Celkové sluneční záření. Sluneční záření: druhy

1. Co je sluneční záření? V jakých jednotkách se měří? Na čem závisí jeho velikost?

Celkové množství zářivé energie vyslané Sluncem se nazývá sluneční záření, obvykle se vyjadřuje v kaloriích nebo joulech na centimetr čtvereční za minutu. Sluneční záření je po Zemi rozloženo nerovnoměrně. Záleží na:

Z hustoty a vlhkosti vzduchu - čím vyšší jsou, tím méně záření přijímá zemský povrch;

V závislosti na zeměpisné šířce oblasti se množství záření zvyšuje od pólů k rovníku. Množství přímého slunečního záření závisí na délce dráhy, kterou sluneční paprsky projdou atmosférou. Když je Slunce v zenitu (úhel dopadu paprsků je 90°), jeho paprsky dopadají na Zemi nejkratší cestou a intenzivně odevzdávají svou energii malé ploše;

Z ročního a denního pohybu Země - ve středních a vysokých zeměpisných šířkách se příliv slunečního záření velmi liší podle ročních období, což souvisí se změnami polední výšky Slunce a délkou dne;

Povaha zemského povrchu – čím je povrch světlejší, tím více slunečního světla odráží.

2. Na jaké druhy slunečního záření se dělí?

Existují tyto druhy slunečního záření: záření dopadající na zemský povrch se skládá z přímého a difúzního záření. Záření, které přichází na Zemi přímo ze Slunce ve formě přímého slunečního světla pod bezmračnou oblohou, se nazývá přímé. Přenáší největší množství tepla a světla. Pokud by naše planeta neměla atmosféru, zemský povrch by dostával pouze přímé záření. Při průchodu atmosférou je však přibližně čtvrtina slunečního záření rozptýlena molekulami plynu a nečistotami a odchyluje se od přímé cesty. Některé z nich dosahují zemského povrchu a vytvářejí rozptýlené sluneční záření. Světlo díky rozptýlenému záření proniká do míst, kam přímé sluneční záření (přímé záření) nepronikne. Toto záření vytváří denní světlo a dává barvu obloze.

3. Proč se mění nabídka slunečního záření podle ročních období?

Rusko se z větší části nachází v mírných zeměpisných šířkách, ležících mezi obratníky a polárním kruhem v těchto zeměpisných šířkách Slunce vychází a zapadá každý den, ale nikdy není za zenitem. Vzhledem k tomu, že úhel sklonu Země se po celou dobu jejího oběhu kolem Slunce nemění, je v různých ročních obdobích množství příchozího tepla v mírných zeměpisných šířkách různé a závisí na úhlu Slunce nad obzorem. V zeměpisné šířce 450 max je tedy úhel dopadu slunečních paprsků (22. června) přibližně 680 a min (22. prosince) je přibližně 220. Čím menší je úhel dopadu slunečních paprsků, tím méně tepla přinášejí, proto existují výrazné sezónní rozdíly v přijímaném slunečním záření v různých ročních obdobích: zima, jaro, léto, podzim.

4. Proč je nutné znát výšku Slunce nad obzorem?

Výška Slunce nad obzorem určuje množství tepla přicházejícího k Zemi, proto existuje přímá úměra mezi úhlem dopadu slunečních paprsků a množstvím slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Od rovníku k pólům je obecně pozorován pokles úhlu dopadu slunečních paprsků a v důsledku toho klesá množství slunečního záření od rovníku k pólům. Když tedy znáte výšku Slunce nad obzorem, můžete zjistit množství tepla přicházejícího na zemský povrch.

5. Vyberte správnou odpověď. Celkové množství záření dopadajícího na zemský povrch se nazývá: a) absorbované záření; b) celkové sluneční záření; c) rozptýlené záření.

6. Vyberte správnou odpověď. Při pohybu směrem k rovníku množství celkového slunečního záření: a) roste; b) klesá; c) se nemění.

7. Vyberte správnou odpověď. Nejvyšší míra odraženého záření je: a) sníh; b) černozem; c) písek; d) voda.

8. Myslíte si, že je možné se opálit v zataženém letním dni?

Celkové sluneční záření se skládá ze dvou složek: difúzní a přímé. Sluneční paprsky přitom bez ohledu na jejich povahu přenášejí ultrafialové záření, které ovlivňuje opálení.

9. Pomocí mapy na obrázku 36 určete celkové sluneční záření pro deset měst v Rusku. K jakému závěru jste dospěl?

Celková radiace v různých městech Ruska:

Murmansk: 10 kcal/cm2 za rok;

Archangelsk: 30 kcal/cm2 za rok;

Moskva: 40 kcal/cm2 za rok;

Perm: 40 kcal/cm2 za rok;

Kazaň: 40 kcal/cm2 za rok;

Čeljabinsk: 40 kcal/cm2 za rok;

Saratov: 50 kcal/cm2 za rok;

Volgograd: 50 kcal/cm2 za rok;

Astrachaň: 50 kcal/cm2 za rok;

Rostov na Donu: více než 50 kcal/cm2 za rok;

Obecný vzorec rozložení slunečního záření je následující: čím blíže je objekt (město) k pólu, tím méně slunečního záření na něj (město) dopadá.

10. Popište, jak se liší roční období ve vaší oblasti (přírodní podmínky, životy lidí, jejich aktivity). Ve kterém ročním období je život nejaktivnější?

Složitý terén a velký rozsah od severu k jihu umožňuje v regionu rozlišit 3 zóny, které se liší jak reliéfem, tak klimatickými charakteristikami: horský les, lesostep a step. Klima horsko-lesní zóny je chladné a vlhké. Teplotní podmínky se liší v závislosti na topografii. Tato zóna se vyznačuje krátkými, chladnými léty a dlouhými, zasněženými zimami. Trvalá sněhová pokrývka se tvoří v období od 25. října do 5. listopadu a zůstává do konce dubna, v některých letech se sněhová pokrývka udrží až do 10. – 15. května. Nejchladnějším měsícem je leden. Průměrná teplota v zimě je minus 15-16 °C, absolutní minimum je 44-48 °C. Nejteplejším měsícem je červenec s průměrnou teplotou vzduchu plus 15-17 °C, absolutní maximální teplota vzduchu během léta v tato oblast dosáhla plus 37-38 °C Klima lesostepní zóny je teplé, s poměrně chladnými a zasněženými zimami. Průměrná lednová teplota je minus 15,5-17,5 °C, absolutní minimální teplota vzduchu dosáhla minus 42-49 °C. Průměrná teplota vzduchu v červenci je plus 18-19 °C. Absolutní maximální teplota je plus 42,0 °C Klima stepní zóny je velmi teplá a suchá. Zima je zde chladná, se silnými mrazy a sněhovými bouřemi, které se vyskytují po dobu 40-50 dní, což způsobuje silný přesun sněhu. Průměrná lednová teplota je minus 17-18° C. V tuhých zimách klesá minimální teplota vzduchu na minus 44-46° C.

Dazhbog mezi Slovany, Apollo mezi starověkými Řeky, Mithra mezi Indoíránci, Amon Ra mezi starověkými Egypťany, Tonatiuh mezi Aztéky - ve starověkém panteismu lidé těmito jmény nazývali Bůh Slunce.

Od pradávna lidé chápali, jak důležité je Slunce pro život na Zemi a zbožňovali ho.

Svítivost Slunce je obrovská a činí 3,85x10 23 kW. Solární energie působící na plochu pouhého 1 m 2 je schopna nabíjet motor o výkonu 1,4 kW.

Zdrojem energie je termonukleární reakce probíhající v jádru hvězdy.

