Päike mängib meie jaoks Maal olulist rolli. See varustab planeeti ja kõike sellel asuvat oluliste teguritega, nagu valgus ja soojus. Mis on aga päikesekiirgus, päikesevalguse spekter, kuidas see kõik meid ja globaalset kliimat tervikuna mõjutab?
Mis on päikesekiirgus?
Halvad mõtted tulevad tavaliselt pähe, kui mõelda sõnale "kiirgus". Kuid päikesekiirgus on tegelikult väga hea asi – see on päikesevalgus! Temast sõltub iga elusolend Maal. See on vajalik ellujäämiseks, soojendab planeeti, annab taimedele toitu.
Päikesekiirgus on kogu päikeselt tulev valgus ja energia ning sellel on palju erinevaid vorme. Elektromagnetilises spektris eristatakse erinevat tüüpi päikese kiirgavaid valguslaineid. Need on nagu lained, mida näete ookeanis: nad liiguvad üles-alla ja ühest kohast teise. Päikeseuuringute spekter võib olla erineva intensiivsusega. Eristamaultraviolett-, nähtav- ja infrapunakiirgus.
Valgus liigutab energiat
Päikesekiirguse spekter meenutab piltlikult öeldes klaveri klaviatuuri. Selle ühes otsas on madalad noodid, teises otsas aga kõrged noodid. Sama kehtib ka elektromagnetilise spektri kohta. Ühes otsas on madalad ja teises otsas kõrged sagedused. Madala sagedusega lained on teatud aja jooksul pikad. Need on sellised asjad nagu radar, televisioon ja raadiolained. Kõrgsageduslikud kiirgused on lühikese lainepikkusega suure energiaga lained. See tähendab, et lainepikkus ise on antud ajaperioodi kohta väga lühike. Need on näiteks gamma-, röntgen- ja ultraviolettkiired.
Võite mõelda nii: madala sagedusega lained on nagu mäest üles tõusmine järk-järgult, samas kui kõrge sagedusega lained on nagu tõusmine järsust, peaaegu vertikaalsest mäest üles kiiresti. Iga mäe kõrgus on sama. Elektromagnetlaine sagedus määrab, kui palju energiat see kannab. Elektromagnetlained, mis on pikemad ja seetõttu madalama sagedusega, kannavad palju vähem energiat kui lühema lainepikkuse ja kõrgema sagedusega.
Seepärast võivad röntgenikiirgus ja ultraviolettkiirgus olla ohtlikud. Nad kannavad nii palju energiat, et kui nad teie kehasse satuvad, võivad nad kahjustada rakke ja põhjustada selliseid probleeme nagu vähk ja DNA muutused. Sellised asjad nagu raadio- ja infrapunalained, mis kannavad palju vähem energiat, ei mõjuta tegelikultmeil pole mingit mõju. See on hea, sest kindlasti ei taha te end lihts alt stereo sisselülitamisega ohtu seada.
Nähtav valgus, mida meie ja teised loomad oma silmadega näeme, asub peaaegu spektri keskel. Me ei näe muid laineid, kuid see ei tähenda, et neid seal poleks. Tegelikult näevad putukad ultraviolettvalgust, kuid mitte meie nähtavat valgust. Lilled näevad neile hoopis teistsugused välja kui meile ja see aitab neil teada, milliseid taimi külastada ja millistest neist eemale hoida.
Kogu energia allikas
Me võtame päikesevalgust iseenesestmõistetavana, kuid see ei pea nii olema, sest tegelikult sõltub kogu energia Maa peal sellest suurest heledast tähest meie päikesesüsteemi keskmes. Ja kui me selles oleme, peaksime tänama ka meie atmosfääri, sest see neelab osa kiirgusest enne, kui see meieni jõuab. See on oluline tasakaal: liiga palju päikesevalgust ja Maa läheb kuumaks, liiga vähe ja see hakkab külmuma.
