Солнечная радиация и её влияние на организм человека, способы защиты

Распределение солнечного излучения по территории Земли

Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.

Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.

Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.

Чем проверить наличие радиации

Проверить уровень радиации может возникнуть при покупке новой квартиры, квартиры в неблагополучном районе или использовании подозрительных материалов на строительстве дома. У человека нет органов чувств способных почувствовать радиацию и оценить опасность. Поэтому для её обнаружения необходимо наличие специализированных приборов — дозиметров.

Бытовые дозиметры для измерения радиации

Они могут быть бытовыми, профессиональными, промышленными или военными. В качестве чувствительного элемента могут использоваться различные датчики: газоразрядные, сцинтилляционные кристаллы, слюдяные счётчики Гейгера-Мюллера, термолюминесцентные лампы, пин-диоды.

Для замеров в домашних условиях нам доступны бытовые дозиметры. В зависимости от прибора он может выводить показания на дисплей в мкЗв/ч или мкР/ч. Некоторые приборы более близкие к профессиональным могут показывать в обоих вариантах. Следует учитывать, что бытовые дозиметры имеют довольно высокий уровень погрешности измерений.

Как это влияет на жизнь и планету

При таком количестве солнечного излучения, которое получает наша планета, жизнь не могла бы возникнуть так, как она возникла. Энергетический баланс Земли равен 0. Это означает, что количество солнечной радиации, которую получает планета, и то, что она излучает обратно в космос, одинаково. Однако необходимо добавить некоторые нюансы. В этом случае температура на планете будет -88 градусов. Итак, вам нужно что-то, что может удерживать это излучение и делать уровни температуры комфортными и обитаемыми, чтобы поддерживать жизнь.

Парниковый эффект — это двигатель, который помогает солнечной радиации, падающей на земную поверхность, в значительной степени удерживаться. Благодаря парниковому эффекту на нашей планете могут появиться условия для жизни. Когда солнечная радиация попадает на поверхность, она почти наполовину возвращается в атмосферу, чтобы выбросить ее в космическое пространство. Часть этого излучения обратно от поверхности поглощается и отражается облаками и атмосферной пылью. Однако этого количества поглощенного излучения недостаточно для поддержания стабильной температуры.

Вот где появляются парниковые газы. Это различные газы, которые способны удерживать часть тепла, излучаемого земной поверхностью, возвращая достигнутое солнечное излучение обратно в атмосферу. К парниковым газам относятся: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксиды азота, оксиды серы, метан, так далее. С увеличением количества парниковых газов, вызванных деятельностью человека, солнечная радиация становится все более вредной, поскольку оказывает воздействие на окружающую среду, флору, фауну и людей.

Сумма всех видов солнечной радиации — это те, которые позволяют жизнь на планете. Будем надеяться, что проблему увеличения выбросов парниковых газов удастся решить и ситуация не станет опасной.

занимается «Радон»

За весь участок отвечает «Радон», подконтрольный «Росатому». Сейчас организация убирает лишь небольшую часть территории — от платформы Москворечье до парка «Коломенское», вывозя на специальный полигон под Сергиевым Посадом около 15 кубометров отходов в год. Ожаровский говорит, что этих объемов недостаточно, чтобы в ближайшее время исправить экологическую ситуацию на местности. Поскольку архивы завода засекречены, никто точно не знает, сколько веществ захоронили на склоне, однако в 2006 году главный инженер московского «Радона» Александр Баринов сообщал, что загрязнение измеряется десятками тысяч тонн радиоактивной земли.

Баринов также говорил, что просто нереально провести полную дезактивацию участка — это очень дорого. «Здесь оползневый склон

Работы на подобном объекте — очень сложная инженерная проблема: неосторожное движение, и радиоактивный грунт может попасть в реку. Поэтому загрязнение лишь консервируется, чтобы сделать территорию безопасной для людей», — отмечал инженер. По его словам, специалисты годами занимаются там своеобразной терапией — работают каждую весну, после того как сойдет снег, который уносит с собой часть земли, обнажая радиационные участки

По его словам, специалисты годами занимаются там своеобразной терапией — работают каждую весну, после того как сойдет снег, который уносит с собой часть земли, обнажая радиационные участки.