4 He vytvořené v tomto případě tvoří téměř (0,01 %) veškeré helium Země.

Hvězda našeho systému vyzařuje elektromagnetické a korpuskulární záření. Z vnější strany sluneční koróny „fouká“ do vesmíru sluneční vítr, který se skládá z protonů, elektronů a α-částic. Se slunečním větrem se ročně ztrácí 2-3x10-14 hmotností hvězdy. Magnetické bouře a polární záře jsou spojeny s korpuskulárním zářením.

Elektromagnetické záření (sluneční záření) dopadá na povrch naší planety ve formě přímých a rozptýlených paprsků. Jeho spektrální rozsah je:

ultrafialové záření;
rentgenové záření;
γ-paprsky.

Krátkovlnná část představuje pouze 7 % energie. Viditelné světlo tvoří 48 % energie slunečního záření. Je tvořeno převážně modrozeleným spektrem záření, 45 % tvoří infračervené záření a jen malou část tvoří radiové záření.

Ultrafialové záření se v závislosti na vlnové délce dělí na:

Většina dlouhovlnného ultrafialového záření dopadá na zemský povrch. Množství UV-B energie dopadající na povrch planety závisí na stavu ozonové vrstvy. UV-C je téměř úplně absorbováno ozónovou vrstvou a atmosférickými plyny. Již v roce 1994 WHO a WMO navrhly zavedení ultrafialového indexu (UV, W/m2).

Viditelná část světla není absorbována atmosférou, ale vlny nějakého spektra jsou rozptýleny. Infračervená barevná nebo středovlnná tepelná energie je absorbována hlavně vodní párou a oxidem uhličitým. Zdrojem dlouhovlnného spektra je zemský povrch.

Všechny výše uvedené rozsahy mají velký význam pro život na Zemi. Značná část slunečního záření se na zemský povrch nedostane. V blízkosti povrchu planety jsou zaznamenány následující typy záření:

1 % ultrafialové;
40 % optických;
59% infračervené.

Druhy záření

Intenzita slunečního záření závisí na:

zeměpisná šířka;
sezóna;
denní doba;
atmosférické podmínky;
rysy a reliéf zemského povrchu.

V různých částech Země působí sluneční záření na živé organismy různě.

Fotobiologické procesy probíhající pod vlivem světelné energie lze v závislosti na jejich roli rozdělit do následujících skupin:

syntéza biologicky aktivních látek (fotosyntéza);
fotobiologické procesy, které napomáhají navigaci v prostoru a pomáhají získávat informace (fottaxe, vidění, fotoperiodismus);
škodlivé účinky (mutace, karcinogenní procesy, destruktivní účinky na bioaktivní látky).

Výpočet slunečního záření

Světelné záření působí stimulačně na fotobiologické procesy v těle – syntézu vitamínů, pigmentů, buněčnou fotostimulaci. V současné době se studuje senzibilizační účinek slunečního záření.

Ultrafialové záření, působící na pokožku lidského těla, stimuluje syntézu vitamínů D, B4 a bílkovin, které jsou regulátory mnoha fyziologických procesů. Ultrafialové záření ovlivňuje:

metabolické procesy;
imunitní systém;
nervový systém;
endokrinní systém.

Senzibilizační účinek ultrafialového záření závisí na vlnové délce:

Stimulační účinek slunečního záření se projevuje zvýšením specifické i nespecifické imunity. Například u dětí, které jsou vystaveny mírnému přirozenému UV záření, se počet nachlazení sníží o 1/3. Zároveň se zvyšuje účinnost léčby, nedochází ke komplikacím, zkracuje se doba onemocnění.

Baktericidní vlastnosti krátkovlnného UV záření se využívají v lékařství, potravinářském průmyslu a farmaceutické výrobě k dezinfekci prostředí, vzduchu a produktů. Ultrafialové záření zničí bacila tuberkulózy během několika minut, stafylokoka za 25 minut a původce břišního tyfu za 60 minut.

Nespecifická imunita v reakci na ultrafialové ozáření reaguje zvýšením titrů komplimentů a aglutinací a zvýšením aktivity fagocytů. Ale zvýšené UV záření způsobuje patologické změny v těle:

rakovina kůže;
solární erytém;
poškození imunitního systému, které se projevuje výskytem pih, nevi, solárních lentiginů.

Viditelné sluneční světlo:

umožňuje získat 80 % informací pomocí vizuálního analyzátoru;
urychluje metabolické procesy;
zlepšuje náladu a celkovou pohodu;
ohřívá;
ovlivňuje stav centrálního nervového systému;
určuje cirkadiánní rytmy.

Stupeň vystavení infračervenému záření závisí na vlnové délce:

dlouhá vlna - má slabou penetrační schopnost a je z velké části absorbována povrchem kůže, což způsobuje erytém;
krátkovlnná – proniká hluboko do těla, má vazodilatační, analgetický a protizánětlivý účinek.

Sluneční záření má kromě vlivu na živé organismy velký význam při utváření zemského klimatu.

Význam slunečního záření pro klima

Slunce je hlavním zdrojem tepla, který utváří zemské klima. V raných fázích vývoje Země vyzařovalo Slunce o 30 % méně tepla než nyní. Ale díky nasycení atmosféry plyny a sopečným prachem bylo klima na Zemi vlhké a teplé.

V intenzitě slunečního záření dochází k cykličnosti, která způsobuje oteplování a ochlazování klimatu. Cykličnost vysvětluje Malou dobu ledovou, která začala ve 14.–19. a oteplování klimatu pozorované v období 1900-1950.

V historii planety dochází k periodicitě změn sklonu osy a excentricity oběžné dráhy, což mění redistribuci slunečního záření na povrchu a ovlivňuje klima. Tyto změny se například odrážejí v nárůstu a snížení oblasti saharské pouště.

Meziledové doby trvají asi 10 000 let. Země se v současnosti nachází v meziledové době zvané heliocén. Díky raným zemědělským aktivitám člověka toto období trvalo déle, než se očekávalo.

Vědci popsali 35-45leté cykly klimatických změn, během kterých se suché a teplé klima mění na chladné a vlhké. Ovlivňují zaplnění vnitrozemských vodních útvarů, hladinu světového oceánu a změny zalednění v Arktidě.

Sluneční záření je distribuováno různě. Například ve středních zeměpisných šířkách v období 1984 až 2008 došlo k nárůstu celkového i přímého slunečního záření a k poklesu rozptýleného záření. Změny intenzity jsou také pozorovány v průběhu roku. Vrchol tedy nastává v květnu až srpnu a minimum nastává v zimě.

Vzhledem k tomu, že výška Slunce a délka denního světla v létě jsou větší, představuje toto období až 50 % celkového ročního záření. A v období od listopadu do února - pouze 5%.

Množství slunečního záření dopadajícího na určitý povrch Země ovlivňuje důležité klimatické ukazatele:

teplota;
vlhkost;
atmosférický tlak;
oblačnost;
srážky;
rychlost větru.

Nárůst slunečního záření zvyšuje teplotu a atmosférický tlak, ostatní charakteristiky jsou v opačném poměru. Vědci zjistili, že úrovně celkového a přímého záření ze Slunce mají největší vliv na klima.

Opatření protisluneční ochrany

Sluneční záření má na člověka senzibilizující a škodlivý účinek ve formě tepla a úpalu a negativních účinků záření na kůži. V dnešní době se k hnutí proti opalování přidalo velké množství známých osobností.

Angelina Jolie například říká, že nechce obětovat několik let svého života dvoutýdennímu opalování.

Abyste se chránili před slunečním zářením, musíte:

opalování v ranních a večerních hodinách je nejbezpečnější dobou;
používat sluneční brýle;
v období aktivního slunce:

zakryjte hlavu a otevřené oblasti těla;
používejte opalovací krém s UV filtrem;
nákup speciálního oblečení;
chraňte se kloboukem se širokou krempou nebo slunečníkem;
dodržovat pitný režim;
vyhnout se intenzivní fyzické aktivitě.

