Sunce igra važnu ulogu za nas na Zemlji. On daje planeti i svemu na njoj važne faktore kao što su svjetlost i toplina. Ali šta je sunčevo zračenje, spektar sunčeve svetlosti, kako sve to utiče na nas i na globalnu klimu u celini?
Šta je solarno zračenje?
Loše misli vam obično padaju na pamet kada pomislite na riječ "zračenje". Ali sunčevo zračenje je zapravo veoma dobra stvar – to je sunčeva svetlost! Svako živo biće na Zemlji zavisi od njega. Neophodan je za opstanak, zagrijava planetu, obezbjeđuje hranu za biljke.
Sunčevo zračenje je sva svjetlost i energija koja dolazi od sunca, a ima mnogo različitih oblika. U elektromagnetnom spektru razlikuju se različite vrste svjetlosnih valova koje emituje sunce. Oni su poput talasa koje vidite u okeanu: kreću se gore-dole i sa jednog mesta na drugo. Spektar solarne studije može imati različite intenzitete. Razlikovatiultraljubičasto, vidljivo i infracrveno zračenje.
Svjetlost pokreće energiju
Spektar sunčevog zračenja figurativno podsjeća na klavirsku klavijaturu. Jedan kraj ima niske tonove, dok drugi kraj ima visoke tonove. Isto važi i za elektromagnetski spektar. Jedan kraj ima niske frekvencije, a drugi kraj visoke frekvencije. Talasi niske frekvencije su dugi za određeni vremenski period. To su stvari poput radara, televizije i radio valova. Visokofrekventna zračenja su visokoenergetski talasi kratke talasne dužine. To znači da je sama talasna dužina veoma kratka za dati vremenski period. To su, na primjer, gama zraci, rendgenski zraci i ultraljubičasti zraci.
O tome možete razmišljati na ovaj način: talasi niske frekvencije su kao da se penjete uzbrdo sa postepenim usponom, dok visokofrekventni talasi kao da se brzo penju uz strmo, skoro okomito brdo. Visina svakog brda je ista. Frekvencija elektromagnetnog talasa određuje koliko energije on nosi. Elektromagnetski talasi koji su duži i stoga nižih frekvencija nose mnogo manje energije od onih sa kraćim talasnim dužinama i višim frekvencijama.
Zato rendgenski zraci i ultraljubičasto zračenje mogu biti opasni. Nose toliko energije da ako dođu u vaše tijelo, mogu oštetiti stanice i uzrokovati probleme poput raka i promjena DNK. Stvari kao što su radio i infracrveni talasi, koji nose mnogo manje energije, zapravo nemaju nikakav uticaj na njihnemamo uticaj. To je dobro, jer sigurno ne želite da se izložite riziku jednostavnim uključivanjem stereo.
Vidljiva svjetlost, koju mi i druge životinje možemo vidjeti našim očima, nalazi se skoro u sredini spektra. Ne vidimo nikakve druge talase, ali to ne znači da ih nema. U stvari, insekti mogu vidjeti ultraljubičasto svjetlo, ali ne i našu vidljivu svjetlost. Njima cvijeće izgleda sasvim drugačije nego nama, a to im pomaže da znaju koje biljke da posjete, a kojih da se klone.
Izvor sve energije
Suncevu svjetlost uzimamo zdravo za gotovo, ali ne mora biti, jer, u stvari, sva energija na Zemlji zavisi od ove velike, sjajne zvijezde u centru našeg Sunčevog sistema. I dok smo u njemu, treba da se zahvalimo i našoj atmosferi, jer ona apsorbuje deo radijacije pre nego što stigne do nas. To je važan balans: previše sunčeve svjetlosti i Zemlja postaje vruća, premalo i počinje da se smrzava.