Пост «Радона», который убирает участок


Ленточка на небольшом участке, где работает «Радон»

В 2004 году NYT написал о радиоактивной Москве. В тексте упомянули завод на Каширском шоссе. Тогда сотрудник автомастерской, которая находилась поблизости, рассказал журналистам, что эксперты «Радона» советовали ему ходить только по левой стороне дороги, так как справа — излучение. Осенью 2003 года, по данным газеты, все здание предприятия разобрали, вывезли и захоронили на свалке, при этом работы у «Радона» оставалось еще много — из-за загрязненной почвы на склоне (этот абзац добавлен 11 июля, — прим. ред).

Сам завод полиметаллов проектировал и создавал системы управления и защиты для всех типов ядерных реакторов. Помимо тория и урана, там также разрабатывали технологии производства бериллия, мышьяка, циркония, сурьмы, ванадия, марганца, хрома, ниобия и лития. Только с 1999 по 2002 год на предприятии провели экологическое обследование площадью около 165 тысяч квадратных метров и нашли более 400 очагов радиоактивного загрязнения. Тогда «Радон» вывез на полигоны 425 кубометров отходов.

«После этих работ завод полиметаллов стал полностью соответствовать самым строгим экологическим требованиям к предприятию, находящемуся в черте города, даже такого многонаселенного. Его территория стала чистой, а производство освободилось от технологий, которые могли ее загрязнять впредь», — пишут на сайте. Завод в целом позиционирует себя как экологичный.

3.2. Свет

3.2.1. Солнечная радиация

Всем живым организмам для осуществления процессов жизнедеятельности необходима энергия, поступающая извне. Основным источником ее является солнечная радиация, на которую приходится около 99,9 % в общем балансе энергии Земли.

Если принять солнечную энергию, достигающую Земли, за 100 %, то примерно 19 % ее поглощается при прохождении через атмосферу, 34 % отражается обратно в космическое пространство и 47 % достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации (рис. 23). Прямая солнечная радиация – это континуум электромагнитного излучения с длинами волн от 0,1 до 30000 нм. На ультрафиолетовую часть спектра приходится от 1 до 5 %, на видимую – от 16 до 45 % и на инфракрасную – от 49 до 84 %.

Рис. 23. Пути расходования солнечной энергии на поверхности Земли (по Э. Оорту, 1972)

Распределение энергии по спектру существенно зависит от массы атмосферы и меняется при различных высотах Солнца. Количество рассеянной радиации (отраженные лучи) возрастает с уменьшением высоты стояния Солнца и увеличением мутности атмосферы. Спектральный состав радиации безоблачного неба характеризуется максимумом энергии в 400–480 нм.

Действие разных участков спектра солнечного излучения на живые организмы. Среди ультрафиолетовых лучей (УФЛ) до поверхности Земли доходят только длинноволновые (290–380 нм), а коротковолновые, губительные для всего живого, практически полностью поглощаются на высоте около 20–25 км озоновым экраном – тонким слоем атмосферы, содержащим молекулы О3. Длинноволновые ультрафиолетовые лучи, обладающие большой энергией фотонов, имеют высокую химическую активность. Большие дозы их вредны для организмов, а небольшие необходимы многим видам. В диапазоне 250–300 нм УФЛ оказывают мощное бактерицидное действие и у животных вызывают образование из стеролов антирахитичного витамина D; при длине волны 200–400 нм вызывают у человека загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи с длиной волны более 750 нм оказывают тепловое действие.

Видимая радиация несет приблизительно 50 % суммарной энергии. С областью видимой радиации, воспринимаемой человеческим глазом, почти совпадает ФР – физиологическая радиация (длина волны 300–800 нм), в пределах которой выделяют ФАР – область фотосинтетически активной радиации (380–710 нм). Область ФР можно условно разделить на ряд зон: ультрафиолетовую (менее 400 нм), сине-фиолетовую (400–500 нм), желто-зеленую (500–600 нм), оранжево-красную (600–700 нм) и дальнюю красную (более 700 нм).