Při rozumném použití má sluneční záření blahodárný vliv na lidský organismus.

Země přijímá od Slunce 1,36*10,24 cal tepla za rok. Ve srovnání s tímto množstvím energie je zbývající množství zářivé energie dopadající na zemský povrch zanedbatelné. Zářivá energie hvězd je tedy stomiliontina sluneční energie, kosmické záření dvě miliardtiny, vnitřní teplo Země na jejím povrchu se rovná jedné pětitisícině slunečního tepla.
Záření ze Slunce - sluneční záření- je hlavním zdrojem energie pro téměř všechny procesy probíhající v atmosféře, hydrosféře a ve vyšších vrstvách litosféry.
Jednotkou měření intenzity slunečního záření je počet kalorií tepla absorbovaných 1 cm2 absolutně černého povrchu kolmého ke směru slunečních paprsků za 1 minutu (cal/cm2*min).

Tok zářivé energie ze Slunce dosahující zemské atmosféry je velmi konstantní. Jeho intenzita se nazývá sluneční konstanta (Io) a v průměru se považuje za 1,88 kcal/cm2 min.
Hodnota sluneční konstanty kolísá v závislosti na vzdálenosti Země od Slunce a sluneční aktivitě. Jeho výkyvy v průběhu roku jsou 3,4–3,5 %.
Pokud by sluneční paprsky dopadaly vertikálně všude na zemský povrch, pak by při absenci atmosféry a se sluneční konstantou 1,88 cal/cm2*min každý centimetr čtvereční dostal 1000 kcal za rok. Vzhledem k tomu, že Země je sférická, je toto množství sníženo 4krát a 1 čtvereční. cm přijme v průměru 250 kcal za rok.
Množství slunečního záření přijímaného povrchem závisí na úhlu dopadu paprsků.
Maximální množství záření je přijímáno povrchem kolmým ke směru slunečních paprsků, protože v tomto případě je veškerá energie distribuována na plochu s průřezem rovným průřezu svazku paprsků - a. Když stejný paprsek paprsků dopadá šikmo, energie se rozloží na větší plochu (řez b) a jednotkový povrch jí přijme méně. Čím menší je úhel dopadu paprsků, tím nižší je intenzita slunečního záření.
Závislost intenzity slunečního záření na úhlu dopadu paprsků vyjadřuje vzorec:

I1 = I0 * sin h,

kde I0 je intenzita slunečního záření při vertikálním dopadu paprsků. Mimo atmosféru - sluneční konstanta;
I1 je intenzita slunečního záření, když sluneční paprsky dopadají pod úhlem h.
I1 je tolikrát menší než I0, jako je průřez a menší než průřez b.
Obrázek 27 ukazuje, že a/b = hřích A.
Úhel dopadu slunečních paprsků (výška Slunce) je roven 90° pouze v zeměpisných šířkách od 23°27"N do 23°27"J. (tedy mezi tropy). V ostatních zeměpisných šířkách je vždy menší než 90° (tabulka 8). Podle zmenšování úhlu dopadu paprsků by měla klesat i intenzita slunečního záření dopadajícího na povrch v různých zeměpisných šířkách. Protože výška Slunce nezůstává konstantní po celý rok a během dne, množství slunečního tepla přijímaného povrchem se neustále mění.

Množství slunečního záření přijímaného povrchem přímo souvisí v závislosti na délce jeho vystavení slunečnímu záření.

V rovníkové zóně mimo atmosféru množství slunečního tepla během roku nezaznamenává velké výkyvy, zatímco ve vysokých zeměpisných šířkách jsou tyto výkyvy velmi velké (viz tabulka 9). V zimě jsou rozdíly v solárním tepelném zisku mezi vysokými a nízkými zeměpisnými šířkami obzvláště výrazné. V létě, za podmínek nepřetržitého osvětlení, dostávají polární oblasti maximální množství slunečního tepla za den na Zemi. V den letního slunovratu je na severní polokouli o 36 % vyšší než denní množství tepla na rovníku. Ale protože délka dne na rovníku není 24 hodin (jako v tuto dobu na pólu), ale 12 hodin, zůstává množství slunečního záření za jednotku času na rovníku největší. Letní maximum denního množství slunečního tepla, pozorované kolem 40-50° zeměpisné šířky, je spojeno s relativně dlouhou délkou dne (delší než v tuto dobu na 10-20° zeměpisné šířky) s významnou sluneční výškou. Rozdíly v množství tepla přijatého rovníkovou a polární oblastí jsou v létě menší než v zimě.
Jižní polokoule dostává v létě více tepla než severní polokoule, v zimě naopak (ovlivněno změnami vzdálenosti Země od Slunce). A pokud by byl povrch obou polokoulí zcela homogenní, byly by roční amplitudy teplotních výkyvů na jižní polokouli větší než na severní.
Sluneční záření v atmosféře prochází kvantitativní a kvalitativní změny.
I ideální, suchá a čistá atmosféra pohlcuje a rozptyluje paprsky, čímž snižuje intenzitu slunečního záření. Oslabující vliv reálné atmosféry obsahující vodní páru a pevné nečistoty na sluneční záření je mnohem větší než u ideální atmosféry. Atmosféra (kyslík, ozón, oxid uhličitý, prach a vodní pára) pohlcuje především ultrafialové a infračervené paprsky. Zářivá energie Slunce absorbovaná atmosférou se přeměňuje na jiné druhy energie: tepelnou, chemickou atd. Obecně absorpce oslabuje sluneční záření o 17-25%.
Molekuly atmosférických plynů rozptylují paprsky s relativně krátkými vlnami - fialové, modré. To vysvětluje modrou barvu oblohy. Paprsky různých vlnových délek jsou rovnoměrně rozptýleny nečistotami. Proto, když je jejich obsah významný, obloha získá bělavý nádech.
Díky rozptylu a odrazu slunečního světla atmosférou je za zamračených dnů pozorováno denní světlo, jsou viditelné objekty ve stínu a dochází k fenoménu soumraku.
Čím delší je dráha paprsku v atmosféře, tím větší tloušťku musí projít a tím výrazněji je sluneční záření utlumeno. S nadmořskou výškou tedy vliv atmosféry na radiaci klesá. Délka dráhy slunečního světla v atmosféře závisí na výšce Slunce. Pokud vezmeme délku dráhy slunečního paprsku v atmosféře jako dráhu ve sluneční výšce 90° (m), vztah mezi výškou Slunce a délkou dráhy paprsku v atmosféře bude takový, jak je uvedeno v tabulce . 10.

Obecný útlum záření v atmosféře v jakékoli výšce Slunce lze vyjádřit Bouguerovým vzorcem: Im= I0*pm, kde Im je intenzita slunečního záření na zemském povrchu změněná v atmosféře; I0 - sluneční konstanta; m je dráha paprsku v atmosféře; ve sluneční výšce 90° se rovná 1 (hmotnost atmosféry), p je koeficient průhlednosti (zlomkové číslo ukazující, jaký podíl záření dosáhne povrchu v m=1).
Ve sluneční výšce 90° s m=1 je intenzita slunečního záření na zemském povrchu I1 p krát menší než Io, tj. I1=Io*p.
Je-li výška Slunce menší než 90°, je m vždy větší než 1. Dráha slunečního paprsku se může skládat z několika segmentů, z nichž každý je roven 1. Intenzita slunečního záření na rozhraní mezi první (aa1) a druhý (ala2) segment 11 je zjevně roven Io*p, intenzita záření po průchodu druhým segmentem I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 atd.

