Radiación solar: tipos y efectos en el organismo. Radiación solar: ¿qué es? Radiación solar total

La energía del Sol es la fuente de vida en nuestro planeta. El sol calienta la atmósfera y la superficie de la tierra. Gracias a la energía solar, los vientos soplan, el ciclo del agua se lleva a cabo en la naturaleza, los mares y océanos se calientan, las plantas se desarrollan, los animales tienen alimento (ver Fig. 1.1). Es gracias a la radiación solar que los combustibles fósiles existen en la Tierra.

Figura 1.1 - Influencia de la radiación solar en la Tierra

La energía solar se puede convertir en calor o frío, fuerza motriz y electricidad. La principal fuente de energía para casi todos los procesos naturales que ocurren en la superficie terrestre y en la atmósfera es la energía que llega a la Tierra desde el Sol en forma de radiación solar.

La Figura 1.2 muestra un esquema de clasificación que refleja los procesos que ocurren en la superficie terrestre y en su atmósfera bajo la influencia de la radiación solar.

Los resultados de la actividad solar directa son el efecto térmico y el efecto fotoeléctrico, por lo que la Tierra recibe energía térmica y luz. Los resultados de la actividad indirecta del Sol son los correspondientes efectos en la atmósfera, hidrosfera y geosfera, que provocan la aparición de viento, oleaje, provocando el caudal de los ríos, creando condiciones para conservar el calor interno de la Tierra.

Figura 1.2 - Clasificación de las fuentes de energía renovables

El Sol es una bola de gas con un radio de 695300 km, 109 veces el radio de la Tierra, con una temperatura superficial radiante de unos 6000°C. En el interior del Sol, la temperatura alcanza los 40 millones de °C.

La Figura 1.3 muestra un diagrama de la estructura del Sol. El sol es un gigantesco "reactor de fusión" que funciona con hidrógeno y procesa 564 millones de toneladas de hidrógeno en 560 millones de toneladas de helio cada segundo al derretirse. La pérdida de cuatro millones de toneladas de masa es igual a 9:1-10 9 GW h de energía (1 GW es igual a 1 millón de kW). En un segundo se produce más energía de la que podrían producir seis mil millones de centrales nucleares en un año. Debido a la capa protectora de la atmósfera, solo una parte de esta energía llega a la superficie de la Tierra.

La distancia entre los centros de la Tierra y el Sol es en promedio 1.496 * 10 8 km.

Anualmente Sol envía a la Tierra alrededor de 1,6 10 18 kilovatios h de energía radiante o 1.3 * 10 24 cal de calor. Esto es 20 mil veces más que el actual consumo mundial de energía. Contribución sol en el balance energético del globo es 5000 veces mayor que la contribución total de todas las demás fuentes.

Esta cantidad de calor sería suficiente para derretir una capa de hielo de 35 m de espesor que cubre la superficie terrestre a 0°C.

En comparación con la radiación solar, todas las demás fuentes de energía que llegan a la Tierra son insignificantes. Así, la energía de las estrellas es la cienmillonésima parte de la energía solar; radiación cósmica - dos mil millonésimas. El calor interno proveniente de las profundidades de la Tierra hacia su superficie es una diezmilésima parte de la energía solar.

Figura 1.3 - Esquema de la estructura del Sol

De este modo. El sol es en realidad la única fuente de energía térmica en la Tierra.

En el centro del Sol está el núcleo solar (ver Fig. 1.4). La fotosfera es la superficie visible del Sol, que es la principal fuente de radiación. El sol está rodeado por una corona solar, que tiene una temperatura muy alta, pero está extremadamente enrarecida, por lo que es visible a simple vista solo durante los períodos de un eclipse solar total.

La superficie visible del Sol que emite radiación se llama fotosfera (esfera de luz). Consiste en vapores calientes de varios elementos químicos que se encuentran en estado ionizado.

Por encima de la fotosfera hay una atmósfera luminosa casi transparente del Sol, que consiste en gases enrarecidos, que se llama cromosfera.

Por encima de la cromosfera se encuentra la capa exterior del Sol, llamada corona.

Los gases que forman el Sol se encuentran en un estado de continuo movimiento violento (intenso), lo que provoca la aparición de las llamadas manchas solares, erupciones y prominencias.

Las manchas solares son grandes embudos formados como resultado de movimientos de remolinos de masas de gas, cuya velocidad alcanza 1-2 km/s. La temperatura de las manchas es 1500°C más baja que la temperatura del Sol y es de unos 4500°C. El número de manchas solares varía de un año a otro con un período de unos 11 años.

Figura 1.4 - Estructura del Sol

Las antorchas solares son emisiones de energía solar, y las protuberancias son explosiones de fuerza colosal en la cromosfera del Sol, alcanzando una altura de hasta 2 millones de km.

Las observaciones han demostrado que a medida que aumenta el número de manchas solares, aumenta el número de fáculas y prominencias y, en consecuencia, aumenta la actividad solar.

Con el aumento de la actividad solar, se producen tormentas magnéticas en la Tierra, que repercuten negativamente en las comunicaciones telefónicas, telegráficas y radiofónicas, así como en las condiciones de vida. El aumento de las auroras está asociado al mismo fenómeno.

Cabe señalar que durante el período de aumento de las manchas solares, primero aumenta la intensidad de la radiación solar, lo que se asocia con un aumento general de la actividad solar en el período inicial, y luego disminuye la radiación solar, ya que aumenta el área de las manchas solares, que tiene una temperatura 1500° por debajo de la temperatura de la fotosfera.

La parte de la meteorología que estudia el efecto de la radiación solar en la Tierra y en la atmósfera se denomina actinometría.

En el trabajo actinométrico es necesario conocer la posición del Sol en el firmamento. Esta posición está determinada por la altitud o azimut del Sol.

altura del sol él llamada distancia angular del Sol al horizonte, es decir, el ángulo entre la dirección al Sol y el plano del horizonte.

La distancia angular del Sol desde el cenit, es decir, desde su dirección vertical, se denomina distancia azimutal o cenital.

Existe una relación entre la altitud y la distancia cenital

(1.1)

El azimut del Sol rara vez se determina, solo para trabajos especiales.

La altura del Sol sobre el horizonte está determinada por la fórmula:

Dónde - latitud del sitio de observación;

- la declinación solar es el arco del círculo de declinación desde el ecuador hasta el sol, que se mide dependiendo de la posición del sol en ambas direcciones desde el ecuador de 0 a ± 90 °;

t - ángulo horario del Sol o tiempo solar verdadero en grados.

El valor de la declinación del Sol para cada día se da en libros de referencia astronómica para un período largo.

Por la fórmula (1.2) se puede calcular para cualquier tiempo t altitud del sol él o a una altura dada hc determinar el tiempo en que el sol está a una altura dada.

La altura máxima del Sol al mediodía para varios días del año se calcula mediante la fórmula:

(1.3)

La Tierra recibe del Sol 1,36 * 10v24 cal de calor al año. En comparación con esta cantidad de energía, la cantidad restante de energía radiante que llega a la superficie de la Tierra es insignificante. Así, la energía radiante de las estrellas es una cien millonésima parte de la energía solar, la radiación cósmica es dos mil millonésimas, el calor interno de la Tierra en su superficie es igual a una cinco milésima parte del calor solar.
Radiación del sol - radiación solar- es la principal fuente de energía para casi todos los procesos que ocurren en la atmósfera, la hidrosfera y en las capas superiores de la litosfera.
La unidad de medida de la intensidad de la radiación solar es el número de calorías de calor absorbidas por 1 cm2 de una superficie absolutamente negra perpendicular a la dirección de los rayos del sol en 1 minuto (cal/cm2*min).

El flujo de energía radiante del Sol, que llega a la atmósfera terrestre, es muy constante. Su intensidad se denomina constante solar (Io) y se toma en promedio en 1,88 kcal/cm2 min.
El valor de la constante solar fluctúa dependiendo de la distancia de la Tierra al Sol y de la actividad solar. Sus fluctuaciones durante el año son 3.4-3.5%.
Si los rayos del sol en todas partes cayeran verticalmente sobre la superficie de la tierra, entonces, en ausencia de una atmósfera y con una constante solar de 1.88 cal / cm2 * min, cada centímetro cuadrado recibiría 1000 kcal por año. Debido al hecho de que la Tierra es esférica, esta cantidad se reduce 4 veces y 1 sq. cm recibe una media de 250 kcal al año.
La cantidad de radiación solar recibida por la superficie depende del ángulo de incidencia de los rayos.
La cantidad máxima de radiación es recibida por la superficie perpendicular a la dirección de los rayos del sol, porque en este caso toda la energía se distribuye al área con una sección transversal igual a la sección transversal del haz de rayos: a. Con incidencia oblicua del mismo haz de rayos, la energía se distribuye en un área grande (sección c) y una unidad de superficie recibe una menor cantidad de ella. Cuanto menor es el ángulo de incidencia de los rayos, menor es la intensidad de la radiación solar.
La dependencia de la intensidad de la radiación solar con el ángulo de incidencia de los rayos se expresa mediante la fórmula:

I1 = I0 * sinh,

donde I0 es la intensidad de la radiación solar en una sola incidencia de rayos. Fuera de la atmósfera, la constante solar;
I1 - la intensidad de la radiación solar cuando los rayos del sol caen en un ángulo h.
I1 es tantas veces menor que I0, cuantas veces la sección a es menor que la sección b.
La Figura 27 muestra que a / b \u003d sin A.
El ángulo de incidencia de los rayos solares (la altura del Sol) es igual a 90° sólo en las latitudes de 23° 27"N a 23° 27"S. (es decir, entre los trópicos). En otras latitudes, siempre es inferior a 90° (Tabla 8). De acuerdo con la disminución del ángulo de incidencia de los rayos, también debería disminuir la intensidad de la radiación solar que llega a la superficie en diferentes latitudes. Dado que la altura del Sol no permanece constante durante todo el año y durante el día, la cantidad de calor solar que recibe la superficie cambia continuamente.

