Источник света солнце примеры

Атмосферная оптика является одной из наиболее древних наук. Она зародилась тысячелетия назад в процессе наблюдения человеком окружающей природы. И началась атмосферная оптика с небесного свода, поскольку все, что мы видим в атмосфере, мы мысленно относим на небесный свод как на экран. Мы не в состоянии зрительно оценить расстояние до явлений, наблюдаемых на небосводе. Мы не чувствуем, что Солнце много дальше от Земли, чем Луна, что одни созвездия ближе, а другие дальше, что полярные сияния значительно выше, чем радуги и т. п. С древнейших времен люди следили за движением по небосводу Солнца, Луны, созвездий, за перемещением облаков, появлением световых кругов вокруг Солнца и Луны и другими явлениями. Внимание человека всегда привлекали красочные зори, сопровождающие восходы и заходы Солнца, яркие радуги, неуловимая игра красок в полярных сияниях. Появление миражей удивляло, а затмения Солнца и Луны, сложные формы гало в виде нескольких солнц на небосводе одновременно, кругов и крестов долгое время наводили суеверный страх, служили дурным предзнаменованием.

Каких только световых явлений не демонстрировала Природа на небесном своде из своих неисчерпаемых запасов! Многие из них долгое время оставались загадками небесного свода. Но когда их удавалось разгадать, Природа загадывала новые!

Прежде чем приступить к разгадыванию старых и новых загадок небесного свода, мы должны познакомиться с главным их „виновником» солнечным светом. Это его лучи, проходя через атмосферу и взаимодействуя с нею, порождают многочисленные световые явления.

Мы живем в мире солнечного света. Солнце — главный источник энергии на Земле и главный источник освещения земной поверхности. Без Солнца Земля была бы темной планетой, так как у нее нет сколько-нибудь значительных собственных источников освещения. Действительно, на Земле светятся жуки-светляки и другие наземные и морские животные, светятся гнилушки за счет микроорганизмов, вызывающих гниение. Небольшое количество света испускает атмосфера в виде ночного свечения, которое происходит повсюду на земном шаре. Более интенсивное свечение в виде полярных сияний наблюдается в полярных районах. Кратковременно Земля освещается молниями и более длительно — светом, сопровождающим извержения вулканов. Роль всех перечисленных источников в освещении земной поверхности в сравнении с солнечным светом ничтожно мала, к тому же во всех них реализуется накопленная солнечная энергия.

Что же представляет собой наше Солнце? Это огромный газообразный шар радиусом 695500 км. Масса Солнца составляет 1,98·10 30 кг. Средняя плотность солнечной материи немного больше плотности воды и равна 1,4 г/см³.

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Среднее расстояние Земли от Солнца равно 149500000 км, округленно 1,5·10 11 м. Это расстояние называют астрономической единицей (а. е.). Оно принято в качестве основной единицы для измерения расстояний в Солнечной системе. На самом большом удалении от Солнца (1,067 а. е.) Земля находится 4 июля. Эта точка орбиты Земли называется афелием . На самом маленьком удалении от Солнца (0,983 а. е.) Земля находится 3 января. Эта точка орбиты называется перигелием . Видимый угловой диаметр солнечного диска составляет 32′, телесный угол, под которым мы его видим с Земли, составляет 6,8·10 -5 стерадиана.

Непрозрачная внешняя светящаяся поверхность солнечного шара называется фотосферой . Она испускает основной поток солнечной энергии. Большая яркость фотосферы — мы не можем смотреть на Солнце незащищенным глазом — обусловлена высокой температурой ее поверхности, составляющей около 6000 К. Над фотосферой расположены хромосфера , простирающаяся до высоты 10000—15000 км, и солнечная корона . Последняя представляет собой почти полностью ионизированный газ (его называют плазмой ). Солнечная корона простирается до земной орбиты. Мы живем, таким образом, в солнечной короне.