Průhlednost atmosféry je proměnlivá a mění se v různých podmínkách. Poměr průhlednosti skutečné atmosféry k průhlednosti ideální atmosféry – faktor zákalu – je vždy větší než jedna. Záleží na obsahu vodní páry a prachu ve vzduchu. S rostoucí zeměpisnou šířkou se faktor zákalu snižuje: v zeměpisných šířkách od 0 do 20° severní šířky. w. má průměr 4,6 v zeměpisných šířkách od 40 do 50 ° severní šířky. w. - 3,5, v zeměpisných šířkách od 50 do 60° severní šířky. w. - 2,8 a v zeměpisných šířkách od 60 do 80° severní šířky. w. - 2,0. V mírných zeměpisných šířkách je faktor zákalu v zimě menší než v létě a menší ráno než ve dne. S výškou klesá. Čím vyšší je faktor zákalu, tím větší je útlum slunečního záření.
Rozlišovat sluneční záření přímé, difúzní a celkové.
Část slunečního záření, která proniká atmosférou k zemskému povrchu, je přímé záření. Část záření rozptýleného atmosférou se mění v difúzní záření. Veškeré sluneční záření dopadající na zemský povrch, přímé i difúzní, se nazývá celkové záření.
Poměr mezi přímým a difúzním zářením se výrazně mění v závislosti na oblačnosti, prašnosti atmosféry a také na výšce Slunce. Při jasné obloze nepřesahuje podíl rozptýleného záření 0,1 % při zatažené obloze může být rozptýlené záření větší než přímé záření.
V nízké sluneční výšce se celkové záření skládá téměř výhradně z rozptýleného záření. Při sluneční výšce 50° a jasné obloze nepřesahuje podíl rozptýleného záření 10-20%.
Mapy průměrných ročních a měsíčních hodnot celkového záření nám umožňují povšimnout si hlavních vzorců v jeho geografickém rozložení. Roční hodnoty celkové radiace jsou rozloženy převážně zonálně. Největší roční množství celkového záření na Zemi přijímá povrch v tropických vnitrozemských pouštích (Východní Sahara a střední Arábie). Znatelný pokles celkové radiace na rovníku je způsoben vysokou vlhkostí vzduchu a velkou oblačností. V Arktidě je celková radiace 60-70 kcal/cm2 za rok; v Antarktidě je vzhledem k časté frekvenci jasných dnů a větší průhlednosti atmosféry poněkud vyšší.

V červnu dostávají největší množství radiace severní polokoule a zejména vnitrozemské tropické a subtropické oblasti. Množství slunečního záření přijímaného povrchem v mírných a polárních šířkách severní polokoule se liší jen málo, hlavně kvůli dlouhé délce dne v polárních oblastech. Zónování v rozložení celkového záření výše. kontinentů na severní polokouli a v tropických šířkách jižní polokoule se téměř nevyjadřuje. Lépe se projevuje na severní polokouli nad oceánem a jasně se projevuje v extratropických zeměpisných šířkách jižní polokoule. V blízkosti jižního polárního kruhu se celkové sluneční záření blíží 0.
V prosinci se největší množství radiace dostává na jižní polokouli. Vysoko položený ledový povrch Antarktidy s vysokou průhledností vzduchu dostává v červnu výrazně více celkové radiace než povrch Arktidy. V pouštích (Kalahari, Velká australská) je velké teplo, ale vzhledem k větší oceánské povaze jižní polokoule (vliv vysoké vzdušné vlhkosti a oblačnosti) je zde množství tepla poněkud menší než v červnu v hod. stejné zeměpisné šířky severní polokoule. V rovníkových a tropických zeměpisných šířkách severní polokoule se celkové záření mění relativně málo a zonálnost v jeho rozložení je zřetelně vyjádřena pouze na sever od severního obratníku. S rostoucí zeměpisnou šířkou celková radiace celkem rychle klesá, její nulová izočára leží mírně severně od polárního kruhu.
Celkové sluneční záření dopadající na zemský povrch se částečně odráží zpět do atmosféry. Poměr množství záření odraženého od povrchu k množství záření dopadajícího na tento povrch se nazývá albedo. Albedo charakterizuje odrazivost povrchu.
Albedo zemského povrchu závisí na jeho stavu a vlastnostech: barva, vlhkost, drsnost atd. Největší odrazivost (85-95 %) má čerstvě napadaný sníh. Klidná vodní hladina, kdy na ni sluneční paprsky dopadají kolmo, odráží jen 2-5 % a když je slunce nízko, dopadají na ni téměř všechny paprsky (90 %). Albedo suché černozemě - 14%, vlhké - 8, lesní - 10-20, luční vegetace - 18-30, písčitý pouštní povrch - 29-35, povrch mořského ledu - 30-40%.
Velké albedo ledové plochy, zejména při pokrytí čerstvě napadlým sněhem (až 95 %), je důvodem nízkých teplot v polárních oblastech v létě, kdy je tam výrazný příliv slunečního záření.
Záření ze zemského povrchu a atmosféry. Každé těleso s teplotou nad absolutní nulou (větší než minus 273°) vyzařuje zářivou energii. Celková emisivita černého tělesa je úměrná čtvrté mocnině jeho absolutní teploty (T):
E = σ*T4 kcal/cm2 za minutu (Stefan-Boltzmannův zákon), kde σ je konstantní koeficient.
Čím vyšší je teplota emitujícího tělesa, tím kratší je vlnová délka emitovaných nm paprsků. Horké Slunce vysílá do vesmíru krátkovlnné záření. Zemský povrch pohlcující krátkovlnné sluneční záření se zahřívá a stává se také zdrojem záření (pozemské záření). Ale protože teplota zemského povrchu nepřesahuje několik desítek stupňů dlouhovlnné záření, neviditelné.
Zemské záření je z velké části zadržováno atmosférou (vodní pára, oxid uhličitý, ozón), ale paprsky o vlnové délce 9-12 mikronů volně unikají mimo atmosféru, a proto Země ztrácí část tepla.
Atmosféra, pohlcující část procházejícího slunečního záření a více než polovinu zemského záření, sama vyzařuje energii jak do vesmíru, tak na zemský povrch. Atmosférické záření směřující k zemskému povrchu směrem k zemskému se nazývá protizáření. Toto záření je stejně jako pozemské záření dlouhovlnné a neviditelné.
V atmosféře jsou dva proudy dlouhovlnného záření – záření z povrchu Země a záření z atmosféry. Rozdíl mezi nimi, který určuje skutečnou tepelnou ztrátu zemským povrchem, se nazývá efektivní záření.Čím vyšší je teplota emitujícího povrchu, tím větší je účinné záření. Vlhkost vzduchu snižuje efektivní záření a mraky ho výrazně snižují.
Nejvyšší roční množství účinného záření je pozorováno v tropických pouštích – 80 kcal/cm2 za rok – kvůli vysokým povrchovým teplotám, suchému vzduchu a jasné obloze. Na rovníku s vysokou vlhkostí vzduchu je efektivní záření jen asi 30 kcal/cm2 za rok a jeho hodnota pro pevninu a pro oceán se liší jen velmi málo. Nejnižší efektivní záření v polárních oblastech. V mírných zeměpisných šířkách ztrácí zemský povrch přibližně polovinu množství tepla, které přijímá absorpcí celkového záření.
Schopnost atmosféry propouštět krátkovlnné záření ze Slunce (přímé a difúzní záření) a zadržovat dlouhovlnné záření ze Země se nazývá skleníkový efekt. Díky skleníkovému efektu je průměrná teplota zemského povrchu +16°, bez atmosféry by byla -22° (o 38° nižší).
Radiační bilance (zbytkové záření). Zemský povrch současně přijímá záření a uvolňuje ho. Příliv záření se skládá z celkového slunečního záření a protizáření z atmosféry. Spotřeba je odraz slunečního záření od povrchu (albedo) a vlastní záření zemského povrchu. Rozdíl mezi příchozím a odchozím zářením - radiační bilance, nebo zbytkové záření. Hodnota radiační bilance je určena rovnicí

R = Q*(1-α)-I,

kde Q je celkové sluneční záření dopadající na jednotku povrchu; α - albedo (zlomek); I - efektivní záření.
Pokud je příjem větší než průtok, je radiační bilance kladná, je-li příjem menší než průtok, je bilance záporná. V noci ve všech zeměpisných šířkách je radiační bilance záporná, přes den před polednem je všude kladná kromě vysokých zeměpisných šířek v zimě; odpoledne - opět negativní. V průměru za den může být radiační bilance buď pozitivní, nebo negativní (tabulka 11).

