A Nap fontos szerepet játszik számunkra a Földön. Fontos tényezőkkel látja el a bolygót és mindent, ami rajta van, mint például a fény és a hő. De mi a napsugárzás, a napfény spektruma, hogyan hat mindez ránk és a globális éghajlat egészére?
Mi a napsugárzás?
A „sugárzás” szóra általában rossz gondolatok jutnak eszünkbe. De a napsugárzás valójában nagyon jó dolog – ez a napfény! A Földön minden élőlény tőle függ. Szükséges a túléléshez, felmelegíti a bolygót, táplálékot ad a növényeknek.
A napsugárzás a Napból származó összes fény és energia, és ennek számos formája létezik. Az elektromágneses spektrumban a nap által kibocsátott különböző típusú fényhullámokat különböztetjük meg. Olyanok, mint az óceánban látható hullámok: fel-le mozognak, és egyik helyről a másikra. A napelemzés spektruma különböző intenzitású lehet. Megkülönböztetniultraibolya, látható és infravörös sugárzás.
A fény mozgatja az energiát
A napsugárzás spektruma átvitt értelemben egy zongorabillentyűzetre hasonlít. Az egyik végén alacsony, míg a másik végén magas hangok vannak. Ugyanez vonatkozik az elektromágneses spektrumra is. Az egyik végén alacsony, a másik végén magas a frekvencia. Az alacsony frekvenciájú hullámok hosszúak egy adott ideig. Ezek olyan dolgok, mint a radar, a televízió és a rádióhullámok. A nagyfrekvenciás sugárzások nagy energiájú, rövid hullámhosszú hullámok. Ez azt jelenti, hogy maga a hullámhossz nagyon rövid egy adott ideig. Ilyenek például a gamma-, röntgen- és ultraibolya sugarak.
A következőképpen képzelheti el: az alacsony frekvenciájú hullámok olyanok, mintha fokozatosan emelkednének a dombra, míg a magas frekvenciájú hullámok olyanok, mintha gyorsan mennének fel egy meredek, szinte függőleges dombra. Mindegyik domb magassága azonos. Az elektromágneses hullám frekvenciája határozza meg, hogy mennyi energiát hordoz. A hosszabb, ezért alacsonyabb frekvenciájú elektromágneses hullámok sokkal kevesebb energiát hordoznak, mint a rövidebb hullámhosszúak és magasabb frekvenciájúak.
Ez az oka annak, hogy a röntgen- és ultraibolya sugárzás veszélyes lehet. Annyi energiát hordoznak, hogy ha bejutnak a szervezetedbe, károsíthatják a sejteket, és olyan problémákat okozhatnak, mint a rák és a DNS-elváltozások. Az olyan dolgok, mint a rádió és az infravörös hullámok, amelyek sokkal kevesebb energiát hordoznak, nem igazán befolyásoljáknincs ránk befolyás. Ez jó, mert biztosan nem akarja magát kockára tenni azzal, hogy egyszerűen csak bekapcsolja a sztereót.
A látható fény, amelyet mi és más állatok a szemünkkel is láthatunk, szinte a spektrum közepén helyezkedik el. Nem látunk más hullámokat, de ez nem jelenti azt, hogy nincsenek ott. Valójában a rovarok látják az ultraibolya fényt, de a mi látható fényünket nem. A virágok egészen másképp néznek ki számukra, mint nekünk, és ez segít nekik tudni, hogy mely növényeket látogassák meg, és melyektől tartózkodjanak távol.
Minden energia forrása
A napfényt magától értetődőnek tartjuk, de nem kell, hogy az legyen, mert valójában a Föld minden energiája ettől a nagy, fényes csillagtól függ a Naprendszerünk középpontjában. És amíg benne vagyunk, köszönetet kell mondanunk a légkörünknek is, mert elnyeli a sugárzás egy részét, mielőtt elérné. Ez egy fontos egyensúly: túl sok napfény és a Föld felmelegszik, túl kevés és fagyni kezd.