La cantidad de radiación solar recibida por la superficie está directamente relacionada con de la duración de su exposición a la luz solar.

En la zona ecuatorial fuera de la atmósfera, la cantidad de calor solar durante el año no experimenta grandes fluctuaciones, mientras que en latitudes altas estas fluctuaciones son muy grandes (ver Tabla 9). En invierno, las diferencias en la llegada del calor solar entre latitudes altas y bajas son especialmente significativas. En verano, en condiciones de iluminación continua, las regiones polares reciben la máxima cantidad de calor solar por día en la Tierra. En el día del solsticio de verano en el hemisferio norte, es un 36 % más alto que la cantidad diaria de calor en el ecuador. Pero dado que la duración del día en el ecuador no es de 24 horas (como en este momento en el polo), sino de 12 horas, la cantidad de radiación solar por unidad de tiempo en el ecuador sigue siendo la mayor. El máximo de verano de la suma diaria de calor solar, observado a unos 40-50° de latitud, está asociado con un día relativamente largo (mayor que en este momento por 10-20° de latitud) a una altura significativa del Sol. Las diferencias en la cantidad de calor recibido por las regiones polares y ecuatoriales son menores en verano que en invierno.
El hemisferio sur recibe más calor en verano que el norte, y viceversa en invierno (se ve afectado por el cambio en la distancia de la Tierra al Sol). Y si la superficie de ambos hemisferios fuera completamente homogénea, las amplitudes anuales de las fluctuaciones de temperatura en el hemisferio sur serían mayores que en el norte.
La radiación solar en la atmósfera sufre cambios cuantitativos y cualitativos.
Incluso una atmósfera ideal, seca y limpia absorbe y dispersa los rayos, reduciendo la intensidad de la radiación solar. El efecto debilitador de la atmósfera real, que contiene vapor de agua e impurezas sólidas, sobre la radiación solar es mucho mayor que el ideal. La atmósfera (oxígeno, ozono, dióxido de carbono, polvo y vapor de agua) absorbe principalmente rayos ultravioleta e infrarrojos. La energía radiante del Sol absorbida por la atmósfera se convierte en otro tipo de energía: térmica, química, etc. En general, la absorción debilita la radiación solar entre un 17-25%.
Las moléculas de gases atmosféricos dispersan rayos con ondas relativamente cortas: violeta, azul. Esto es lo que explica el color azul del cielo. Las impurezas dispersan igualmente los rayos con ondas de diferentes longitudes de onda. Por lo tanto, con un contenido significativo de ellos, el cielo adquiere un tinte blanquecino.
Debido a la dispersión y reflexión de los rayos del sol por la atmósfera, en los días nublados se observa la luz del día, los objetos en la sombra son visibles y se produce el fenómeno del crepúsculo.
Cuanto más largo es el camino del haz en la atmósfera, mayor es su espesor que debe atravesar y más significativamente se atenúa la radiación solar. Por lo tanto, con la elevación, la influencia de la atmósfera sobre la radiación disminuye. La longitud del camino de la luz solar en la atmósfera depende de la altura del Sol. Si tomamos como unidad la longitud del trayecto del haz solar en la atmósfera a la altura del Sol 90° (m), la relación entre la altura del Sol y la longitud del trayecto del haz en la atmósfera será como se muestra en la Tabla. 10

La atenuación total de la radiación en la atmósfera a cualquier altura del Sol se puede expresar mediante la fórmula de Bouguer: Im = I0 * pm, donde Im es la intensidad de la radiación solar cerca de la superficie terrestre modificada en la atmósfera; I0 - constante solar; m es la trayectoria del haz en la atmósfera; a una altura solar de 90 ° es igual a 1 (la masa de la atmósfera), p es el coeficiente de transparencia (un número fraccionario que muestra qué fracción de radiación llega a la superficie en m = 1).
A una altura del Sol de 90°, en m=1, la intensidad de la radiación solar cerca de la superficie terrestre I1 es p veces menor que Io, es decir, I1=Io*p.
Si la altura del Sol es inferior a 90°, entonces m siempre es mayor que 1. La trayectoria de un rayo solar puede constar de varios segmentos, cada uno de los cuales es igual a 1. La intensidad de la radiación solar en el límite entre el el primer (aa1) y segundo (a1a2) segmentos I1 es obviamente igual a Io *p, intensidad de radiación después de pasar el segundo segmento I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 etc

La transparencia de la atmósfera no es constante y no es la misma en diferentes condiciones. La relación entre la transparencia de la atmósfera real y la transparencia de la atmósfera ideal, el factor de turbidez, es siempre mayor que uno. Depende del contenido de vapor de agua y polvo en el aire. con el aumento latitud geográfica disminución del factor de turbidez: en latitudes de 0 a 20°N. sh. es igual a 4,6 en promedio, en latitudes de 40 a 50 ° N. sh. - 3,5, en latitudes de 50 a 60°N. sh. - 2.8 y en latitudes de 60 a 80°N. sh. - 2.0. EN latitudes templadas el factor de turbidez es menor en invierno que en verano, y menor por la mañana que por la tarde. Disminuye con la altura. A mayor factor de turbidez, mayor atenuación de la radiación solar.
Distinguir radiación solar directa, difusa y total.
Parte de la radiación solar que penetra a través de la atmósfera hasta la superficie terrestre es radiación directa. Parte de la radiación dispersada por la atmósfera se convierte en radiación difusa. Toda la radiación solar que penetra en la superficie terrestre, directa y difusa, se denomina radiación total.
La relación entre la radiación directa y la dispersada varía considerablemente dependiendo de la nubosidad, el polvo de la atmósfera y también de la altura del Sol. En cielos despejados, la fracción de radiación dispersa no supera el 0,1%; en cielos nublados, la radiación difusa puede ser mayor que la radiación directa.
A baja altura del sol radiación total compuesto casi en su totalidad por difuso. A una altitud solar de 50° y un cielo despejado, la fracción de radiación dispersa no supera el 10-20%.
Los mapas de valores medios anuales y mensuales de la radiación total permiten advertir los principales patrones en su distribución geográfica. Los valores anuales de radiación total se distribuyen principalmente zonalmente. La mayor cantidad anual de radiación total en la Tierra es recibida por la superficie en los desiertos interiores tropicales (Sahara Oriental y parte central Arabia). Una disminución notable en la radiación total en el ecuador es causada por la alta humedad del aire y la alta nubosidad. En el Ártico, la radiación total es de 60-70 kcal/cm2 por año; en la Antártida, debido a la frecuente recurrencia de días despejados ya la mayor transparencia de la atmósfera, es algo mayor.