Mapa ročních součtů radiační bilance zemského povrchu ukazuje prudkou změnu polohy izolinií při jejich přesunu z pevniny do oceánu. Radiační bilance povrchu oceánu zpravidla převyšuje radiační bilanci pevniny (vliv albeda a efektivní radiace). Rozložení radiační bilance je obecně zonální. Na oceánu v tropických zeměpisných šířkách dosahují roční hodnoty radiační bilance 140 kcal/cm2 (Arabské moře) a na hranici plovoucího ledu nepřesahují 30 kcal/cm2. Odchylky od zonálního rozložení radiační bilance na oceánu jsou nevýznamné a jsou způsobeny rozložením oblačnosti.
Na souši v rovníkových a tropických zeměpisných šířkách se roční hodnoty radiační bilance pohybují od 60 do 90 kcal/cm2 v závislosti na vlhkostních podmínkách. Největší roční množství radiační bilance je pozorováno v těch oblastech, kde je albedo a efektivní radiace relativně nízké (tropické deštné pralesy, savany). Jejich hodnoty jsou nejnižší ve velmi vlhkých (vysoká oblačnost) a velmi suchých (vysoká účinná radiace) oblastech. V mírných a vysokých zeměpisných šířkách roční hodnota radiační bilance klesá s rostoucí zeměpisnou šířkou (vliv poklesu celkové radiace).
Roční množství radiační bilance nad centrálními oblastmi Antarktidy je záporné (několik kalorií na 1 cm2). V Arktidě se hodnoty těchto veličin blíží nule.
V červenci je radiační bilance zemského povrchu na významné části jižní polokoule negativní. Čára nulového vyvážení probíhá mezi 40 a 50° S. w. Nejvyšší hodnoty radiační bilance je dosahováno na hladině Oceánu v tropických zeměpisných šířkách severní polokoule a na hladině některých vnitrozemských moří, např. Černého moře (14-16 kcal/cm2 za měsíc).
V lednu se linie nulového vyvážení nachází mezi 40 a 50° severní šířky. w. (nad oceány stoupá poněkud na sever, nad kontinenty klesá na jih). Významná část severní polokoule má negativní radiační bilanci. Nejvyšší hodnoty radiační bilance jsou omezeny na tropické šířky jižní polokoule.
V průměru za rok je radiační bilance zemského povrchu kladná. V tomto případě se povrchová teplota nezvyšuje, ale zůstává přibližně konstantní, což lze vysvětlit pouze nepřetržitou spotřebou přebytečného tepla.
Radiační bilance atmosféry se skládá z jí absorbovaného slunečního a zemského záření na jedné straně a atmosférického záření na straně druhé. Je vždy negativní, protože atmosféra absorbuje pouze malou část slunečního záření a vyzařuje téměř tolik jako povrch.
Radiační bilance povrchu a atmosféry dohromady, jako celku, pro celou Zemi za rok je v průměru nulová, ale v zeměpisných šířkách může být kladná i záporná.
Důsledkem tohoto rozložení radiační bilance by měl být přenos tepla ve směru od rovníku k pólům.
Tepelná bilance. Radiační bilance je nejdůležitější složkou tepelné bilance. Rovnice povrchové tepelné bilance ukazuje, jak se energie příchozího slunečního záření přeměňuje na zemský povrch:

kde R je radiační bilance; LE - spotřeba tepla na vypařování (L - latentní teplo vypařování, E - vypařování);
P - turbulentní výměna tepla mezi povrchem a atmosférou;
A - výměna tepla mezi povrchem a spodními vrstvami půdy nebo vody.
Radiační bilance povrchu je považována za pozitivní, pokud záření absorbované povrchem překročí tepelné ztráty, a za negativní, pokud je nedoplní. Všechny ostatní členy tepelné bilance jsou považovány za kladné, pokud mají za následek tepelné ztráty z povrchu (pokud odpovídají spotřebě tepla). Protože. všechny členy rovnice se mohou změnit, tepelná rovnováha se neustále narušuje a znovu obnovuje.
Rovnice povrchové tepelné bilance diskutovaná výše je přibližná, protože nezohledňuje některé menší, ale ve specifických podmínkách faktory, které se stávají důležitými, například uvolňování tepla při zmrazování, jeho spotřebu na rozmrazování atd.
Tepelnou bilanci atmosféry tvoří radiační bilance atmosféry Ra, teplo přicházející z povrchu, Pa, teplo uvolněné v atmosféře při kondenzaci, LE a horizontální přenos tepla (advekce) Aa. Radiační bilance atmosféry je vždy negativní. Příliv tepla v důsledku kondenzace vlhkosti a velikost turbulentního přenosu tepla jsou kladné. Advekce tepla vede v průměru za rok k jeho přesunu z nízkých do vysokých zeměpisných šířek: znamená tedy tepelné ztráty v nízkých zeměpisných šířkách a tepelné zisky ve vysokých zeměpisných šířkách. Při dlouhodobém odvození lze tepelnou bilanci atmosféry vyjádřit rovnicí Ra=Pa+LE.
Tepelná bilance povrchu a atmosféry dohromady jako celku je v dlouhodobém průměru rovna 0 (obr. 35).

Množství slunečního záření vstupujícího do atmosféry za rok (250 kcal/cm2) se považuje za 100 %. Sluneční záření, pronikající do atmosféry, se částečně odráží od mraků a vrací se zpět mimo atmosféru - 38%, částečně absorbováno atmosférou - 14% a částečně ve formě přímého slunečního záření dopadá na zemský povrch - 48%. Ze 48%, které se dostanou na povrch, je 44% absorbováno a 4% odraženo. Albedo Země je tedy 42 % (38+4).
Záření pohlcené zemským povrchem se spotřebuje následovně: 20 % se ztratí efektivním zářením, 18 % se spotřebuje na odpařování z povrchu, 6 % se spotřebuje na ohřev vzduchu při turbulentní výměně tepla (celkem 24 %). Spotřeba tepla povrchem vyrovnává jeho příchod. Teplo přijímané atmosférou (14 % přímo ze Slunce, 24 % ze zemského povrchu) je spolu s efektivním zářením Země směrováno do kosmického prostoru. Albedo Země (42 %) a radiace (58 %) vyrovnávají přísun slunečního záření do atmosféry.

Slunce je zdrojem tepla a světla, dává sílu a zdraví. Jeho dopad však není vždy pozitivní. Nedostatek energie nebo její nadbytek může narušit přirozené životní procesy a vyvolat různé problémy. Mnozí si jsou jisti, že opálená pokožka vypadá mnohem krásnější než bledá, ale pokud strávíte dlouhou dobu pod přímými paprsky, můžete se vážně spálit. Sluneční záření je proud přicházející energie distribuovaný ve formě elektromagnetických vln procházející atmosférou. Měří se výkonem energie, kterou přenáší na jednotku plochy (watt/m2). Když víte, jak slunce na člověka působí, můžete jeho negativním účinkům předejít.

