ดวงอาทิตย์มีบทบาทสำคัญในโลก มันให้ปัจจัยสำคัญแก่โลกและทุกสิ่งบนนั้น เช่น แสงและความร้อน แต่รังสีดวงอาทิตย์คืออะไร สเปกตรัมของแสงแดด ทั้งหมดนี้ส่งผลต่อเราอย่างไรและสภาพภูมิอากาศโดยรวมอย่างไร
รังสีแสงอาทิตย์คืออะไร
ความคิดแย่ๆ มักจะผุดขึ้นมาเมื่อคุณนึกถึงคำว่า "รังสี" แต่รังสีดวงอาทิตย์เป็นสิ่งที่ดีมาก - มันคือแสงแดด! ทุกสิ่งมีชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับเขา มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการอยู่รอด ทำให้โลกอบอุ่น จัดหาอาหารให้กับพืช
รังสีแสงอาทิตย์คือแสงและพลังงานทั้งหมดที่มาจากดวงอาทิตย์ และมีรูปแบบที่แตกต่างกันมากมาย ในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแสงประเภทต่างๆ ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์มีความโดดเด่น พวกเขาเป็นเหมือนคลื่นที่คุณเห็นในมหาสมุทร: พวกมันเคลื่อนขึ้นและลงและจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง สเปกตรัมของการศึกษาพลังงานแสงอาทิตย์สามารถมีความเข้มต่างกัน แยกแยะรังสีอัลตราไวโอเลต ที่มองเห็นได้ และรังสีอินฟราเรด
แสงกำลังเคลื่อนที่
สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์เปรียบเสมือนแป้นพิมพ์เปียโน ปลายด้านหนึ่งมีโน้ตต่ำในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งมีโน้ตสูง เช่นเดียวกับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ปลายด้านหนึ่งมีความถี่ต่ำและปลายอีกด้านหนึ่งมีความถี่สูง คลื่นความถี่ต่ำจะยาวในช่วงระยะเวลาหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เช่นเรดาร์ โทรทัศน์ และคลื่นวิทยุ การแผ่รังสีความถี่สูงเป็นคลื่นพลังงานสูงที่มีความยาวคลื่นสั้น ซึ่งหมายความว่าความยาวคลื่นเองนั้นสั้นมากในช่วงเวลาที่กำหนด เช่น รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ และรังสีอัลตราไวโอเลต
ลองคิดดูสิ คลื่นความถี่ต่ำก็เหมือนการขึ้นเขาที่ค่อยๆ สูงขึ้น ในขณะที่คลื่นความถี่สูงก็เหมือนการขึ้นเนินสูงชันแทบจะในแนวดิ่งอย่างรวดเร็ว ความสูงของเนินเขาแต่ละลูกไม่เท่ากัน ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดปริมาณพลังงานที่คลื่นส่งไป คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยาวกว่าและความถี่ต่ำจึงมีพลังงานน้อยกว่าคลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและความถี่สูงกว่ามาก
นี่คือสาเหตุที่รังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตอาจเป็นอันตรายได้ พวกมันส่งพลังงานมากจนถ้าเข้าไปในร่างกายของคุณ พวกมันสามารถทำลายเซลล์และทำให้เกิดปัญหา เช่น มะเร็งและการเปลี่ยนแปลงของ DNA สิ่งต่างๆ เช่น วิทยุและคลื่นอินฟราเรดซึ่งมีพลังงานน้อยกว่ามาก ไม่มีผลใดๆ ต่อเราไม่มีอิทธิพล เป็นเรื่องที่ดีเพราะคุณไม่ต้องการให้ตัวเองเสี่ยงโดยเพียงแค่เปิดสเตอริโออย่างแน่นอน
แสงที่มองเห็นได้ซึ่งเราและสัตว์อื่นๆ มองเห็นได้ด้วยตาเรานั้นตั้งอยู่เกือบตรงกลางสเปกตรัม เราไม่เห็นคลื่นอื่นใด แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าไม่มีคลื่นเหล่านั้น อันที่จริง แมลงสามารถเห็นแสงอัลตราไวโอเลตได้ แต่มองไม่เห็นแสงที่มองเห็นของเรา ดอกไม้ดูแตกต่างจากที่ทำกับเรามาก และสิ่งนี้ช่วยให้พวกเขารู้ว่าควรไปเยี่ยมชมพืชชนิดใดและควรอยู่ห่างจากพืชชนิดใด
แหล่งพลังงานทั้งหมด
เรามองข้ามแสงอาทิตย์ไป แต่ก็ไม่จำเป็น เพราะที่จริงแล้ว พลังงานทั้งหมดบนโลกขึ้นอยู่กับดาวดวงใหญ่ที่สว่างไสวซึ่งเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรา และในขณะที่เราอยู่ในนั้น เราควรกล่าวขอบคุณบรรยากาศของเราด้วย เพราะมันดูดซับรังสีบางส่วนก่อนที่จะมาถึงเรา ความสมดุลที่สำคัญคือ: แสงแดดมากเกินไปและโลกร้อนขึ้น น้อยเกินไปและเริ่มกลายเป็นน้ำแข็ง
เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ใกล้พื้นผิวโลกให้พลังงานในรูปแบบต่างๆ ขั้นแรก มาดูวิธีต่างๆ ในการโอนกัน:
