع الشمسي التي يتم تلقيها أثناء حمامات الشمس، وكيفية تقليل المخاطر على نفسك. لجعل التجربة ممتعة قدر الإمكان، يجب على المتشمسين:

• لشرب الكثير من الماء.
• استخدام منتجات حماية الجلد.
• أخذ حمام شمس في المساء أو في الصباح.
• لا تقضي أكثر من ساعة في ضوء الشمس المباشر؛
• لا تشرب الكحول؛
• قم بتضمين الأطعمة الغنية بالسيلينيوم والتوكوفيرول والتيروزين في القائمة. لا تنسى البيتا كاروتين.

قيمة الإشعاع الشمسي جسم الإنسانكبيرة بشكل استثنائي، ولا ينبغي إغفال الجوانب الإيجابية والسلبية. يجب أن ندرك أن الأشخاص المختلفين لديهم تفاعلات كيميائية حيوية ذات خصائص فردية، لذا فإن حمامات الشمس لمدة نصف ساعة يمكن أن تكون خطيرة بالنسبة للبعض. ومن الحكمة استشارة الطبيب قبل موسم الشاطئ لتقييم نوع وحالة بشرتك. وهذا سوف يساعد على منع الضرر بالصحة.

إذا كان ذلك ممكنا، يجب عليك تجنب الدباغة في سن الشيخوخة، خلال فترة الحمل. غير مناسب لحمامات الشمس سرطانوالاضطرابات العقلية وأمراض الجلد واختلال وظائف القلب.

إجمالي الإشعاع: أين النقص؟

إن عملية توزيع الإشعاع الشمسي مثيرة للاهتمام للغاية. كما ذكر أعلاه، يمكن لحوالي نصف الموجات فقط أن تصل إلى سطح الكوكب. أين يذهب الباقي؟ تلعب طبقات الغلاف الجوي المختلفة والجزيئات المجهرية التي تتشكل منها دورًا. كما ذكرنا، تمتص طبقة الأوزون جزءًا مثيرًا للإعجاب - وهي جميعها موجات يقل طولها عن 0.36 ميكرون. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأوزون قادر على امتصاص بعض أنواع الموجات من الطيف المرئي للعين البشرية، أي في نطاق 0.44-1.18 ميكرون.

يتم امتصاص الضوء فوق البنفسجي إلى حد ما بواسطة طبقة الأكسجين. وهذا أمر نموذجي بالنسبة للإشعاع بطول موجة يتراوح بين 0.13 و0.24 ميكرون. يمكن لثاني أكسيد الكربون وبخار الماء امتصاص نسبة صغيرة من طيف الأشعة تحت الحمراء. يمتص الهباء الجوي جزءًا (طيف الأشعة تحت الحمراء) من إجمالي كمية الإشعاع الشمسي.

وتنتشر الموجات من الفئة القصيرة في الغلاف الجوي بسبب وجود الجزيئات المجهرية غير المتجانسة والهباء الجوي والسحب. العناصر غير المتجانسة، الجسيمات التي تكون أبعادها أصغر من الطول الموجي، تثير التشتت الجزيئي، وتتميز العناصر الأكبر حجمًا بالظاهرة الموصوفة بواسطة المؤشر، أي الهباء الجوي.

وتصل الكمية المتبقية من الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض. فهو يجمع بين الإشعاع المباشر والإشعاع المتناثر.

الإشعاع الكلي: جوانب مهمة

القيمة الإجمالية هي كمية الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه المنطقة، وكذلك امتصاصه في الغلاف الجوي. إذا لم تكن هناك غيوم في السماء، فإن المبلغ الإجمالي للإشعاع يعتمد على خط عرض المنطقة، والارتفاع الجرم السماويونوع سطح الأرض في هذه المنطقة وكذلك مستوى شفافية الهواء. كلما زاد عدد جزيئات الهباء الجوي المنتشرة في الغلاف الجوي، انخفض الإشعاع المباشر، لكن نسبة الإشعاع المتناثر تزداد. وفي العادة، في حالة عدم وجود السحب، يشكل الإشعاع المتناثر ربع إجمالي الإشعاع.

وبالتالي فإن بلادنا تنتمي إلى بلدان الشمال معظمالعام في المناطق الجنوبية يكون الإشعاع أكبر بكثير منه في المناطق الشمالية. ويرجع ذلك إلى موقع النجم في السماء. لكن الفترة الزمنية القصيرة من مايو إلى يوليو هي فترة فريدة من نوعها، حتى في الشمال، حيث يكون إجمالي الإشعاع مثيرًا للإعجاب للغاية، نظرًا لأن الشمس مرتفعة في السماء، ومدة ساعات النهار أطول من الأشهر الأخرى من العام. سنة. علاوة على ذلك، في المتوسط، في النصف الآسيوي من البلاد، في غياب السحب، يكون إجمالي الإشعاع أكثر أهمية مما هو عليه في الغرب. الحد الأقصى لقوة الإشعاع الموجي يحدث في منتصف النهار، والحد الأقصى السنوي يحدث في يونيو، عندما تكون الشمس في أعلى مستوياتها في السماء.