Co je sluneční záření

O Slunci a jeho energii bylo napsáno mnoho knih. Slunce je hlavním zdrojem energie pro všechny fyzikální a geografické jevy na Zemi. Jedna dvoumiliardtina světla proniká do horních vrstev atmosféry planety, zatímco většina se usadí v kosmickém prostoru.

Paprsky světla jsou primárními zdroji jiných druhů energie. Když dopadnou na zemský povrch a do vody, přemění se v teplo a ovlivňují klimatické podmínky a počasí.

Míra, v jaké je člověk vystaven světelným paprskům, závisí na úrovni záření a také na době strávené na slunci. Lidé využívají mnoho druhů vln ve svůj prospěch, využívají rentgenové paprsky, infračervené paprsky a ultrafialové záření. Sluneční vlny však ve své čisté formě ve velkém množství mohou negativně ovlivnit lidské zdraví.

Množství záření závisí na:

postavení Slunce. Největší množství radiace se vyskytuje na pláních a pouštích, kde je slunovrat poměrně vysoký a počasí je bez mráčku. Polární oblasti dostávají minimální množství světla, protože mraky absorbují významnou část světelného toku;
délka dne. Čím blíže k rovníku, tím delší je den. To je místo, kde se lidé nejvíce zahřívají;
atmosférické vlastnosti: oblačnost a vlhkost. Na rovníku je zvýšená oblačnost a vlhkost, což je překážkou pro průchod světla. Proto je tam množství světelného toku menší než v tropických zónách.

Rozdělení

Rozložení slunečního světla na zemském povrchu je nerovnoměrné a závisí na:

hustota a vlhkost atmosféry. Čím větší jsou, tím nižší je radiační zátěž;
zeměpisná šířka oblasti. Množství přijatého světla se zvyšuje od pólů k rovníku;
Pohyby Země. Množství záření se mění v závislosti na roční době;
vlastnosti zemského povrchu. Velké množství světla se odráží ve světlých površích, jako je sníh. Černozemě nejhůře odráží světelnou energii.

Vzhledem k rozsahu jeho území se úrovně radiace Ruska výrazně liší. Sluneční záření v severních oblastech je přibližně stejné - 810 kWh/m2 po dobu 365 dní, v jižních oblastech - více než 4100 kWh/m2.

Důležitá je také délka hodin, během kterých svítí slunce.. Tyto ukazatele se v různých regionech liší, což je ovlivněno nejen zeměpisnou šířkou, ale také přítomností hor. Mapa slunečního záření v Rusku jasně ukazuje, že v některých regionech není vhodné instalovat napájecí vedení, protože přirozené světlo je docela schopné uspokojit potřeby obyvatel na elektřinu a teplo.

Druh

Světelné proudy se k Zemi dostávají různými cestami. Na tom závisí typy slunečního záření:

Paprsky vycházející ze slunce se nazývají přímé záření. Jejich síla závisí na výšce slunce nad obzorem. Maximální hladina je pozorována ve 12 hodin, minimální - ráno a večer. Intenzita dopadu navíc souvisí s ročním obdobím: největší nastává v létě, nejmenší v zimě. Je charakteristické, že v horách je úroveň radiace vyšší než na rovných plochách. Znečištěný vzduch také snižuje přímé světelné toky. Čím níže je slunce nad obzorem, tím méně je ultrafialového záření.
Odražené záření je záření, které se odráží od vody nebo od zemského povrchu.
Rozptýlené sluneční záření vzniká při rozptylu světelného toku. Závisí na tom modrá barva oblohy za bezmračného počasí.

Pohlcené sluneční záření závisí na odrazivosti zemského povrchu – albedu.

Spektrální složení záření je různé:

barevné nebo viditelné paprsky poskytují osvětlení a mají velký význam pro život rostlin;
ultrafialové záření by mělo pronikat do lidského těla mírně, protože jeho nadbytek nebo nedostatek může způsobit poškození;
Infračervené záření dodává pocit tepla a ovlivňuje růst vegetace.

Celkové sluneční záření jsou přímé a rozptýlené paprsky pronikající do Země. Při absenci oblačnosti kolem 12. hodiny stejně jako v létě dosahuje maxima.

Příběhy našich čtenářů

Vladimíre
61 let

Jak k dopadu dochází?

Elektromagnetické vlny se skládají z různých částí. Existují neviditelné, infračervené a viditelné, ultrafialové paprsky. Je charakteristické, že toky záření mají různé energetické struktury a různě působí na lidi.

Světelný tok může mít blahodárný, léčivý účinek na stav lidského těla. Světlo, které prochází zrakovými orgány, reguluje metabolismus, spánek a ovlivňuje celkovou pohodu člověka. Světelná energie navíc může způsobit pocit tepla. Při ozařování kůže dochází v těle k fotochemickým reakcím, které podporují správný metabolismus.

Ultrafialové záření má vysokou biologickou schopnost, má vlnovou délku od 290 do 315 nm. Tyto vlny syntetizují vitamín D v těle a jsou také schopny zničit virus tuberkulózy během několika minut, stafylokoka - během čtvrt hodiny a bacily tyfu - během 1 hodiny.

Je charakteristické, že bezoblačné počasí zkracuje trvání vznikajících epidemií chřipky a dalších nemocí, například záškrtu, který se může přenášet vzdušnými kapkami.

Přirozené síly těla chrání člověka před náhlými atmosférickými výkyvy: teplota vzduchu, vlhkost, tlak. Někdy je však taková ochrana oslabena, což pod vlivem silné vlhkosti spolu se zvýšenou teplotou vede k úpalu.

Dopad záření závisí na míře jeho pronikání do organismu. Čím delší jsou vlny, tím silnější je síla záření. Infračervené vlny mohou proniknout až 23 cm pod kůži, viditelné proudy - až 1 cm, ultrafialové - až 0,5-1 mm.

Lidé dostávají všechny druhy paprsků během činnosti slunce, když jsou na otevřených prostranstvích. Světelné vlny umožňují člověku přizpůsobit se světu, proto je pro zajištění pohodlné pohody v prostorách nutné vytvořit podmínky pro optimální úroveň osvětlení.

Dopad na člověka

Vliv slunečního záření na lidské zdraví je dán různými faktory. Důležité je místo pobytu člověka, klima a také doba strávená pod přímými paprsky.

Obyvatelé Dálného severu i lidé, jejichž činnost zahrnuje práci pod zemí, jako jsou horníci, pociťují s nedostatkem slunce různé dysfunkce, sníženou pevnost kostí a nervové poruchy.

Děti, které nedostávají dostatek světla, trpí křivicí častěji než ostatní. Navíc jsou náchylnější k onemocněním zubů, mají také delší průběh tuberkulózy.

Přílišné vystavení světelným vlnám bez pravidelné změny dne a noci však může mít škodlivé účinky na zdraví. Například obyvatelé Arktidy často trpí podrážděností, únavou, nespavostí, depresemi a sníženou schopností pracovat.

Radiace v Ruské federaci je méně aktivní než například v Austrálii.

Lidé, kteří jsou vystaveni dlouhodobému záření:

mají vysoké riziko vzniku rakoviny kůže;
mají zvýšený sklon k vysušení pokožky, což zase urychluje proces stárnutí a výskyt pigmentací a raných vrásek;
může trpět zhoršením zrakových schopností, šedým zákalem, zánětem spojivek;
mají oslabenou imunitu.

Nedostatek vitaminu D u člověka je jednou z příčin zhoubných novotvarů, metabolických poruch vedoucích k nadváze, endokrinních poruch, poruch spánku, fyzického vyčerpání a špatné nálady.