Видимый свет для фототрофных и гетеротрофных организмов имеет разное экологическое значение.

Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла, формирования гранальной структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, активизирует ряд ферментов, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот. Свет влияет на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие. Но самое большое значение имеет свет в осуществлении процесса фотосинтеза. С этим связаны основные адаптации растений по отношению к свету.

Фотоавтотрофы способны ассимилировать СО2, используя лучистую энергию Солнца и преобразуя ее в энергию химических связей в органических соединениях. Пурпурные и зеленые бактерии, имеющие бактериохлорофиллы, способны поглощать свет в длинноволновой части (максимумы в области 800-1100 нм). Это позволяет им существовать даже при наличии только невидимых инфракрасных лучей. Водоросли и высшие зеленые растения поглощают свет в диапазоне, близком к видимому человеческим глазом.

Водоросли обитают в водоемах, но встречаются и на суше на поверхности разных предметов – на стволах деревьев, на заборах, на скалах, на снегу, на поверхности почвы и в ее толще.

В почве находят водоросли на глубине до 2,7 м, но большая часть их обитает в самых верхних слоях (до 1 см). Здесь они являются типичными фототрофами, однако в глубине почвы, в полной темноте, могут переходить на гетеротрофное питание.

В Мировом океане водоросли обитают в освещаемой зоне. Глубже всех проникают красные водоросли. Чаще они обитают на глубинах до 20–40 м, но если прозрачность воды велика, то встречаются до 100 и даже 200 м.

На суше для высших фотоавтотрофных растений условия освещения практически везде благоприятны, и они растут повсюду, где позволяют климатические и почвенные условия, приспосабливаясь к световому режиму данного местообитания.

Предыдущая

Солнечные батареи за стеклом

Часто нас спрашивают, насколько снизится выработка солнечных батарей, если их установить за стеклом – внутри балкона, веранды и т.п. Многие дачники боятся, что установленную снаружи солнечную батарею украдут. Некоторые пытаются сделать установку солнечных батарей неприметной.

В солнечных панелях применяется специальное стекло с повышенной прозрачностью, которая достигается пониженным содержанием железа в стекле, но даже оно снижает мощность солнечной панели на несколько процентов. Как видно из таблицы выше, оконное стекло в один слой снижает выработку солнечной панели на 9%, а двойное стекло – на 16%. Это при условии, что эти стекла – идеально чистые и солнечные лучи падают на них перпендикулярно.  В реальности же стекла бывают пыльными или даже грязными, что дополнительно снижает их прозрачность. При падении солнечных лучей под углом, отличным от 90 градусов, на передней и задней поверхности каждого стекла возникают переотражения, которые также отводят солнечные лучи от солнечного элемента.  Поэтому мы не рекомендуем устанавливать солнечные батареи за оконными стеклами.

Солнечные батареи за стеклом на балконе

Эта статья прочитана 15079 раз(а)!

СанПиН: какие нормы установлены?

Свыше 70% радиации поступает в организм человека через органы дыхания и пищеварения, вызывая серьезные проблемы со здоровьем. В связи с этим, введены нормативы СанПиН, которые ограничивают содержание радионуклидов в пище, воде и воздухе. Рассмотрим их подробней:

1. Помещения.

Жилое здание считается безопасным, если в воздухе его помещений фиксируется такие показатели:

  • мощность гамма-излучения – 0,25-0,4 мкЗв/час с учетом естественного радиационного фона, характерного для данной местности;
  • суммарная доза торона и радона – не выше 200 Бк/куб.м. в год.

При превышении установленных значений проводятся меры по снижению радиационного облучения. Если они не дают результата, жильцы переселяются, а загрязненное помещение перепрофилируется, в крайнем случае – идет под снос.

Нормативы СанПиН ограничивают содержание урана, тория и калия-40 в стройматериалах, используемых для возведения жилья. Суммарная доза радиационного излучения стеновых и отделочных материалов, изготовленных с применением природных горных пород, не должна превышать 370 Бк/кг.

Если выбирается участок под жилищную застройку, уровень гамма-излучения рядом с поверхностью грунта должен быть не более 0,3 мкЗв/ч, а потоков радона – не выше 80 мБк/(кв. м*с).