إجمالي الإشعاع الشمسي هو كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى كوكبنا. يجب أن نتذكر أن العوامل الجوية المختلفة تؤدي إلى حقيقة أن الكمية السنوية للإشعاع الإجمالي أقل مما يمكن أن تكون. أكثر فرق كبيربين ما يتم ملاحظته فعليًا والحد الأقصى الممكن هو أمر معتاد في مناطق الشرق الأقصى فترة الصيف. تثير الرياح الموسمية سحبًا كثيفة للغاية، وبالتالي يتم تقليل إجمالي الإشعاع بمقدار النصف تقريبًا.

أتحرق شوقا لاعرف

يتم ملاحظة أكبر نسبة من الحد الأقصى للتعرض للطاقة الشمسية (لكل 12 شهرًا) في جنوب البلاد. الرقم يصل إلى 80٪.

لا تؤدي الغيوم دائمًا إلى نفس الكمية من تشتت الإشعاع الشمسي. يلعب شكل السحب وملامح القرص الشمسي في لحظة معينة دورًا. وإذا كان مفتوحاً فإن الغيوم تسبب انخفاضاً في الإشعاع المباشر، بينما يزداد الإشعاع المتفرق بشكل حاد.

قد تكون هناك أيضًا أيام يكون فيها الإشعاع المباشر بنفس قوة الإشعاع المتناثر تقريبًا. وقد تكون القيمة الإجمالية اليومية أكبر من خاصية الإشعاع ليوم خالٍ تمامًا من الغيوم.

عند الحساب لمدة 12 شهرا، يجب إيلاء اهتمام خاص للظواهر الفلكية لأنها تحدد المؤشرات الرقمية العامة. في الوقت نفسه، تؤدي الغيوم إلى حقيقة أن الحد الأقصى للإشعاع قد يتم ملاحظته بالفعل ليس في يونيو، ولكن قبل شهر أو بعده.

الإشعاع في الفضاء

من حدود الغلاف المغناطيسي لكوكبنا وحتى الفضاء الخارجي، يصبح الإشعاع الشمسي عاملاً مرتبطًا بالخطر المميت على البشر. في عام 1964، تم نشر عمل علمي شعبي مهم حول طرق الحماية. مؤلفوها هم العلماء السوفييت كامانين وبوبنوف. من المعروف أنه بالنسبة للشخص، يجب ألا تزيد جرعة الإشعاع في الأسبوع عن 0.3 رونتجن، بينما لمدة عام - في حدود 15 ر. بالنسبة للتعرض قصير المدى، فإن الحد الأقصى للشخص هو 600 ر. في ظروف النشاط الشمسي غير المتوقع، قد يكون مصحوبًا بتعرض كبير لرواد الفضاء، الأمر الذي يتطلب اتخاذ تدابير وقائية إضافية ضد موجات ذات أطوال مختلفة.

لقد مر أكثر من عقد من الزمان على بعثات أبولو، تم خلالها اختبار طرق الحماية ودراسة العوامل المؤثرة على صحة الإنسان، لكن حتى يومنا هذا لم يتمكن العلماء من إيجاد طرق فعالة وموثوقة للتنبؤ بالعواصف الجيومغناطيسية. يمكنك إجراء توقعات على أساس الساعات، وأحيانًا لعدة أيام، ولكن حتى بالنسبة للافتراض الأسبوعي، فإن فرص التنفيذ لا تزيد عن 5٪. تعتبر الرياح الشمسية ظاهرة لا يمكن التنبؤ بها. مع احتمال واحد من كل ثلاثة، قد يجد رواد الفضاء الذين ينطلقون في مهمة جديدة أنفسهم تحت تيارات قوية من الإشعاع. وهذا يجعل الأمر أكثر سؤال مهمكلاً من البحث والتنبؤ بخصائص الإشعاع، وتطوير طرق الحماية منه.

اشعاع شمسي— طاقة الإشعاع الشمسي التي تصل إلى الأرض على شكل تيار من الموجات الكهرومغناطيسية.

تشع الشمس إشعاعًا كهرومغناطيسيًا قويًا حول نفسها. ويدخل جزء واحد فقط من مليارين منه إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض، ولكنه يشكل أيضًا عددًا هائلاً من السعرات الحرارية في الدقيقة.

لا يصل كل تدفق الطاقة إلى سطح الأرض، فمعظمها يتم طرحه بواسطة الكوكب إلى الفضاء الخارجي. تعكس الأرض هجوم تلك الأشعة التي تدمر المادة الحية للكوكب. وفي الطريق الإضافي إلى الأرض، تواجه أشعة الشمس عوائق على شكل بخار ماء يملأ الغلاف الجوي وجزيئات ثاني أكسيد الكربون وجزيئات الغبار المعلقة في الهواء. ويمتص «مرشح» الغلاف الجوي جزءًا كبيرًا من الأشعة، ويبعثرها، ويعكسها. انعكاسية السحب عالية بشكل خاص. ونتيجة لذلك، يتلقى سطح الأرض مباشرة 2/3 فقط من الإشعاع الذي تنقله شاشة الأوزون. ولكن أيضًا من هذا الجزء ينعكس الكثير وفقًا لانعكاس الأسطح المختلفة.

يتلقى سطح الأرض بأكمله ما يزيد قليلاً عن 100000 سعرة حرارية لكل 1 سم 2 في الدقيقة. ويمتص هذا الإشعاع الغطاء النباتي والتربة وسطح البحار والمحيطات. وتتحول إلى حرارة يتم صرفها في تدفئة طبقات الغلاف الجوي، وحركة الكتل الهوائية والمائية، ونشوء كل أشكال الحياة المتنوعة على الأرض.