Osoba, která systematicky přijímá sluneční světlo a nezneužívá opalování, zpravidla nemá zdravotní problémy:

má stabilní fungování srdce a krevních cév;
netrpí nervovými chorobami;
má dobrou náladu;
má normální metabolismus;
málokdy onemocní.

Pouze dávkované množství záření tedy může mít pozitivní vliv na lidské zdraví.

Jak se chránit

Nadměrná expozice záření může způsobit přehřátí organismu, popáleniny a zhoršení některých chronických onemocnění.. Fanoušci opalování se musí postarat o následující jednoduchá pravidla:

Opalujte se na otevřených prostranstvích opatrně;
Během horkého počasí se schovejte do stínu pod rozptýlené paprsky. To platí zejména pro malé děti a starší lidi trpící tuberkulózou a srdečními chorobami.

Je třeba si uvědomit, že je nutné se opalovat v bezpečnou denní dobu a také nebýt dlouho pod spalujícím sluncem. Kromě toho byste si měli hlavu chránit před úpalem čepicí, slunečními brýlemi, uzavřeným oblečením a také používat různé opalovací krémy.

Sluneční záření v medicíně

Světelné toky se aktivně používají v medicíně:

Rentgenové záření využívá schopnosti vln procházet měkkými tkáněmi a kosterním systémem;
zavedení izotopů umožňuje zaznamenat jejich koncentraci ve vnitřních orgánech a odhalit mnoho patologií a ložisek zánětu;
Radiační terapie může zničit růst a vývoj maligních nádorů.

Vlastnosti vln se úspěšně využívají v mnoha fyzioterapeutických zařízeních:

Přístroje s infračerveným zářením se používají k tepelné léčbě vnitřních zánětlivých procesů, kostních onemocnění, osteochondrózy, revmatismu, díky schopnosti vln obnovovat buněčné struktury.
Ultrafialové paprsky mohou mít negativní vliv na živé bytosti, inhibovat růst rostlin a potlačovat mikroorganismy a viry.

Hygienický význam slunečního záření je velký. V terapii se používají přístroje s ultrafialovým zářením:

různá poranění kůže: rány, popáleniny;
infekce;
onemocnění ústní dutiny;
onkologické novotvary.

Kromě toho má záření pozitivní vliv na lidské tělo jako celek: může dodat sílu, posílit imunitní systém a doplnit nedostatek vitamínů.

Sluneční světlo je důležitým zdrojem plnohodnotného lidského života. Jeho dostatečný přísun vede k příznivé existenci všech živých bytostí na planetě. Člověk nemůže snížit stupeň záření, ale může se chránit před jeho negativními účinky.

Obecná hygiena. Sluneční záření a jeho hygienický význam.

Slunečním zářením rozumíme celý tok záření vyzařovaný Sluncem, což jsou elektromagnetické oscilace různých vlnových délek. Z hygienického hlediska je zajímavá především optická část slunečního záření, která zaujímá rozsah od 280-2800 nm. Delší vlny jsou rádiové vlny, kratší jsou gama záření, ionizující záření se na zemský povrch nedostane, protože se zadržuje ve vyšších vrstvách atmosféry, zejména v ozonové vrstvě. Ozon je distribuován po celé atmosféře, ale ve výšce asi 35 km tvoří ozonovou vrstvu.

Intenzita slunečního záření závisí především na výšce slunce nad obzorem. Je-li slunce na svém zenitu, pak dráha, kterou urazí sluneční paprsky, bude mnohem kratší než jejich dráha, bude-li slunce za obzorem. Zvětšením dráhy se mění intenzita slunečního záření. Intenzita slunečního záření závisí také na úhlu, pod kterým sluneční paprsky dopadají, a na tom závisí i osvětlená plocha (s rostoucím úhlem dopadu se zvětšuje plocha osvětlení). Stejné sluneční záření tedy dopadá na větší plochu, takže intenzita klesá. Intenzita slunečního záření závisí na hmotnosti vzduchu, kterým procházejí sluneční paprsky. Intenzita slunečního záření na horách bude vyšší než nadmořská, protože vrstva vzduchu, kterou procházejí sluneční paprsky, bude menší než nadmořská. Zvláštní význam má vliv na intenzitu slunečního záření stavem atmosféry a jejím znečištěním. Pokud je atmosféra znečištěná, pak intenzita slunečního záření klesá (ve městě je intenzita slunečního záření v průměru o 12 % menší než na venkově). Napětí slunečního záření má denní a roční pozadí, to znamená, že napětí slunečního záření se mění v průběhu dne a závisí také na roční době. Nejvyšší intenzita slunečního záření je pozorována v létě, nejnižší v zimě. Sluneční záření je z hlediska biologického účinku heterogenní: ukazuje se, že každá vlnová délka má na lidský organismus jiný vliv. V tomto ohledu je sluneční spektrum konvenčně rozděleno do 3 sekcí:

1. ultrafialové paprsky, od 280 do 400 nm

2. viditelné spektrum od 400 do 760 nm

3. infračervené paprsky od 760 do 2800 nm.

S denním a ročním slunečním zářením dochází ke změnám složení a intenzity jednotlivých spekter. Největšími změnami procházejí paprsky UV spektra.

Intenzitu slunečního záření odhadujeme na základě tzv. sluneční konstanty. Sluneční konstanta je množství sluneční energie přijaté za jednotku času na jednotku plochy umístěné na horní hranici atmosféry v pravém úhlu ke slunečním paprskům v průměrné vzdálenosti Země od Slunce. Tato sluneční konstanta byla naměřena satelitem a je rovna 1,94 kalorií/cm2

za minutu Při průchodu atmosférou jsou sluneční paprsky výrazně oslabeny – rozptylovány, odráženy, pohlcovány. V průměru při čisté atmosféře na povrchu Země je intenzita slunečního záření 1,43 - 1,53 kalorií/cm2 za minutu.

Intenzita slunečních paprsků v květnové poledne na Jaltě je 1,33, v Moskvě 1,28, v Irkutsku 1,30, v Taškentu 1,34.

Biologický význam viditelné části spektra.

Viditelná část spektra je specifickým dráždidlem pro zrakový orgán. Světlo je nezbytnou podmínkou pro fungování oka, nejjemnějšího a nejcitlivějšího smyslového orgánu. Světlo poskytuje přibližně 80 % informací o vnějším světě. Toto je specifický účinek viditelného světla, ale také obecný biologický účinek viditelného světla: stimuluje vitální aktivitu těla, zlepšuje metabolismus, zlepšuje celkovou pohodu, ovlivňuje psycho-emocionální sféru a zvyšuje výkon. Světlo dělá životní prostředí zdravějším. S nedostatkem přirozeného světla dochází ke změnám v orgánu vidění. Rychle nastupuje únava, klesá výkonnost a přibývá pracovních úrazů. Tělo je ovlivněno nejen osvětlením, ale také různé barvy mají různé účinky na psycho-emocionální stav. Nejlepší výkonnostní ukazatele byly získány s přípravkem pod žlutobílým osvětlením. Psychofyziologicky působí barvy naproti sobě. V tomto ohledu byly vytvořeny 2 skupiny barev:
1) teplé barvy - žlutá, oranžová, červená. 2) studené tóny - modrá, modrá, fialová. Studené a teplé tóny mají různé fyziologické účinky na tělo. Teplé tóny zvyšují svalové napětí, zvyšují krevní tlak a zrychlují dýchání. Studené tóny naopak snižují krevní tlak a zpomalují srdeční rytmus a dýchání. To se v praxi často používá: pro pacienty s vysokými teplotami jsou nejvhodnější oddělení natřená fialovou barvou, která zlepšuje pohodu pacientů s nízkým krevním tlakem. Červená barva zvyšuje chuť k jídlu. Kromě toho lze účinnost léku zvýšit změnou barvy tablety. Pacientům trpícím depresivními poruchami byl podáván stejný lék v tabletách různých barev: červená, žlutá, zelená. Nejlepší výsledky přinesla léčba žlutými tabletami.

