השמש פולטת את האנרגיה שלה בכל אורכי הגל, אך בדרכים שונות. כ-44% מאנרגיית הקרינה נמצאת בחלק הנראה של הספקטרום, והמקסימום מתאים לצבע הצהוב-ירוק. כ-48% מהאנרגיה שאבדה השמש נסחפת על ידי קרני אינפרא אדום קרובות ורחוקות. קרני גמא, קרני רנטגן, אולטרה סגול וקרינת רדיו מהוות רק כ-8%.

החלק הגלוי של קרינת השמש, כאשר נחקר באמצעות מכשירים לניתוח ספקטרום, מתברר כלא הומוגנית - קווי ספיגה שתוארו לראשונה על ידי J. Fraunhofer בשנת 1814 נצפים בספקטרום. קווים אלו נוצרים כאשר פוטונים באורכי גל מסוימים נספגים על ידי אטומים של יסודות כימיים שונים בשכבות העליונות, הקרות יחסית, של אטמוספירת השמש. ניתוח ספקטרלי מאפשר לנו לקבל מידע על הרכב השמש, שכן קבוצה מסוימת של קווים ספקטרליים מאפיינת יסוד כימי בצורה מדויקת ביותר. לדוגמה, באמצעות תצפיות על הספקטרום של השמש, נחזה גילוי הליום, שבודד מאוחר יותר על פני כדור הארץ.

במהלך תצפיות, מדענים גילו שהשמש היא מקור רב עוצמה של פליטת רדיו. גלי רדיו חודרים לחלל הבין-פלנטרי ונפלטים על ידי הכרומוספרה (גלי סנטימטר) והקורונה (גלי דצימטר ומטר). לפליטת רדיו מהשמש שני מרכיבים - קבוע ומשתנים (התפרצויות, "סופות רעש"). במהלך התלקחויות שמש חזקות, פליטת הרדיו מהשמש עולה אלפי ואף מיליוני פעמים בהשוואה לפליטת הרדיו מהשמש השקטה. פליטת רדיו זו אינה תרמית במהותה.

קרני רנטגן מגיעות בעיקר מהשכבות העליונות של הכרומוספרה והקורונה. הקרינה חזקה במיוחד בשנות פעילות השמש המרבית.

השמש פולטת לא רק אור, חום וכל שאר סוגי הקרינה האלקטרומגנטית. הוא גם מקור לזרימה מתמדת של חלקיקים - גופיות. ניטרינו, אלקטרונים, פרוטונים, חלקיקי אלפא וגרעיני אטום כבדים יותר מהווים כולם יחד את הקרינה הגופנית של השמש. חלק ניכר מקרינה זו הוא יציאה מתמשכת פחות או יותר של פלזמה - רוח השמש, שהיא המשך של השכבות החיצוניות של אטמוספירת השמש - עטרה סולארית. על רקע רוח הפלזמה הנושבת ללא הרף, אזורים בודדים על השמש הם מקורות לזרימה מכוונת יותר, משופרת, מה שנקרא גופי. סביר להניח שהם קשורים לאזורים מיוחדים בקורונה השמשית - חורים קורונליים, וגם, אולי, לאזורים פעילים ארוכים בשמש. לבסוף, השטפים החזקים ביותר לטווח קצר של חלקיקים, בעיקר אלקטרונים ופרוטונים, קשורים להתלקחויות שמש. כתוצאה מההתלקחויות העוצמתיות ביותר, חלקיקים יכולים להשיג מהירויות שהן חלק ניכר ממהירות האור. חלקיקים בעלי אנרגיות כה גבוהות נקראים קרני שמש קוסמיות.

לקרינת גופי השמש השפעה חזקה על כדור הארץ, ובעיקר על השכבות העליונות של האטמוספירה והשדה המגנטי שלו, וגורמת לתופעות גיאופיזיות רבות. המגנטוספירה והאטמוספירה של כדור הארץ מגנים עלינו מפני ההשפעות המזיקות של קרינת השמש.

אנרגיית השמש היא מקור החיים על הפלנטה שלנו. השמש מחממת את האטמוספירה ואת פני כדור הארץ. הודות לאנרגיית השמש נושבות רוחות, מחזור המים מתרחש בטבע, הים והאוקיינוסים מתחממים, צמחים מתפתחים ולבעלי החיים יש מזון (ראה איור 1.1). הודות לקרינת השמש קיימים דלקים מאובנים על פני כדור הארץ.

איור 1.1 – השפעת קרינת השמש על כדור הארץ

ניתן להמיר אנרגיה סולארית לחום או קור, כוח מניע וחשמל. מקור האנרגיה העיקרי כמעט לכל התהליכים הטבעיים המתרחשים על פני כדור הארץ ובאטמוספירה הוא האנרגיה המגיעה לכדור הארץ מהשמש בצורה של קרינת שמש.

איור 1.2 מציג תכנית סיווג המשקפת את התהליכים המתרחשים על פני כדור הארץ ובאטמוספירה שלו בהשפעת קרינת השמש.

התוצאות של פעילות סולארית ישירה הן האפקט התרמי והאפקט הפוטואלקטרי, כתוצאה מכך כדור הארץ מקבל אנרגיה תרמית ואור. תוצאות הפעילות העקיפה של השמש הן השפעות מקבילות באטמוספירה, בהידרוספירה ובגיאוספרה, הגורמות להופעת רוח וגלים, קובעות את זרימת הנהרות ויוצרות תנאים לשימור החום הפנימי של כדור הארץ.

איור 1.2 - סיווג מקורות אנרגיה מתחדשים

השמש היא כדור גז עם רדיוס של 695,300 ק"מ, פי 109 מרדיוס כדור הארץ, עם טמפרטורת פני השטח הקרינה של כ-6000 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה בתוך השמש מגיעה ל-40 מיליון מעלות צלזיוס.

איור 1.3 מציג תרשים של מבנה השמש. השמש היא "כור תרמו-גרעיני" ענק הפועל על מימן וממיר 564 מיליון טון מימן ל-560 מיליון טון הליום בכל שנייה על ידי התכה. אובדן של ארבעה מיליון טונות של מסה שווה ל-9:1-10 9 GW שעה של אנרגיה (1 GW שווה ל-1 מיליון קילוואט). בשנייה אחת מופקת יותר אנרגיה משישה מיליארד תחנות כוח גרעיניות יכולות לייצר בשנה. הודות למעטפת המגן של האטמוספירה, רק חלק מהאנרגיה הזו מגיע אל פני כדור הארץ.

המרחק בין מרכזי כדור הארץ לשמש הוא בממוצע 1.496 * 10 8 ק"מ.

מדי שנה שֶׁמֶששולח בערך 1.6 לכדור הארץ 10 18 קילוואט h של אנרגיית קרינה או חום של 1.3 * 10 24 קלוריות. זה פי 20 אלף יותר מצריכת האנרגיה העולמית הנוכחית. תְרוּמָה שֶׁמֶשבמאזן האנרגיה של כדור הארץ גדול פי 5000 מהתרומה הכוללת של כל המקורות האחרים.

כמות חום זו תספיק כדי להמיס שכבת קרח בעובי 35 מ' המכסה את פני כדור הארץ ב-0 מעלות צלזיוס.

בהשוואה לקרינת השמש, כל שאר מקורות האנרגיה המגיעים לכדור הארץ זניחים. לפיכך, אנרגיית הכוכבים היא מאה מיליון מאנרגיית השמש; קרינה קוסמית - שני חלקים למיליארד. החום הפנימי המגיע ממעמקי כדור הארץ אל פני השטח שלו הוא עשרת אלפים מאנרגיה סולארית.

