Matahari memainkan peranan penting bagi kita di Bumi. Ia menyediakan planet dan segala-galanya di atasnya dengan faktor penting seperti cahaya dan haba. Tetapi apakah sinaran suria, spektrum cahaya matahari, bagaimana semua ini memberi kesan kepada kita dan iklim global secara keseluruhan?
Apakah sinaran suria?
Fikiran buruk biasanya muncul di fikiran apabila anda memikirkan perkataan "radiasi". Tetapi sinaran suria sebenarnya adalah perkara yang sangat baik - ia adalah cahaya matahari! Setiap makhluk hidup di Bumi bergantung kepadanya. Ia perlu untuk terus hidup, memanaskan planet, menyediakan makanan untuk tumbuhan.
Radiasi suria ialah semua cahaya dan tenaga yang datang daripada matahari, dan terdapat pelbagai bentuk yang berbeza. Dalam spektrum elektromagnet, pelbagai jenis gelombang cahaya yang dipancarkan oleh matahari dibezakan. Mereka seperti ombak yang anda lihat di lautan: mereka bergerak naik dan turun dan dari satu tempat ke tempat lain. Spektrum kajian suria boleh mempunyai keamatan yang berbeza. Membezakansinaran ultraungu, boleh dilihat dan inframerah.
Cahaya sedang menggerakkan tenaga
Spektrum sinaran suria secara kiasan menyerupai papan kekunci piano. Satu hujungnya mempunyai not rendah, manakala hujung satu lagi mempunyai not tinggi. Perkara yang sama berlaku untuk spektrum elektromagnet. Satu hujung mempunyai frekuensi rendah dan hujung yang satu lagi mempunyai frekuensi tinggi. Gelombang frekuensi rendah adalah panjang untuk tempoh masa tertentu. Ini adalah perkara seperti radar, televisyen dan gelombang radio. Sinaran frekuensi tinggi ialah gelombang tenaga tinggi dengan panjang gelombang yang pendek. Ini bermakna bahawa panjang gelombang itu sendiri adalah sangat pendek untuk tempoh masa tertentu. Ini adalah, sebagai contoh, sinar gamma, sinar-x dan sinar ultraungu.
Anda boleh memikirkannya seperti ini: gelombang frekuensi rendah seperti mendaki bukit dengan kenaikan beransur-ansur, manakala gelombang frekuensi tinggi seperti mendaki bukit yang curam dan hampir menegak dengan cepat. Ketinggian setiap bukit adalah sama. Kekerapan gelombang elektromagnet menentukan berapa banyak tenaga yang dibawanya. Gelombang elektromagnetik yang lebih panjang dan oleh itu frekuensi yang lebih rendah membawa lebih sedikit tenaga berbanding gelombang yang mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dan frekuensi yang lebih tinggi.
Inilah sebabnya sinar-X dan sinaran ultraungu boleh berbahaya. Mereka membawa begitu banyak tenaga sehingga jika ia masuk ke dalam badan anda, ia boleh merosakkan sel dan menyebabkan masalah seperti kanser dan perubahan DNA. Perkara seperti radio dan gelombang inframerah, yang membawa lebih sedikit tenaga, tidak benar-benar memberi kesan kepadakita tiada pengaruh. Itu bagus, kerana anda pastinya tidak mahu membahayakan diri anda dengan hanya menghidupkan stereo.
Cahaya nampak, yang kita dan haiwan lain boleh lihat dengan mata kita, terletak hampir di tengah-tengah spektrum. Kami tidak melihat gelombang lain, tetapi itu tidak bermakna ia tidak ada. Sebenarnya, serangga boleh melihat cahaya ultraungu, tetapi bukan cahaya kelihatan kita. Bunga kelihatan sangat berbeza bagi mereka berbanding kita, dan ini membantu mereka mengetahui tumbuhan yang mana untuk dilawati dan yang mana untuk dijauhi.
Sumber segala tenaga
Kita menganggap cahaya matahari begitu sahaja, tetapi ia tidak semestinya begitu, kerana, sebenarnya, semua tenaga di Bumi bergantung pada bintang besar dan terang ini di pusat sistem suria kita. Dan semasa kita berada di dalamnya, kita juga harus mengucapkan terima kasih kepada atmosfera kita, kerana ia menyerap sebahagian daripada sinaran sebelum ia sampai kepada kita. Ia adalah keseimbangan yang penting: terlalu banyak cahaya matahari dan Bumi menjadi panas, terlalu sedikit dan ia mula membeku.
