Сонячна радіація та її гігієнічне значення

Вся органічна життя на Землі зобов'язана своїм походженням променистої енергії Сонця, яка нагріває земну поверхню викликає випаровування вологи і сприяє утворенню повітряних течій і виникнення інших природних явищ фізичного характеру. За фізичною сутністю вона являє собою потік електромагнітних коливань, що поширюються прямолінійно зі швидкістю 300000 км/сек, з довжиною хвилі від 290 нм до 30000 нм. При цьому виявилося, що будь-яке електромагнітне випромінювання має не тільки хвильовими, але і корпускулярними властивостями, що виражаються в тому, що при всіх взаємодіях з речовиною поглинання і випущення відбуваються окремими порціями - квантами, причому, згідно з формулою Планка, існує певна залежність між енергією кванта та частотою коливань (квантова постійна). У відповідності з цим ніж більше величина енергії кванта випромінювання, тим коротша довжина хвилі.


Рис. 2. Залежність між висотою стояння сонця та довжиною шляху, прохідного сонячними променями в атмосфері. S1 - сонце в зеніті; S4 - сонце на горизонті

Оскільки промениста енергія сонця досягає земної поверхні, трансформується в теплову, прийнято про її інтенсивності судити за кількістю поглиненого тепла в малих калоріях на 1 см2 в хвилину. Використовуючи цей показник, вдалося встановити, що в природних умовах постійно відбуваються коливання напруженості променистої енергії сонця. На неї впливають висота стояння сонця, кут падіння сонячних променів та прозорості атмосфери. Про залежність інтенсивності випромінювання від висоти стояння сонця дає ясне уявлення рис. 2. Коли сонце в зеніті, воно знаходиться на близькій відстані від землі і шлях променів самий короткий. На заході навпаки - найдовший (збільшення 30-32 рази). Зрозуміло, що чим більшу масу атмосфери проходять промені, тим більше вони розсіюються і поглинаються і тим менша їх кількість доходить до поверхні землі. Залежність від кута падіння обумовлюється тим, на якій ділянці земної поверхні розподіляється один і той же потік сонячних променів. Абсолютно ясно, що при перпендикулярному падінні він займе найменшу поверхню і його інтенсивність тут буде більше, ніж при похилому.
Нарешті, як було зазначено, при проходженні через атмосферу променистий потік частково розсіюється, частково поглинається. У той час як перші два фактора впливають завжди однаково, останній з них є змінним, залежних від наявності водяних парів і забруднення атмосфери димом і пилом. Встановлено, що якщо напруга сонячної радіації при абсолютній прозорості атмосфери, дорівнює 2 кал/см2/хв (сонячна постійна), то масою атмосфери ця величина значно зменшується, причому фактично землі досягає в залежності від впливу вказаних факторів від 43 до 75% променистої енергії.
Поряд із змінами інтенсивності сонячної радіації мають місце також і коливання її спектрального складу.
Земна атмосфера має виборчими властивостями відносин поглинання і розсіювання сонячної радіації, послаблення якої відбувається головним чином внаслідок поглинання її водяними парами і частково вуглекислотою атмосферного повітря. Чим більше водяних парів в повітрі, тим менше інфрачервоних променів сонця досягає земної поверхні.
Найменшим змінам піддається видима частина сонячного спектра, коливання якої мають місце внаслідок різної висоти сонцестояння, ступеня прозорості атмосферного повітря та величини розсіювання сонячних променів.
Про співвідношення між спектральним складом сонячних променів до вступу в атмосферу і по досягненні земної поверхні дає уявлення табл. 4.

Таблиця 4. Спектральний склад сонячних променів (у відсотках)
Ділянка спектра Ультрафіолетовий
290 - 390 нм*
Видимий
390 - 760 нм
Інфрачервоний
760 - 2300 нм
На кордоні атмосфери
У земної поверхні при висоті сонця близько 40°
5

1
52

40
43

59
* Нанометр (нм).
Сторінки: 1 2 3