איור 1.3 - תרשים מבנה השמש

כָּך. השמש היא למעשה המקור היחיד לאנרגיה תרמית על פני כדור הארץ.

במרכז השמש נמצאת ליבת השמש (ראה איור 1.4). הפוטוספירה היא פני השטח הנראים של השמש, שהיא המקור העיקרי לקרינה. השמש מוקפת בקורונה, שטמפרטורה גבוהה מאוד, אך היא נדירה ביותר ולכן נראית לעין בלתי מזוינת רק בתקופות של ליקוי חמה מלא.

המשטח הנראה של השמש הפולט קרינה נקרא פוטוספירה (כדור האור). הוא מורכב מאדים חמים של יסודות כימיים שונים במצב מיונן.

מעל הפוטוספירה נמצאת האטמוספירה הזוהרת, כמעט שקופה, של השמש, המורכבת מגזים נדירים, הנקראת כרומוספרה.

מעל הכרומוספרה נמצאת הקליפה החיצונית של השמש, הנקראת קורונה.

הגזים היוצרים את השמש נמצאים במצב של תנועה אלימה (עזה) מתמשכת, הגורמת להופעה של מה שנקרא כתמי שמש, לפידים ובולטות.

כתמי שמש הם משפכים גדולים הנוצרים כתוצאה מתנועות מערבולת של מסת גז, שמהירותם מגיעה ל-1-2 קמ"ש. הטמפרטורה של הכתמים נמוכה ב-1500 מעלות צלזיוס מטמפרטורת השמש והיא כ-4500 מעלות צלזיוס. מספר כתמי השמש משתנה משנה לשנה עם תקופה של כ-11 שנים.

איור 1.4 - מבנה השמש

לפידי שמש הם פליטות של אנרגיית שמש, ובולטות הם פיצוצים עצומים בכרומוספרה של השמש, המגיעים לגבהים של עד 2 מיליון ק"מ.

תצפיות הראו כי עם עלייה במספר כתמי השמש, מספר הפקולות והבולטים גדל ובהתאם לכך, פעילות השמש עולה.

עם עלייה בפעילות השמש, מתרחשות סערות מגנטיות על כדור הארץ, אשר להן השפעה שלילית על תקשורת הטלפון, הטלגרף והרדיו, כמו גם על תנאי החיים. עלייה באוררות קשורה לאותה תופעה.

יצוין כי בתקופת הגדלת כתמי השמש, תחילה עולה עוצמת קרינת השמש, אשר קשורה לעלייה כללית בפעילות השמש בתקופה הראשונית, ולאחר מכן יורדת קרינת השמש, ככל ששטח כתמי השמש גדל, בעל טמפרטורה נמוכה ב-1500 מעלות מהטמפרטורה של הפוטוספירה.

החלק של המטאורולוגיה החוקר את השפעות קרינת השמש על כדור הארץ ובאטמוספירה נקרא אקטינומטריה.

בעת ביצוע עבודה אקטינומטרית, יש צורך לדעת את מיקומה של השמש ברקיע. מיקום זה נקבע על ידי הגובה או האזימוט של השמש.

גובה השמש הוּאנקרא המרחק הזוויתי מהשמש לאופק, כלומר, הזווית בין הכיוון לשמש למישור האופק.

המרחק הזוויתי של השמש מהזניט, כלומר מכיוונה האנכי נקרא אזימוט או מרחק זניט.

יש קשר בין גובה למרחק זניט

(1.1)

האזימוט של השמש נקבע לעתים רחוקות, רק עבור עבודה מיוחדת.

גובה השמש מעל האופק נקבע על ידי הנוסחה:

אֵיפֹה - קו הרוחב של אתר התצפית;

- הנטייה של השמש היא קשת מעגל הנטייה מקו המשווה לשמש, המחושבת בהתאם למיקום השמש משני צדי קו המשווה מ-0 עד ±90°;

ט - זווית שעה של השמש או זמן שמש אמיתי במעלות.

הערך של נטיית השמש עבור כל יום ניתן בספרי עיון אסטרונומיים לאורך תקופה ארוכה.

באמצעות נוסחה (1.2) אתה יכול לחשב עבור כל זמן טגובה השמש הוּאאו בגובה נתון hcלקבוע את הזמן שבו השמש נמצאת בגובה נתון.

הגובה המרבי של השמש בצהריים עבור ימים שונים בשנה מחושב לפי הנוסחה:

(1.3)

הוסף את המחיר שלך למסד הנתונים

הֶעָרָה

השמש (אסטרו. ☉) היא הכוכב היחיד במערכת השמש. עצמים אחרים של מערכת זו סובבים סביב השמש: כוכבי לכת ולוויינים שלהם, כוכבי לכת ננסיים ולוויינים שלהם, אסטרואידים, מטאורואידים, שביטים ואבק קוסמי.

מבנה פנימי של השמש

השמש שלנו היא כדור גז ענקי ומאיר שבתוכו מתרחשים תהליכים מורכבים וכתוצאה מכך משתחררת אנרגיה ללא הרף. ניתן לחלק את הנפח הפנימי של השמש למספר אזורים; החומר שבהם שונה בתכונותיו, והאנרגיה מופצת באמצעות מנגנונים פיזיקליים שונים. בואו נכיר אותם, החל מהמרכז.

בחלק המרכזי של השמש יש מקור האנרגיה שלה, או בשפה הפיגורטיבית, אותו "תנור" המחמם אותה ואינו מאפשר לה להתקרר. אזור זה נקרא הליבה. תחת משקל השכבות החיצוניות, החומר בתוך השמש נדחס, וככל שעמוק יותר, כך חזק יותר. הצפיפות שלו גדלה לכיוון המרכז יחד עם הגדלת הלחץ והטמפרטורה. בליבה, שבה הטמפרטורה מגיעה ל-15 מיליון קלווין, משתחררת אנרגיה.

אנרגיה זו משתחררת כתוצאה מהיתוך של אטומים של יסודות כימיים קלים לאטומים של כבדים יותר. במעמקי השמש נוצר אטום הליום אחד מארבעה אטומי מימן. זו הייתה האנרגיה הנוראה הזו שאנשים למדו לשחרר במהלך פיצוץ פצצת מימן. יש תקווה שבעתיד הקרוב אנשים יוכלו ללמוד להשתמש בו למטרות שלום (בשנת 2005, עדכוני חדשות דיווחו על תחילת בנייתו של הכור התרמו-גרעיני הבינלאומי הראשון בצרפת).

לליבה יש רדיוס של לא יותר מרבע מהרדיוס הכולל של השמש. עם זאת, מחצית ממסת השמש מרוכזת בנפח שלה וכמעט כל האנרגיה התומכת בזוהר השמש משתחררת. אבל האנרגיה של הליבה החמה חייבת איכשהו לברוח החוצה, אל פני השמש. קיימות שיטות שונות להעברת אנרגיה בהתאם לתנאים הפיזיים של הסביבה, כלומר: העברת קרינה, הסעה והולכה תרמית. מוליכות תרמית אינה ממלאת תפקיד גדול בתהליכי אנרגיה בשמש ובכוכבים, בעוד שהעברת קרינה והסעה חשובה מאוד.

מיד מסביב לגרעין מתחיל אזור של העברת אנרגיה קרינה, שם היא מתפשטת באמצעות ספיגה ופליטת חלק מהאור על ידי החומר - קוונטה. הצפיפות, הטמפרטורה והלחץ יורדים ככל שמתרחקים מהליבה, והאנרגיה זורמת באותו כיוון. באופן כללי, תהליך זה איטי ביותר. לוקח אלפים רבים של שנים עד שהקוואנטה מגיעה ממרכז השמש אל הפוטוספירה: אחרי הכל, כשהן נפלטות מחדש, הקוונטות משנות כל הזמן כיוון, נעות אחורה כמעט באותה תדירות כמו קדימה.