يصل الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض بطرق مختلفة:

1. الإشعاع المباشر: الإشعاع القادم من الشمس مباشرة، إذا لم تكن مغطاة بالسحب؛
2. الإشعاع المنتشر: الإشعاع الوارد من السماء أو السحب المتناثرة لأشعة الشمس.
3. الحراري: دخول الإشعاع يأتي من الجو الساخن نتيجة التعرض للإشعاع.

يصل الإشعاع المباشر والمنتشر فقط خلال النهار. معا يشكلون الإشعاع الكلي. يسمى الإشعاع الشمسي الذي يبقى بعد فقدانه بالانعكاس من السطح ممتصًا.

يتم قياس الإشعاع الشمسي باستخدام أداة تسمى مقياس الأكتينوميتر.

تغمر الشمس الأرض بمحيط كامل من الطاقة، وهو أمر لا ينضب عمليا السنوات الاخيرةيتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لمشكلة استخدام الطاقة الشمسية في الاقتصاد. في دول مختلفةوتعمل بالفعل أجهزة تحلية المياه بالطاقة الشمسية وسخانات المياه والمجففات. تعمل الأقمار الصناعية والسفن الفضائية والمختبرات التي يتم إطلاقها من الأرض بالكامل على طاقة الإشعاع الشمسي.

الإشعاع الشمسي ويكيبيديا
بحث الموقع:

للتغيرات في تدفق الحرارة إلى فترات قصيرةيتأثر الوقت وتوزيعه غير المتكافئ في الغلاف الطبيعي بعدد من الظروف التي سننظر في أهمها.

التغيرات الدورية الصغيرة في الإشعاع تعتمد في المقام الأول على حقيقة أن الأرض تدور حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل، وبالتالي تتغير بعدها عن الشمس. وعند الحضيض، أي عند نقطة المدار الأقرب إلى الشمس (توجد الأرض في العصر الحالي في 1 كانون الثاني/يناير)، تبلغ المسافة 147 مليون كيلومتر؛ عند الأوج، أي أبعد نقطة في المدار عن الشمس (3 يوليو)، تبلغ هذه المسافة بالفعل 152 مليون كيلومتر؛ الفرق 5 مليون كم. وبناءً على ذلك، في بداية شهر يناير، يزداد الإشعاع بنسبة 3.4% مقارنة بالمتوسط ​​(أي محسوبًا لمتوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس)، وفي بداية شهر يوليو ينخفض ​​بنسبة 3.5%.

جداً عامل مهموالتي تحدد كمية الإشعاع التي تستقبلها منطقة معينة من سطح الأرض، هي زاوية سقوط أشعة الشمس. إذا كانت J هي شدة الإشعاع عندما تسقط الأشعة عموديًا، فعندما تلتقي بالسطح بزاوية α، ستكون شدة الإشعاع J sin α: كلما زادت حدة الزاوية، زادت مساحة طاقة شعاع الأشعة ينبغي توزيعها، وبالتالي، سيكون أقل لكل وحدة مساحة.

تعتمد الزاوية التي تشكلها أشعة الشمس مع سطح الأرض على التضاريس وخط العرض الجغرافي وارتفاع الشمس فوق الأفق، والذي يختلف أثناء النهار وعلى مدار العام.

على التضاريس غير المستوية (بغض النظر عما إذا كنا نتحدث عن الجبال أو المخالفات الصغيرة)، تضيء الشمس عناصر مختلفة من الإغاثة بشكل مختلف. على جانب التل المشمس، تكون زاوية سقوط الأشعة أكبر منها على السهل عند سفح التل، ولكن على المنحدر المقابل تكون هذه الزاوية صغيرة جدًا. بالقرب من لينينغراد، يكون جانب التل المواجه للجنوب ويميل بزاوية 10 درجات في نفس الظروف الحرارية منصة أفقيةبالقرب من خاركوف.

في فصل الشتاء، يتم تسخين المنحدرات شديدة الانحدار التي تواجه الجنوب بشكل أفضل من المنحدرات اللطيفة (نظرًا لأن الشمس تكون منخفضة بشكل عام فوق الأفق). في الصيف، تتلقى المنحدرات اللطيفة ذات التعرض الجنوبي حرارة أكبر، بينما تتلقى المنحدرات الشديدة حرارة أقل من السطح الأفقي. تستقبل منحدرات التعرض الشمالي في نصف الكرة الأرضية لدينا أقل مبلغإشعاع.

إن اعتماد زاوية سقوط أشعة الشمس على خط العرض الجغرافي أمر معقد للغاية، لأنه مع زاوية ميل مسير الشمس الحالية، فإن ارتفاع الشمس في مكان معين (مما يعني زاوية سقوط أشعة الشمس على مستوى الأفق) لا يتغير يوميًا فحسب، بل أيضًا على مدار العام.

أعلى ارتفاع في منتصف النهار عند خط العرض φ. تصل الشمس إلى 90° - φ في أيام الاعتدالات، وفي يوم الانقلاب الصيفي 90° - φ +23°.5 وفي يوم الانقلاب الشتوي 90° - φ - 23°.5.

وبالتالي فإن أكبر زاوية لسقوط الأشعة الشمسية عند الظهيرة عند خط الاستواء في السنة تتراوح من 90° إلى 66°.5، وعند القطب من -23°.5 إلى +23°.5، أي عملياً من 0°. إلى +23 درجة.5 (نظرًا لأن الزاوية السلبية تحدد مقدار غمر الشمس تحت الأفق).

تلعب القشرة الغازية للأرض دورًا رئيسيًا في تحول الإشعاع الشمسي. تعمل جزيئات الهواء وبخار الماء وجزيئات الغبار على تشتيت ضوء الشمس؛ وبفضل هذا يكون النهار خفيفًا وفي غياب أشعة الشمس المباشرة. بالإضافة إلى ذلك، يمتص الغلاف الجوي كمية معينة من الطاقة الإشعاعية، أي يحولها إلى حرارة. وأخيرًا، ينعكس الإشعاع الشمسي الذي يدخل الغلاف الجوي جزئيًا إلى الفضاء. الغيوم هي عاكسات قوية بشكل خاص.

ونتيجة لذلك، لا يصل كل الإشعاع الذي يتم تلقيه عند حدود الغلاف الجوي إلى سطح الأرض، ولكن جزءًا منه فقط، علاوة على ذلك، يتغير نوعيًا (في التركيب الطيفي)، نظرًا لأن الموجات الأقصر من 0.3 ميكرومتر، التي يمتصها الأكسجين بقوة والأوزون، لا يصلان إلى سطح الأرض، وتنتشر الموجات المرئية بشكل مختلف.

من الواضح أنه في غياب الغلاف الجوي، سيكون النظام الحراري للأرض مختلفًا عما يتم ملاحظته فعليًا. بالنسبة لعدد من الحسابات والمقارنات، غالبا ما يكون من المناسب القضاء على تأثير الغلاف الجوي على الإشعاع والحصول على مفهوم الإشعاع في شكله النقي. ولهذا الغرض يتم حساب ما يسمى بالثابت الشمسي، أي كمية الحرارة في الدقيقة. لكل 1 متر مربع سم من السطح الأسود (يمتص كل الإشعاع) بشكل عمودي على أشعة الشمس، والتي تستقبلها الأرض عند متوسط ​​بعدها عن الشمس وفي غياب الغلاف الجوي. الثابت الشمسي هو 1.9 كال.

وفي وجود الغلاف الجوي، يصبح العامل المؤثر على الإشعاع، مثل طول مسار الشعاع الشمسي في الغلاف الجوي، ذا أهمية خاصة. كلما زاد سمك الهواء الذي يجب أن يخترقه الشعاع الشمسي، كلما زادت الطاقة التي يفقدها في عمليات التشتت والانعكاس والامتصاص. يعتمد طول مسار الشعاع بشكل مباشر على ارتفاع الشمس فوق الأفق، وبالتالي على الوقت من اليوم والموسم. إذا تم اعتبار طول مسار الشعاع الشمسي عبر الغلاف الجوي على ارتفاع شمسي 90 درجة كوحدة، فإن طول المسار على ارتفاع شمسي 40 درجة سيتضاعف، وعلى ارتفاع 10 درجات سيصبح مساويًا 5.7، إلخ.

ل النظام الحراريكما أن مدة إضاءة الشمس مهمة جدًا. وبما أن الشمس تشرق فقط خلال النهار، فإن العامل المحدد هنا سيكون طول اليوم، والذي يتغير مع تغير الفصول.

وأخيرا، يجب أن نتذكر أنه على الرغم من أن شدة الإشعاع تقاس بالنسبة إلى السطح الذي يمتص كل الإشعاع، إلا أن الطاقة الشمسية الساقطة على الأجسام ذات الطبيعة المختلفة لا يتم امتصاصها بالتساوي. وتسمى نسبة الإشعاع المنعكس إلى الإشعاع الساقط البياض. من المعروف منذ زمن طويل أن بياض التربة السوداء والصخور الخفيفة والمناطق العشبية وسطح الخزان وما إلى ذلك يختلف اختلافًا كبيرًا. تعكس الرمال الخفيفة 30-35%، والتربة السوداء (الدبال) 26%، والعشب الأخضر 26% من الإشعاع. بالنسبة للثلج النظيف والجاف المتساقط حديثًا، يمكن أن يصل البياض إلى 97%. تمتص التربة الرطبة الإشعاع بشكل مختلف عن التربة الجافة: يعكس الطين الجاف الأزرق 23% من الإشعاع، ويعكس نفس الطين الرطب 16%. وبالتالي، حتى مع نفس تدفق الإشعاع، في ظل نفس ظروف الإغاثة، ستتلقى نقاط مختلفة على سطح الأرض كميات مختلفة من الحرارة.

ومن العوامل الدورية التي تحدد الإيقاع المعروف في تقلبات الإشعاع، فإن تغير الفصول له أهمية خاصة.

إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.

في تواصل مع

زملاء الصف

يشير الإشعاع الشمسي إلى الإشعاع الصادر من الشمس، والذي يتم قياسه من خلال تأثيره الحراري وكثافته.

يسمى الإشعاع الشمسي الذي يصل مباشرة إلى سطح الأرض الإشعاع الشمسي المباشر. وينتشر جزء من الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي، وبعد ذلك يصل إلى سطح الكوكب، ويسمى هذا الإشعاع الإشعاع الشمسي المتناثر. يشكل الإشعاع المباشر والمنتشر معًا إجمالي الإشعاع الشمسي.

يتم تحديد إجمالي الإشعاع الشمسي من خلال التأثير الحراري لكل وحدة سطح لكل وحدة زمنية. يتم التعبير عنها بالسعرات الحرارية أو الجول.

تعتمد كمية الإشعاع الشمسي الإجمالي الساقط على السطح على ارتفاع الشمس وطول اليوم وخصائص الغلاف الجوي (شفافيته وغيومه).

وبما أن الأرض كروية، فإن الشمس تشرق أعلى مستوى فوق الأفق عند خط الاستواء. هنا تسقط أشعة الشمس بشكل عمودي على السطح. أثناء تحركها نحو القطبين، تسقط أشعة الشمس بزاوية أكبر من أي وقت مضى، وبالتالي تجلب حرارة أقل وأقل. بالإضافة إلى ذلك، كلما اقتربنا من خط الاستواء، زاد طول اليوم، وبالتالي يتلقى السطح المزيد من الحرارة.

ومع ذلك، ليس خط العرض الجغرافي وحده هو الذي يؤثر على إجمالي الإشعاع الشمسي.

الإشعاع الشمسي وتأثيره على جسم الإنسان والمناخ

وعند خط الاستواء تكون الغيوم والرطوبة عالية، مما يمنع مرور ضوء الشمس. ولذلك، فإن إجمالي الإشعاع الشمسي هنا أقل مما هو عليه في المناخ الاستوائي القاري (على سبيل المثال، الصحراء).

الشمس مصدر للضوء والحرارة التي تحتاجها جميع الكائنات الحية على الأرض. ولكن بالإضافة إلى فوتونات الضوء، فإنه يصدر إشعاعات مؤينة صلبة تتكون من نوى الهيليوم والبروتونات. لماذا يحدث هذا؟

أسباب الإشعاع الشمسي

يتم توليد الإشعاع الشمسي في ساعات النهارأثناء التوهجات الكروموسفيرية - انفجارات عملاقة تحدث في الغلاف الجوي الشمسي. يتم قذف بعض المادة الشمسية إلى الفضاء الخارجي، لتشكل أشعة كونية، تتكون أساسًا من البروتونات وكمية صغيرة من نوى الهيليوم. تصل هذه الجسيمات المشحونة إلى سطح الأرض بعد 15 إلى 20 دقيقة من ظهور التوهج الشمسي.

يحجب الهواء الإشعاع الكوني الأولي، مما يولد وابلًا نوويًا متتاليًا، والذي يتلاشى مع انخفاض الارتفاع. في هذه الحالة، تولد جزيئات جديدة - البيونات، التي تتحلل وتتحول إلى ميونات. تخترق الطبقات السفلية من الغلاف الجوي وتسقط على الأرض وتحفر عمقًا يصل إلى 1500 متر. والميونات هي المسؤولة عن تكوين الإشعاع الكوني الثانوي والإشعاع الطبيعي الذي يؤثر على الإنسان.

طيف الإشعاع الشمسي

يشمل طيف الإشعاع الشمسي مناطق الموجات القصيرة والطويلة:

• أشعة غاما؛
• الأشعة السينية
• الأشعة فوق البنفسجية؛
• ضوء مرئي؛
• الأشعة تحت الحمراء.

يقع أكثر من 95% من إشعاع الشمس في منطقة "النافذة البصرية" - الجزء المرئي من الطيف مع المناطق المجاورة لموجات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

ما هو الإشعاع الشمسي؟ أنواع الإشعاع وتأثيره على الجسم

أثناء مرورها عبر طبقات الغلاف الجوي، يضعف تأثير أشعة الشمس - حيث يحتفظ الغلاف الجوي للأرض بجميع الإشعاعات المؤينة والأشعة السينية وما يقرب من 98٪ من الأشعة فوق البنفسجية. يصل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء إلى الأرض دون خسارة تقريبًا، على الرغم من امتصاصهما جزئيًا بواسطة جزيئات الغاز وجزيئات الغبار الموجودة في الهواء.

وفي هذا الصدد فإن الإشعاع الشمسي لا يؤدي إلى زيادة ملحوظة في الإشعاع الإشعاعي على سطح الأرض. وتبلغ مساهمة الشمس والأشعة الكونية في تكوين الجرعة الإشعاعية السنوية الإجمالية 0.3 ملي سيفرت/السنة فقط. ولكن هذه قيمة متوسطة، وفي الواقع فإن مستوى الإشعاع الساقط على الأرض يختلف ويعتمد على الآخر موقع جغرافيتضاريس.

أين يكون الإشعاع الشمسي المؤين أكبر؟

يتم تسجيل أعظم قوة للأشعة الكونية عند القطبين، وأقلها عند خط الاستواء. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المجال المغناطيسي للأرض يحرف الجزيئات المشحونة المتساقطة من الفضاء باتجاه القطبين. بالإضافة إلى ذلك، يزداد الإشعاع مع الارتفاع - على ارتفاع 10 كيلومترات فوق مستوى سطح البحر، يزيد مؤشره بمقدار 20-25 مرة. يتعرض سكان الجبال العالية لجرعات أعلى من الإشعاع الشمسي، حيث أن الغلاف الجوي في الجبال أرق ويسهل اختراقه بواسطة تيارات جاما كوانتا والجسيمات الأولية القادمة من الشمس.