- Conductivity (การนำ) คือเมื่อพลังงานถูกถ่ายโอนจากการสัมผัสโดยตรง เมื่อคุณเผามือด้วยกระทะร้อน ๆ เพราะคุณลืมใส่นวมเตาอบ นั่นคือการนำ เครื่องครัวจะถ่ายเทความร้อนไปยังมือคุณผ่านการสัมผัสโดยตรง นอกจากนี้ เมื่อเท้าของคุณสัมผัสกับกระเบื้องเย็น ๆ ในห้องน้ำในตอนเช้า พวกเขาจะถ่ายเทความร้อนลงสู่พื้นโดยการสัมผัสโดยตรง -การนำไฟฟ้าในการดำเนินการ
- การกระจายคือเมื่อพลังงานถูกส่งผ่านกระแสในของเหลว มันอาจเป็นแก๊สได้เช่นกัน แต่กระบวนการก็เหมือนกันอยู่ดี เมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อน โมเลกุลจะตื่นเต้น กระจายตัวและมีความหนาแน่นน้อยลง พวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น เมื่อมันเย็นตัวลง พวกมันก็ตกลงมาอีกครั้ง ทำให้เกิดเส้นทางปัจจุบันของเซลลูลาร์
- รังสี (รังสี) คือเมื่อพลังงานถูกส่งผ่านในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ลองนึกดูว่าการนั่งข้างกองไฟแล้วสัมผัสได้ถึงความอบอุ่นที่ส่งถึงคุณนั้นดีเพียงใด นั่นคือการแผ่รังสี คลื่นวิทยุ แสง และคลื่นความร้อนสามารถเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้โดยไม่ต้องใช้วัสดุใดๆ
สเปกตรัมพื้นฐานของรังสีดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์มีรังสีต่างกัน ตั้งแต่รังสีเอกซ์ไปจนถึงคลื่นวิทยุ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแสงและความร้อน ส่วนประกอบ:
- แสงยูวี 6-7%,
- ประมาณ 42% ของแสงที่มองเห็น
- 51% NIR.
เราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ความเข้มข้น 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตรที่ระดับน้ำทะเลเป็นเวลาหลายชั่วโมงต่อวัน ประมาณครึ่งหนึ่งของรังสีอยู่ในส่วนความยาวคลื่นสั้นที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า อีกครึ่งหนึ่งอยู่ในระยะใกล้อินฟราเรด และเล็กน้อยในรังสีอัลตราไวโอเลต
รังสี UV
มันคือรังสีอัลตราไวโอเลตในสเปกตรัมสุริยะที่มีความเข้มมากกว่าแบบอื่นๆ: สูงถึง 300-400 นาโนเมตร ส่วนของรังสีที่บรรยากาศไม่ถูกดูดกลืนทำให้เกิดการถูกแดดเผาหรือถูกแดดเผาสำหรับผู้ที่อยู่ในแสงแดดเป็นเวลานาน รังสียูวีในแสงแดดมีผลดีต่อสุขภาพทั้งด้านบวกและด้านลบ เป็นแหล่งสำคัญของวิตามินดี
รังสีที่มองเห็นได้
รังสีที่มองเห็นได้ในสเปกตรัมสุริยะมีความเข้มเฉลี่ย การประมาณการเชิงปริมาณของฟลักซ์และการแปรผันของการกระจายสเปกตรัมในช่วงอินฟราเรดที่มองเห็นและใกล้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นที่สนใจอย่างมากในการศึกษาผลกระทบของพื้นผิวดวงอาทิตย์ ช่วงตั้งแต่ 380 ถึง 780 นาโนเมตรสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
เหตุผลก็คือพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในช่วงนี้และเป็นตัวกำหนดสมดุลทางความร้อนของชั้นบรรยากาศโลก แสงแดดเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสง ซึ่งพืชและสิ่งมีชีวิต autotrophic ใช้เพื่อแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับร่างกายได้
รังสีอินฟราเรด
อินฟราเรดสเปกตรัมซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ 700 นาโนเมตรถึง 1,000,000 นาโนเมตร (1 มม.) ประกอบด้วยส่วนสำคัญของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาถึงโลก รังสีอินฟราเรดในสเปกตรัมแสงอาทิตย์มีความเข้มสามประเภท นักวิทยาศาสตร์แบ่งช่วงนี้ออกเป็น 3 ประเภทตามความยาวคลื่น:
- A: 700-1400 นาโนเมตร
- B: 1400-3000 นาโนเมตร
- C: 3000-1mm.
สรุป
มากมายสัตว์ (รวมทั้งมนุษย์) มีความไวในช่วงประมาณ 400-700 นาโนเมตร และสเปกตรัมการมองเห็นสีที่สามารถใช้ได้ในมนุษย์ เช่น ประมาณ 450-650 นาโนเมตร นอกจากเอฟเฟกต์ที่เกิดขึ้นตอนพระอาทิตย์ตกและพระอาทิตย์ขึ้นแล้ว องค์ประกอบของสเปกตรัมยังเปลี่ยนแปลงโดยคำนึงถึงการที่แสงแดดกระทบพื้นโดยตรงเป็นหลัก
ดวงอาทิตย์ส่งพลังงานให้โลกของเราเพียงพอตลอดทั้งปี ในแง่นี้ รังสีแสงอาทิตย์กำลังถูกมองว่าเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกมากขึ้น