Atmosfääri läbides annab Maa pinna lähedal olev päikesekiirguse spekter energiat erinevates vormides. Kõigepe alt vaatame selle ülekandmise erinevaid viise:
- Juhtivus (juhtivus) on energia ülekandmine otsekontaktist. Kui põletate oma käe kuuma panniga, kuna unustasite ahjukinda kätte panna, on see juhtivus. Keedunõud kannavad soojust teie kätele otsese kontakti kaudu. Samuti, kui teie jalad puudutavad hommikul vannitoas külmi plaate, kannavad need soojust otsekontakti kaudu põrandale.juhtivus tegevuses.
- Hajumine on energia ülekandmine vedelikus olevate voolude kaudu. See võib olla ka gaas, kuid protsess on nagunii sama. Vedeliku kuumutamisel on molekulid ergastatud, hajutatud ja vähem tihedad, mistõttu nad kipuvad tõusma. Jahtudes kukuvad nad uuesti alla, luues mobiilse voolutee.
- Kiirgus (kiirgus) on energia edastamine elektromagnetlainete kujul. Mõelge, kui hea on istuda lõkke ääres ja tunda, kuidas se alt teieni kiirgab teretulnud soojus – see on kiirgus. Raadiolained, valgus- ja kuumalained võivad levida ühest kohast teise ilma materjalide abita.
Päikesekiirguse põhispektrid
Päikesel on erinev kiirgus: röntgenikiirgusest raadiolaineteni. Päikeseenergia on valgus ja soojus. Selle koosseis:
- 6–7% UV-valgust,
- umbes 42% nähtavast valgusest,
- 51% NIR.
Saame päikeseenergiat intensiivsusega 1 kilovatt ruutmeetri kohta merepinnal mitu tundi päevas. Umbes pool kiirgusest asub elektromagnetilise spektri nähtavas lühilainepikkuses. Teine pool on lähi-infrapunas ja natuke ultraviolettkiirguses.
UV-kiirgus
See on ultraviolettkiirgus päikesespektris, mille intensiivsus on suurem kui teistel: kuni 300–400 nm. Selle kiirguse osa, mida atmosfäär ei neelatekitab päikesepõletuse või päikesepõletuse inimestele, kes on olnud pikka aega päikese käes. Päikesevalguse UV-kiirgusel on nii positiivne kui ka negatiivne mõju tervisele. See on peamine D-vitamiini allikas.
Nähtav kiirgus
Päikese spektris nähtaval kiirgusel on keskmine intensiivsus. Päikese ja maapealsete mõjude uurimisel pakuvad suurt huvi kvantitatiivsed hinnangud voo ja selle spektraaljaotuse variatsioonide kohta elektromagnetilise spektri nähtavas ja lähi-infrapuna vahemikus. Vahemik 380–780 nm on palja silmaga nähtav.
Põhjus on selles, et suurem osa päikesekiirguse energiast on koondunud sellesse vahemikku ja see määrab ära Maa atmosfääri termilise tasakaalu. Päikesevalgus on fotosünteesi protsessi võtmetegur, mida taimed ja muud autotroofsed organismid kasutavad valgusenergia muundamiseks keemiliseks energiaks, mida saab kasutada keha kütusena.
Infrapunakiirgus
Infrapunaspekter, mis ulatub 700 nm kuni 1 000 000 nm (1 mm), sisaldab olulist osa Maani jõudvast elektromagnetkiirgusest. Infrapunakiirgusel päikesespektris on kolme tüüpi intensiivsus. Teadlased jagavad selle vahemiku lainepikkuse alusel kolme tüüpi:
- A: 700–1400 nm.
- B: 1400–3000 nm.
- C: 3000–1 mm.
Järeldus
Paljudloomadel (ka inimestel) on tundlikkus vahemikus umbes 400-700 nm ja kasutatav värvinägemise spekter näiteks inimestel on umbes 450-650 nm. Lisaks mõjudele, mis ilmnevad päikeseloojangul ja päikesetõusul, muutub spektraalne koostis eelkõige seoses sellega, kui otseselt päikesevalgus maapinda tabab.
Iga kahe nädala järel varustab Päike meie planeeti piisav alt energiaga terveks aastaks. Sellega seoses peetakse päikesekiirgust üha enam alternatiivseks energiaallikaks.
