Солнечная радиация и её влияние на организм человека и климат
Слепящий солнечный диск во все времена будоражил умы людей, служил благодатной темой для легенд и мифов. Ещё с древности люди догадывались о его воздействии на Землю. Как близки были наши далёкие предки к истине. Именно лучистой энергии Солнца мы обязаны существованием жизни на Земле.
Что же представляет собой радиоактивное излучение нашего светила и как оно воздействует на земные процессы?
Что такое солнечная радиация
Солнечная радиация — это совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Энергия распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью 300 тысяч километров в секунду, проходит через атмосферу и достигает Земли за 8 минут. Диапазон волн, участвующих в этом «марафоне», весьма широк — от радиоволн до рентгеновских лучей, включая видимую часть спектра. Земная поверхность находится под воздействием как прямых, так и рассеянных земной атмосферой, солнечных лучей. Именно рассеянием в атмосфере сине-голубых лучей объясняется голубизна неба в ясный день. Жёлто-оранжевый цвет солнечного диска обусловлен тем, что соответствующие ему волны проходят почти без рассеивания.
С запозданием на 2–3 суток земли достигает «солнечный ветер», представляющий собой продолжение солнечной короны и состоящий из ядер атомов лёгких элементов (водорода и гелия), а также электронов. Вполне естественно, что солнечная радиация оказывает сильнейшее влияние на организм человека.
Влияние солнечной радиации на организм человека
Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.
Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.
Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.
Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.
Распределение солнечного излучения по территории Земли
Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.
Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.
Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.
Влияние солнечной радиации на климат Земли
Решающее влияние на климат Земли оказывает инфракрасная составляющая солнечной радиации.
Понятно, что это происходит лишь в то время, когда Солнце находится над горизонтом. Это влияние зависит от удалённости нашей планеты от Солнца, которое изменяется в течение года. Орбита Земли представляет собой эллипс, внутри которого и находится Солнце. Совершая свой годичный путь вокруг Солнца, Земля то удаляется от своего светила, то приближается к нему.
Кроме изменения расстояния, количество поступающей на землю радиации, определяется наклоном земной оси к плоскости орбиты (66,5°) и вызываемой ею сменой времён года. Летом она больше, чем зимой. На экваторе этого фактора нет, но по мере роста широты места наблюдения, разрыв между летом и зимой становится значительным.
В процессах, происходящих на Солнце, имеют место всевозможные катаклизмы. Их воздействие отчасти нивелировано огромными расстояниями, защитными свойствами земной атмосферы и магнитным полем Земли.
Как защититься от солнечной радиации
Инфракрасная составляющая солнечного излучения — это вожделенное тепло, которого жители средних и северных широт с нетерпением ожидают все остальные сезоны года. Солнечной радиацией как оздоровительным фактором, пользуются как здоровые, так и больные.
Однако, нельзя забывать, что тепло так же, как и ультрафиолет, относится к очень сильным раздражителям. Злоупотребление их действием может привести к ожогу, общему перегреву организма, и даже к обострению хронических заболеваний. Принимая солнечные ванны, следует придерживаться проверенных жизнью правил. Особенно осторожно следует загорать в ясные солнечные дни. Грудным детям и пожилым людям, больным с хронической формой туберкулёза и проблемами с сердечно-сосудистой системой, следует довольствоваться рассеянным солнечным излучением в тени. Этого ультрафиолета, вполне достаточно для удовлетворения нужд организма.
Даже молодым людям, не имеющих особых проблем со здоровьем, следует предусмотреть защиту от солнечной радиации.
Сейчас появилось движение, активисты которого выступают против загара. И не напрасно. Загорелая кожа, несомненно, красива. Но меланин, вырабатываемый организмом (то что мы называем загаром) — это его защитная реакция на воздействие солнечного излучения. Пользы от загара нет! Есть даже сведения, что загар укорачивает жизнь, так как радиация имеет кумулятивное свойство — она накапливается в течении всей жизни.
Если дело обстоит так серьёзно, следует скрупулёзно соблюдать правила, предписывающие как защититься от солнечной радиации:
- строго ограничивать время для загара и делать это лишь в безопасные часы;
- находясь на активном солнце, следует носить широкополую шляпу, закрытую одежду, солнцезащитные очки и зонт;
- использовать только качественный солнцезащитный крем.