En junio, el hemisferio norte recibe la mayor cantidad de radiación, y especialmente las regiones tropicales y subtropicales del interior. Las cantidades de radiación solar que recibe la superficie en las latitudes templadas y polares del hemisferio norte difieren poco, debido principalmente a la larga duración del día en las regiones polares. Zonificación en la distribución de la radiación total anterior. continentes en el hemisferio norte y latitudes tropicales hemisferio sur casi no se expresa. Se manifiesta mejor en el hemisferio norte sobre el Océano y se expresa claramente en las latitudes extratropicales del hemisferio sur. En el círculo polar sur, el valor de la radiación solar total se aproxima a 0.
En diciembre, las mayores cantidades de radiación ingresan al hemisferio sur. La superficie de hielo elevada de la Antártida, con una gran transparencia del aire, recibe mucha más radiación total que la superficie del Ártico en junio. Hay mucho calor en los desiertos (Kalahari, Gran Australia), pero debido a la mayor oceanicidad del hemisferio sur (influencia de la alta humedad del aire y la nubosidad), sus cantidades aquí son algo menores que en junio en las mismas latitudes. del hemisferio norte. En las latitudes ecuatoriales y tropicales del hemisferio norte, la radiación total varía relativamente poco y la zonificación en su distribución se expresa claramente solo al norte del trópico norte. Con el aumento de la latitud, la radiación total disminuye con bastante rapidez; su isolínea cero pasa un poco al norte del Círculo Polar Ártico.
La radiación solar total, que cae sobre la superficie de la Tierra, se refleja parcialmente hacia la atmósfera. La relación entre la cantidad de radiación reflejada desde una superficie y la cantidad de radiación incidente sobre esa superficie se llama albedo. El albedo caracteriza la reflectividad de una superficie.
El albedo de la superficie terrestre depende de su condición y propiedades: color, humedad, rugosidad, etc. La nieve recién caída tiene la reflectividad más alta (85-95%). Una superficie de agua tranquila refleja solo el 2-5% de los rayos del sol cuando cae verticalmente, y casi todos los rayos que caen sobre ella (90%) cuando el sol está bajo. Albedo de chernozem seco - 14%, húmedo - 8, bosque - 10-20, vegetación de pradera - 18-30, superficie desértica arenosa - 29-35, superficie de hielo marino - 30-40%.
El gran albedo de la superficie del hielo, especialmente cubierto de nieve fresca (hasta un 95%), es la razón temperaturas bajas en las regiones polares en verano, cuando la llegada de la radiación solar es allí significativa.
Radiación de la superficie terrestre y de la atmósfera. Cualquier cuerpo con una temperatura por encima del cero absoluto (más de menos 273°) emite energía radiante. La emisividad total de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 por minuto (ley de Stefan-Boltzmann), donde σ es un coeficiente constante.
Cuanto mayor sea la temperatura del cuerpo radiante, menor será la longitud de onda de los rayos nm emitidos. El Sol incandescente envía al espacio radiación de onda corta. La superficie terrestre, al absorber la radiación solar de onda corta, se calienta y también se convierte en una fuente de radiación (radiación terrestre). Ho, dado que la temperatura de la superficie de la tierra no excede varias decenas de grados, su radiación de onda larga, invisible.
La radiación terrestre es retenida en gran parte por la atmósfera (vapor de agua, dióxido de carbono, ozono), pero los rayos con una longitud de onda de 9-12 micras van más allá de la atmósfera y, por lo tanto, la Tierra pierde parte de su calor.
La atmósfera, que absorbe parte de la radiación solar que la atraviesa y más de la mitad de la terrestre, irradia energía tanto al espacio mundial como a la superficie terrestre. La radiación atmosférica dirigida hacia la superficie de la tierra hacia la superficie de la tierra se llama radiación opuesta. Esta radiación, como la terrestre, de onda larga, invisible.
Dos corrientes de radiación de onda larga se encuentran en la atmósfera: la radiación de la superficie de la Tierra y la radiación de la atmósfera. La diferencia entre ellos, que determina la pérdida real de calor por la superficie terrestre, se denomina radiación eficiente. La radiación efectiva es mayor cuanto mayor es la temperatura de la superficie radiante. La humedad del aire reduce la radiación efectiva, sus nubes la reducen en gran medida.
El valor más alto de las sumas anuales de radiación efectiva se observa en los desiertos tropicales -80 kcal/cm2 por año- debido a la alta temperatura superficial, el aire seco y el cielo despejado. En el ecuador, con alta humedad del aire, la radiación efectiva es de sólo unas 30 kcal/cm2 por año, y su valor para la tierra y el océano difiere muy poco. La radiación efectiva más baja en las regiones polares. En latitudes templadas, la superficie terrestre pierde aproximadamente la mitad de la cantidad de calor que recibe por la absorción de la radiación total.
La capacidad de la atmósfera para dejar pasar la radiación de onda corta del Sol (radiación directa y difusa) y retrasar la radiación de onda larga de la Tierra se denomina efecto invernadero. Gracias al efecto invernadero temperatura media la superficie de la tierra es de +16°, en ausencia de una atmósfera sería de -22° (38° menos).
Balance de radiación (radiación residual). La superficie de la tierra simultáneamente recibe radiación y la despide. La llegada de la radiación es la radiación solar total y la contraradiación de la atmósfera. Consumo - el reflejo de la luz solar desde la superficie (albedo) y la propia radiación de la superficie terrestre. La diferencia entre la radiación entrante y saliente es balance de radiación, o radiación residual. El valor del balance de radiación está determinado por la ecuación

R \u003d Q * (1-α) - Yo,

donde Q es la radiación solar total por unidad de superficie; α - albedo (fracción); I - radiación efectiva.
Si la entrada es mayor que la salida, el balance de radiación es positivo; si la entrada es menor que la salida, el balance es negativo. Por la noche, en todas las latitudes, el balance de radiación es negativo, durante el día, hasta el mediodía, es positivo en todas partes, excepto en las latitudes altas en invierno; por la tarde - nuevamente negativo. En promedio por día, el balance de radiación puede ser tanto positivo como negativo (Tabla 11).


En el mapa de las sumas anuales del balance de radiación de la superficie terrestre, se puede ver cambio abrupto posiciones de las isolíneas durante su transición de la tierra al océano. Como regla general, el balance de radiación de la superficie del océano excede el balance de radiación de la tierra (el efecto del albedo y la radiación efectiva). La distribución del balance de radiación es generalmente zonal. En el Océano en latitudes tropicales, los valores anuales del balance de radiación alcanzan las 140 kcal/cm2 (Mar Arábigo) y no superan las 30 kcal/cm2 en el límite del hielo flotante. Las desviaciones de la distribución zonal del balance de radiación en el Océano son insignificantes y están causadas por la distribución de las nubes.
En tierra en las latitudes ecuatoriales y tropicales, los valores anuales del balance de radiación varían de 60 a 90 kcal/cm2, dependiendo de las condiciones de humedad. Las mayores sumas anuales del balance de radiación se registran en aquellas áreas donde el albedo y la radiación efectiva son relativamente pequeños (bosques tropicales húmedos, sabanas). Su valor más bajo se encuentra en regiones muy húmedas (gran nubosidad) y muy secas (gran radiación efectiva). En latitudes templadas y altas, el valor anual del balance de radiación disminuye al aumentar la latitud (efecto de una disminución en la radiación total).
Las sumas anuales del balance de radiación sobre las regiones centrales de la Antártida son negativas (varias calorías por 1 cm2). En el Ártico, estos valores son cercanos a cero.
En julio, el balance de radiación de la superficie terrestre en una parte importante del hemisferio sur es negativo. La línea de balance cero corre entre 40 y 50°S. sh. El valor más alto del balance de radiación se alcanza en la superficie del Océano en las latitudes tropicales del hemisferio norte y en la superficie de algunos mares interiores, como el Mar Negro (14-16 kcal/cm2 por mes).
En enero, la línea de balance cero se ubica entre 40 y 50°N. sh. (sobre los océanos sube algo hacia el norte, sobre los continentes desciende hacia el sur). Una parte significativa del hemisferio norte tiene un balance de radiación negativo. Los mayores valores del balance de radiación están confinados a las latitudes tropicales del hemisferio sur.
En promedio para el año, el balance de radiación de la superficie terrestre es positivo. En este caso, la temperatura de la superficie no aumenta, sino que permanece aproximadamente constante, lo que solo puede explicarse por el continuo consumo de exceso de calor.
El balance de radiación de la atmósfera está formado por la radiación solar y terrestre absorbida por ella, por un lado, y la radiación atmosférica, por otro. Siempre es negativa, ya que la atmósfera absorbe sólo una pequeña parte de la radiación solar, e irradia casi tanta como la superficie.
El balance de radiación de la superficie y la atmósfera juntos, como un todo, para toda la Tierra durante un año es igual a cero en promedio, pero en latitudes puede ser tanto positivo como negativo.
La consecuencia de tal distribución del balance de radiación debería ser la transferencia de calor en la dirección del ecuador a los polos.
Equilibrio térmico. El balance de radiación es el componente más importante del balance de calor. La ecuación del balance de calor superficial muestra cómo la energía de la radiación solar entrante se convierte en la superficie terrestre:

donde R es el balance de radiación; LE - consumo de calor por evaporación (L - calor latente de vaporización, E - evaporación);
P - intercambio de calor turbulento entre la superficie y la atmósfera;
A - intercambio de calor entre la superficie y las capas subyacentes de suelo o agua.
El balance de radiación de una superficie se considera positivo si la radiación absorbida por la superficie supera las pérdidas de calor, y negativo si no las repone. Todos los demás términos del balance de calor se consideran positivos si provocan una pérdida de calor por la superficie (si corresponden al consumo de calor). Porque. todos los términos de la ecuación pueden cambiar, el balance de calor se altera constantemente y se restablece nuevamente.
La ecuación del balance de calor de la superficie considerada anteriormente es aproximada, ya que no tiene en cuenta algunos factores secundarios, pero bajo condiciones específicas, que se vuelven importantes, por ejemplo, la liberación de calor durante la congelación, su consumo para la descongelación, etc. .
El balance de calor de la atmósfera consta del balance de radiación de la atmósfera Ra, el calor proveniente de la superficie, Pa, el calor liberado en la atmósfera durante la condensación, LE, y la transferencia de calor horizontal (advección) Aa. El balance de radiación de la atmósfera es siempre negativo. La entrada de calor como resultado de la condensación de humedad y la magnitud de la transferencia de calor turbulenta son positivas. La advección de calor conduce, en promedio por año, a su transferencia de latitudes bajas a latitudes altas: por lo tanto, significa consumo de calor en latitudes bajas y llegada a latitudes altas. En una derivación de varios años, el balance de calor de la atmósfera se puede expresar mediante la ecuación Ra=Pa+LE.
El balance de calor de la superficie y la atmósfera juntos como un todo es igual a 0 en un promedio a largo plazo (Fig. 35).