גמא קוונטות נולדות במרכז השמש. האנרגיה שלהם גדולה פי מיליוני מהאנרגיה של קוונטות האור הנראה, ואורך הגל שלהם קצר מאוד. לאורך הדרך, הקוונטות עוברות טרנספורמציות מדהימות. קוונטי בודד נספג תחילה על ידי אטום כלשהו, ​​אך מיד נפלט מחדש שוב; לרוב, במקרה זה, לא מופיע קוונט אחד קודם, אלא שניים או יותר. לפי חוק שימור האנרגיה, האנרגיה הכוללת שלהם נשמרת, ולכן האנרגיה של כל אחד מהם יורדת. כך נוצרות כמויות של אנרגיות נמוכות ונמוכות יותר. נראה כי קוונטות גמא חזקות מפוצלות לקוונטות פחות אנרגטיות - תחילה צילום רנטגן, אחר כך אולטרה סגול ו

סוף סוף קרניים נראות ואינפרא אדום. כתוצאה מכך, השמש פולטת את כמות האנרגיה הגדולה ביותר באור הנראה, ולא במקרה העיניים שלנו רגישות אליו.

כפי שכבר אמרנו, לוקח הרבה מאוד זמן עד שקוונטי חודר מבעד לחומר השמש הצפוף החוצה. אז אם "התנור" שבתוך השמש כבה פתאום, נדע על כך רק מיליוני שנים מאוחר יותר. בדרכה בשכבות השמש הפנימיות, זרימת האנרגיה נתקלת באזור שבו אטימות הגז עולה מאוד. זהו אזור ההסעה של השמש. כאן אנרגיה מועברת לא על ידי קרינה, אלא על ידי הסעה.

מהי הסעה?

כשהנוזל רותח, מערבבים אותו. גז יכול להתנהג באותו אופן. זרמי ענק של גז חם עולים כלפי מעלה, שם הם מוותרים על החום שלהם לסביבה, וגז סולארי מקורר יורד. נראה שהחומר הסולארי רותח ומתערבב. אזור ההסעה מתחיל ברדיוס של 0.7 לערך מהמרכז ומשתרע כמעט עד לפני השטח הגלוי ביותר של השמש (פוטוספירה), שם העברת זרימת האנרגיה העיקרית הופכת שוב לזוהרת. עם זאת, בשל האינרציה, עדיין חודרים לכאן זרימות חמות משכבות עמוקות יותר, הסעות. תבנית הגרנולציה על פני השמש, המוכרת היטב לצופים, היא ביטוי גלוי של הסעה.

אזור הסעה של השמש

האזור הרדיואקטיבי הוא כ-2/3 מהקוטרה הפנימי של השמש, והרדיוס הוא כ-140 אלף ק"מ. כשהם מתרחקים מהמרכז, הפוטונים מאבדים את האנרגיה שלהם בהשפעת התנגשות. תופעה זו נקראת תופעת הסעה. זה מזכיר את התהליך שמתרחש בקומקום רותח: האנרגיה המגיעה מגוף החימום גדולה בהרבה מהכמות שמוציאים בהולכה. מים חמים קרובים למדורה עולים, ומים קרים יותר שוקעים. תהליך זה נקרא מוסכמה. המשמעות של הסעה היא שגז צפוף יותר מופץ על פני השטח, מתקרר ושוב הולך למרכז. תהליך הערבוב באזור ההסעה של השמש מתבצע באופן רציף. בהסתכלות דרך טלסקופ על פני השמש, ניתן לראות את המבנה הגרגירי שלה - גרגירים. זה מרגיש כאילו זה עשוי מגרגירים! זאת בשל הסעה המתרחשת מתחת לפוטוספירה.

פוטוספירה של השמש

שכבה דקה (400 ק"מ) - הפוטוספירה של השמש, ממוקמת ישירות מאחורי אזור ההסעה ומייצגת את "משטח השמש האמיתי" הנראה מכדור הארץ. גרגירים בפוטוספירה צולמו לראשונה על ידי יאנסן הצרפתי ב-1885. הגרגיר הממוצע הוא בגודל של 1000 ק"מ, נע במהירות של 1 ק"מ לשנייה ומתקיים כ-15 דקות. ניתן לראות תצורות כהות בפוטוספירה בחלק המשווני, ואז הן זזות. שדות מגנטיים חזקים הם מאפיין ייחודי של כתמים כאלה. והצבע הכהה מתקבל בגלל הטמפרטורה הנמוכה יותר ביחס לפוטוספירה שמסביב.

כרומוספירה של השמש

הכרומוספירה הסולארית (כדור צבעוני) היא שכבה צפופה (10,000 ק"מ) של האטמוספירה הסולארית השוכנת ישירות מאחורי הפוטוספירה. הכרומוספרה די בעייתית לצפייה בשל מיקומה הקרוב לפוטוספירה. זה נראה הכי טוב כאשר הירח מכסה את הפוטוספירה, כלומר. בזמן ליקוי חמה.

בולטות שמש הן פליטות עצומות של מימן, המזכירות חוטים זוהרים ארוכים. הבולטות מתנשאות למרחקים עצומים, ומגיעות לקוטר השמש (1.4 מ"מ ק"מ), נעות במהירות של כ-300 ק"מ לשנייה, והטמפרטורה מגיעה ל-10,000 מעלות.

קורונה סולארית

עטרת השמש היא השכבות החיצוניות והמורחבות של אטמוספירת השמש, שמקורן מעל הכרומוספרה. אורכה של עטרת השמש ארוך מאוד ומגיע לערכים של מספר קטרים ​​סולאריים. מדענים עדיין לא קיבלו תשובה ברורה לשאלה היכן בדיוק זה נגמר.

הרכב הקורונה הסולארית הוא פלזמה נדירה, מיוננת מאוד. הוא מכיל יונים כבדים, אלקטרונים עם ליבת הליום ופרוטונים. טמפרטורת הקורונה מגיעה ל-1 עד 2 מיליון מעלות K, ביחס לפני השטח של השמש.

רוח השמש היא יציאה מתמשכת של חומר (פלזמה) מהקליפה החיצונית של אטמוספירת השמש. הוא מורכב מפרוטונים, גרעיני אטום ואלקטרונים. מהירות רוח השמש יכולה לנוע בין 300 ק"מ לשנייה ל-1500 ק"מ לשנייה, בהתאם לתהליכים המתרחשים על השמש. רוח השמש מתפשטת בכל מערכת השמש ובאינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ גורמת לתופעות שונות, אחת מהן היא הזוהר הצפוני.

קרינה מהשמש

השמש פולטת את האנרגיה שלה בכל אורכי הגל, אך בדרכים שונות. כ-44% מאנרגיית הקרינה נמצאת בחלק הנראה של הספקטרום, והמקסימום מתאים לצבע הצהוב-ירוק. כ-48% מהאנרגיה שאבדה השמש נסחפת על ידי קרני אינפרא אדום קרובות ורחוקות. קרני גמא, קרני רנטגן, אולטרה סגול וקרינת רדיו מהוות רק כ-8%.