Во все ли времена года солнечная радиация опасна для человека? Количество поступающего на землю солнечного излучения связано со сменой времён года. На средних широтах летом оно на 25% больше чем зимой. На экваторе этой разницы нет, но по мере роста широты места наблюдения — это различие возрастает. Это происходит из-за того, что наша планета по отношению к солнцу наклонена под углом в 23,3 градуса. Зимой оно находится низко над горизонтом и освещает землю лишь скользящими лучами, которые меньше прогревают освещаемую поверхность. Такое положение лучей вызывает их распределение по большей поверхности, что снижает их интенсивность по сравнению с летним отвесным падением. Кроме того, наличие острого угла при прохождении лучей через атмосферу, «удлиняет» их путь, заставляя терять большее количество тепла. Это обстоятельство снижает воздействие солнечной радиации зимой.
Солнце — звезда, являющаяся для нашей планеты источником тепла и света. Она «управляет» климатом, сменой времён года и состоянием всей биосферы Земли. И только знание законов этого могучего воздействия, позволит использовать этот живительный дар на благо здоровья людей.
Источник
Ветер спасения. Как солнечная радиация защищает нас от космического излучения
Поток горячих частиц, именуемый еще «солнечный ветер», омывает всю солнечную систему радиацией, которая, безусловно, делает невозможной жизнь на планетах, не защищенных атмосферой. Однако, как показали новые исследования этот ветер также способен защищать всё, к чему прикасается.
Солнечный ветер течет на миллиарды километров в разных направлениях, образуя тем самым огромный пузырь, который оберегает нашу и другие планеты от воздействия еще более опасных и разрушительных сил межзвездного пространства.
На краю этого «пузыря» солнечные лучи сталкиваются с космическими межзвездными лучами, образуя горячую стену из плазмы, которая называется гелиопаузой.
Эта граница расположена на расстоянии примерно в 150 миллионов километров, она ослабляет и отталкивает сильное излучение, испускаемое звездами и их взрывами.
Совсем недавно астрономы, с помощью космического корабля Voyager 2, проанализировали эту границу – аппарат прошел сквозь нее в межзвездное пространство. Плазменный барьер оказался значительно толще и горячее, чем предполагали специалисты. Также он оказался настолько прочным, что буквально формировал физический экран между нашей солнечной системой и остальным космосом.
Voyager 2 запустили еще в 1977 году, и астроном Эдварда Стоун, который работал над его созданием, утверждает, что этот щит ограждает нас от проникновения опасного космического излучения.
Источник
Что нас спасает от солнечной и космической радиации?
Мы так привыкли к комфорту, существующему для нас на Земле, что даже не замечаем этого и капризничаем — то нам слишком холодно, то слишком жарко, то сухо, то влажно, то слишком солнечно, то слишком пасмурно. А ведь планета защищает нас и спасает от множества опасностей. От переохлаждения, от перегрева, наконец — от радиации. Какая же бывает радиация?
В 1899 году Эрнест Резерфорд экспериментально доказал, что есть три вида радиоактивности. Он назвал их альфа-, бета- и гамма- радиацией.
Установлено, что альфа-излучение — состоит из положительно заряженных ядер гелия, бета-излучение — поток бета-частиц, то есть электронов, а гамма-излучение — ультракороткое электромагнитное излучение (длина волны меньше 100 микрометров).
На Земле большая часть источников радиации являются альфа-радиоактивными, их фон в естественных условиях обычно не представляет угрозы для жизни. А вот извне на нас падают мощные потоки «солнечного ветра» и мощные пучки космических лучей.
Радиационный фон на поверхности Земли составляет 12−15 мкР/час. Это — норма. Откуда на Земле берется излучение?
Радиоактивность есть в глубинах Земли, граниты, имеющие магматическое происхождение, дают около 25 мкР/час.
Из глубин Земли вместе с горячими водами приходит газ радон, обладающий альфа-радиоактивностью. Газ постоянно образуется при радиоактивном распаде ядер урана и Тория.
С радиоактивностью человеческую цивилизацию ознакомили ученые, открыв радиоактивные уран, полоний, радий и другие. Намного большие знания люди получили в 1945 году, после взрывов первых атомных бомб. 