La cantidad de radiación solar que ingresa a la atmósfera por año (250 kcal/cm2) se toma como 100%. La radiación solar, que penetra en la atmósfera, se refleja parcialmente en las nubes y vuelve más allá de la atmósfera: 38%, parcialmente absorbida por la atmósfera: 14%, y parcialmente en forma de radiación solar directa llega a la superficie de la tierra: 48%. Del 48% que llega a la superficie, el 44% es absorbido por ella y el 4% reflejado. Así, el albedo de la Tierra es del 42% (38+4).
La radiación absorbida por la superficie terrestre se gasta de la siguiente manera: el 20 % se pierde por radiación efectiva, el 18 % se gasta en la evaporación de la superficie, el 6 % se gasta en calentar el aire durante la transferencia de calor turbulento (total 24 %). La pérdida de calor por la superficie equilibra su llegada. El calor recibido por la atmósfera (14% directamente del Sol, 24% de la superficie terrestre), junto con la radiación efectiva de la Tierra, es dirigido al espacio mundial. El albedo (42%) y la radiación (58%) de la Tierra equilibran la entrada de radiación solar a la atmósfera.

La respuesta a la pregunta, qué es la radiación solar, es el espectro completo de luz emitida por el sol. Incluye la luz visible y todas las demás frecuencias de radiación en el espectro electromagnético. En comparación con las fuentes de energía familiares en la Tierra, el Sol irradia grandes cantidades de energía. El tipo de radiación que emite el sol es producto de su alta temperatura, que es causada por una fusión nuclear dentro del núcleo del sol. Los científicos estudian la radiación solar, porque la influencia del Sol en el cuerpo humano y el planeta en su conjunto es muy grande.

Solo una pequeña fracción de la radiación solar llega a la Tierra: la mayor parte se irradia al espacio vacío. Sin embargo, la fracción que realmente llega a la Tierra es mucho mayor que la cantidad de energía consumida en la Tierra por fuentes como los combustibles fósiles. La enorme cantidad de energía emitida por el sol puede explicarse por su gran masa y alta temperatura.

Tipos de radiación solar

La radiación solar total, a menudo denominada radiación global, es la suma de la radiación directa, difusa y reflejada. La radiación solar disponible para nosotros es siempre una mezcla de los tres componentes anteriores.

Tipos de radiación solar

radiación directa

La radiación directa se obtiene de los rayos del sol que se mueven directamente del sol a la tierra. La dirección de la radiación también se denomina haz de radiación o haz de radiación directa. Dado que la radiación directa son los rayos del sol que se mueven en línea recta, se forman las sombras de los objetos que aparecen en el camino de los rayos del sol. Las sombras indican la presencia de radiación directa.
En zonas soleadas y durante el verano, la radiación directa constituye casi el 70-80% de la radiación total. Las instalaciones solares utilizan seguimiento solar para absorber la mayor parte de la radiación directa. Si sistema solar el seguimiento no está instalado, no se capturará la valiosa radiación directa.

radiación difusa

La radiación directa tiene una dirección fija. La radiación difusa no tiene una dirección fija. Cuando los rayos del sol son dispersados ​​por partículas presentes en la atmósfera, estos rayos de sol dispersos representan la radiación difusa.

A medida que aumenta la contaminación, también aumenta la cantidad de radiación difusa. En zonas montañosas y durante el invierno, el porcentaje de radiación difusa aumenta. La cantidad máxima de radiación dispersada es capturada por los paneles solares cuando se mantienen en posición horizontal. Esto significa que en el caso de los paneles solares que están inclinados para rastrear la mayor parte de la radiación directa, la cantidad de radiación dispersa captada por los paneles disminuirá. Cuanto mayor sea el ángulo que los paneles solares crean con el suelo, menor será la cantidad de radiación dispersa captada por los paneles.

Radiación reflejada y global

La radiación reflejada es el componente de la radiación que se refleja en superficies que no sean partículas en el aire. La radiación reflejada por colinas, árboles, casas, masas de agua refleja la radiación reflejada. La radiación reflejada normalmente constituye un pequeño porcentaje de la radiación global, pero puede contribuir hasta en un 15 % en áreas nevadas.

La radiación global es la suma de la radiación directa, difusa y reflejada. La radiación solar es una combinación de ondas ultravioleta e infrarroja. Cada uno de estos partes constituyentes afecta el cuerpo a su manera.

El efecto de la radiación solar en el cuerpo humano.

Hablando de la influencia del sol en el cuerpo humano, es imposible determinarlo con exactitud. Cuál es el impacto en la salud humana, daño o beneficio. Los rayos del sol emiten radiación ultravioleta e infrarroja. Los rayos del sol son como las kilocalorías que se obtienen de los alimentos. Su deficiencia conduce a la desnutrición, y en exceso provocan obesidad. Así es en esta situación. Una cantidad moderada de radiación solar tiene un efecto positivo en el organismo, mientras que un exceso de radiación ultravioleta provoca quemaduras y el desarrollo de numerosas enfermedades. Influencia

El efecto positivo de la radiación infrarroja

La característica principal de los rayos infrarrojos es que crean un efecto térmico que tiene un efecto positivo en el cuerpo humano. El elemento calefactor contribuye a la expansión de los vasos sanguíneos y la normalización de la circulación sanguínea. El calor tiene un efecto relajante sobre los músculos, proporcionando un ligero efecto antiinflamatorio y analgésico. Bajo la influencia del calor, aumenta el metabolismo, se normalizan los procesos de asimilación de componentes biológicamente activos. La radiación infrarroja del sol estimula el cerebro y el aparato visual.

¡Interesante! Gracias a la radiación solar, sincroniza los ritmos biológicos del cuerpo, comenzando por el sueño y la vigilia. El tratamiento con rayos infrarrojos del sol mejora el estado de la piel y elimina el acné. La luz cálida eleva el estado de ánimo y mejora el trasfondo emocional de una persona. Y también mejorar la calidad del esperma en los hombres y la potencia.

El efecto positivo de la radiación ultravioleta

A pesar de toda la polémica sobre los efectos negativos de la radiación ultravioleta en el organismo, su ausencia puede acarrear graves problemas de salud. Es uno de los factores más importantes de la existencia. Y la falta de luz ultravioleta en el cuerpo trae los siguientes cambios:
En primer lugar, debilita el sistema inmunológico (en primer lugar, el efecto es sobre la célula del cuerpo). Esto se debe a una violación de la absorción de vitaminas y minerales, una violación del metabolismo a nivel celular.

El sol compensa la falta de vitamina D

Hay una tendencia a desarrollar enfermedades crónicas nuevas o exacerbadas, ocurriendo con mayor frecuencia complicaciones. Letargo notado, síndrome de fatiga crónica, disminución de la eficiencia. La falta de luz ultravioleta para los niños impide la formación de vitamina D y provoca una ralentización. Sin embargo, debe comprender que la actividad solar excesiva no beneficiará al cuerpo.

Efectos negativos del sol

El tiempo de exposición de las ondas infrarrojas y ultravioleta debe limitarse estrictamente. Radiación solar excesiva:

• puede provocar un deterioro en el estado general del cuerpo (el llamado choque térmico por sobrecalentamiento);
• afectan negativamente a la piel, pueden causar cambios permanentes;
• perjudica la visión;
• causa trastornos hormonales en el cuerpo;
• puede provocar el desarrollo de reacciones alérgicas;
• puede provocar un impacto negativo en el genoma humano y en la estructura del ADN humano;
• afecta negativamente al feto;
• Afecta negativamente a la psique humana.

El efecto del sol en la piel.

La radiación solar excesiva conduce a problemas graves en la piel. A corto plazo, corre el riesgo de sufrir quemaduras o dermatitis. Este es el problema más pequeño al que te puedes enfrentar cuando te encanta el sol en un día caluroso. Si esta situación se repite con envidiable regularidad, la radiación solar se convertirá en un incentivo para la formación tumores malignos en melanoma de piel.

Además, irradiación ultravioleta deshidrata la piel, haciéndola fina y sensible. Pero la residencia permanente bajo los rayos directos acelera el proceso de envejecimiento, provocando la aparición de arrugas prematuras.

Impacto negativo en la visión

El efecto de la luz solar sobre el aparato visual es enorme. De hecho, gracias a los rayos de luz, recibimos información sobre el mundo que nos rodea. La iluminación artificial puede ser una alternativa a la luz natural en algunos aspectos, pero en términos de lectura y escritura, el uso de una bombilla aumenta la fatiga visual.
Hablando de impacto humano negativo y luz solar visible, esto significa daño a los ojos por exposición prolongada al sol sin anteojos de sol.
Debido a las molestias que puede experimentar, puede destacar dolor ocular, enrojecimiento, fotofobia. La lesión retiniana más grave es la quemazón. También es posible secar la piel, formar arrugas.

Efectos de la radiación sobre el cuerpo humano en el espacio.

La radiación espacial es uno de los principales peligros para la salud de los vuelos espaciales. Esto es peligroso porque tiene suficiente energía para cambiar o destruir moléculas de ADN que pueden dañar o matar células. Esto puede conducir a problemas de salud que van desde efectos agudos hasta una exposición prolongada.

Los efectos agudos, como cambios en la sangre, diarrea, náuseas y vómitos, son leves y se recuperan. Otros efectos de la exposición aguda son mucho más graves, como daños en el sistema nervioso central o incluso la muerte. Tal exposición no debe resultar de la exposición a la radiación cósmica, a menos que el astronauta esté expuesto a partículas solares como erupción solar que produce altas dosis de radiación.