החלק הגלוי של קרינת השמש, כאשר נחקר באמצעות מכשירים לניתוח ספקטרום, מתברר כלא הומוגנית - קווי ספיגה שתוארו לראשונה על ידי J. Fraunhofer בשנת 1814 נצפים בספקטרום. קווים אלו נוצרים כאשר פוטונים באורכי גל מסוימים נספגים על ידי אטומים של יסודות כימיים שונים בשכבות העליונות, הקרות יחסית, של אטמוספירת השמש. ניתוח ספקטרלי מאפשר לנו לקבל מידע על הרכב השמש, שכן קבוצה מסוימת של קווים ספקטרליים מאפיינת יסוד כימי בצורה מדויקת ביותר. לדוגמה, באמצעות תצפיות על הספקטרום של השמש, נחזה גילוי הליום, שבודד מאוחר יותר על פני כדור הארץ.

סוגי קרינה

במהלך תצפיות, מדענים גילו שהשמש היא מקור רב עוצמה של פליטת רדיו. גלי רדיו חודרים לחלל הבין-פלנטרי ונפלטים על ידי הכרומוספרה (גלי סנטימטר) והקורונה (גלי דצימטר ומטר). לפליטת רדיו מהשמש שני מרכיבים - קבוע ומשתנים (התפרצויות, "סופות רעש"). במהלך התלקחויות שמש חזקות, פליטת הרדיו מהשמש עולה אלפי ואף מיליוני פעמים בהשוואה לפליטת הרדיו מהשמש השקטה. פליטת רדיו זו אינה תרמית במהותה.

קרני רנטגן מגיעות בעיקר מהשכבות העליונות של הכרומוספרה והקורונה. הקרינה חזקה במיוחד בשנות פעילות השמש המרבית.

השמש פולטת לא רק אור, חום וכל שאר סוגי הקרינה האלקטרומגנטית. הוא גם מקור לזרימה מתמדת של חלקיקים - גופיות. ניטרינו, אלקטרונים, פרוטונים, חלקיקי אלפא וגרעיני אטום כבדים יותר מהווים כולם יחד את הקרינה הגופנית של השמש. חלק ניכר מקרינה זו הוא יציאה מתמשכת פחות או יותר של פלזמה - רוח השמש, שהיא המשך של השכבות החיצוניות של אטמוספירת השמש - עטרה סולארית. על רקע רוח הפלזמה הנושבת ללא הרף, אזורים בודדים על השמש הם מקורות לזרימה מכוונת יותר, משופרת, מה שנקרא גופי. סביר להניח שהם קשורים לאזורים מיוחדים בקורונה השמשית - חורים קורונליים, וגם, אולי, לאזורים פעילים ארוכים בשמש. לבסוף, השטפים החזקים ביותר לטווח קצר של חלקיקים, בעיקר אלקטרונים ופרוטונים, קשורים להתלקחויות שמש. כתוצאה מההתלקחויות העוצמתיות ביותר, חלקיקים יכולים להשיג מהירויות שהן חלק ניכר ממהירות האור. חלקיקים בעלי אנרגיות כה גבוהות נקראים קרני שמש קוסמיות.

לקרינת גופי השמש השפעה חזקה על כדור הארץ, ובעיקר על השכבות העליונות של האטמוספירה והשדה המגנטי שלו, וגורמת לתופעות גיאופיזיות רבות. המגנטוספירה והאטמוספירה של כדור הארץ מגנים עלינו מפני ההשפעות המזיקות של קרינת השמש.

עוצמת קרינת השמש

לאחר טמפרטורות גבוהות במיוחד, השמש היא מקור חזק מאוד לקרינה. לטווח הנראה של קרינת השמש יש את עוצמת הקרינה הגבוהה ביותר. במקביל, כמות גדולה של ספקטרום בלתי נראה מגיע גם לכדור הארץ. תהליכים מתרחשים בתוך השמש שבהם אטומי הליום מסונתזים מאטומי מימן. תהליכים אלו נקראים תהליכי היתוך גרעיני, הם מלווים בשחרור כמויות עצומות של אנרגיה. אנרגיה זו גורמת לשמש להתחמם לטמפרטורה של 15 מיליון מעלות צלזיוס (בחלקה הפנימי).

על פני השמש (פוטוספירה) הטמפרטורה מגיעה ל-5500 מעלות צלזיוס. על פני השטח הזה, השמש פולטת אנרגיה של 63 MW/m². רק חלק קטן מהקרינה הזו מגיע לפני השטח של כדור הארץ, מה שמאפשר לאנושות להתקיים בנוחות על הפלנטה שלנו. עוצמת הקרינה הממוצעת באטמוספירה של כדור הארץ היא בערך 1367 W/m². ערך זה יכול לנוע בטווח של 5% בשל העובדה שכדור הארץ מתרחק במסלול אליפטי במרחקים שונים במהלך השנה. הערך של 1367 W/m² נקרא קבוע השמש.

אנרגיית השמש על פני כדור הארץ

האטמוספירה של כדור הארץ אינה מאפשרת לכל אנרגיית השמש לעבור דרכה. פני כדור הארץ אינם מגיעים ליותר מ-1000 W/m2. חלק מהאנרגיה נספגת, חלק משתקף בשכבות האטמוספירה ובעננים. כמות גדולה של קרינה מפוזרת בשכבות האטמוספירה וכתוצאה מכך נוצרת קרינה מפוזרת (דיפוזית). על פני כדור הארץ מוחזר גם חלק מהקרינה והופכת לקרינה מפוזרת. הסכום של קרינה מפוזרת וישירה נקרא קרינת שמש כוללת. קרינה מפוזרת יכולה לנוע בין 20 ל-60%.

כמות האנרגיה המגיעה לפני כדור הארץ מושפעת גם מקו הרוחב הגיאוגרפי וזמן השנה. הציר של כוכב הלכת שלנו, העובר דרך הקטבים, נוטה ב-23.5 מעלות ביחס למסלולו סביב השמש. בין מרץ

עד ספטמבר, אור השמש נופל יותר על חצי הכדור הצפוני, בשאר הזמן - על חצי הכדור הדרומי. לכן, אורך היום בקיץ ובחורף שונה. קו הרוחב של האזור משפיע על אורך שעות האור. ככל שמתרחקים צפונה, כך זה ארוך יותר בקיץ ולהיפך.

אבולוציה של השמש

ההנחה היא שהשמש נולדה בערפילית גז דחוסה ואבק. יש לפחות שתי תיאוריות לגבי מה שגרם להתכווצות הראשונית של הערפילית. לפי אחד מהם, ההנחה היא שאחת הזרועות הספירליות של הגלקסיה שלנו עברה באזור החלל שלנו לפני כ-5 מיליארד שנים. הדבר עלול לגרום לדחיסה קלה ולהוביל להיווצרות מרכזי כובד בענן אבק הגז. ואכן, אנו רואים כעת מספר די גדול של כוכבים צעירים וענני גז זוהרים לאורך זרועות הספירלה. תיאוריה אחרת מציעה שאיפשהו בקרבת מקום (בקנה מידה של היקום, כמובן) התפוצצה סופרנובה מסיבית עתיקה. גל ההלם שנוצר יכול להיות חזק מספיק כדי להתחיל היווצרות כוכבים בערפילית אבק הגז "שלנו". תיאוריה זו נתמכת על ידי העובדה שמדענים שחקרו מטאוריטים גילו לא מעט יסודות שיכולים היו להיווצר במהלך פיצוץ סופרנובה.

יתר על כן, כאשר מסה עצומה כזו (2 * 1030 ק"ג) נדחסה בהשפעת כוחות הכבידה, היא חיממה את עצמה חזק בלחץ פנימי לטמפרטורות שבהן יכלו להתחיל תגובות תרמו-גרעיניות במרכזה. בחלק המרכזי, הטמפרטורה על השמש היא 15,000,000K, והלחץ מגיע למאות מיליארדי אטמוספרות. כך הודלק כוכב בן יומו (לא להתבלבל עם כוכבים חדשים).

