Expunerea la soare și razele ultraviolete pe piele. Cum funcționează și se încălzește soarele

Soarele își emite energia în toate lungimile de undă, dar în moduri diferite. Aproximativ 44% din energia radiației se află în partea vizibilă a spectrului, iar maximul corespunde culorii galben-verde. Aproximativ 48% din energia pierdută de Soare este transportată de razele infraroșii apropiate și îndepărtate. Razele gamma, razele X, radiațiile ultraviolete și radio reprezintă doar aproximativ 8%.

Partea vizibilă a radiației solare, atunci când este studiată folosind instrumente de analiză a spectrului, se dovedește a fi neomogene - liniile de absorbție descrise pentru prima dată de J. Fraunhofer în 1814 sunt observate în spectru. Aceste linii apar atunci când fotonii de anumite lungimi de undă sunt absorbiți de atomii diferitelor elemente chimice din straturile superioare, relativ reci, ale atmosferei Soarelui. Analiza spectrală ne permite să obținem informații despre compoziția Soarelui, deoarece un anumit set de linii spectrale caracterizează un element chimic extrem de precis. De exemplu, cu ajutorul observațiilor spectrului Soarelui, a fost prezisă descoperirea heliului, care a fost izolat ulterior pe Pământ.

În timpul observațiilor, oamenii de știință au descoperit că Soarele este o sursă puternică de emisii radio. Undele radio pătrund în spațiul interplanetar și sunt emise de cromosferă (unde centimetrice) și coroană (unde decimetrice și metrice). Emisia radio de la Soare are două componente – constantă și variabilă (rafale, „furtuni de zgomot”). În timpul erupțiilor solare puternice, emisia radio de la Soare crește de mii și chiar de milioane de ori în comparație cu emisia radio de la Soare liniștit. Această emisie radio este de natură non-termică.

Razele X provin în principal din straturile superioare ale cromosferei și coroanei. Radiația este deosebit de puternică în anii de activitate solară maximă.

Soarele emite nu numai lumină, căldură și toate celelalte tipuri de radiații electromagnetice. Este, de asemenea, o sursă a unui flux constant de particule - corpusculi. Neutrinii, electronii, protonii, particulele alfa și nucleele atomice mai grele alcătuiesc împreună radiația corpusculară a Soarelui. O parte semnificativă a acestei radiații este o ieșire mai mult sau mai puțin continuă de plasmă - vântul solar, care este o continuare a straturilor exterioare ale atmosferei solare - coroana solară. Pe fondul acestui vânt de plasmă care sufla constant, regiunile individuale ale Soarelui sunt surse de fluxuri mai direcționate, îmbunătățite, așa-numitele corpusculare. Cel mai probabil, ele sunt asociate cu regiuni speciale ale coroanei solare - găuri coronare și, de asemenea, posibil, cu regiuni active de lungă durată pe Soare. În cele din urmă, cele mai puternice fluxuri pe termen scurt de particule, în principal electroni și protoni, sunt asociate cu erupțiile solare. Ca rezultat al celor mai puternice erupții, particulele pot dobândi viteze care reprezintă o fracțiune vizibilă din viteza luminii. Particulele cu energii atât de mari se numesc raze cosmice solare.

Radiația corpusculară solară are o influență puternică asupra Pământului și în primul rând asupra straturilor superioare ale atmosferei și câmpului magnetic al acestuia, provocând numeroase fenomene geofizice. Magnetosfera și atmosfera Pământului ne protejează de efectele nocive ale radiațiilor solare.

UV este acea parte a radiațiilor solare care conferă pielii o nuanță plăcută de maro și ajută organismul să producă vitamina D, care este necesară oaselor. Această vitamină este, de asemenea, implicată în reglarea diviziunii celulare și chiar și într-o oarecare măsură previne dezvoltarea cancerului de colon și stomac. Sub influența luminii solare, se produc așa-numiții „hormoni ai plăcerii”, endorfine.

Corpul uman știe să se protejeze de compușii nocivi produși sub influența luminii solare. Daunele ADN-ului sunt reparate rapid datorită unui sistem special care îi controlează integritatea. Și dacă apare o schimbare în celulă, aceasta este recunoscută de sistemul imunitar ca fiind străină și distrusă. Din păcate, uneori organismul nu poate face față acestor daune, mai ales că UV suprimă activitatea sistemului imunitar. De aceea, atunci când sosesc din țări calde, oamenii răcesc adesea.

În același timp, suprimarea sistemului imunitar este principalul mecanism de tratare a bolilor precum dermatita atopică și a altor boli de piele folosind lumina ultravioletă.

UV este împărțit în trei spectre în funcție de lungimea de undă. Fiecare spectru are propriile sale caracteristici de impact asupra corpului uman.