Barva se používá jako nosič kódované informace například ve výrobě k označení nebezpečí. Existuje obecně uznávaný standard pro barvy identifikace signálu: zelená - voda, červená - pára, žlutá - plyn, oranžová - kyseliny, fialová - zásady, hnědá - hořlavé kapaliny a oleje, modrá - vzduch, šedá - ostatní.

Z hygienického hlediska se hodnocení viditelné části spektra provádí podle těchto ukazatelů: odděleně se posuzuje přirozené a umělé osvětlení. Přirozené osvětlení se posuzuje podle 2 skupin ukazatelů: fyzického a světelného. Do první skupiny patří:

1. koeficient světla -- charakterizuje poměr plochy prosklené plochy oken k podlahové ploše.

2. Úhel dopadu - charakterizuje úhel, pod kterým paprsky dopadají. Podle normy by měl být minimální úhel dopadu alespoň 270.

3. Úhel otvoru - charakterizuje osvětlení nebeským světlem (musí být alespoň 50). V prvních patrech leningradských domů - studní tento úhel prakticky chybí.

4. Hloubka místnosti je poměr vzdálenosti od horní hrany okna k podlaze k hloubce místnosti (vzdálenost od vnější k vnitřní stěně).

Indikátory osvětlení jsou indikátory určované pomocí přístroje - luxmetru. Měří se absolutní a relativní osvětlení. Absolutní osvětlení je osvětlení na ulici. Koeficient osvětlenosti (KEO) je definován jako poměr relativní osvětlenosti (měřené jako poměr relativní osvětlenosti (měřené v místnosti) k absolutní, vyjádřené v %. Osvětlení v místnosti se měří na pracovišti Princip činnosti a luxmetr spočívá v tom, že zařízení má citlivou fotobuňku (selen - protože selen je citlivý na lidské oko) Přibližné osvětlení na ulici lze určit pomocí grafu světelného klimatu.

Pro hodnocení umělého osvětlení prostor je důležitý jas, nedostatek pulzace, barva atd.

Infračervené paprsky. Hlavní biologický účinek těchto paprsků je tepelný a tento účinek závisí také na vlnové délce. Krátké paprsky nesou více energie, takže pronikají hlouběji a mají silný tepelný účinek. Dlouhá část působí svým tepelným účinkem na povrch. To se používá ve fyzioterapii k prohřátí oblastí v různých hloubkách.

Pro měření infračervených paprsků existuje zařízení - aktinometr. Infračervené záření se měří v kaloriích na cm2\min. Nepříznivé účinky infračervených paprsků jsou pozorovány v horkých obchodech, kde mohou vést k nemocem z povolání – šedému zákalu (zakalení čočky). Šedý zákal je způsoben krátkými infračervenými paprsky. Preventivním opatřením je používání ochranných brýlí a ochranného oděvu.

Vlastnosti dopadu infračervených paprsků na kůži: dochází k popáleninám - erytém. Vyskytuje se v důsledku tepelné expanze krevních cév. Jeho zvláštností je, že má jiné hranice a vzniká okamžitě.

Působením infračervených paprsků mohou nastat 2 stavy těla: úpal a úpal. Úpal je důsledkem přímého působení slunečního záření na lidský organismus, především s poškozením centrálního nervového systému. Úpal postihuje ty, kteří tráví mnoho hodin v řadě pod spalujícími paprsky slunce s odkrytou hlavou. Meningy jsou zahřáté.

Úpal vzniká v důsledku přehřátí těla. Může se to stát těm, kteří vykonávají těžkou fyzickou práci v horké místnosti nebo v horkém počasí. Úpaly byly obzvláště běžné u našeho vojenského personálu v Afghánistánu.

Kromě aktinometrů pro měření infračerveného záření existují různé druhy pyramidometrů. Základem tohoto působení je pohlcování zářivé energie černým tělesem. Receptivní vrstvu tvoří černěné a bílé pláty, které se v závislosti na infračerveném záření různě zahřívají. Na termočlánku se generuje proud a zaznamenává se intenzita infračerveného záření. Vzhledem k tomu, že intenzita infračerveného záření je důležitá ve výrobních podmínkách, existují normy pro infračervené záření pro horké dílny, aby se předešlo nepříznivým účinkům na lidský organismus, např. ve válcovně trubek je lavice 1,26 - 7,56, tavení železa 12.25. Úrovně radiace nad 3,7 jsou považovány za významné a vyžadují preventivní opatření – používání ochranných clon, vodních clon a speciálního oblečení.

Ultrafialové paprsky (UV).

Jedná se o biologicky nejaktivnější část slunečního spektra. Je také heterogenní. V tomto ohledu se rozlišuje mezi dlouhovlnným a krátkovlnným UV zářením. UV podporuje opálení. Při vstupu UV do kůže se v ní tvoří 2 skupiny látek: 1) specifické látky, mezi ně patří vitamín D, 2) nespecifické látky - histamin, acetylcholin, adenosin, to znamená, že se jedná o produkty rozkladu bílkovin. Opalovací nebo erytémový efekt se projevuje fotochemickým efektem – histamin a další biologicky aktivní látky podporují vazodilataci. Zvláštností tohoto erytému je, že se neobjeví okamžitě. Erytém má jasně definované hranice. Ultrafialový erytém vždy vede k více či méně výraznému opálení v závislosti na množství pigmentu v kůži. Mechanismus působení opalování nebyl dosud dostatečně prozkoumán. Předpokládá se, že se objeví první erytém, uvolňují se nespecifické látky, jako je histamin, tělo přeměňuje produkty rozpadu tkání na melanin, v důsledku čehož pokožka získává zvláštní odstín. Opalování je tedy testem ochranných vlastností těla (nemocný člověk se neopaluje, opaluje se pomalu).

Nejpříznivější opálení nastává působením UV paprsků o vlnové délce cca 320 nm, tedy při vystavení dlouhovlnné části UV spektra. Na jihu převládají krátkovlnné UFL a na severu dlouhovlnné UFL. Nejnáchylnější k rozptylu jsou krátkovlnné paprsky. K rozptylu dochází nejlépe v čisté atmosféře a v severní oblasti. Nejužitečnější opálení na severu je tedy delší, tmavší. UFL jsou velmi silným faktorem v prevenci křivice. Při nedostatku UVB se u dětí rozvíjí křivice, u dospělých osteoporóza nebo osteomalacie. S tím se obvykle setkáváme na Dálném severu nebo mezi skupinami dělníků pracujících pod zemí. V Leningradské oblasti od poloviny listopadu do poloviny února prakticky chybí UV část spektra, což přispívá k rozvoji slunečního hladovění. Aby se zabránilo spálení sluncem, používá se umělé opalování. Světelné hladovění je dlouhodobá absence UV spektra. Při působení UV záření ve vzduchu vzniká ozón, jehož koncentraci je nutné kontrolovat.

UV záření má baktericidní účinek. Používá se k dezinfekci velkých oddělení, potravinářských výrobků a vody.

Intenzita UV záření se určuje fotochemickou metodou podle množství kyseliny šťavelové rozložené vlivem UV v křemenných zkumavkách (běžné sklo UV světlo nepropouští). Intenzitu UV záření zjišťuje i ultrafialový metr. Pro lékařské účely se ultrafialové záření měří v biodávkách.