Солнце излучает радиацию в широком диапазоне длин волн. 99% его энергии заключено в интервале 0,10—4 мкм. Солнечный спектр делят на три части: ультрафиолетовую (УФ) область с длинами волн короче 0,39 мкм, видимую, или световую, часть спектра с длинами волн от 0,39 до 0,76 мкм и инфракрасную (ИК) область с длинами волн более 0,76 мкм. Распределение солнечной энергии между этими тремя областями следующее: на УФ-область приходится около 9%, на видимую —47% и на ИК-область — 44%.

Общее количество солнечной радиации, поступающее в единицу времени на единичную площадку на внешней границе атмосферы, перпендикулярную солнечным лучам, при среднем расстоянии Земли от Солнца называют солнечной постоянной . Значение солнечной постоянной определялось тщательными измерениями на протяжении длительного времени, сейчас оно принято равным 1370 Вт/м². Это означает, что на каждый квадратный метр поверхности, перпендикулярной солнечным лучам и удаленной от Солнца на 1 а. е., падает 1370 Вт солнечной энергии.

Световые явления, описанные в данной книге, создаются не всем солнечным потоком, а только его световой частью. Электромагнитные волны не только от Солнца, но и от любого другого источника, длины которых заключены между 0,39 и 0,76 мкм, как известно, обладают особыми свойствами: попадая в глаз человека, они вызывают ощущение света . Поэтому их и назвали световыми или видимыми. Подробнее свойства световых потоков и их характеристики будут рассмотрены в главе 8.

Световое излучение любого источника света характеризуется специальными световыми величинами , для измерения которых применяются световые единицы . Приведем основные световые характеристики Солнца. Начнем с освещенности.

Световой поток солнечных лучей, поступающий на внешнюю границу атмосферы, создает там освещенность на площадке, перпендикулярной лучам, равную 135000 лк. Эту освещенность назвали световой солнечной постоянной или заатмосферной освещенностью . Обозначим ее Е ₀ .

Все световые характеристики связаны между собой определенными простыми соотношениями. Например, освещенность Е связана с силой света I зависимостью:

Отсюда, зная Е ₀ , создаваемую Солнцем на расстоянии L = 1 а. е., вычислим силу света Солнца I:

Яркость солнечного диска составляет 2·10 9 кд/м². Вычислим общий световой поток F, испускаемый Солнцем во всевозможные направления с одинаковой силой света I. Учитывая, что полный телесный угол равен стерадиан, получим:

Общий поток энергии Ф, излучаемой Солнцем во всех длинах волн в окружающее пространство, составляет 3,9·10 26 Вт. Солнечные лучи несут с собою солнечную массу. Дошедшая до Земли солнечная энергия — это часть массы Солнца. Чтобы нагляднее представить себе, насколько велик общий поток энергии, излучаемой Солнцем каждую секунду, подсчитаем, какую массу теряет Солнце за счет излучения потока в 3,9·10 26 Вт. Для решения воспользуемся формулой, связывающей полную энергию тела или системы Ф с его массой m:

(1.2)

Здесь с — скорость света в пустоте, равная 3·10 8 м/с. Отсюда

Таким образом, Солнце «худеет» каждую секунду на 4,3 млн. т!

Однако масса Солнца настолько велика (1,98·10 30 кг), что для него такая потеря совсем неощутима. Из 4,3 млн. т массы, излучаемой Солнцем в окружающее пространство, на земную поверхность падает (на половину Земли, освещенную Солнцем) всего около 1,9 кг. Вот из этих 1,9 кг солнечной массы и черпается энергия на все процессы, протекающие в атмосфере и на земной поверхности!

Источник

Естественные источники света: примеры. Какие источники света являются естественными?

В давние времена человечество думало, что мы можем видеть благодаря лучам-щупальцам, которые выходят из глаз, как бы пробуя на ощупь предметы. Кажется, нелепо и смешно. Но на самом деле, что такое свет? Откуда он исходит? Различают естественные источники света и искусственные. Современные представления гласят, что свет – это электромагнитные волны или поток фотонов. На самом деле свет является излучением, но той его части, которая может восприниматься глазом. Именно поэтому его называют видимым излучением. При распространении света обнаруживаются его волновые качества. О которых поговорим ниже.