La radiación solar es la radiación inherente a la luminaria de nuestro sistema planetario. El Sol es la estrella principal alrededor de la cual gira la Tierra, así como los planetas vecinos. De hecho, esta es una enorme bola de gas caliente, que emite constantemente flujos de energía hacia el espacio que la rodea. Esto es lo que llaman radiación. Mortal, al mismo tiempo, es esta energía, uno de los principales factores que hacen posible la vida en nuestro planeta. Como todo en este mundo, los beneficios y perjuicios de la radiación solar para la vida orgánica están estrechamente interrelacionados.

Vista general

Para entender qué es la radiación solar, primero debes entender qué es el Sol. La principal fuente de calor, que proporciona las condiciones para la existencia orgánica en nuestro planeta, en los espacios universales es solo una pequeña estrella en las afueras galácticas de la Vía Láctea. Pero para los terrícolas, el Sol es el centro de un miniuniverso. Después de todo, es alrededor de este coágulo de gas que gira nuestro planeta. El sol nos da calor y luz, es decir, nos proporciona formas de energía sin las cuales nuestra existencia sería imposible.

En la antigüedad, la fuente de radiación solar, el Sol, era una deidad, un objeto digno de adoración. La trayectoria solar a través del cielo parecía a la gente una prueba obvia de la voluntad de Dios. Los intentos de profundizar en la esencia del fenómeno, de explicar qué es esta luminaria, se han hecho durante mucho tiempo, y Copérnico hizo una contribución particularmente significativa a ellos, habiendo formado la idea del heliocentrismo, que era sorprendentemente diferente de la geocentrismo generalmente aceptado en esa época. Sin embargo, se sabe con certeza que incluso en la antigüedad, los científicos pensaron más de una vez en qué es el Sol, por qué es tan importante para todas las formas de vida en nuestro planeta, por qué el movimiento de esta luminaria es exactamente como lo vemos. él.

El avance de la tecnología ha permitido comprender mejor qué es el Sol, qué procesos tienen lugar en el interior de la estrella, en su superficie. Los científicos han aprendido qué es la radiación solar, cómo afecta un objeto gaseoso a los planetas en su zona de influencia, en particular, al clima terrestre. Ahora la humanidad tiene una base de conocimiento suficientemente voluminosa para decir con confianza: fue posible averiguar cuál es la radiación emitida por el Sol, cómo medir este flujo de energía y cómo formular las características de su efecto sobre diferentes formas vida orgánica en la tierra.

Acerca de los términos

El paso más importante para dominar la esencia del concepto se dio en el siglo pasado. Fue entonces cuando el eminente astrónomo A. Eddington formuló una suposición: la fusión termonuclear ocurre en las profundidades solares, lo que permite que se libere una gran cantidad de energía en el espacio alrededor de la estrella. Tratando de estimar la cantidad de radiación solar, se hicieron esfuerzos para determinar los parámetros reales del entorno de la estrella. Así, la temperatura central, según los científicos, alcanza los 15 millones de grados. Esto es suficiente para hacer frente a la influencia repulsiva mutua de los protones. La colisión de unidades conduce a la formación de núcleos de helio.

La nueva información atrajo la atención de muchos científicos prominentes, incluido A. Einstein. En un intento por estimar la cantidad de radiación solar, los científicos descubrieron que los núcleos de helio tienen una masa inferior al valor total de 4 protones necesarios para formar una nueva estructura. Así, se reveló una característica de las reacciones, denominada "defecto de masa". ¡Pero en la naturaleza, nada puede desaparecer sin dejar rastro! En un intento por encontrar cantidades "escapadas", los científicos compararon la recuperación de energía y los detalles del cambio de masa. Fue entonces cuando fue posible revelar que la diferencia es emitida por gamma quanta.

Los objetos radiados se abren camino desde el núcleo de nuestra estrella hasta su superficie a través de numerosas capas atmosféricas gaseosas, lo que conduce a la fragmentación de los elementos y a la formación sobre su base. radiación electromagnética. Entre otros tipos de radiación solar se encuentra la luz percibida por el ojo humano. Las estimaciones aproximadas sugirieron que el proceso de paso de los rayos gamma toma alrededor de 10 millones de años. Otros ocho minutos, y la energía irradiada llega a la superficie de nuestro planeta.

¿Cómo y qué?

La radiación solar se llama el complejo total de radiación electromagnética, que se caracteriza por un rango bastante amplio. Esto incluye el llamado viento solar, es decir, el flujo de energía formado por electrones, partículas de luz. En la capa límite de la atmósfera de nuestro planeta se observa constantemente la misma intensidad de radiación solar. La energía de una estrella es discreta, su transferencia se realiza a través de cuantos, mientras que el matiz corpuscular es tan insignificante que se pueden considerar los rayos como ondas electromagnéticas. Y su distribución, como han descubierto los físicos, ocurre de manera uniforme y en línea recta. Así, para describir la radiación solar es necesario determinar su longitud de onda característica. Sobre la base de este parámetro, se acostumbra distinguir varios tipos de radiación:

• cálido;
• onda de radio;
• luz blanca;
• ultravioleta;
• gama;
• radiografía.

La proporción de infrarrojo, visible, ultravioleta mejor se estima de la siguiente manera: 52%, 43%, 5%.

Para una evaluación cuantitativa de la radiación, es necesario calcular la densidad de flujo de energía, es decir, la cantidad de energía que llega a un área limitada de la superficie en un período de tiempo determinado.

Los estudios han demostrado que la radiación solar es absorbida principalmente por la atmósfera planetaria. Debido a esto, se produce un calentamiento a una temperatura confortable para la vida orgánica, característica de la Tierra. La capa de ozono existente sólo permite el paso de una centésima parte de la radiación ultravioleta. Al mismo tiempo, las longitudes de onda cortas que son peligrosas para los seres vivos quedan completamente bloqueadas. Las capas atmosféricas pueden dispersar casi un tercio de los rayos del sol, otro 20% son absorbidos. En consecuencia, no más de la mitad de toda la energía llega a la superficie del planeta. Es este "residuo" en la ciencia lo que se llama radiación solar directa.

¿Qué tal con más detalle?

Se conocen varios aspectos que determinan cuán intensa será la radiación directa. Los más significativos son el ángulo de incidencia, que depende de la latitud (características geográficas del terreno en el globo), la época del año, que determina la distancia a un punto determinado de la fuente de radiación. Mucho depende de las características de la atmósfera: cuán contaminada está, cuántas nubes hay en un momento dado. Finalmente, la naturaleza de la superficie sobre la que cae el haz, es decir, su capacidad para reflejar las ondas entrantes, juega un papel.

La radiación solar total es un valor que combina volúmenes dispersos y radiación directa. El parámetro utilizado para estimar la intensidad se estima en calorías por unidad de área. Al mismo tiempo, recuerda que en diferente tiempo días, los valores inherentes a la radiación difieren. Además, la energía no puede distribuirse uniformemente sobre la superficie del planeta. Cuanto más cerca del polo, mayor es la intensidad, mientras que las cubiertas de nieve son muy reflectantes, lo que significa que el aire no tiene la oportunidad de calentarse. Por lo tanto, cuanto más lejos del ecuador, menores serán los indicadores totales de radiación de ondas solares.

Como lograron revelar los científicos, la energía de la radiación solar tiene un grave impacto en el clima planetario, subyuga la actividad vital de diversos organismos que existen en la Tierra. En nuestro país, así como en el territorio de sus vecinos más cercanos, como en otros países ubicados en el hemisferio norte, en invierno la parte predominante pertenece a la radiación dispersa, pero en verano domina la radiación directa.

ondas infrarrojas

De la cantidad total de radiación solar total, un porcentaje impresionante pertenece al espectro infrarrojo, que no es percibido por el ojo humano. Debido a tales ondas, la superficie del planeta se calienta, transfiriendo gradualmente energía térmica a las masas de aire. Esto ayuda a mantener un clima confortable, mantener las condiciones para la existencia de vida orgánica. Si no hay fallas graves, el clima permanece condicionalmente sin cambios, lo que significa que todas las criaturas pueden vivir en sus condiciones habituales.

Nuestra luminaria no es la única fuente de ondas de espectro infrarrojo. Una radiación similar es característica de cualquier objeto calentado, incluida una batería ordinaria en una casa humana. Es sobre el principio de la percepción de la radiación infrarroja que funcionan numerosos dispositivos, lo que hace posible ver cuerpos calientes en la oscuridad, condiciones que de otro modo serían incómodas para los ojos. Por cierto, los dispositivos compactos que se han vuelto tan populares recientemente funcionan con un principio similar para evaluar a través de qué partes del edificio se producen las mayores pérdidas de calor. Estos mecanismos están especialmente extendidos entre constructores, así como propietarios de viviendas particulares, ya que ayudan a identificar por qué zonas se pierde calor, organizar su protección y evitar consumos energéticos innecesarios.

No subestime el impacto de la radiación solar infrarroja en el cuerpo humano solo porque nuestros ojos no pueden percibir tales ondas. En particular, la radiación se usa activamente en medicina, ya que permite aumentar la concentración de leucocitos en el sistema circulatorio, así como normalizar el flujo sanguíneo al aumentar la luz de los vasos sanguíneos. Los dispositivos basados ​​en el espectro IR se utilizan como profilácticos contra patologías de la piel, terapéuticos en procesos inflamatorios en forma aguda y crónica. Los medicamentos más modernos ayudan a hacer frente a las cicatrices coloidales y las heridas tróficas.

es curioso

Basado en el estudio de los factores de radiación solar, fue posible crear dispositivos verdaderamente únicos llamados termógrafos. Permiten detectar oportunamente diversas enfermedades que no están disponibles para su detección de otras formas. Así es como se puede encontrar el cáncer o un coágulo de sangre. IR protege hasta cierto punto contra la radiación ultravioleta, que es peligrosa para la vida orgánica, lo que hizo posible usar ondas de este espectro para restaurar la salud de los astronautas que estuvieron en el espacio durante mucho tiempo.