2. Питьевая вода.

В питьевой воде нормируется содержание альфа- и бета-частиц как техногенного, так и естественного происхождения. Если суммарное излучение ниже 2,2 Бк/кг, то вода считается безопасной и ее дальнейшее гигиеническое исследование не проводится. В ином случае замеряется активность конкретных радионуклидов – их перечень установлен санитарным законодательством. Отдельно рассматривается содержание радона в воде – не более 60 Бк/ч.

3. Продукты питания.

Реализуемые в торговых сетях продукты, овощи и фрукты должны проходить обязательную проверку на радиационное загрязнение радионуклидами цезия и стронция. Для каждой группы продуктов введены определенные допустимые значения.

Как работает солнечное излучение

Конечно, знание того, что тела непрерывно испускают излучение и энергию, вызовет у вас еще один вопрос. Почему, если тела излучают энергию и излучение, они постепенно не остывают? Ответ на этот вопрос прост: хотя они излучают энергию, они также ее поглощают. Есть еще один закон — закон радиационного баланса, который гласит, что объект излучает столько же энергии, сколько поглощает, поэтому они могут поддерживать постоянную температуру.

Таким образом, в нашей системе Земля-атмосфера имеет место ряд процессов, в которых энергия поглощается, излучается и отражается, так что окончательный баланс между излучением, которое достигает верхних слоев атмосферы от Солнца, и тем, что выходит в космическое пространство, равен нулю. Другими словами, средняя годовая температура остается постоянной. Когда солнечная радиация попадает на Землю, большая ее часть поглощается поверхностью Земли. Очень мало падающего излучения поглощается облаками и воздухом. Остальная часть излучения отражается поверхностью, газами, облаками и возвращается в космическое пространство.

Количество излучения, которое отражается телом относительно падающего излучения, известно как «альбедо». Следовательно, можно сказать, что система Земля-атмосфера имеет среднее альбедо 30%. Недавно выпавший снег или некоторые высоко вертикально развитые кучево-дождевые облака имеют альбедо около 90%, в то время как пустыни — около 25%, а океаны — около 10% (они поглощают почти всю радиацию, которая доходит до них).

Солнечная постоянная и общий приток солнечной радиации к Земле

Интенсивность солнечной радиации перед вступлением ее в атмосферу (обычно говорят: «на верхней границе атмосферы» или «в отсутствии атмосферы») называют солнечной постоянной. Смысл слова постоянная состоит здесь в том, что эта величина не зависит от поглощения и рассеяния радиации в атмосфере. Она относится к радиации, на которую атмосфера еще не повлияла. Солнечная постоянная, зависит, таким образом, только от излучательной способности Солнца и от расстояния между Землей и Солнцем.

Земля вращается вокруг Солнца по мало растянутому эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. В начале января она наиболее близка к Солнцу (147 млн. км), в начале июля — наиболее далека от него (152 млн. км). Так как интенсивность радиации меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, то солнечная постоянная в течение года меняется на ±3,5%. При среднем расстоянии Земли от Солнца солнечная постоянная, по новейшим определениям, с использованием ракетных измерений, равна 2,00±0,04 кал/см2мин.

На освещенное полушарие Земли на верхней границе атмосферы за одну минуту падает количество солнечной энергии, равное произведению солнечной постоянной на площадь большого круга Земли, выраженную в квадратных сантиметрах. При среднем радиусе Земли 6371 км эта площадь равна 12,75*1017 см2, а приходящая на нее за одну минуту лучистая энергия равна 25*1017 кал. За год Земля получает 1,37*1024 кал.

В среднем на каждый квадратный километр земной поверхности приходится за год 2,6*1015 кал. Чтобы получить такое количество тепла искусственно, нужно было бы сжечь свыше 400 тыс. т каменного угля. Все существующие на Земле запасы каменного угля равноценны тридцатилетнему притоку солнечной радиации к Земле. За 1,5 суток Солнце дает Земле столько же энергии, сколько дают электростанции всех стран в течение года. При этом солнечная радиация, приходящая к Земле, — менее чем одна двухмиллиардная доля всего излучения Солнца.