Что же это такое? Прямо скажем, это электромагнитная волна. Она воспринимается глазами человека. Правда, существуют границы восприятия – от 380 до 780 нм. При более низких показателях идет поток ультрафиолета, который человек видеть не может, зато ощущает. На коже он проявляется как загар. Существует также инфракрасное излучение, которое способны видеть только некоторые живые организмы, а людьми это воспринимается как тепло.

Свет бывает разного цвета. Если вспомнить радугу, она является обладательницей семи цветов. Присутствующий в ней фиолетовый цвет образуется пучком длины волн 380 нм, красный – 625, а вот зеленый – 500, больше чем фиолетовый, но меньше чем красный. От многих искусственных источников света исходят белого цвета волны. Белый свет происходит, когда смешиваются все остальные основные цвета – это красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Свойства

Благодаря опытам удалось установить, что свет имеет электромагнитную природу. Проще говоря, свет – это электромагнитное излучение, которое можно увидеть.

Свет может похвастаться тем, что имеет способность проходить через прозрачные вещества и тела. Благодаря этому солнечный свет через атмосферу легко проникает на землю. Но при этом он преломляется. Когда на пути света встречается непрозрачное тело или предмет, то свет отражается от них. Таким образом мы принимаем отраженный цвет глазом и видим не только цвет, но и форму.

Определенная часть света поглощается предметами, и они нагреваются. Светлые предметы нагреваются не так сильно, как темные, так как поглощают больше света, а отражается меньше. Именно поэтому они выглядят темными. Львиная часть информации о том, что нас окружает, поступает именно через зрение. Благодаря ему мы все анализируем. Хорошее зрение и высокий уровень работоспособности очень связаны с освещением.

Источники

Тела, от которых исходит свет, и являются источниками света. Существуют естественные и искусственные источники света. Самый популярный и жизненно необходимый естественный источник света – Солнце, а именно солнечная радиация — лучистый поток звезды, который достигает поверхности нашей планеты в виде прямого и рассеянного света. В естественном свете, а если быть точнее в его спектре, находятся ультрафиолетовые лучи, которые просто необходимы для человека. Диффузность – вот характерная черта естественного освещения. Это благоприятно для зрения. После того как мы разобрались со многими понятиями, можно приступить к объяснению что же это такое — искусственные и естественные источники света.

Искусственные источники

До конца 19 века единственным искусственным источником света являлся огонь, во всех его интерпретациях. Позже активно стартовало бурное развитие электрических источников света. За почти 130 лет их существования огонь был практически полностью вытеснен – появились керосиновые лампы, свечи. Они и теперь используются, когда случается авария на станции, когда внезапно пропадает освещение, для романтического вечера, для создания соответствующей обстановки. В турпоходах, когда разрядились фонарики, используют керосиновую лампу. Для более обширного освещения можно развести костер.

Костер – искусственный или естественный источник света? Следует разобраться. Пламя сгорающих сухих сучьев, а также пламя свечи, газовой горелки и так далее — это искусственные источники. Хотелось бы отметить одну особенность. Искусственными источниками света могут управлять люди.

Рассудим так: в принципе, костер горит самостоятельно, отдавая еще и тепло. Возле него можно греться, видеть в темное время суток друзей, сидящих напротив и поющих под гитару. Вроде костер — это естественный источник света. Он дает свой неотраженный свет, как Луна. Но тут начинает костер гаснуть, появляется необходимость подкинуть дров. Чем больше дров, тем больше пламя. Значит, им можно управлять. Более того, изначально костер создали сами туристы. А искусственными источниками называются те, что создал человек. Отсюда напрашивается вывод: костер – это всё-таки искусственный источник света.

Искусственным также являются технические устройства, самого разнообразного строения. Это лампы накаливания, прожекторы, электрические светильники и прочее. Существуют тела, которые не могут излучать самостоятельно, а источают отраженный свет, например, Луна.

Более детально рассмотрим, какие источники света являются естественными.

Естественные источники

Все объекты, от которых струится природный свет, следует отнести к натуральным источникам. Они и есть естественные источники света. Неважно, какое идет испускание волн, как основное или вторичное свойство. Природные источники света играют огромную роль в жизни всех живых организмов. Природные источники в природе не контролируются человеком:

Солнечный свет.
Огонь, естественный источник света.
Свет звезд.
Свечение разнообразных животных и растительных организмов.