La naturaleza que nos rodea sigue siendo misteriosa hasta el día de hoy, esto también se aplica a la radiación de varias longitudes de onda. En particular, la luz infrarroja aún no se explora por completo. Los científicos saben que su uso inadecuado puede causar daños a la salud. Por lo tanto, es inaceptable utilizar equipos que generan tal luz para el tratamiento de áreas inflamadas purulentas, hemorragias y neoplasias malignas. El espectro infrarrojo está contraindicado para las personas que sufren de problemas de funcionamiento del corazón, los vasos sanguíneos, incluidos los que se encuentran en el cerebro.

luz visible

Uno de los elementos de la radiación solar total es visible ojo humano luz. Los haces de onda se propagan en línea recta, por lo que no hay superposición entre sí. En un momento, esto se convirtió en el tema de un número considerable trabajos cientificos: los científicos se propusieron entender por qué hay tantas sombras a nuestro alrededor. Resultó que los parámetros clave de la luz juegan un papel:

• refracción;
• reflexión;
• absorción.

Como descubrieron los científicos, los objetos no son capaces de ser fuentes de luz visible por sí mismos, pero pueden absorber la radiación y reflejarla. Ángulos de reflexión, la frecuencia de onda varía. A lo largo de los siglos, la capacidad del hombre para ver ha ido mejorando gradualmente, pero ciertas limitaciones se deben a estructura biológica ojos: la retina es tal que solo puede percibir ciertos rayos de ondas de luz reflejada. Esta radiación es una pequeña brecha entre las ondas ultravioleta e infrarroja.

Numerosas características de luz curiosas y misteriosas no solo se convirtieron en el tema de muchos trabajos, sino que también fueron la base para el nacimiento de una nueva disciplina física. Al mismo tiempo, aparecieron prácticas no científicas, teorías cuyos adherentes creen que el color puede afectar estado fisico humano, psique. Sobre la base de tales suposiciones, las personas se rodean de objetos que son más agradables a la vista, lo que hace que la vida cotidiana sea más cómoda.

Ultravioleta

Un aspecto igualmente importante de la radiación solar total es el estudio del ultravioleta, formado por ondas de gran, mediana y pequeña longitud. Se diferencian entre sí tanto en parámetros físicos como en las peculiaridades de su influencia en las formas de vida orgánica. Las ondas ultravioleta largas, por ejemplo, se dispersan principalmente en las capas atmosféricas y solo un pequeño porcentaje llega a la superficie terrestre. Cuanto más corta es la longitud de onda, más profunda puede penetrar dicha radiación en la piel humana (y no solo).

Por un lado, la radiación ultravioleta es peligrosa, pero sin ella es imposible la existencia de vida orgánica diversa. Tal radiación es responsable de la formación de calciferol en el cuerpo, y este elemento es necesario para la construcción. tejido óseo. El espectro UV es una poderosa prevención del raquitismo, la osteocondrosis, que es especialmente importante en la infancia. Además, dicha radiación:

• normaliza el metabolismo;
• activa la producción de enzimas esenciales;
• mejora los procesos regenerativos;
• estimula el flujo sanguíneo;
• dilata los vasos sanguíneos;
• estimula el sistema inmunológico;
• conduce a la formación de endorfinas, lo que significa que la sobreexcitación nerviosa disminuye.

pero en la otra mano

Se dijo anteriormente que la radiación solar total es la cantidad de radiación que ha llegado a la superficie del planeta y se dispersa en la atmósfera. En consecuencia, el elemento de este volumen es el ultravioleta de todas las longitudes. Debe recordarse que este factor tiene aspectos tanto positivos como negativos de influencia en la vida orgánica. Tomar el sol, aunque a menudo es beneficioso, puede ser un peligro para la salud. La exposición demasiado prolongada a la luz solar directa, especialmente en condiciones de mayor actividad de la luminaria, es dañina y peligrosa. Los efectos a largo plazo en el cuerpo, así como una actividad de radiación demasiado alta, causan:

• quemaduras, enrojecimiento;
• edema;
• hiperemia;
• calor;
• náuseas;
• vómitos

La irradiación ultravioleta prolongada provoca una violación del apetito, el funcionamiento del sistema nervioso central y el sistema inmunológico. Además, me empieza a doler la cabeza. Los síntomas descritos son manifestaciones clásicas de la insolación. La persona misma no siempre puede darse cuenta de lo que está sucediendo; la condición empeora gradualmente. Si se nota que alguien cercano se ha enfermado, se deben proporcionar primeros auxilios. El esquema es el siguiente:

• ayudar a pasar de estar bajo la luz directa a un lugar fresco y sombreado;
• coloque al paciente boca arriba para que las piernas queden más altas que la cabeza (esto ayudará a normalizar el flujo sanguíneo);
• refresque el cuello y la cara con agua, y ponga una compresa fría en la frente;
• desabrocharse la corbata, el cinturón, quitarse la ropa ajustada;
• media hora después del ataque, dé un trago de agua fría (una pequeña cantidad).

Si la víctima ha perdido el conocimiento, es importante buscar inmediatamente la ayuda de un médico. El equipo de la ambulancia trasladará a la persona a un lugar seguro y le administrará una inyección de glucosa o vitamina C. El medicamento se inyecta en una vena.

¿Cómo tomar el sol correctamente?

Para no aprender por experiencia lo desagradable que puede ser la cantidad excesiva de radiación solar recibida durante el bronceado, es importante seguir las reglas de seguridad para pasar tiempo al sol. La luz ultravioleta inicia la producción de melanina, una hormona que ayuda a la piel a protegerse de los efectos negativos de las ondas. Bajo la influencia de esta sustancia, la piel se oscurece y el tono se vuelve bronce. Hasta el día de hoy, las disputas sobre cuán útil y dañino es para una persona no disminuyen.

Por un lado, las quemaduras solares son un intento del cuerpo de protegerse de una exposición excesiva a la radiación. Esto aumenta la probabilidad de formación de neoplasias malignas. Por otro lado, el bronceado se considera elegante y hermoso. Para minimizar los riesgos para usted, es razonable analizar antes de comenzar los procedimientos en la playa qué tan peligrosa es la cantidad de radiación solar recibida durante los baños de sol, cómo minimizar los riesgos para usted. Para que la experiencia sea lo más placentera posible, los bañistas deben:

• beber mucha agua;
• usar productos para la protección de la piel;
• tomar el sol por la tarde o por la mañana;
• no pase más de una hora bajo los rayos directos del sol;
• no tomes alcohol;
• incluir alimentos ricos en selenio, tocoferol, tirosina en el menú. No te olvides del betacaroteno.

El valor de la radiación solar para el cuerpo humano es excepcionalmente alto, no se deben pasar por alto los aspectos tanto positivos como negativos. Debe reconocerse que en diferentes personas ocurren reacciones bioquímicas con características individuales, por lo que para alguien tomar el sol media hora puede ser peligroso. Es razonable consultar a un médico antes de la temporada de playa, evaluar el tipo y estado de la piel. Esto ayudará a prevenir daños a la salud.

Si es posible, se deben evitar las quemaduras solares en la vejez, durante el período de tener un bebé. Las enfermedades del cáncer, los trastornos mentales, las patologías de la piel y la insuficiencia cardíaca no se combinan con tomar el sol.

Radiación total: ¿dónde está la escasez?

Bastante interesante de considerar es el proceso de distribución de la radiación solar. Como se mencionó anteriormente, solo alrededor de la mitad de todas las ondas pueden alcanzar la superficie del planeta. ¿Adónde desaparece el resto? Las diferentes capas de la atmósfera y las partículas microscópicas de las que se forman juegan su papel. Una parte impresionante, como se ha indicado, es absorbida capa de ozono- estas son todas las ondas cuya longitud es inferior a 0,36 micras. Además, el ozono es capaz de absorber algunos tipos de ondas del espectro visible para el ojo humano, es decir, el intervalo de 0,44-1,18 micras.

El ultravioleta es absorbido en cierta medida por la capa de oxígeno. Esto es característico de la radiación con una longitud de onda de 0,13-0,24 micras. El dióxido de carbono, el vapor de agua puede absorber un pequeño porcentaje del espectro infrarrojo. El aerosol atmosférico absorbe una parte (espectro IR) de la cantidad total de radiación solar.

Las ondas de la categoría corta se dispersan en la atmósfera debido a la presencia de partículas microscópicas no homogéneas, aerosoles y nubes aquí. Los elementos no homogéneos, partículas cuyas dimensiones son inferiores a la longitud de onda, provocan dispersión molecular, y para las más grandes es característico el fenómeno descrito por la indicatriz, es decir, el aerosol.

El resto de la radiación solar alcanza la superficie terrestre. Combina radiación directa, difusa.