A légkörön áthaladva a Föld felszínéhez közeli napsugárzás spektruma különböző formákban ad energiát. Először nézzük meg az átvitel különböző módjait:
- A vezetőképesség (vezetés) az, amikor az energia a közvetlen érintkezésből kerül átadásra. Amikor megégeted a kezed egy forró serpenyőben, mert elfelejtetted felvenni egy sütőkesztyűt, az a vezetés. Az edény közvetlen érintkezés útján hőt ad át a kezére. Továbbá, amikor reggel a lábad hozzáér a hideg csempéhez a fürdőszobában, azok közvetlen érintkezés útján hőt adnak át a padlónak.vezetőképesség működés közben.
- A disszipáció az, amikor az energiát a folyadékban áramlik át. Lehet gáz is, de a folyamat amúgy is ugyanaz. Amikor a folyadékot melegítjük, a molekulák gerjesztődnek, szétszóródnak és kevésbé sűrűek, ezért hajlamosak felemelkedni. Ahogy lehűlnek, ismét lezuhannak, és egy cellás áramutat hoznak létre.
- Sugárzásról (sugárzásról) beszélünk, amikor az energiát elektromágneses hullámok formájában továbbítják. Gondolj arra, milyen jó egy tűz mellett ülni, és érezni, ahogy a melegség sugárzik belőled – ez a sugárzás. A rádióhullámok, a fény- és hőhullámok anyagi segítség nélkül is eljuthatnak egyik helyről a másikra.
A napsugárzás alapspektrumai
A nap különböző sugárzással rendelkezik: a röntgensugárzástól a rádióhullámokig. A napenergia fény és hő. Összetétele:
- 6-7% UV fény,
- a látható fény körülbelül 42%-a,
- 51% NIR.
Tengerszinten 1 kilowatt/négyzetméter intenzitású napenergiát kapunk naponta több órán keresztül. A sugárzás körülbelül fele az elektromágneses spektrum látható rövid hullámhosszú részében található. A másik fele a közeli infravörösben, egy kicsit az ultraibolya sugárzásban van.
UV-sugárzás
Az ultraibolya sugárzás a napspektrumban, amelynek intenzitása nagyobb, mint másoké: akár 300-400 nm. Ennek a sugárzásnak az a része, amelyet a légkör nem nyel elnapégést vagy leégést okoz azoknak az embereknek, akik hosszú ideig voltak napfényben. A napfény UV-sugárzásának pozitív és negatív egészségügyi hatásai is vannak. Ez a D-vitamin fő forrása.
Látható sugárzás
A napsugárzás spektrumában látható sugárzás átlagos intenzitású. A fluxus mennyiségi becslései és spektrális eloszlásának változásai az elektromágneses spektrum látható és közeli infravörös tartományában nagy érdeklődésre tartanak számot a szoláris-földi hatások tanulmányozásában. A 380 és 780 nm közötti tartomány szabad szemmel is látható.
Az oka, hogy a napsugárzás energiájának nagy része ebben a tartományban koncentrálódik, és ez határozza meg a Föld légkörének termikus egyensúlyát. A napfény kulcsfontosságú tényező a fotoszintézis folyamatában, amelyet a növények és más autotróf organizmusok használnak fel arra, hogy a fényenergiát kémiai energiává alakítsák, amely felhasználható a test üzemanyagaként.
Infravörös sugárzás
Az infravörös spektrum, amely 700 nm-től 1 000 000 nm-ig (1 mm) terjed, a Földet érő elektromágneses sugárzás fontos részét tartalmazza. Az infravörös sugárzás a nap spektrumában háromféle intenzitású. A tudósok ezt a tartományt 3 típusra osztják a hullámhossz alapján:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Következtetés
Sokaz állatok (beleértve az embereket is) érzékenysége körülbelül 400-700 nm, és például az emberben használható színlátás spektrum körülbelül 450-650 nm. A napnyugtakor és napkeltekor fellépő hatások mellett a spektrális összetétel elsősorban attól függ, hogy a napfény mennyire közvetlenül éri a talajt.
A Nap kéthetente elegendő energiával látja el bolygónkat az egész évre. E tekintetben a napsugárzást egyre inkább alternatív energiaforrásnak tekintik.