השמש בתחילת חייה כללה בעיקר מימן. מימן הוא שהופך להליום במהלך תגובות תרמו-גרעיניות, ומשחרר אנרגיה הנפלטת מהשמש. השמש שייכת לסוג של כוכבים הנקראים ננס צהוב. זהו כוכב רצף ראשי ושייך למחלקה הספקטרלית G2. המסה של כוכב בודד קובעת בבירור את גורלו. במהלך חייו (~5 מיליארד שנים), במרכז הכוכב שלנו, שבו הטמפרטורה גבוהה למדי, נשרף כמחצית מכל המימן שם. בערך אותו פרק זמן, 5 מיליארד שנים, נותרה לשמש לחיות בצורה אליה אנו רגילים.

לאחר שיגמר המימן במרכז הכוכב, השמש תגדל ותהפוך לענק אדום. תהיה לכך השפעה דרמטית על כדור הארץ: הטמפרטורות יעלו, האוקיינוסים ירתחו, החיים יהפכו לבלתי אפשריים. ואז, לאחר שמיצה את ה"דלק" לחלוטין ואין לו עוד כוח להחזיק את השכבות החיצוניות של הענק האדום, הכוכב שלנו יסיים את חייו כגמד לבן, וישמח את האסטרונומים החוץ-ארציים הלא ידועים של העתיד בערפילית פלנטרית חדשה, שצורתו עשויה להתברר כמוזרה מאוד בשל השפעת כוכבי הלכת.

מותה של השמש לפי זמן

• תוך 1.1 מיליארד שנים בלבד, הכוכב יגדיל את בהירותו ב-10%, מה שיוביל לחימום חזק של כדור הארץ.
• בעוד 3.5 מיליארד שנים, הבהירות תגדל ב-40%. האוקיינוסים יתחילו להתאדות וכל החיים על פני כדור הארץ יסתיימו.
• לאחר 5.4 מיליארד שנים, יגמר הדלק בליבת הכוכב - מימן. השמש תתחיל להגדיל את גודלה בגלל הנדירות של הקליפה החיצונית וחימום הליבה.
• בעוד 7.7 מיליארד שנים, הכוכב שלנו יהפוך לענק אדום, כי להגדיל פי 200 בגלל זה כוכב הלכת מרקורי ייקלט.
• בסופו של דבר, לאחר 7.9 מיליארד שנים, השכבות החיצוניות של הכוכב יהיו כה דקות עד שהן יתפוררו לערפילית, ובמרכז השמש לשעבר יהיה עצם קטן - ננס לבן. כך מערכת השמש שלנו תסיים את קיומה. כל מרכיבי הבניין שנותרו לאחר הקריסה לא יאבדו הם יהפכו לבסיס להולדת כוכבים וכוכבי לכת חדשים.

1. הכוכבים הנפוצים ביותר ביקום הם ננסים אדומים. הדבר נובע בעיקר מהמסה הנמוכה שלהם, המאפשרת להם לחיות זמן רב מאוד לפני שהם הופכים לגמדים לבנים.
2. כמעט לכל הכוכבים ביקום יש את אותו הרכב כימי ותגובת ההיתוך הגרעיני מתרחשת בכל כוכב והיא כמעט זהה, נקבעת רק לפי כמות הדלק.
3. כפי שאנו יודעים, כמו ננס לבן, כוכבי נויטרונים הם אחד התהליכים האחרונים של התפתחות הכוכבים, הנובעים בעיקר לאחר פיצוץ סופרנובה. בעבר, לעתים קרובות היה קשה להבחין בין ננס לבן מכוכב נויטרונים, אך כעת מדענים המשתמשים בטלסקופים מצאו הבדלים ביניהם. כוכב נויטרונים אוסף יותר אור סביב עצמו וקל לראות זאת באמצעות טלסקופים אינפרא אדום. מקום שמיני בין עובדות מעניינות על כוכבים.
4. בשל המסה המדהימה שלו, לפי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, חור שחור הוא למעשה עיקול בחלל כך שכל מה שנמצא בשדה הכבידה שלו נדחק אליו. שדה הכבידה של חור שחור הוא כל כך חזק שאפילו אור לא יכול להימלט ממנו.
5. ככל הידוע לנו, כשנגמר הדלק לכוכב, הכוכב יכול לגדול בגודל של יותר מפי 1000, ואז הוא הופך לגמד לבן, ובשל מהירות התגובה הוא מתפוצץ. תגובה זו ידועה יותר בתור סופרנובה. מדענים מציעים כי בשל תהליך ארוך זה, נוצרים חורים שחורים מסתוריים כאלה.
6. רבים מהכוכבים שאנו רואים בשמי הלילה יכולים להופיע כהצצה אחת בלבד של אור. עם זאת, זה לא תמיד המצב. רוב הכוכבים שאנו רואים בשמים הם למעשה שתי מערכות כוכבים, או מערכות כוכבים בינאריות. הם פשוט רחוקים בצורה בלתי נתפסת ונראה לנו שאנחנו רואים רק כתם אור אחד.
7. הכוכבים בעלי תוחלת החיים הקצרה ביותר הם המסיביים ביותר. הם מסה גבוהה של כימיקלים ונוטים לשרוף את הדלק שלהם הרבה יותר מהר.
8. למרות העובדה שלפעמים נדמה לנו שהשמש והכוכבים מנצנצים, למעשה זה לא המקרה. האפקט המהבהב הוא רק האור מהכוכב, שעובר בשלב זה באטמוספירה של כדור הארץ אך טרם הגיע לעינינו. מקום שלישי בין העובדות המעניינות ביותר על כוכבים.
9. המרחקים הכרוכים בהערכת המרחק של כוכב הם עצומים בצורה בלתי נתפסת. הבה נבחן דוגמה: הכוכב הקרוב ביותר לכדור הארץ נמצא במרחק של כ-4.2 שנות אור, וכדי להגיע אליו, אפילו בספינה המהירה ביותר שלנו, ייקח כ-70,000 שנים.
10. הכוכב המגניב ביותר הידוע הוא הננס החום CFBDSIR 1458+10B, שטמפרטורה שלו היא כ-100 מעלות צלזיוס בלבד. לכוכב החם ביותר הידוע, ענק על כחול בשביל החלב בשם Zeta Puppis, יש טמפרטורה של מעל 42,000 מעלות צלזיוס.

מהי השמש? בקנה מידה של היקום הגלוי, זהו רק כוכב זעיר בפאתי הגלקסיה הנקראת שביל החלב. אבל עבור כדור הארץ, השמש היא לא רק קריש חם של גז, אלא מקור של חום ואור הנחוצים לקיומם של כל היצורים החיים.

מאז התקופות הפרהיסטוריות, אור היום היה מושא לפולחן תנועתו על פני הרקיע הייתה קשורה לגילוי כוחות אלוהיים. המחקר על השמש והקרינה שלה החל עוד לפני אימוץ המודל ההליוצנטרי של ניקולאוס קופרניקוס, המוחות הגדולים ביותר של תרבויות עתיקות תמהו על מסתוריו.

ההתקדמות הטכנולוגית העניקה לאנושות את ההזדמנות לחקור לא רק את התהליכים בתוך השמש ועל פני השטח, אלא גם שינויים באקלים כדור הארץ בהשפעתה. נתונים סטטיסטיים מאפשרים לנו לתת תשובה ברורה לשאלה מהי קרינת השמש, כיצד היא נמדדת ולקבוע את השפעתה על אורגניזמים חיים המאכלסים את כדור הארץ.

איך קוראים לקרינת השמש?