Фото: Depositphotos
Но большая часть населения Земли лично с радиацией не знакома. И мало кто знает, что от космической радиации нас защищает наша планета, ее магнитосфера, радиационные пояса, озоновый слой.
Ведь из космоса на Землю падает постоянный поток разнообразных излучений. Источники космических излучений — Солнце и разнообразные дальние источники.
Космические лучи принято делить на:
- внегалактические;
- галактические;
- солнечный ветер;
- излучение межзвездного пространства.
По своему составу космические лучи содержат 92% протонов, 6% альфа-частиц и по 1% — электронов и ядер более тяжелых элементов.
Солнечный ветер — принятое название солнечного излучения. Ежесекундно солнечный ветер уносит от Солнца до одного миллиона тонн вещества.
Защита Земли от радиации — это ее магнитосфера, область пространства, образуемая вокруг небесного тела, обладающего магнитным полем, когда магнитное поле тела отклоняет падающий поток заряженных частиц. Магнитное поле Земли отклоняет несущийся на нас от Солнца поток излучения и значительную часть других космических лучей. 
Деформация магнитосферы планеты звёздным ветром
Фото: NASA, ru.wikipedia.org
В состав магнитосферы входят радиационные пояса. Внутренний радиационный пояс находится примерно на высоте 4.000 км, он состоит в основном из протонов высоких энергий, а внешний — на высоте примерно 17.000 км — из высокоэнергетических электронов.
И любые межпланетные станции и американские лунные экспедиции должны преодолеть радиационные пояса. Ученые знают, что интенсивность радиации в этих поясах весьма велика, потому и пилотируемые корабли, и автоматические станции, пересекающие магнитосферу Земли, должны быть надежно защищены от радиации. Считается, что слой алюминия толщиной около 6 мм должен защитить людей и/или научную аппаратуру от радиоактивного воздействия поясов радиации.
Но если вылететь за пределы защиты нашей магнитосферы — появляется значительно большая опасность. Мы не можем предсказать появление вспышек на Солнце, мы не знаем, когда и в каком месте можно встретить космические лучи из глубин галактики.
Ученые давно изучают вспышки на Солнце и их влияние на земную жизнь. Установлено, что 4.11.2003 г. на Солнце была весьма интенсивная вспышка. Если бы земной экипаж в это время был вне защиты атмосферы планеты, космонавты за время вспышки получили бы дозу примерно 8 Рад. Это составляет примерно 80 МЗв, тогда как сейчас принятая годовая норма на Земле составляет 1МЗв/год. 
Солнечная вспышка 14 декабря 2014 года: выброс отрывается от поверхности
Фото: NASA, ru.wikipedia.org
Что будет с экспедицией на Марс, если за 3−5 лет космонавтам придется пережить несколько таких вспышек? Смогут ли они вернуться на Землю живыми?
Очевидно, что нынешняя радиационная защита нашей космической техники совершенно неудовлетворительна для условий дальнего космоса. Если мы хотим осваивать Солнечную систему, нам придется придумать значительно более мощную защиту от радиации для своих кораблей.
Почему нынешняя космонавтика не испытывает этих проблем? Современные космические спутники, а также «Союзы», «Протоны», «Атласы» и МКС, летают в ближнем космосе, под прикрытием магнитосферы Земли и ее радиационных поясов. Хотя и там за годовой полет космонавт набирает дозу излучения намного большую, чем он получил бы на Земле за всю жизнь. 
Международная космическая станция
Фото: NASA, ru.wikipedia.org
Увы, сделать обитаемые отсеки из толстой стали, покрытой слоем свинца, мы не можем: в таком случае вес отсеков увеличился бы во много раз, не хватило бы мощности ракеты, чтобы вывести их на орбиту. Да и потом, когда станция отлетает свое, на Землю упала бы огромная масса, которая могла бы создать большие проблемы людям, живущим в Тихоокеанском регионе.
Так что высказывание Циолковского о том, что «нельзя вечно жить в колыбели», до обидного верно. Если следовать его метафоре, мы научились вылезать из колыбели, но только совсем недалеко и ненадолго. Даже освоение Солнечной системы — дело далекого будущего.
Источник