Prolazeći kroz atmosferu, spektar sunčevog zračenja blizu površine Zemlje daje energiju u različitim oblicima. Prvo, pogledajmo različite načine prijenosa:
- Konduktivnost (provodljivost) je kada se energija prenosi iz direktnog kontakta. Kada opečete ruku vrelim tiganjem jer ste zaboravili staviti rukavicu za rernu, to je provodljivost. Posuđe prenosi toplotu na vaše ruke direktnim kontaktom. Takođe, kada vaša stopala ujutru dodirnu hladne pločice u kupatilu, one prenose toplotu na pod direktnim kontaktom -provodljivost u akciji.
- Disipacija je kada se energija prenosi strujama u fluidu. Može biti i plin, ali proces je ionako isti. Kada se tečnost zagreje, molekuli su pobuđeni, raspršeni i manje gustoće, pa imaju tendenciju porasta. Kako se ohlade, ponovo padaju, stvarajući put ćelijske struje.
- Zračenje (zračenje) je kada se energija prenosi u obliku elektromagnetnih talasa. Razmislite o tome kako je dobro sjediti pored vatre i osjetiti kako toplina dobrodošlice zrači iz nje - to je zračenje. Radio talasi, svetlosni i toplotni talasi mogu da putuju sa jednog mesta na drugo bez pomoći bilo kakvih materijala.
Osnovni spektri sunčevog zračenja
Sunce ima različito zračenje: od x-zraka do radio-talasa. Sunčeva energija je svjetlost i toplina. Njegov sastav:
- 6-7% UV svjetlo,
- oko 42% vidljive svjetlosti,
- 51% NIR.
Primamo solarnu energiju intenziteta od 1 kilovat po kvadratnom metru na nivou mora mnogo sati dnevno. Otprilike polovina zračenja je u vidljivom kratkotalasnom dijelu elektromagnetnog spektra. Druga polovina je u bliskom infracrvenom, a malo u ultraljubičastom.
UV zračenje
To je ultraljubičasto zračenje u sunčevom spektru koje ima intenzitet veći od ostalih: do 300-400 nm. Dio ovog zračenja koji ne apsorbira atmosferaproizvodi opekotine od sunca ili opekotine od sunca kod ljudi koji su bili na sunčevoj svjetlosti duži vremenski period. UV zračenje na sunčevoj svjetlosti ima pozitivne i negativne učinke na zdravlje. Glavni je izvor vitamina D.
Vidljivo zračenje
Vidljivo zračenje u sunčevom spektru ima prosječan intenzitet. Kvantitativne procjene fluksa i varijacije u njegovoj spektralnoj distribuciji u vidljivom i bliskom infracrvenom opsegu elektromagnetnog spektra su od velikog interesa za proučavanje sunčevo-zemaljskih utjecaja. Raspon od 380 do 780 nm vidljiv je golim okom.
Razlog je taj što je većina energije sunčevog zračenja koncentrisana u ovom opsegu i ono određuje termičku ravnotežu Zemljine atmosfere. Sunčeva svjetlost je ključni faktor u procesu fotosinteze, koju biljke i drugi autotrofni organizmi koriste za pretvaranje svjetlosne energije u hemijsku energiju koja se može koristiti kao gorivo za tijelo.
Infracrveno zračenje
Infracrveni spektar, koji se proteže od 700nm do 1,000,000nm (1mm), sadrži važan dio elektromagnetnog zračenja koje stiže do Zemlje. Infracrveno zračenje u sunčevom spektru ima tri vrste intenziteta. Naučnici dijele ovaj raspon u 3 tipa na osnovu talasne dužine:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Zaključak
Mnogoživotinje (uključujući ljude) imaju osjetljivost u rasponu od oko 400-700 nm, a upotrebljivi spektar vida boja kod ljudi, na primjer, iznosi oko 450-650 nm. Pored efekata koji se javljaju pri zalasku i izlasku sunca, spektralni sastav se mijenja prvenstveno u odnosu na to kako sunčeva svjetlost direktno pada na tlo.
Svake dvije sedmice Sunce snabdijeva našu planetu dovoljnom energijom za cijelu godinu. U tom smislu, solarno zračenje se sve više razmatra kao alternativni izvor energije.