טיבה של קרינת השמש נותרה לא ברורה עד שבתחילת המאה העשרים הציע האסטרונום המצטיין ארתור אדינגטון שהמקור לאנרגיה סולארית ענקית הוא תגובות ההיתוך התרמו-גרעיניות המתרחשות במעמקיה. הטמפרטורה ליד הליבה שלו (כ-15 מיליון מעלות) מספיקה לפרוטונים להתגבר על כוח הדחייה ההדדית וליצור גרעיני הליום כתוצאה מהתנגשות.

לאחר מכן, מדענים (במיוחד אלברט איינשטיין) גילו שמסת גרעין ההליום קטנה במקצת מהמסה הכוללת של ארבעת הפרוטונים שמהם הוא נוצר. תופעה זו נקראת פגם המוני. לאחר שהתחקה אחר הקשר בין מסה לאנרגיה, גילו מדענים כי עודף זה משתחרר בצורה של קרני גמא.

כאשר הם נעים מהליבה אל פני השמש דרך שכבות הגזים המרכיבים אותה, קוונטות גמא נמחצות והופכות לגלים אלקטרומגנטיים, ביניהם אור הנראה לעין האנושית. תהליך זה אורך כ-10 מיליון שנים. ולוקח רק 8 דקות להגיע לקרינת השמש על פני כדור הארץ.

קרינת השמש כוללת גלים אלקטרומגנטיים בעלי טווח רחב ואת רוח השמש, שהיא זרם של חלקיקי אור ואלקטרונים.

אילו סוגי קרינת שמש קיימים ומאפייניה

בגבול האטמוספירה של כדור הארץ, עוצמת קרינת השמש היא ערך קבוע. אנרגיית השמש היא בדידה ומועברת במנות (קוואנטות) של אנרגיה, אך תרומתם הגופנית קטנה יחסית, לכן קרני השמש נחשבות כגלים אלקטרומגנטיים המתפשטים בצורה אחידה וישרה.

מאפיין הגל העיקרי הוא אורך הגל שבו מבחינים בין סוגי הקרינה:

• גלי רדיו;
• אינפרא אדום (תרמית);
• אור גלוי (לבן);
• אוּלְטרָה סָגוֹל;
• קרני גמא.

קרינת השמש מיוצגת על ידי קרינת אינפרא אדום (IR), נראית (VS) וקרינה אולטרה סגולה (UV) ביחס של 52%, 43% ו-5%, בהתאמה. מדד כמותי של קרינת השמש נחשב לקרינה (צפיפות שטף האנרגיה) - אנרגיית קרינה המתקבלת ליחידת זמן ליחידת משטח.

התפלגות קרינת השמש על פני כדור הארץ

רוב הקרינה נספגת באטמוספירה של כדור הארץ ומחממת אותה לטמפרטורה המוכרת לאורגניזמים חיים. שכבת האוזון מאפשרת רק 1% מהקרניים האולטרה סגולות לעבור דרכה ומשמשת כמגן מפני קרינה אגרסיבית יותר של גלים קצרים.

האטמוספרה סופגת כ-20% מקרני השמש ומפזרת 30% לכיוונים שונים. כך, רק מחצית מאנרגיית הקרינה, הנקראת קרינת שמש ישירה, מגיעה אל פני כדור הארץ.

עוצמת קרינת השמש הישירה מושפעת ממספר גורמים:

• זווית נפילת אור השמש (קו רוחב גיאוגרפי);
• מרחק מנקודת הפגיעה לשמש (זמן השנה);
• אופי המשטח הרפלקטיבי;
• שקיפות האווירה (עננות, זיהום).

קרינה מפוזרת וישירה מהווה את סך קרינת השמש, שעוצמתה נמדדת בקלוריות ליחידת שטח פנים. ברור שקרינת השמש משפיעה רק בשעות היום והיא מתפזרת בצורה לא אחידה על פני כדור הארץ. עוצמתו עולה ככל שהוא מתקרב לקטבים, אך השלג משקף חלק גדול יותר של אנרגיית הקרינה, וכתוצאה מכך האוויר אינו מתחמם. לכן, האינדיקטור הכולל יורד עם המרחק מקו המשווה.

פעילות השמש מעצבת את האקלים של כדור הארץ ומשפיעה על תהליכי החיים של האורגניזמים המאכלסים אותו. בשטח מדינות חבר העמים (בחצי הכדור הצפוני), קרינה מפוזרת שולטת בעונת החורף, וקרינה ישירה שולטת בקיץ.

קרינת אינפרא אדום ותפקידה בחיי האנושות

קרינת השמש ברובה בלתי נראית לעין האנושית. הוא זה שמחמם את אדמת כדור הארץ, אשר לאחר מכן משחרר חום לאטמוספירה. לפיכך, הטמפרטורה האופטימלית לחיים על פני כדור הארץ ותנאי האקלים הרגילים נשמרים.

בנוסף לשמש, כל הגופים המחוממים הם מקורות לקרינה אינפרא אדומה. כל מכשירי ומכשירי החימום פועלים על פי עיקרון זה, מה שמאפשר לראות עצמים מחוממים פחות או יותר בתנאי ראות גרועים.

העובדה שאדם אינו מסוגל לתפוס אור אינפרא אדום אינה מפחיתה את השפעתו על הגוף. סוג זה של קרינה מצא יישום ברפואה בשל התכונות הבאות:

• הרחבת כלי דם, נורמליזציה של זרימת הדם;
• עלייה במספר הלויקוציטים;
• טיפול בדלקת כרונית ואקוטית של איברים פנימיים;
• מניעת מחלות עור;
• הסרת צלקות קולואידיות, טיפול בפצעים שאינם מרפאים.

תרמוגרפיות אינפרא אדום מאפשרות זיהוי בזמן של מחלות שלא ניתן לאבחן בשיטות אחרות (קרישי דם, גידולים סרטניים וכו'). קרינת אינפרא אדומה היא מעין "נוגד" לקרינה אולטרה סגולה שלילית, ולכן תכונות הריפוי שלה משמשות לשחזור בריאותם של אנשים ששהו בחלל החיצון במשך זמן רב.

מנגנון הפעולה של קרני אינפרא אדום לא נחקר במלואו וכמו כל סוג של קרינה, אם משתמשים בהם בצורה לא נכונה, עלולה להזיק לבריאות האדם. טיפול בקרני אינפרא אדום אסור בנוכחות דלקת מוגלתית, דימום, גידולים ממאירים, אי ספיקת מחזור הדם המוחי ומערכת הלב וכלי הדם.

הרכב ספקטרלי ותכונות האור הנראה

אלומות האור מתפשטות בקו ישר ואינן חופפות זו לזו, מה שמעלה שאלה הוגנת: מדוע העולם מסביבנו מפליא בשלל הגוונים השונים. הסוד טמון בתכונות הבסיסיות של האור: השתקפות, שבירה ובליעה.

ידוע בוודאות שעצמים אינם פולטים אור הוא נספג על ידם באופן חלקי ומוחזר בזוויות שונות בהתאם לתדר. הראייה האנושית התפתחה במשך מאות שנים, אך הרשתית של העין יכולה לתפוס רק טווח מוגבל של אור מוחזר בפער הצר שבין קרינה אינפרא אדום לקרינה אולטרה סגולה.

חקר תכונות האור הוליד לא רק ענף נפרד בפיזיקה, אלא גם למספר תיאוריות ופרקטיקות לא מדעיות המבוססות על השפעת הצבע על מצבו הנפשי והפיזי של הפרט. באמצעות הידע הזה, אדם מקשט את החלל שמסביב בצבע הכי נעים לעין, מה שהופך את החיים לנוחים ככל האפשר.

