خورشید نقش مهمی برای ما بر روی زمین دارد. این سیاره و همه چیز روی آن را با عوامل مهمی مانند نور و گرما فراهم می کند. اما تابش خورشیدی چیست، طیف نور خورشید، چگونه همه اینها بر ما و آب و هوای جهانی به طور کلی تأثیر می گذارد؟
تابش خورشیدی چیست؟
معمولاً وقتی به کلمه "تابش" فکر می کنید، افکار بد به ذهنتان خطور می کند. اما تابش خورشیدی در واقع چیز بسیار خوبی است - این نور خورشید است! هر موجود زنده روی زمین به او وابسته است. برای بقا لازم است، سیاره را گرم می کند، برای گیاهان غذا می دهد.
تابش خورشیدی تمام نور و انرژی است که از خورشید می آید و اشکال مختلفی از آن وجود دارد. در طیف الکترومغناطیسی، انواع مختلفی از امواج نوری ساطع شده از خورشید متمایز می شوند. آنها مانند امواجی هستند که در اقیانوس می بینید: آنها بالا و پایین و از جایی به مکان دیگر حرکت می کنند. طیف مطالعه خورشیدی می تواند شدت های متفاوتی داشته باشد. تمیز دادناشعه ماوراء بنفش، مرئی و مادون قرمز.
نور انرژی متحرک است
طیف تابش خورشیدی به طور مجازی شبیه کیبورد پیانو است. یک سر آن دارای نت های کم و در انتهای دیگر نت های بلند است. همین امر در مورد طیف الکترومغناطیسی نیز صدق می کند. یک سر فرکانس های پایین و سر دیگر فرکانس های بالا دارد. امواج فرکانس پایین برای یک دوره زمانی مشخص طولانی هستند. اینها چیزهایی مانند امواج رادار، تلویزیون و رادیو هستند. تشعشعات با فرکانس بالا امواج پرانرژی با طول موج کوتاه هستند. این بدان معناست که خود طول موج برای یک دوره زمانی معین بسیار کوتاه است. اینها، برای مثال، اشعه گاما، اشعه ایکس و اشعه ماوراء بنفش هستند.
می توانید به این شکل فکر کنید: امواج فرکانس پایین مانند بالا رفتن از یک تپه با افزایش تدریجی هستند، در حالی که امواج فرکانس بالا مانند بالا رفتن سریع از یک تپه شیب دار و تقریباً عمودی هستند. ارتفاع هر تپه یکسان است. فرکانس یک موج الکترومغناطیسی تعیین می کند که چقدر انرژی حمل می کند. امواج الکترومغناطیسی که طولانی‌تر هستند و بنابراین فرکانس‌های پایین‌تری دارند، انرژی بسیار کمتری نسبت به امواج الکترومغناطیسی با طول‌موج‌های کوتاه‌تر و فرکانس‌های بالاتر دارند.
به همین دلیل است که اشعه ایکس و اشعه ماوراء بنفش می توانند خطرناک باشند. آنها انرژی زیادی را حمل می کنند که اگر وارد بدن شما شوند، می توانند به سلول ها آسیب برسانند و مشکلاتی مانند سرطان و تغییرات DNA ایجاد کنند. چیزهایی مانند امواج رادیویی و مادون قرمز، که انرژی بسیار کمتری را حمل می کنند، واقعاً هیچ تأثیری روی آنها ندارندما هیچ تاثیری نداریم این خوب است، زیرا مطمئناً نمی‌خواهید با روشن کردن استریو خود را در معرض خطر قرار دهید.
نور مرئی که ما و سایر حیوانات می توانیم با چشمان خود ببینیم، تقریباً در وسط طیف قرار دارد. ما هیچ امواج دیگری را نمی بینیم، اما این بدان معنا نیست که آنها وجود ندارند. در واقع، حشرات می توانند نور فرابنفش را ببینند، اما نور مرئی ما را نه. گل‌ها برای آنها بسیار متفاوت از ما هستند، و این به آنها کمک می‌کند تا بدانند از کدام گیاهان بازدید کنند و از کدام‌ها دوری کنند.
منبع تمام انرژی
ما نور خورشید را بدیهی می دانیم، اما لازم نیست که اینطور باشد، زیرا در واقع، تمام انرژی روی زمین به این ستاره بزرگ و درخشان در مرکز منظومه شمسی ما بستگی دارد. و در حالی که در آن هستیم، باید از جو خود نیز تشکر کنیم، زیرا مقداری از تشعشعات را قبل از رسیدن به ما جذب می کند. این یک تعادل مهم است: نور بیش از حد خورشید و زمین گرم می شود، خیلی کم و شروع به یخ زدن می کند.