Radiación total: aspectos importantes

El valor total es la cantidad de radiación solar recibida por el territorio, así como absorbida en la atmósfera. Si no hay nubes en el cielo, la cantidad total de radiación depende de la latitud del área, la altitud del cuerpo celeste, el tipo de superficie terrestre en esta área y el nivel de transparencia del aire. Cuantas más partículas de aerosol se dispersan en la atmósfera, menor es la radiación directa, pero aumenta la proporción de radiación dispersa. Normalmente, en ausencia de turbidez en la radiación total, la difusa es una cuarta parte.

Nuestro país pertenece a los del norte, por lo que durante la mayor parte del año en las regiones del sur la radiación es significativamente mayor que en las del norte. Esto se debe a la posición de la estrella en el cielo. Pero el corto período de tiempo de mayo a julio es un período único, cuando incluso en el norte la radiación total es bastante impresionante, ya que el sol está alto en el cielo y las horas de luz son más largas que en otros meses del año. Al mismo tiempo, en promedio, en la mitad asiática del país, en ausencia de nubes, la radiación total es más significativa que en el oeste. La fuerza máxima de la radiación de las olas se observa al mediodía, y el máximo anual ocurre en junio, cuando el sol está más alto en el cielo.

La radiación solar total es la cantidad de energía solar que llega a nuestro planeta. Al mismo tiempo, hay que recordar que varios factores atmosféricos hacen que la llegada anual de radiación total sea menor de lo que podría ser. La mayor diferencia entre lo realmente observado y el máximo posible es típico de las regiones del Lejano Oriente en el verano. Los monzones provocan nubes excepcionalmente densas, por lo que la radiación total se reduce a la mitad.

curiosidad por saber

El mayor porcentaje de exposición máxima posible a la energía solar se observa efectivamente (calculado para 12 meses) en el sur del país. El indicador alcanza el 80%.

La nubosidad no siempre da como resultado la misma cantidad de dispersión solar. La forma de las nubes juega un papel, las características del disco solar en un momento determinado. Si está abierto, la nubosidad provoca una disminución de la radiación directa, mientras que la radiación dispersa aumenta considerablemente.

También hay días en que la radiación directa tiene aproximadamente la misma fuerza que la radiación dispersa. El valor total diario puede ser incluso mayor que la radiación característica de un día completamente despejado.

Sobre la base de 12 meses, se debe prestar especial atención a los fenómenos astronómicos como determinantes de los indicadores numéricos generales. Al mismo tiempo, la nubosidad conduce al hecho de que el máximo de radiación real no se puede observar en junio, sino un mes antes o después.

Radiación en el espacio

Desde el límite de la magnetosfera de nuestro planeta y más allá en el espacio exterior, la radiación solar se convierte en un factor asociado con un peligro mortal para los humanos. Ya en 1964 se publicó una importante obra de divulgación científica sobre métodos de defensa. Sus autores fueron los científicos soviéticos Kamanin, Bubnov. Se sabe que para una persona, la dosis de radiación por semana no debe ser superior a 0,3 roentgens, mientras que durante un año debe estar dentro de los 15 R. Para una exposición a corto plazo, el límite para una persona es de 600 R. Vuelos al espacio , especialmente en condiciones de actividad solar impredecible, puede ir acompañada de una importante exposición de los astronautas, lo que obliga a tomar medidas adicionales de protección contra olas de diferente longitud.

Después de las misiones Apolo, durante las cuales se probaron métodos de protección, se estudiaron los factores que afectan la salud humana, pasó más de una década, pero hasta el día de hoy los científicos no pueden encontrar métodos efectivos y confiables para predecir tormentas geomagnéticas. Puede hacer un pronóstico por horas, a veces por varios días, pero incluso para un pronóstico semanal, las posibilidades de realización no superan el 5%. El viento solar es un fenómeno aún más impredecible. Con una probabilidad de uno en tres, los astronautas, al emprender una nueva misión, pueden caer en poderosos flujos de radiación. Esto lo hace aún más pregunta importante tanto la investigación como el pronóstico de las características de la radiación, y el desarrollo de métodos de protección contra ella.

radiación solar llamado el flujo de energía radiante del sol que va a la superficie del globo. La energía radiante del sol es la fuente principal de otros tipos de energía. Absorbido por la superficie de la tierra y el agua, se convierte en energía térmica y, en las plantas verdes, en energía química. compuestos orgánicos. La radiación solar es el factor climático más importante y la principal causa de los cambios de tiempo, ya que varios fenómenos que se producen en la atmósfera están asociados a la energía térmica recibida del sol.

La radiación solar, o energía radiante, por su naturaleza es una corriente de oscilaciones electromagnéticas que se propaga en línea recta a una velocidad de 300.000 km/s con una longitud de onda de 280 nm a 30.000 nm. La energía radiante se emite en forma de partículas individuales llamadas cuantos o fotones. Para medir la longitud de las ondas de luz, se utilizan nanómetros (nm) o micras, milimicras (0,001 micras) y anstroms (0,1 milimicras). Distingue los rayos térmicos infrarrojos invisibles con una longitud de onda de 760 a 2300 nm; rayos de luz visible (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, azul y violeta) con una longitud de onda de 400 (violeta) a 759 nm (rojo); rayos ultravioleta, o químicamente invisibles, con una longitud de onda de 280 a 390 nm. Los rayos con una longitud de onda inferior a 280 milimicras no llegan a la superficie terrestre, debido a su absorción por el ozono en las capas altas de la atmósfera.

En el borde de la atmósfera, la composición espectral de los rayos del sol en porcentaje es la siguiente: rayos infrarrojos 43%, luz 52 y ultravioleta 5%. En la superficie terrestre, a una altura del sol de 40°, la radiación solar tiene (según N. P. Kalitin) la siguiente composición: rayos infrarrojos 59%, luz 40 y ultravioleta 1% de toda la energía. La intensidad de la radiación solar aumenta con la altura sobre el nivel del mar, y también cuando los rayos del sol inciden verticalmente, ya que los rayos tienen que atravesar un menor espesor de la atmósfera. En otros casos, la superficie recibirá menos luz solar, cuanto más bajo esté el sol, o dependiendo del ángulo de incidencia de los rayos. El voltaje de la radiación solar disminuye debido a la nubosidad, la contaminación del aire con polvo, humo, etc.

Y, en primer lugar, hay una pérdida (absorción) de rayos de onda corta, y luego térmicos y luminosos. La energía radiante del sol es la fuente de vida en la tierra de los organismos animales y vegetales y el factor más importante en el aire circundante. Tiene una variedad de efectos en el cuerpo, que en dosis óptimas pueden ser muy positivos, y cuando es excesivo (sobredosis) puede ser negativo. Todos los rayos tienen efectos térmicos y químicos. Además, para rayos con una gran longitud de onda, el efecto térmico pasa a primer plano, y con una longitud de onda más corta, el efecto químico.

El efecto biológico de los rayos sobre el organismo animal depende de la longitud de onda y de su amplitud: cuanto más cortas son las ondas, más frecuentes son sus oscilaciones, mayor es la energía del cuanto y más fuerte es la reacción del organismo a tal irradiación. Los rayos ultravioleta de onda corta, cuando se exponen a los tejidos, provocan fenómenos de efecto fotoeléctrico en ellos con la aparición de electrones separados e iones positivos en los átomos. La profundidad de penetración de los diferentes rayos en el cuerpo no es la misma: los rayos infrarrojos y rojos penetran unos pocos centímetros, visible (luz) - unos pocos milímetros y ultravioleta - solo 0,7-0,9 mm; los rayos de menos de 300 milimicras penetran en los tejidos animales a una profundidad de 2 milimicras. Con una profundidad de penetración tan insignificante de los rayos, estos últimos tienen un efecto diverso y significativo en todo el organismo.

Radiación solar- un factor muy biológicamente activo y de acción constante, que es de gran importancia en la formación de una serie de funciones corporales. Así, por ejemplo, a través del ojo, los rayos de luz visible afectan a todo el organismo de los animales, provocando reacciones reflejas incondicionadas y condicionadas. Los rayos de calor infrarrojos ejercen su influencia sobre el cuerpo tanto directamente como a través de los objetos que rodean a los animales. El cuerpo de los animales absorbe y emite continuamente rayos infrarrojos (intercambio de radiación), y este proceso puede variar significativamente según la temperatura de la piel de los animales y los objetos circundantes. Los rayos químicos ultravioleta, cuyos cuantos tienen una energía muy superior a los cuantos de los rayos visibles e infrarrojos, se distinguen por la mayor actividad biológica, actúan sobre el cuerpo de los animales por vías humorales y neurorreflejas. Los rayos UV actúan principalmente sobre los exterorreceptores de la piel y luego afectan de manera refleja los órganos internos, en particular las glándulas endocrinas.

La exposición prolongada a dosis óptimas de energía radiante conduce a la adaptación de la piel, a su menor reactividad. Bajo la influencia de la luz solar, el crecimiento del cabello, la función del sudor y glándulas sebáceas, la capa córnea se espesa y la epidermis se espesa, lo que conduce a un aumento de la resistencia de la piel del cuerpo. Formado biológicamente en la piel. sustancias activas(histamina y sustancias similares a la histamina) que entran en la sangre. Los mismos rayos aceleran la regeneración celular durante la cicatrización de heridas y úlceras en la piel. Bajo la acción de la energía radiante, especialmente los rayos ultravioleta, se forma el pigmento melanina en la capa basal de la piel, lo que reduce la sensibilidad de la piel a los rayos ultravioleta. El pigmento (bronceado) es como una pantalla biológica que contribuye a la reflexión y dispersión de los rayos.