Melalui atmosfera, spektrum sinaran suria berhampiran permukaan Bumi memberikan tenaga dalam bentuk yang berbeza. Mula-mula, mari lihat pelbagai cara untuk memindahkannya:
- Kekonduksian (konduksi) ialah apabila tenaga dipindahkan daripada sentuhan langsung. Apabila anda membakar tangan anda dengan kuali panas kerana anda terlupa memakai sarung tangan ketuhar, itu pengaliran. Alat memasak memindahkan haba ke tangan anda melalui sentuhan terus. Selain itu, apabila kaki anda menyentuh jubin sejuk di bilik mandi pada waktu pagi, ia memindahkan haba ke lantai melalui sentuhan langsung -kekonduksian dalam tindakan.
- Lesapan ialah apabila tenaga dipindahkan melalui arus dalam bendalir. Ia juga boleh menjadi gas, tetapi prosesnya adalah sama. Apabila cecair dipanaskan, molekul teruja, tersebar dan kurang tumpat, jadi ia cenderung untuk naik. Apabila ia sejuk, ia jatuh semula, mencipta laluan semasa selular.
- Radiasi (radiasi) ialah apabila tenaga dihantar dalam bentuk gelombang elektromagnet. Fikirkan betapa baiknya duduk di sebelah api dan rasakan kehangatan yang dialu-alukan memancar daripadanya kepada anda - itulah sinaran. Gelombang radio, cahaya dan gelombang haba boleh bergerak dari satu tempat ke tempat lain tanpa bantuan sebarang bahan.
Spektra asas sinaran suria
Matahari mempunyai sinaran yang berbeza: daripada sinar-x kepada gelombang radio. Tenaga suria ialah cahaya dan haba. Komposisinya:
- 6-7% cahaya UV,
- kira-kira 42% cahaya kelihatan,
- 51% NIR.
Kami menerima tenaga suria pada keamatan 1 kilowatt setiap meter persegi di aras laut selama berjam-jam sehari. Kira-kira separuh daripada sinaran berada dalam bahagian panjang gelombang pendek yang boleh dilihat dalam spektrum elektromagnet. Separuh lagi berada dalam inframerah dekat dan sedikit dalam ultraungu.
sinaran UV
Ia adalah sinaran ultraungu dalam spektrum suria yang mempunyai keamatan lebih besar daripada yang lain: sehingga 300-400 nm. Bahagian sinaran ini yang tidak diserap oleh atmosferamenghasilkan selaran matahari atau selaran matahari untuk orang yang telah berada di bawah sinar matahari untuk jangka masa yang lama. Sinaran UV dalam cahaya matahari mempunyai kesan kesihatan yang positif dan negatif. Ia merupakan sumber utama vitamin D.
Radiasi kelihatan
Radiasi yang boleh dilihat dalam spektrum suria mempunyai keamatan purata. Anggaran kuantitatif fluks dan variasi dalam taburan spektrumnya dalam julat inframerah yang boleh dilihat dan dekat spektrum elektromagnet adalah sangat menarik dalam kajian kesan suria-daratan. Julat dari 380 hingga 780 nm boleh dilihat dengan mata kasar.
Sebabnya ialah kebanyakan tenaga sinaran suria tertumpu dalam julat ini dan ia menentukan keseimbangan terma atmosfera Bumi. Cahaya matahari ialah faktor utama dalam proses fotosintesis, yang digunakan oleh tumbuhan dan organisma autotrof lain untuk menukar tenaga cahaya kepada tenaga kimia yang boleh digunakan sebagai bahan api untuk badan.
Radiasi inframerah
Spektrum inframerah, yang menjangkau dari 700nm hingga 1,000,000nm (1mm), mengandungi bahagian penting sinaran elektromagnet yang sampai ke Bumi. Sinaran inframerah dalam spektrum suria mempunyai tiga jenis keamatan. Para saintis membahagikan julat ini kepada 3 jenis berdasarkan panjang gelombang:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Kesimpulan
Banyakhaiwan (termasuk manusia) mempunyai sensitiviti dalam julat kira-kira 400-700 nm, dan spektrum penglihatan warna yang boleh digunakan pada manusia, sebagai contoh, adalah kira-kira 450-650 nm. Selain kesan yang berlaku pada waktu matahari terbenam dan matahari terbit, komposisi spektrum berubah terutamanya berkaitan dengan cara cahaya matahari secara langsung menyentuh tanah.
Setiap dua minggu, Matahari membekalkan planet kita dengan tenaga yang mencukupi untuk sepanjang tahun. Dalam hal ini, sinaran suria semakin dianggap sebagai sumber tenaga alternatif.