Влияние солнечной радиации на организм человека

Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.

  1. расширение кровеносных сосудов Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.
  2. Видимое излучение оказывает значительное фотохимическое действие, благодаря которому в окружающих тканях происходят весьма важные для организма процессы. Именно кванты видимого света активизируют работу зрительного анализатора, и человек видит мир во всём многообразии красок. Солнечный свет активизирует обменные процессы в организме, стимулирует работу коры головного мозга, улучшает эмоциональное состояние человека. Именно свет синхронизирует суточные и сезонные ритмы у человека, определяя время сна и бодрствования. Их нарушение приводит к бессоннице, ухудшению трудоспособности и депрессии.
  3. Ультрафиолетовая часть является жизненно важным фактором. Её недостаток приводит к ослаблению иммунитета, обострению хронических заболеваний и функциональным расстройствам нервной системы, тормозит выработку жизненно необходимых веществ.

освещение в помещении

Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.

Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.

Суммарная солнечная радиация

Суммарная солнечная радиация ( Q) представляет собой совокупность прямой солнечной радиации, поступающей непосредственно от солнца, и рассеянной радиации (лучистой энергии, рассеянной облаками и самой атмосферой).

Суммарная радиация при безоблачном небе (возможная радиация) зависит от широты места, высоты солнца, характера подстилающей поверхности и прозрачности атмосферы, т.е. от содержания в ней аэрозолей и водяного пара. Увеличение содержания аэрозолей приводит к снижению прямой радиации и увеличению рассеянной. Последнее происходит также при увеличении альбедо подстилающей поверхности. Доля рассеянной радиации в суммарной при безоблачном небе составляет 20–25 %.

Распределение по территории России месячных и годовых сумм суммарной радиации при безоблачном небе приведено в таблице в виде осредненных по широте значений.

Во все сезоны года суммы суммарной радиации возрастают с севера на юг в соответствии с изменением высоты солнца. Исключение составляет период с мая по июль, когда сочетание большой продолжительности дня и высоты солнца обеспечивает довольно высокие значения суммарной радиации на севере.

Для суммарной радиации при безоблачном небе характерно наличие более высоких значений в Азиатской части по сравнению с Европейской.

В условиях ясного неба суммарная радиация имеет простой суточный ход с максимумом в полдень. В годовом ходе максимум отмечается в июне — месяце наибольшей высоты солнца.

Месячный и годовой приход суммарной радиации при действительных условиях облачности составляет лишь часть возможного, что является проявлением влияния облачности. Наибольшие отклонения реального месячного прихода от возможного отмечаются летом на Дальнем Востоке, где под влиянием муссона облачность снижает суммарную радиацию на 40–60%. В целом за год наибольшую долю от возможной суммарная радиация составляет в самых южных районах России — до 80%.

При наличии облачности суммарная радиация определяется не только количеством и формой облаков, но и состоянием солнечного диска. При открытом солнечном диске появление облачности приводит к увеличению суммарной радиации вследствие роста рассеянной. В отдельные дни рассеянная радиация может быть соизмерима с прямой. В этих случаях суточный приход суммарной радиации может превосходить радиацию при безоблачном небе.

В годовом ходе суммарной радиации определяющим является астрономический фактор, однако из-за влияния облачности максимальный приход радиации может наблюдаться не в июне, как это характерно для безоблачного неба, а в июле и даже в мае.

Отдельные особенности

Необходимо четко запомнить момент, который неявно уже проскакивал между строк: соотношение между прямой и рассеянной радиацией в общей сумме может меняться. Это зависит от прозрачности атмосферы, облачности и высоты солнца. Также различается пропорция между ними на разных широтах. Например, в (суб)полярных областях рассеянная радиация составляет около 70% от всего потока. На эту величину, кроме низкого положения Солнца, оказывает влияние еще и многочисленное отражение от снежной поверхности. Но, начиная с умеренных широт, начинает преобладать постоянная. Особенно велико ее значение во внутриконтинентальных тропических пустынях, как-то Сахара и Аравия. По мере роста высоты места над уровнем моря растет показатель суммарной радиации. Это связано с тем, что уменьшается количество препятствий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector