Спектр солнечного излучения: описание, особенности и интересные факты
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?
Что такое солнечная радиация?
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.
Свет — движущаяся энергия
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 ультрафиолетовое излучение 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.
Источник всей энергии
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:
- Проводимость (кондукция) — это когда энергия передается от прямого контакта. Когда вы обжигаете руку горячей сковородой, потому что забыли надеть прихватку, это проводимость. Посуда передает тепло вашей руке через прямой контакт. Кроме того, когда ваши ноги касаются холодной плитки в ванной утром, они переносят тепло на пол через прямой контакт — проводимость в действии.
- Рассеивание — это, когда энергия передается через токи в жидкости. Это также может быть и газ, но процесс в любом случае будет такой же. Когда жидкость нагрета, молекулы возбуждены, разрозненны и менее плотные, поэтому они стремятся вверх. Когда они остывают, снова падают вниз, создавая клеточный текущий путь.
- Радиация (излучение) — это, когда энергия передается в виде электромагнитных волн. Подумайте о том, как хорошо сидеть рядом с костром и чувствовать, как приветственное тепло излучается от него к вам — это радиация. Радиоволны, световые и тепловые волны могут путешествовать, перемещаясь из одного места в другое без помощи каких-либо материалов.
Основные спектры солнечного излучения
Солнце обладает разным излучением: от рентгеновских лучей до радиоволн. Солнечная энергия — это свет и тепло. Его состав:
- 6-7 % ультрафиолетового света,
- около 42 % видимого света,
- 51 % ближнего инфракрасного.
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.
Ультрафиолетовое излучение
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
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.
Инфракрасное излучение
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:
Заключение
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.
Источник
Что излучает Солнце?
Предлагаю обсудить тему: что излучает любое нагретое тело, в том числе солнце.
Любое тело, в том числе наше Солнце, может излучать только то, из чего оно состоит. Состоит Солнце из гелия и водорода. Атом водород состоит из протона и электрона, атом гелия состоит из протонов, нейтронов и электронов. Таким образом, Солнце может излучать только микрочастицы — электроны, протоы, нейтроны, отдельные атомы и молекулы водорода и гелия, а так же нейтрино (о нейтрино разговор отдельный, можно обсудить позже). Солнце ежесекундно излучает четыре миллиона тонн вещества , но оно не излучает ни света, ни тепла , ни электромагнитных излучений. Эти категории не излучаются, они возбуждаются. Тепло, свет, электромагнитное излучение — это процесс взаимодействия микрочастиц вещества, эти категории не материальная субстанция.
Пока микрочастицы летят от Солнца, слабо взаимодействуют между собой — холодно и темно. Попав в плотные слои атмосферы Земли, микрочастицы, обладая огромными энергиями, вступают во взаимодействие с матеральной субстанцией атмосферы , возбуждая свет и тепло. И только тут, у поверхности Земли, создают процесс хаотческого, броуновского движения микрочастиц атмосферы, которое мы называем словом — ТЕПЛО, а направленный процесс передачи импульсов электронами электронных оболочек атомов воздуха (азота и кислорода) мы назвали словом — СВЕТ.
ТЕПЛО ЕСТЬ МЕРА СРЕДНЕ КВАДРАТИЧНОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МИКРОЧАСТИЦ. Именно поэтому на высоте 10 километров -40 градусов цельсия, а на пляже средиземноморского побережья +40 градусов.
На высоте 10 км недостаточная плотность материальной субстанции, чтобы создать вихри материальной субстанции, определённые нами по шкале Цельсия, как 40 градусов.Именно поэтому на высоте 200 километров темно, а на поверхности Земли светло. На высоте 200 километров мала плотность материальной субстанции, нечем передовать импульсы.
Тепло мы ощущаем органами осязания. Свет мы ощущаем органами зрения.Электромагниное поле — есть пространство, заполненное направленно движущимися электронами.
Процесс взаимодействия электрнов представляет собой электромагнитное излучение. Но процесс, а не субстацнцию.
Нет материальной субстанции тепла, нет материальной субстанции света, нет материальной субстанции электромагнитное излучение, эти категории определяют только процесс.
Приведу две цитаты в которых изложена точка зрения современной физики на проблему тепла.
«Излучение телами электромагнитных волн (свечение тел) может осуществляться за счёт различных видов энергии. Самым распространённым является тепловое излучение, то есть испускание электромагнитных волн за счёт внутренней энергии тел.»
И. Савельев («Курс общей физики» М. 1998г., стр. 9)
» В соответствии с идеей Планка при тепловом излучении обмен энергией между атомами вещества и электромагнитным излучением происходит отдельными порциями.»
» Непосредственным поводом, приведшим его (Планка) к открытию нового фундаментального закона природы, послужило исследование процессов испускания и поглощения электромагнитного излучения нагретыми твёрдыми телами при постоянной температуре (или, короче, телового излучения). Не вдаваясь в сейчас в детали этого достаточно сложного явления, подчеркнём его черты, существенные для понимания революционной идеи Планка.
Характерной особенностью рассмотренной им системы было то, что в ней взаимодействовали два материальных объект: атомы вещества и электромагнитное излучение.»
А. Суханов («Фундаментальный курс физики», 1999г., том3, стр.11)
Современная физика выделяет тепло в отдельно существующую материальую субстанцию.
Если эта тема Вам интересна, прочтите статью 1 «Теория звёздной космической радиации» в разделе «Астродинамика», на этом сайте.
ЖДУ ВАШЕГО МНЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЯ
Прочти статью Теория
Прочти статью Теория звёздной космической радиации в разделе
Статья хорошая!
Статья хорошая!
ррррррррр!
Слава! Ты прокомментировал
Слава! Ты прокомментировал обсуждаемую тему: что излучает Солнце? очень лаконично — статья хорошая. Тебе понятно, что Солнце не излучает ни света, ни тепла, ни электромагниного излучения, но открыв любую книгу на эту тему, или войдя на соответствующий сайт в интернете ты прочтёш приблизительно следующее:
Солнце излучает не только свет, тепло и все другие виды электромагнитного излучения. Оно так же является источником постоянного потока частиц- корпускул. Нейтрино, электроны, протоны, альфа-частицы, а так же более тяжёлые атомные ядра все вместе составляют корпускулярное излучение Солнца. Ну и так далее.
Из этого следует, что современная наука предполагает излучение и света и тепла и электромагнитного излучения и микрочастиц — корпускул. То есть наряду с излучением корпускул происходит излучение тепла и света и ещё есть электромагнитное излучение чего-то.
Это тебе понятно, что тепло, свет и электромагнитное излучение — это ПРОЦЕСС взаимодействия корпускул, излучаемых Солнцем. Это тебе понятно, что ПРОЦЕСС сам по себе не материальная субстанция. ПРОЦЕСС отражает СПОСОБ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ материальной субстанции: тепло — это беспорядочное, броуновское, хаотическое движение (взаимодействие) корпускул, свет — это направленная передача импульсов (взаимодействие) электронными электронных оболочек атомов среды. Электромагнитное излучение — это взаимодействие упорядоченно движущихся корпускул.
НО ЭТО ПОНЯТНО НЕ ВСЕМ.
ДАВАЙТЕ ВСЕ ВМЕСТЕ РАЗБИРАТЬСЯ — ЧТО ЖЕ ИЗЛУЧАЕТ СОЛНЦЕ.
Абсолютно согласен с
Абсолютно согласен с вышеприведенными выводами. Каждый физик, специализирующийся в своей области использует терминологию и описание процессов согласно тому, с чем он имеет дело: макро, микро или нано физика. Чем выше порядок исследований, тем ближе мы к частицам, а чем грубее исследования, тем более обобщённые термины используются: поля, волны, тензоры и.т.д.
Всё-таки интересно, за счёт чего происходит излучение солнцем микрочастиц? Что является импульсом для выброса? Почему существует цикличность интенсификации этого процесса с шагом
11 лет? Кто или что этим управляет?
Pavel отвечаю на первый вопрос.
Определённая группа звёзд в Галактике, излучающая материальную субстанцию создаёт центр равнодавления. (смотри на сайте «Астродинамика» статью 1 Теория звёздной космической радиации). Например, наше Солнце излучает четыре миллиона тонн материальной субстанции (вещества) в секунду. Солнце состоит из гелия и водорда, которые состоят из электроов, протонов, нейтронов. Таким образом, Солнце, как и любая звезда может излучать только то, из чего оно состоит, — электроны, протоны, нейтроны, атомы гелия и водорода. Никаких электромагнитных волн.Солнце не излучает. Электромагнитные волны — это процесс взаимодействия микрочастиц, излучаемых Солнцем, с микрочастицами промежуточной среды. Этот процесс усиливается в результате взаимодействия микрочастиц, излучаемых Солнцем с материальной субстанцией отмосферы Земли.
ПРОЦЕСС ИЗЛУЧАТЬСЯ НЕ МОЖЕТ. ПРОЦЕСС НЕ ИЗЛУЧАЕТСЯ, ПРОЦЕСС СОЗДАЁТСЯ..
Таким образом, в центре равнодавления концентрируются микрочастицы, создавая туманность. В центре равнодавления образуется холодная плазма.Пока плотность вещества в центре равнодавления мала пробеги микрочастиц велики. По мере увеличения количества вещества в центре равнодавления, плотность микрочастиц увеличивается, пробеги микрочастиц уменьшаются. Зарождается ядро туманности.
Микрочастицы, излучаемые данной группой звёзд продолжают поступать в центр равнодавления. Масса ядра туманности растёт. Давление в центре ядра растёт. Пробеги микрочастиц уменьшаются, образуя первые лёгкие элементы вещества- водород, гелий и далее по таблице Менделеева. Так создаётся макротело.
По мере роста массы макротела, давление в центре его растёт, вследствие чего, температура всё возрастает и возрастает, достигая десятков миллионов градусов в ядре, а к поверхности тысячи и десятки тысяч.
В определённый период давление достигает таких величин, при которых вещество, материя переходит в плазменное состояние, создавая горячую плазму.
Пробеги микрочастиц становятся настолько малы, что разрушаются ранее образовавшиеся их ассоциации — элементы вещества. Возникают внутриядерные реакции. Макротело разогревается. Непрерывные ядерные реакции сопровождаются выбросом огромных количеств материи в окружающее пространство (протуберанцы).
Макротело переходит в последнюю фазу – фазу звезды, и начинает излучать ранее накопленную материю.
Более полно, с иллюстрациями этот процесс описан в выше названной статье.
Необходимо обратить внимание на то что, находясь в фазе звезды и излучая раннее накопленную материю, звезда одновременно продолжает получать материальную субстанцию от звёзд Галактики, как и прежде.
Pavel отвечаю на второй
Pavel отвечаю на второй вопрос!
Экранировка Юпитером космического давления обуславливает необычайные явления на нашей Земле в период их противостояния.
Дело в том, что огромное тело Юпитера, экранирует собой, космическое давление на Солнце. Образуется телесный конус с вершиной телесного угла за Юпитером и расходящимися сторонами (основание конуса) за Солнцем. Происходит взаимоэкранировка обоих макротел, что обуславливает не только смещение орбит, но и возмущение радиасфер и атмосфер обоих гигантов. Если оба макротела находятся в фазе звезд, то их «короны» и вся масса микрочастиц вещества, извергаемых с их хромосферы и фотосфер, устремлены космическим давлением навстречу друг другу.
Для конкретной пары макротел: Солнце – Юпитер, тело Солнца представляет собой экран космического давления, обуславливающий вращение планеты Юпитер.
В свою очередь Юпитер тоже представляет собой экран, ослабляющий космическое давление на Солнце. И хотя, возникающая при этом разность давлений совершенно не достаточна, для того чтобы обусловить возмущение орбиты Солнца, но вся радиасфера Солнца (хромосфера, фотосфера) испытывает эту разность давлений и воздействие микрочастиц вещества космической радиации. Микрочастицы Солнца устремляется в «разреженную» зону в телесном углу Солнце – Юпитер.
Тот факт, что в среднем именно с периодом в 11,1 лет повторяется увеличение числа солнечных пятен на Солнце, доказывает, что это явление сопряжено со взаимоэкранировкой космического давления во время противостояния Солнца, Земли и Юпитера, т.к. один год Юпитера равен двенадцати Земным годам. Именно экранировкой Юпитера обусловлено то, что на нашей Земле начинают появляться различные геологические, географические и метеорологические «катастрофы» и магнитные бури. Земля, попав в область взаимоэкранировки между Солнцем и Юпитером, испытывает атаку микрочастиц вещества, извергаемых с радиасферы Солнца в сторону Юпитера.
Опишем более детально движение Земли и движение Юпитера вокруг Солнца.
Плоскость эклиптики Земли и плоскость эклиптики Юпитера не лежат в одной плоскости, а смещены между собой на небольшой угол γ .
Если бы плоскости эклиптики Земли и Юпитера лежали в одной плоскости, то Земля 11,1 раз пересекала ось Солнце – Юпитер и было бы 11,1 противостояний, то есть 11,1 раз Земля оказывалась бы на одной линии с Солнцем и Юпитером в течение одного оборота Юпитера вокруг Солнца.
Так как плоскости эклиптик смещены друг относительно друга, то Солнце, Земля и Юпитер выстраиваются в одну линию, называемую противостоянием, только один раз. Именно поэтому один раз в течение полного периода обращения Юпитера вокруг Солнца, равного 11,1 лет Земля попадает в коническую зону “вакуума”, созданного экранировкой Юпитера. В эту зону устремляется микроматерия с поверхности Солнца, создавая протуберанцы. Так как Земля находится между Солнцем и Юпитером, поэтому мы не только видим, но и являемся участниками процессов, происходящих на Солнце. Остывшая масса протуберанцев создаёт так называемые пятна на Солнце (проекция остывшей массы протуберанцев на поверхность Солнца), изменяется давление на Земле, возмущается траектория Земли и пр.
До тех пор, пока Земля будет находиться в конусе Юпитер – Солнце, с Земли будут видны пятна на Солнце. По мере того, как Земля будет выходить из этого конуса, так как Земля вращается вокруг Солнца быстрее, чем Юпитер, мы перестаём быть участниками взаимодействия Юпитера с Солнцем. Процесс повторится через 11,1 лет, когда Юпитер начнёт входить в зону взаимодействия Землёй, и мы станем участниками процесса взаимодействия Юпитера с Солнцем.
Процесс противстояния длится несколько месяцев, поэтому в среднем получается, что один год Юпитера равен двенадцати Земным годам.
Более подробно о взаимодействии Солнце-Земля-Юпитер можно прочитать в книге Астродинамика.
Источник