مهم. مستويات الإشعاع التي تصل إلى 0.3 ملي سيفرت / ساعة ليس لها تأثير خطير، ولكن عند جرعة 1.2 ميكرو سيفرت / ساعة يوصى بمغادرة المنطقة، وفي حالة الطوارئ، البقاء في أراضيها لمدة لا تزيد عن ستة أشهر. إذا تجاوزت القراءات ضعف ذلك، فيجب عليك تحديد مدة إقامتك في هذه المنطقة لمدة ثلاثة أشهر.

إذا كانت الجرعة السنوية من الإشعاع الكوني فوق مستوى سطح البحر 0.3 ملي سيفرت/سنة، فإنه مع زيادة الارتفاع كل مائة متر يزيد هذا الرقم بمقدار 0.03 ملي سيفرت/سنة. بعد بعض الحسابات الصغيرة، يمكننا أن نستنتج أن إجازة لمدة أسبوع في الجبال على ارتفاع 2000 متر ستعطي تعرضًا قدره 1 ملي سيفرت / سنة وستوفر ما يقرب من نصف إجمالي المعيار السنوي (2.4 ملي سيفرت / سنة).

وتبين أن سكان الجبال يتلقون جرعة سنوية من الإشعاع أعلى بعدة مرات من المعدل الطبيعي، ومن المفترض أن يصابوا بسرطان الدم والسرطان أكثر من الأشخاص الذين يعيشون في السهول. في الواقع، وهذا ليس صحيحا. على العكس من ذلك، في المناطق الجبلية هناك معدل وفيات أقل من هذه الأمراض، وجزء من السكان يعيشون لفترة طويلة. وهذا يؤكد حقيقة أن البقاء لفترات طويلة في الأماكن ذات النشاط الإشعاعي العالي ليس له تأثير سلبي على جسم الإنسان.

التوهجات الشمسية - خطر إشعاعي مرتفع

تشكل التوهجات الشمسية خطرا كبيرا على البشر وجميع أشكال الحياة على الأرض، حيث أن كثافة تدفق الإشعاع الشمسي يمكن أن تتجاوز المستوى الطبيعي للإشعاع الكوني بألف مرة. وهكذا، ربط العالم السوفيتي البارز أ. إل. تشيزيفسكي فترات تكوين البقع الشمسية بأوبئة التيفوس (1883-1917) والكوليرا (1823-1923) في روسيا. واستنادا إلى الرسوم البيانية التي قام بها، تنبأ في عام 1930 بظهور جائحة الكوليرا على نطاق واسع في الفترة 1960-1962، والذي بدأ في إندونيسيا في عام 1961، ثم انتشر بسرعة إلى بلدان أخرى في آسيا وإفريقيا وأوروبا.

واليوم، تم الحصول على قدر كبير من البيانات التي تشير إلى العلاقة بين دورات النشاط الشمسي التي تمتد أحد عشر عامًا وتفشي الأمراض، وكذلك مع الهجرات الجماعية ومواسم التكاثر السريع للحشرات والثدييات والفيروسات. اكتشف علماء أمراض الدم زيادة في عدد النوبات القلبية والسكتات الدماغية خلال فترات النشاط الشمسي الأقصى. ترجع هذه الإحصائيات إلى حقيقة أنه في هذا الوقت يزداد تخثر الدم لدى الأشخاص، وبما أن النشاط التعويضي لدى المرضى الذين يعانون من أمراض القلب يتم قمعه، تحدث أعطال في عمله، بما في ذلك نخر أنسجة القلب ونزيف الدماغ.

لا تحدث التوهجات الشمسية الكبيرة كثيرًا - مرة كل 4 سنوات. في هذا الوقت، يزداد عدد وحجم البقع الشمسية، وتتشكل أشعة إكليلية قوية في الإكليل الشمسي، تتكون من البروتونات وكمية صغيرة من جسيمات ألفا. سجل المنجمون أقوى تدفق لهم في عام 1956، عندما زادت كثافة الإشعاع الكوني على سطح الأرض 4 مرات. ومن النتائج الأخرى لهذا النشاط الشمسي الشفق القطبي الذي تم تسجيله في موسكو ومنطقة موسكو في عام 2000.

كيف تحمي نفسك؟

بالطبع، زيادة الإشعاع الخلفي في الجبال ليس سببا لرفض الرحلات إلى الجبال. ومع ذلك، فإن الأمر يستحق التفكير في تدابير السلامة والذهاب في رحلة بمقياس إشعاع محمول، مما سيساعد في التحكم في مستوى الإشعاع، وإذا لزم الأمر، سيحد من الوقت الذي يقضيه في المناطق الخطرة. يجب ألا تبقى في منطقة تظهر فيها قراءات العدادات إشعاعًا مؤينًا يبلغ 7 ميكروسيفرت/ساعة لأكثر من شهر واحد.

مجموع الإشعاع الشمسي والتوازن الإشعاعي

إجمالي الإشعاع هو مجموع الإشعاع المباشر (على سطح أفقي) والمنتشر. ويختلف تركيب الإشعاع الإجمالي، أي النسبة بين الإشعاع المباشر والمنتشر، باختلاف ارتفاع الشمس والشفافية والغلاف الجوي والغطاء السحابي.

قبل شروق الشمس، يتكون الإشعاع الإجمالي بالكامل، وفي الارتفاعات الشمسية المنخفضة يتكون بشكل أساسي من إشعاعات متفرقة. مع زيادة الارتفاع الشمسي، تتناقص حصة الإشعاع المتناثر في إجمالي الإشعاع في سماء صافية: عند h = 8° تكون 50%، وعند h = 50° تكون 10-20% فقط.