קרינה אולטרה סגולה והשפעתה על גוף האדם

הספקטרום האולטרה סגול של אור השמש מורכב מגלים ארוכים, בינוניים וקצרים, הנבדלים זה מזה בתכונות הפיזיקליות ובאופי השפעתם על אורגניזמים חיים. קרניים אולטרה סגולות, השייכות לספקטרום הגלים הארוכים, מפוזרות בעיקר באטמוספירה ואינן מגיעות אל פני כדור הארץ. ככל שאורך הגל קצר יותר, כך האולטרה סגול חודר לעור עמוק יותר.

קרינה אולטרה סגולה נחוצה כדי לתמוך בחיים על פני כדור הארץ. לקרני UV יש את ההשפעות הבאות על גוף האדם:

• רוויה עם ויטמין D, הכרחי להיווצרות רקמת עצם;
• מניעת אוסטאוכונדרוזיס ורככת בילדים;
• נורמליזציה של תהליכים מטבוליים וסינתזה של אנזימים שימושיים;
• הפעלה של התחדשות רקמות;
• זרימת דם משופרת, הרחבת כלי דם;
• הגברת חסינות;
• הפגת התרגשות עצבית על ידי גירוי ייצור אנדורפינים.

למרות הרשימה הענפה של תכונות חיוביות, שיזוף לא תמיד יעיל. חשיפה ממושכת לשמש בזמנים לא נוחים או בתקופות של פעילות סולארית גבוהה באופן חריג שוללת את התכונות המועילות של קרני UV.

לקרינה אולטרה סגולה במינונים גבוהים יש את ההשפעה ההפוכה בדיוק מהצפוי:

• אדמומיות (אדמומיות בעור) וכוויות שמש;
• היפרמיה, נפיחות;
• טמפרטורת גוף מוגברת;
• כאבי ראש;
• תפקוד לקוי של מערכת החיסון והעצבים המרכזית;
• אובדן תיאבון, בחילות, הקאות.

סימנים אלה הם תסמינים של מכת שמש, שבה הידרדרות מצבו של אדם יכולה להתרחש מבלי לשים לב. נוהל למכת שמש:

• להעביר את האדם מהאזור החשוף לאור שמש ישיר למקום קריר;
• שכב על הגב והרם את הרגליים למצב מוגבה כדי לנרמל את זרימת הדם;
• לשטוף את הפנים והצוואר במים קרירים, רצוי לעשות קומפרס על המצח;
• לספק את ההזדמנות לנשום בחופשיות ולהיפטר מבגדים צמודים;
• תן לשתות כמות קטנה של מים קרים נקיים תוך חצי שעה.

במקרים חמורים, במקרה של אובדן הכרה, יש צורך להזעיק אמבולנס ובמידת האפשר להביא את הנפגע לעשתונותיו. הטיפול הרפואי במטופל מורכב ממתן חירום של גלוקוז או חומצה אסקורבית לווריד.

כללי שיזוף בטוח

קרני UV מעוררות סינתזה של הורמון מיוחד, מלנין, בעזרתו עור האדם מתכהה ומקבל גוון ברונזה. ויכוחים על היתרונות והנזקים של השיזוף נמשכים כבר עשרות שנים.

הוכח ששיזוף הוא תגובת ההגנה של הגוף לקרינה אולטרה סגולה, ושיזוף מוגזם מגביר את הסיכון לגידולים ממאירים.

אם הרצון לחלוק כבוד לאופנה שורר, אתה צריך להבין מהי קרינת שמש, איך להגן על עצמך מפניה ולעקוב אחר המלצות פשוטות:

• להשתזף בהדרגה אך ורק בבוקר או בערב;
• אין להישאר באור שמש ישיר יותר משעה;
• להחיל סוכני הגנה על העור;
• לשתות יותר מים נקיים כדי למנוע התייבשות;
• לכלול בתזונה שלך מזונות המכילים ויטמין E, בטא-קרוטן, טירוזין וסלניום;
• להגביל את צריכת משקאות אלכוהוליים.

תגובת הגוף לקרינה אולטרה סגולה היא אינדיבידואלית, ולכן יש לבחור את זמן השיזוף ומשך הזמן בהתחשב בסוג העור ובמצב בריאותו של האדם.

שיזוף הוא התווית נגד ביותר לנשים בהריון, קשישים, אנשים עם מחלות עור, אי ספיקת לב, הפרעות נפשיות ונוכחות של גידולים ממאירים.

דאז'בוג בקרב הסלאבים, אפולו בקרב היוונים הקדמונים, מיטרה בקרב ההודו-איראנים, אמון רה בקרב המצרים הקדמונים, טונאטיו בקרב האצטקים – בפנתיאיזם הקדום קראו אנשים לאל השמש בשמות אלו.

מאז ימי קדם, אנשים הבינו עד כמה חשובה השמש לחיים על פני כדור הארץ והאלו אותה.

עוצמת הבהירות של השמש עצומה ומסתכמת ב-3.85x10 23 קילוואט. אנרגיה סולארית הפועלת על שטח של 1 מ"ר בלבד מסוגלת להטעין מנוע של 1.4 קילוואט.

מקור האנרגיה הוא התגובה התרמו-גרעינית המתרחשת בליבת הכוכב.

ה-4 שהוא יצר במקרה זה מהווה כמעט (0.01%) את כל ההליום של כדור הארץ.

הכוכב של המערכת שלנו פולט קרינה אלקטרומגנטית וגופית. מבחוץ של עטרה של השמש, רוח השמש, המורכבת מפרוטונים, אלקטרונים וחלקיקי α, "נושבת" לחלל החיצון. עם רוח השמש, 2-3x10 -14 מסות של הכוכב אובדות מדי שנה. סופות מגנטיות ואורורה קשורות לקרינה גופנית.

קרינה אלקטרומגנטית (קרינת שמש) מגיעה לפני השטח של הפלנטה שלנו בצורה של קרניים ישירות ומפוזרות. הטווח הספקטרלי שלו הוא:

• קרינה אולטרה סגולה;
• צילומי רנטגן;
• קרני γ.

חלק הגל הקצר מהווה רק 7% מהאנרגיה. האור הנראה מהווה 48% מאנרגיית הקרינה של השמש. הוא מורכב בעיקר מספקטרום קרינה כחול-ירוק, 45% היא קרינת אינפרא אדום ורק חלק קטן מיוצג על ידי קרינת רדיו.

קרינה אולטרה סגולה, בהתאם לאורך הגל, מחולקת ל:

רוב הקרינה האולטרה סגולה באורך הגל הארוכה מגיעה אל פני כדור הארץ. כמות אנרגיית ה-UV-B המגיעה לפני השטח של כדור הארץ תלויה במצב שכבת האוזון. UV-C נספג כמעט לחלוטין בשכבת האוזון ובגזים האטמוספריים. עוד בשנת 1994, WHO ו-WMO הציעו להציג אינדקס אולטרה סגול (UV, W/m2).

החלק הנראה של האור אינו נספג באטמוספירה, אבל גלים של ספקטרום כלשהו מפוזרים. צבע אינפרא אדום או אנרגיה תרמית של גל אמצע נספגת בעיקר על ידי אדי מים ופחמן דו חמצני. מקור ספקטרום הגלים הארוכים הוא פני כדור הארץ.

לכל הטווחים הנ"ל יש חשיבות רבה לחיים על פני כדור הארץ. חלק ניכר מקרינת השמש אינו מגיע אל פני כדור הארץ. סוגי הקרינה הבאים מתועדים ליד פני כוכב הלכת:

• 1% אולטרה סגול;
• 40% אופטי;
• 59% אינפרא אדום.