El efecto positivo de los rayos del sol afecta la sangre. Su impacto moderado sistemático mejora significativamente la hematopoyesis con un aumento simultáneo en el número de eritrocitos y el contenido de hemoglobina en la sangre periférica. En animales después de una pérdida de sangre o de haberse recuperado de enfermedades graves, especialmente infecciosas, la exposición moderada a la luz solar estimula la regeneración de la sangre y aumenta su coagulabilidad. A partir de la exposición moderada a la luz solar en los animales, aumenta el intercambio de gases. La profundidad aumenta y la frecuencia de la respiración disminuye, aumenta la cantidad de oxígeno introducido, se libera más dióxido de carbono y vapor de agua, por lo que mejora el suministro de oxígeno a los tejidos y aumentan los procesos oxidativos.

Un aumento en el metabolismo de las proteínas se expresa por una mayor deposición de nitrógeno en los tejidos, como resultado de lo cual el crecimiento en animales jóvenes es más rápido. La exposición solar excesiva puede provocar un balance proteico negativo, especialmente en animales que padecen enfermedades infecciosas agudas, así como otras enfermedades acompañadas de temperatura elevada cuerpo. La irradiación conduce a un aumento de la deposición de azúcar en el hígado y los músculos en forma de glucógeno. En la sangre, la cantidad de productos suboxidados (cuerpos de acetona, ácido láctico, etc.) disminuye bruscamente, aumenta la formación de acetilcolina y se normaliza el metabolismo, lo que es de particular importancia para animales altamente productivos.

En animales desnutridos, la intensidad disminuye metabolismo de la grasa y mayor almacenamiento de grasa. La iluminación intensiva en animales obesos, por el contrario, aumenta el metabolismo de las grasas y provoca una mayor quema de grasas. Por lo tanto, el engorde semigraso y graso de los animales debe realizarse en condiciones de menor radiación solar.

Bajo la influencia de los rayos ultravioleta de la radiación solar, el ergosterol que se encuentra en las plantas forrajeras y en la piel de los animales, el dehidrocolesterol se convierte en vitaminas activas D 2 y D 3, que mejoran el metabolismo del fósforo y el calcio; el balance negativo de calcio y fósforo se convierte en positivo, lo que contribuye a la deposición de estas sales en los huesos. La luz solar y la exposición artificial a los rayos ultravioleta es uno de los métodos modernos efectivos para la prevención y el tratamiento del raquitismo y otras enfermedades animales asociadas con los trastornos del metabolismo del calcio y el fósforo.

La radiación solar, especialmente la luz y los rayos ultravioleta, es el principal factor causante de la periodicidad sexual estacional en los animales, ya que la luz estimula la función gonadotrópica de la hipófisis y otros órganos. En primavera, durante el período de mayor intensidad de radiación solar y exposición a la luz, la secreción de las gónadas, por regla general, se intensifica en la mayoría de las especies animales. Se observa un aumento de la actividad sexual en camellos, ovejas y cabras con un acortamiento de las horas de luz. Si las ovejas se mantienen en habitaciones oscuras en abril-junio, entonces su estro no llegará en otoño (como de costumbre), sino en mayo. La falta de luz en los animales en crecimiento (durante el crecimiento y la pubertad), según K.V. Svechin, conduce a cambios cualitativos profundos, a menudo irreversibles, en las glándulas sexuales, y en los animales adultos reduce la actividad sexual y la fertilidad o provoca infertilidad temporal.

La luz visible, o el grado de iluminación, tiene un efecto significativo en el desarrollo del huevo, el celo, la temporada de reproducción y el embarazo. En el hemisferio norte, la temporada de reproducción suele ser corta, y en el hemisferio sur la más larga. Bajo la influencia de la iluminación artificial de los animales, la duración del embarazo se reduce de varios días a dos semanas. El efecto de los rayos de luz visible sobre las gónadas se puede utilizar ampliamente en la práctica. Los experimentos realizados en el laboratorio de zoohigiene VIEV demostraron que la iluminación de las instalaciones por un coeficiente geométrico de 1: 10 (según KEO, 1.2-2%) en comparación con la iluminación de 1: 15-1: 20 e inferior (según KEO, 0,2 -0,5%) afecta positivamente el estado clínico y fisiológico de cerdas gestantes y lechones hasta los 4 meses de edad, proporciona crías fuertes y viables. La ganancia de peso de los lechones se incrementa en un 6% y su seguridad en un 10-23,9%.

Los rayos del sol, especialmente los ultravioleta, violeta y azul, matan o debilitan la vitalidad de muchas microorganismos patógenos, retrasar su reproducción. Así, la radiación solar es un potente desinfectante natural del medio exterior. Bajo la influencia de la luz solar, aumenta el tono general del cuerpo y su resistencia a las enfermedades infecciosas, así como también aumentan las reacciones inmunes específicas (P. D. Komarov, A. P. Onegov, etc.). Se ha demostrado que la irradiación moderada de animales durante la vacunación contribuye a un aumento en el título y otros cuerpos inmunes, un aumento en el índice fagocítico y, por el contrario, una irradiación intensa reduce las propiedades inmunes de la sangre.

De todo lo dicho se deduce que la falta de radiación solar debe ser considerada como una condición externa muy desfavorable para los animales, en virtud de la cual se ven privados del activador más importante de los procesos fisiológicos. Con esto en mente, los animales deben colocarse en habitaciones bastante luminosas, proporcionarles ejercicio regularmente y mantenerlos en pastos en el verano.

El racionamiento de la iluminación natural en los locales se realiza según métodos geométricos o lumínicos. En la práctica de la construcción de edificios para ganado y aves de corral, se utiliza principalmente el método geométrico, según el cual las normas de iluminación natural están determinadas por la relación entre el área de las ventanas (vidrio sin marcos) y el área del piso. Sin embargo, a pesar de la simplicidad del método geométrico, las normas de iluminación no se establecen con precisión con él, ya que en este caso no tienen en cuenta las características lumínicas y climáticas de las diferentes zonas geográficas. Para más definición exacta la iluminación en las habitaciones utiliza el método de iluminación, o la definición factor de luz diurna(KEO). El coeficiente de iluminación natural es la relación entre la iluminación de la habitación (el punto medido) y la iluminación exterior en el plano horizontal. KEO se obtiene mediante la fórmula:

K = mi:mi norte ⋅100%

Donde K es el coeficiente de luz natural; E - iluminación en la habitación (en lux); E s - iluminación exterior (en lux).

Hay que tener en cuenta que el uso excesivo de la radiación solar, especialmente en días de alta insolación, puede causar daños importantes a los animales, en particular, provocar quemaduras, enfermedades oculares, insolación etc. La sensibilidad a los efectos de la luz solar aumenta significativamente a partir de la introducción en el cuerpo de los llamados sensibilizantes (hematoporfirina, pigmentos biliares, clorofila, eosina, azul de metileno, etc.). Se cree que estas sustancias acumulan rayos de onda corta y los transforman en rayos de onda larga con la absorción de parte de la energía liberada por los tejidos, por lo que aumenta la reactividad tisular.

Las quemaduras solares en animales se observan con mayor frecuencia en zonas del cuerpo con piel delicada, poco peluda y sin pigmentación como consecuencia de la exposición al calor (eritema solar) y a los rayos ultravioleta (inflamación fotoquímica de la piel). En los caballos, las quemaduras solares se observan en las áreas no pigmentadas del cuero cabelludo, los labios, las fosas nasales, el cuello, la ingle y las extremidades, y en el ganado bovino, en la piel de las ubres, las tetinas y el perineo. En las regiones del sur, las quemaduras solares son posibles en los cerdos de color blanco.

La luz solar intensa puede causar irritación de la retina, la córnea y las membranas vasculares del ojo y dañar el cristalino. Con la radiación prolongada e intensa, se producen queratitis, opacidad del cristalino y alteración de la acomodación de la visión. La alteración del alojamiento se observa con mayor frecuencia en los caballos si se mantienen en establos con ventanas bajas orientadas al sur, contra las cuales se atan los caballos.

La insolación se produce como consecuencia de un fuerte y prolongado sobrecalentamiento del cerebro, principalmente por los rayos infrarrojos térmicos. Estos últimos penetran en el cuero cabelludo y el cráneo, llegan al cerebro y provocan hiperemia y aumento de su temperatura. Como resultado, el animal aparece primero oprimido y luego excitado, se alteran los centros respiratorio y vasomotor. Se notan debilidad, movimientos descoordinados, dificultad para respirar, pulso acelerado, hiperemia y cianosis de las membranas mucosas, temblores y convulsiones. El animal no se mantiene de pie, cae al suelo; los casos severos a menudo terminan en la muerte del animal con síntomas de parálisis del corazón o del centro respiratorio. La insolación es especialmente grave si se combina con un golpe de calor.

Para proteger a los animales de la luz solar directa, es necesario mantenerlos a la sombra durante las horas más calurosas del día. Para prevenir la insolación, particularmente en los caballos de trabajo, se usan frontaleras de lona blanca.