كلما كان الغلاف الجوي أكثر شفافية، قلت حصة الإشعاعات المتناثرة في إجمالي الإشعاع.

3. تبعاً لشكل السحب وارتفاعها وعددها، تزداد نسبة الإشعاع المتناثر فيها درجات متفاوته. عندما تكون الشمس مغطاة بسحب كثيفة، يتكون الإشعاع الإجمالي فقط من إشعاعات متفرقة. مع مثل هذه السحب، يعوض الإشعاع المتناثر جزئيًا فقط انخفاض الإشعاع المباشر، وبالتالي فإن الزيادة في عدد وكثافة السحب تكون مصحوبة في المتوسط ​​بانخفاض في الإشعاع الكلي. لكن في حالة السحب الصغيرة أو الرفيعة، عندما تكون الشمس مفتوحة بالكامل أو غير مغطاة بالكامل بالغيوم، فإن إجمالي الإشعاع الناتج عن زيادة الإشعاع المتناثر قد يكون أكبر مما هو عليه في السماء الصافية.

يتم تحديد التغير اليومي والسنوي لإجمالي الإشعاع بشكل أساسي من خلال التغيرات في ارتفاع الشمس: يتغير إجمالي الإشعاع تقريبًا بشكل مباشر مع التغير في ارتفاع الشمس.

الإشعاع الشمسي أو الإشعاع المؤين من الشمس

لكن تأثير الغيوم وشفافية الهواء يعقد هذه العلاقة البسيطة إلى حد كبير ويعطل المسار السلس للإشعاع الكلي.

ويعتمد إجمالي الإشعاع أيضًا بشكل كبير على خط عرض المكان. ومع تناقص خط العرض، تزداد كمياته اليومية، وكلما انخفض خط عرض المكان، كلما كان توزيع الإشعاع الإجمالي متساويا على الأشهر، أي كلما صغرت سعة دورته السنوية. على سبيل المثال، في بافلوفسك (φ = 60°) تتراوح كمياتها الشهرية من 12 إلى 407 كالوري/سم2، في واشنطن (φ = 38.9°) - من 142 إلى 486 كالوري/سم2، وفي تاكوباي (φ = 19°) – من 307 إلى 556 كالوري/سم2. وتزداد أيضًا الكميات السنوية من إجمالي الإشعاع مع تناقص خط العرض. ومع ذلك، في بعض الأشهر قد يكون إجمالي الإشعاع في المناطق القطبية أكبر منه في خطوط العرض المنخفضة. على سبيل المثال، في خليج تيخايا في يونيو، يكون إجمالي الإشعاع أكثر بنسبة 37٪ منه في بافلوفسك، و 5٪ أكثر من فيودوسيا.

تظهر الملاحظات المستمرة في القارة القطبية الجنوبية على مدى 7-8 سنوات الماضية أن الكميات الشهرية من إجمالي الإشعاع في هذه المنطقة في الشهر الأكثر دفئًا (ديسمبر) تزيد بنحو 1.5 مرة عما هي عليه عند نفس خطوط العرض في القطب الشمالي، وتساوي الكميات المقابلة. في شبه جزيرة القرم وطشقند. حتى الكميات السنوية من إجمالي الإشعاع في القارة القطبية الجنوبية أكبر مما هي عليه في سانت بطرسبرغ على سبيل المثال. يفسر هذا التدفق الكبير للإشعاع الشمسي في القارة القطبية الجنوبية بالهواء الجاف، والارتفاع العالي لمحطات القطب الجنوبي فوق مستوى سطح البحر والانعكاس العالي لسطح الثلج (70-90٪)، وزيادة الإشعاع المتناثر

يُسمى الفرق بين جميع تدفقات الطاقة الإشعاعية التي تصل إلى السطح النشط وتتركه بالتوازن الإشعاعي للسطح النشط. بمعنى آخر، التوازن الإشعاعي لسطح نشط هو الفرق بين تدفق الإشعاع إلى الداخل وتدفقه إلى الخارج على هذا السطح. وإذا كان السطح أفقياً فإن الجزء الوارد من الميزان يشمل الإشعاعات المباشرة الواصلة إلى السطح الأفقي، والإشعاعات المتفرقة، والإشعاعات المضادة من الغلاف الجوي. يتكون استهلاك الإشعاع من إشعاع الموجة القصيرة والطويلة المنعكسة من السطح النشط وجزء من الإشعاع الجوي القادم المنعكس منه.

يمثل ميزان الإشعاع الوصول الفعلي أو الإنفاق الفعلي للطاقة المشعة على السطح النشط، والذي يحدد ما إذا كان سيتم تسخينه أو تبريده. وإذا كان وصول الطاقة الإشعاعية أكبر من استهلاكها، فإن التوازن الإشعاعي يكون موجباً ويسخن السطح. إذا كان التدفق الداخلي أقل من التدفق الخارجي، يكون توازن الإشعاع سالبًا ويبرد السطح. يعتمد التوازن الإشعاعي ككل، وكذلك عناصره الفردية، على العديد من العوامل. ويتأثر بشدة بشكل خاص بارتفاع الشمس، ومدة سطوع الشمس، وطبيعة وحالة السطح النشط، وتعكر الغلاف الجوي، ومحتوى بخار الماء فيه، والغيوم، وما إلى ذلك.