סוגי קרינה

עוצמת קרינת השמש תלויה ב:

• רוֹחַב;
• עוֹנָה;
• שעה ביום;
• תנאים אטמוספריים;
• תכונות ותבליט של פני כדור הארץ.

בחלקים שונים של כדור הארץ, קרינת השמש משפיעה באופן שונה על אורגניזמים חיים.

ניתן לחלק תהליכים פוטו-ביולוגיים המתרחשים בהשפעת אנרגיית האור, בהתאם לתפקידם, לקבוצות הבאות:

• סינתזה של חומרים פעילים ביולוגית (פוטוסינתזה);
• תהליכים פוטו-ביולוגיים המסייעים בניווט בחלל ומסייעים בהשגת מידע (פוטוטקסיס, ראייה, פוטופריודיזם);
• השפעות מזיקות (מוטציות, תהליכים מסרטנים, השפעות הרסניות על חומרים ביו-אקטיביים).

חישוב בידוד

לקרינת האור השפעה מעוררת על תהליכים פוטו-ביולוגיים בגוף - סינתזה של ויטמינים, פיגמנטים, פוטוסטימולציה תאית. השפעת הרגישות של אור השמש נחקרת כעת.

קרינה אולטרה סגולה, המשפיעה על עור גוף האדם, מגרה את הסינתזה של ויטמינים D, B4 וחלבונים, שהם מווסתים של תהליכים פיזיולוגיים רבים. קרינה אולטרה סגולה משפיעה על:

• תהליכים מטבוליים;
• מערכת החיסון;
• מערכת העצבים;
• מערכת אנדוקרינית.

השפעת הרגישות של קרינה אולטרה סגולה תלויה באורך הגל:

ההשפעה המעוררת של אור השמש מתבטאת בהגברת חסינות ספציפית ולא ספציפית. לדוגמה, בילדים הנחשפים לקרינת UV טבעית מתונה, מספר ההצטננות מצטמצם ב-1/3. במקביל, יעילות הטיפול עולה, אין סיבוכים, ותקופת המחלה מצטמצמת.

תכונות קוטל החיידקים של ספקטרום הגלים הקצרים של קרינת UV משמשות ברפואה, בתעשיית המזון ובייצור תרופות לחיטוי סביבות, אוויר ומוצרים. קרינה אולטרה סגולה הורסת את חיידק השחפת תוך דקות ספורות, סטפילוקוקוס תוך 25 דקות, ואת הגורם הגורם לקדחת טיפוס ב-60 דקות.

חסינות לא ספציפית, בתגובה לקרינה אולטרה סגולה, מגיבה בעלייה בטיטרי מחמאה ובאגלוטינציה, ובעלייה בפעילות הפגוציטים. אבל קרינת UV מוגברת גורמת לשינויים פתולוגיים בגוף:

• סרטן העור;
• אריתמה סולארית;
• פגיעה במערכת החיסון, המתבטאת בהופעת נמשים, nevi, lentigines סולאריים.

אור שמש גלוי:

• מאפשר להשיג 80% מהמידע באמצעות מנתח חזותי;
• מאיץ תהליכים מטבוליים;
• משפר את מצב הרוח ואת הרווחה הכללית;
• מחמם;
• משפיע על מצב מערכת העצבים המרכזית;
• קובע את המקצבים הצירקדיים.

מידת החשיפה לקרינה אינפרא אדומה תלויה באורך הגל:

• גל ארוך - בעל יכולת חדירה חלשה והוא נספג במידה רבה על ידי פני העור, וגורם לאדמת;
• גל קצר - חודר לעומק הגוף, מספק מרחיב כלי דם, משכך כאבים ואנטי דלקתי.

בנוסף להשפעתה על אורגניזמים חיים, לקרינת השמש חשיבות רבה בעיצוב האקלים של כדור הארץ.

חשיבותה של קרינת השמש לאקלים

השמש היא מקור החום העיקרי המעצב את האקלים של כדור הארץ. בשלבים הראשונים של התפתחות כדור הארץ, השמש פלטה 30% פחות חום מאשר כעת. אבל הודות לרוויה של האטמוספירה בגזים ובאבק וולקני, האקלים על פני כדור הארץ היה לח וחם.

ישנה מחזוריות בעוצמת הבידוד, הגורמת להתחממות ולקירור האקלים. מחזוריות מסבירה את עידן הקרח הקטן, שהחל במאות ה-14-19. והתחממות האקלים שנצפתה בתקופה 1900-1950.

בהיסטוריה של הפלנטה קיימת מחזוריות של שינויים בנטיית הציר ובאקסצנטריות של המסלול, המשנה את הפיזור מחדש של קרינת השמש על פני השטח ומשפיע על האקלים. לדוגמא, שינויים אלו באים לידי ביטוי בגידול ובירידה בשטח מדבר סהרה.

תקופות בין-קרחוניות נמשכות כ-10,000 שנים. כדור הארץ נמצא כיום בתקופה בין-קרחונית הנקראת ההליוקן. הודות לפעילות חקלאית מוקדמת של האדם, תקופה זו נמשכה זמן רב מהצפוי.

מדענים תיארו מחזורים של 35-45 שנים של שינויי אקלים, במהלכם אקלים יבש וחם משתנה לאקלים קריר ולח. הם משפיעים על מילוי גופי המים הפנימיים, מפלס האוקיינוס ​​העולמי ושינויים בקרחונים באזור הארקטי.

קרינת השמש מתפזרת בצורה שונה. כך למשל, בקווי הרוחב האמצעיים בתקופה שבין 1984 ל-2008 חלה עלייה בקרינת השמש הכוללת והישירה וירידה בקרינה המפוזרת. שינויים בעוצמה נצפים גם במהלך השנה. לפיכך, השיא מתרחש בחודשים מאי-אוגוסט, והמינימום מתרחש בחורף.

מכיוון שגובה השמש ומשך שעות האור בקיץ גדולים יותר, תקופה זו מהווה עד 50% מסך הקרינה השנתית. ובתקופה מנובמבר עד פברואר - רק 5%.

כמות קרינת השמש הנופלת על משטח מסוים של כדור הארץ משפיעה על אינדיקטורים אקלימיים חשובים:

• טֶמפֶּרָטוּרָה;
• לַחוּת;
• לחץ אטמוספרי;
• עֲנְנוּת;
• מִשׁקָע;
• מהירות הרוח.

עלייה בקרינת השמש מגבירה את הטמפרטורה ואת הלחץ האטמוספרי ביחס הפוך. מדענים מצאו שלרמות הקרינה הכוללת והישירה מהשמש יש את ההשפעה הגדולה ביותר על האקלים.

אמצעי הגנה סולארית

לקרינת השמש השפעה מרגישה ומזיקה לבני אדם בצורה של חום ומכת שמש, והשפעות שליליות של קרינה על העור. כיום, מספר רב של מפורסמים הצטרפו לתנועה נגד שיזוף.

אנג'לינה ג'ולי, למשל, אומרת שהיא לא רוצה להקריב כמה שנים מחייה בשביל שבועיים של שיזוף.

כדי להגן על עצמך מפני קרינת השמש, עליך:

1. שיזוף בשעות הבוקר והערב הוא הזמן הבטוח ביותר;
2. להשתמש במשקפי שמש;
3. במהלך תקופת השמש הפעילה:

• לכסות את הראש ואת האזורים הפתוחים של הגוף;
• השתמש בקרם הגנה עם מסנן UV;
• לרכוש ביגוד מיוחד;
• הגן על עצמך עם כובע רחב שוליים או מטריית שמש;
• לשמור על משטר השתייה;
• להימנע מפעילות גופנית אינטנסיבית.

בשימוש מושכל, לקרינת השמש יש השפעה מועילה על גוף האדם.