И это далеко не весь список. Можно перечислить еще естественные источники света. Примеры: Солнце, палящее июльским днем, звезды, которые можно наблюдать ночью и складывать их в причудливые созвездия, молния, разрывающая рыхлые облака, комета с роскошным хвостом или полярное сияние, переливающиеся и вызывающее восхищение. Естественным светом можно считать поблескивающих в траве, как маленькие крупинки золота, насекомых и некоторые виды рыб, важно плывущие почти на морском дне.

Межзвездный газ

Разряженная газовая среда заполняет пространство между звездами. Газ прозрачен. Основная часть межзвёздного газа наблюдается ближе к плоскости Галактики. Этот слой имеет толщину много сотен парсек. Химический состав похож на большинство звезд – это водород, гелий и немного тяжелых частиц. Газ находится в атомном, молекулярном и ионизированном виде, все зависит от плотности и температуры. Газ поглощает ультрафиолетовые лучи, а они взамен отдают ему имеющуюся энергию. Ультрафиолетовое излучение, исходящее от горячих звезд, начинает нагревать газ. Затем сам газ начинает излучать свет. Человек наблюдает его как светлую туманность.

Биолюминесценция

Хитрое слово обозначает умение живых организмов светиться. Это умение достигнуто самостоятельно либо при помощи симбионтов. Греческое слово «биос» означает жизнь. А латинское «люмен» — свет. Такой талант, как создание света, принадлежит не каждому. Для этого необходимы специально светящиеся органы и обладание более развитым организмом. Например, в фотофорах рыб, в особых органоидах у одноклеточных эукариот, в цитоплазме у бактерий. Вспомним о светлячках и кое-каких водных организмах, которые обитают на дне океанов (глубоководная каракатица, радиолярия). Биолюминесценция — это продукт химических процессов, энергия, которая освобождается, при этом начинает выделяться в виде света. Другими словами, это специальный вид хемилюминесценции.

Радиолюминесценция

Этот процесс вызван влиянием ионизирующего излучения. Такие химические соединения, которые излучают гамма- и рентгеновские лучи, альфа-, бета-частицы, употребляют для появления радиолюминесцентного слоя в некоторых веществах. Например, красители, которые состоят из смеси сульфида цинка и вещества-источника ионизирующей радиации, излучают свет длительный период времени. Этот период измеряется годами и даже десятилетиями. Такие вещества нашли широкое применение в специальных красках. Ими покрывали циферблаты часов, приборов.

Распространение света

Свет не имеет способности огибать препятствия, которые встречает на своем пути. Он распространяется прямолинейно. И никак иначе. Поэтому за предметом, который не обладает прозрачными свойствами, образуется тень. Не всегда тень бывает черной. Так как туда попадают рассеянные и отраженные лучи света, которые исходят от других предметов. Особенно хорошо это знают художники.

Лучи света не способны пройти сквозь темную преграду. Например, если Луна оказывается между Солнцем и Землей, отсюда и возникают солнечные затмения.

Источники света. «Горячие» и «холодные»

Рассмотрим естественные источники света. Примеры теплых источников – это Солнце. Оно является не только основным источником света, но и тепла. Поэтому в понимании человечества свет – значит тепло. Раскаленная лава, которая быстро стремится вниз по склону вулкана, тоже выделяет огромное количества тепла, но света несколько меньше.

«Холодный» свет в своей жизни каждый встречал. Это полярное сияние, светлячки, гнилушки. Но тела обладателей такого света не нагреваются.

Точечный источник света

При изучении световых явлений появилось понятие «точечный источник света». Не является открытием то, что все источники света имеют свой размер. Естественным источником света является звезда. Солнце – это желтый карлик. Есть звезды гораздо габаритнее, но воспринимаются людьми как точечные источники света, ведь они находятся на громаднейшем расстоянии от нашей планеты.

В заключение хотелось бы отметить еще естественные источники света в нашем бренном существовании — это радость и счастье! Пусть они никогда вас не покидают и освещают ваш жизненный путь.

Источник