با عبور از جو، طیف تابش خورشیدی نزدیک سطح زمین به اشکال مختلف انرژی می دهد. ابتدا، بیایید به روش های مختلف انتقال آن نگاه کنیم:
- رسانایی (رسانایی) زمانی است که انرژی از تماس مستقیم منتقل می شود. وقتی دست خود را با یک ماهیتابه داغ می سوزانید زیرا فراموش کرده اید که دستکش فر بپوشید، این رسانایی است. ظروف پخت و پز گرما را از طریق تماس مستقیم به دست شما منتقل می کند. همچنین، هنگامی که پاهای شما صبح‌ها به کاشی‌های سرد حمام برخورد می‌کنند، گرما را از طریق تماس مستقیم به زمین منتقل می‌کنند.هدایت در عمل.
- اتلاف زمانی است که انرژی از طریق جریان در یک سیال منتقل می شود. همچنین می تواند گاز باشد، اما به هر حال روند یکسان است. هنگامی که مایع گرم می شود، مولکول ها برانگیخته، پراکنده شده و چگالی کمتری دارند، بنابراین تمایل به بالا رفتن دارند. همانطور که سرد می شوند، دوباره سقوط می کنند و یک مسیر جریان سلولی ایجاد می کنند.
- تابش (تابش) زمانی است که انرژی به شکل امواج الکترومغناطیسی منتقل می شود. به این فکر کنید که چقدر خوب است که کنار آتش بنشینید و گرمای خوشامدگویی را که از آن به شما تابیده می شود احساس کنید - این همان تشعشع است. امواج رادیویی، نور و امواج گرما می توانند از مکانی به مکان دیگر بدون کمک هیچ ماده ای حرکت کنند.
طیف پایه تابش خورشیدی
خورشید تابش متفاوتی دارد: از اشعه ایکس گرفته تا امواج رادیویی. انرژی خورشیدی نور و گرما است. ترکیب آن:
- 6-7% نور UV،
- حدود 42% از نور مرئی،
- 51% NIR.
ما انرژی خورشیدی را با شدت ۱ کیلووات بر متر مربع در سطح دریا برای ساعات زیادی در روز دریافت می کنیم. حدود نیمی از تابش در بخش طول موج کوتاه قابل مشاهده طیف الکترومغناطیسی است. نیمه دیگر در مادون قرمز نزدیک و کمی در اشعه ماوراء بنفش است.
تابش UV
این تابش فرابنفش در طیف خورشیدی است که شدت آن بیشتر از سایرین است: حداکثر 300-400 نانومتر. بخشی از این تابش که توسط جو جذب نمی شودبرای افرادی که برای مدت طولانی در معرض نور خورشید بوده اند، آفتاب سوختگی یا آفتاب سوختگی ایجاد می کند. اشعه ماوراء بنفش در نور خورشید اثرات مثبت و منفی بر سلامتی دارد. منبع اصلی ویتامین D است.
تابش مرئی
تابش مرئی در طیف خورشیدی دارای شدت متوسط است. برآوردهای کمی از شار و تغییرات در توزیع طیفی آن در محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک طیف الکترومغناطیسی از علاقه زیادی در مطالعه تاثیرات خورشیدی-زمینی است. محدوده بین 380 تا 780 نانومتر با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.
دلیل این است که بیشتر انرژی تابش خورشید در این محدوده متمرکز است و تعادل حرارتی جو زمین را تعیین می کند. نور خورشید یک عامل کلیدی در فرآیند فتوسنتز است که توسط گیاهان و سایر موجودات اتوتروف برای تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی که می تواند به عنوان سوخت بدن مورد استفاده قرار گیرد استفاده می شود.
تابش مادون قرمز
طیف مادون قرمز، که از ۷۰۰ نانومتر تا ۱،۰۰۰،۰۰۰ نانومتر (۱ میلی‌متر) را در بر می‌گیرد، حاوی بخش مهمی از تابش الکترومغناطیسی است که به زمین می‌رسد. تابش مادون قرمز در طیف خورشیدی دارای سه نوع شدت است. دانشمندان این محدوده را بر اساس طول موج به 3 نوع تقسیم می کنند:
- A: 700-1400 نانومتر.
- B: 1400-3000 نانومتر.
- C: 3000-1mm.
نتیجه گیری
بسیاریحیوانات (از جمله انسان) دارای حساسیت در محدوده 400-700 نانومتر هستند و طیف دید رنگی قابل استفاده در انسان، برای مثال، حدود 450-650 نانومتر است. علاوه بر اثراتی که در غروب و طلوع خورشید رخ می دهد، ترکیب طیفی عمدتاً در رابطه با نحوه برخورد مستقیم نور خورشید به زمین تغییر می کند.
هر دو هفته یکبار خورشید انرژی کافی برای کل سال را به سیاره ما می دهد. در این راستا، تابش خورشیدی به طور فزاینده ای به عنوان یک منبع انرژی جایگزین در نظر گرفته می شود.