عادة ما يكون الرصيد اللحظي (الدقيق) خلال النهار إيجابيا، خاصة في فصل الصيف. قبل حوالي ساعة من غروب الشمس (باستثناء التوقيت الشتوي)، يبدأ استهلاك الطاقة الإشعاعية في تجاوز وصولها، ويصبح التوازن الإشعاعي سلبيا. بعد حوالي ساعة من شروق الشمس تصبح إيجابية مرة أخرى. إن التغير النهاري في التوازن أثناء النهار تحت سماء صافية يوازي تقريبًا تغير الإشعاع المباشر. أثناء الليل، عادة ما يتغير توازن الإشعاع قليلاً، ولكن تحت تأثير السحب المتغيرة يمكن أن يتغير بشكل كبير

تكون المجاميع السنوية لتوازن الإشعاع موجبة على كامل سطح الأرض والمحيطات، باستثناء المناطق ذات الغطاء الثلجي أو الجليدي الدائم، مثل وسط جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية. شمال خط عرض 40 درجة شمالاً وجنوب خط عرض 40 درجة جنوباً، تكون المجاميع الشهرية للرصيد الإشعاعي في فصل الشتاء سالبة، وتزداد الفترة ذات الرصيد السلبي باتجاه القطبين. وهكذا، في القطب الشمالي تكون هذه الكميات موجبة فقط في أشهر الصيف، عند خط عرض 60 درجة لمدة سبعة أشهر، وعند خط عرض 50 درجة لمدة تسعة أشهر. تتغير الكميات السنوية للرصيد الإشعاعي عند الانتقال من البر إلى البحر.

التوازن الإشعاعي لنظام الأرض والغلاف الجوي هو توازن الطاقة الإشعاعية في عمود عمودي من الغلاف الجوي بمقطع عرضي قدره 1 سم 2، يمتد من السطح النشط إلى الحد الأعلىأَجواء. ويتكون الجزء الوارد منه من الإشعاع الشمسي الذي يمتصه السطح النشط والغلاف الجوي، ويتكون الجزء الخارج منه من ذلك الجزء من الإشعاع طويل الموجة لسطح الأرض والغلاف الجوي الذي يذهب إلى الفضاء الخارجي. يكون التوازن الإشعاعي لنظام الأرض والغلاف الجوي إيجابيا في المنطقة من خط عرض 30 درجة جنوبا إلى خط عرض 30 درجة شمالا، وعند خطوط العرض العليا يكون سلبيا

تعتبر دراسة التوازن الإشعاعي ذات أهمية عملية كبيرة، حيث يعد هذا التوازن أحد العوامل الرئيسية المكونة للمناخ. يعتمد النظام الحراري ليس فقط للتربة أو الخزان، ولكن أيضًا لطبقات الغلاف الجوي المجاورة لها على قيمته. إن معرفة التوازن الإشعاعي لها أهمية كبيرة عند حساب التبخر، عند دراسة مسألة تكوين وتحول الكتل الهوائية، عند النظر في تأثير الإشعاع على البشر والنباتات.

الصفحة 1 من 4

توزيع الحرارة والضوء على الأرض

الشمس هي أحد نجوم المجموعة الشمسية، وهي مصدر لكميات هائلة من الحرارة والضوء المبهر لكوكب الأرض. على الرغم من أن الشمس تقع على مسافة كبيرة منا ولا يصل إلينا سوى جزء صغير من إشعاعها، فإن هذا يكفي لتطور الحياة على الأرض. يدور كوكبنا حول الشمس في مدار.

اشعاع شمسي

إذا مع سفينة فضائيةإذا قمت بمراقبة الأرض طوال العام، فستلاحظ أن الشمس تضيء دائما نصف الأرض فقط، لذلك سيكون هناك يوم، وعلى النصف الآخر في هذا الوقت سيكون هناك ليل. يتلقى سطح الأرض الحرارة خلال النهار فقط.

أرضنا تسخن بشكل غير متساو.

ويرجع التسخين غير المتساوي للأرض إلى شكلها الكروي، وبالتالي تختلف زاوية سقوط شعاع الشمس في المناطق المختلفة، مما يعني مناطق مختلفةتتلقى الأرض كميات مختلفة من الحرارة. عند خط الاستواء، تسقط أشعة الشمس عموديًا، مما يؤدي إلى تسخين الأرض بشكل كبير. كلما ابتعدنا عن خط الاستواء، أصبحت زاوية سقوط الحزمة أصغر، وبالتالي قلت الحرارة التي تستقبلها هذه المناطق. يقوم شعاع من الإشعاع الشمسي بنفس القوة بتسخين منطقة أصغر بكثير عند خط الاستواء، لأنه يسقط عموديًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأشعة التي تسقط بزاوية أصغر من خط الاستواء، وتخترق الغلاف الجوي، تسلك مسارًا أطول من خلاله، ونتيجة لذلك تتناثر بعض أشعة الشمس في طبقة التروبوسفير ولا تصل إلى سطح الأرض. كل هذا يدل على أنه مع البعد عن خط الاستواء نحو الشمال أو الجنوب تنخفض درجة حرارة الهواء، كما تقل زاوية سقوط شعاع الشمس.

23 4 التالي > إلى النهاية >>