Spectrul C are o lungime de undă de la 100 la 280 nm. Aceasta este cea mai activă gamă; razele pătrund ușor în piele și provoacă un efect distructiv asupra celulelor corpului. Din fericire, astfel de raze practic nu ajung la suprafața Pământului, ci sunt absorbite de stratul de ozon al atmosferei.
Spectrul B (UVB) are o lungime de undă de 280-320 nm și reprezintă aproximativ 20% din toată radiația UV care lovește suprafața Pământului. Aceste raze provoacă înroșirea pielii în timpul expunerii la soare. Ele provoacă rapid formarea de compuși activi în pielea umană, afectând ADN-ul și provocând perturbarea structurii acestuia.
Spectrul A, a cărui lungime de undă este de 320-400 nm, reprezintă aproape 80% din radiația UV care ajunge la pielea umană. Datorită lungimii de undă mai mari, aceste raze au de 1000 de ori mai puțină energie decât UVB, așa că nu provoacă aproape deloc arsuri solare. Ele contribuie semnificativ mai puțin la producerea de substanțe biologic active care pot afecta ADN-ul. Cu toate acestea, aceste raze pătrund mai adânc decât UVB, iar substanțele nocive pe care le produc rămân în piele mult mai mult timp.

Bronzul este în primul rând daune pielii.

Efectele dăunătoare ale soarelui se acumulează treptat în organism și se pot face simțite mulți ani mai târziu sub formă de cancer de piele.

Părinți, vă rugăm să rețineți: dacă un copil primește o arsură solară care provoacă vezicule, mai ales dacă acest lucru se întâmplă de mai multe ori, riscul de a dezvolta melanom în viitor crește de câteva ori!

Oamenii au diferite niveluri de protecție împotriva razelor dăunătoare ale soarelui. Persoanele cu pielea închisă la culoare au o protecție mai puternică, în timp ce persoanele cu părul roșu sau blondele cu ochi albaștri sunt mai susceptibile la efectele dăunătoare ale razelor solare.

UV poate contribui uneori la dezvoltarea erupțiilor cutanate cu mâncărime. În cazul urticariei solare, se dezvoltă erupții cutanate cu mâncărime asemănătoare cu o arsură de urzică între 30 de minute și două ore după expunere. Erupție cutanată ușoară polimorfă - după 1-2 zile. Această boală apare, de asemenea, ca erupții cutanate cu mâncărime la locul radiației, dar dispar mai lent decât urticaria solară și arată diferit. Există și alte boli pentru care UV este un stimulent pentru dezvoltare. De exemplu, lupus eritematos, rozacee, pelagra (deficit de vitamina B3) și altele.

Multe medicamente administrate pe cale orală pot provoca erupții cutanate atunci când sunt expuse la lumina soarelui. Există unele ierburi care provoacă roșeață severă și vezicule atunci când sunt expuse la soare la piele. În primul rând, acestea sunt plante din familia umbrelelor, dintre care cea mai puternică este hogweed. În plus, țelina, pătrunjelul, teiul, păstârnacul și altele pot provoca o astfel de dermatită.

Cum să te protejezi de efectele nocive ale soarelui și, în același timp, să obții beneficiile și plăcerea de pe urma acestuia?

Răspunsul este simplu: trebuie să folosești protecție solară. Nu este deloc necesar să luați o cremă cu protecție maximă (SPF 50+). Un produs cu SPF 15 oferă deja o protecție de 80% împotriva razelor solare. Aceasta înseamnă că o parte din UVB va ajunge la piele și va avea efectul pozitiv. Pentru ca cremele de protecție solară să fie eficiente, este recomandat să le aplicați cu 20 de minute înainte de plajă și să le aplicați din nou conform recomandărilor, de obicei la fiecare 2 ore. Dar ai grijă, folosirea acestor medicamente nu înseamnă că poți sta la soare la nesfârșit. Această greșeală a dus la un moment dat la o creștere bruscă a incidenței melanomului - din cauza absenței arsurilor solare evidente datorită cremei protectoare, unele bronzate prea mult timp.

Oamenii de știință au descoperit că pentru ca organismul să producă cantitatea de vitamina D de care are nevoie, este suficient să „arăți soarele” feței și mâinilor timp de 10-15 minute pe zi.

Specialiștii de la Clinica EMC Dermatovenerologie și Alergologie-Imunologie vor fi bucuroși să ofere recomandări detaliate privind protecția solară pentru tine și întreaga familie.

Soarele joacă un rol important pentru noi pe Pământ. Oferă planetei și tot ce se află pe ea factori importanți precum lumina și căldura. Dar ce este radiația solară, spectrul luminii solare, cum ne afectează toate acestea pe noi și clima globală în ansamblu?

Ce este radiația solară?

Gândurile rele vin de obicei în minte când te gândești la cuvântul radiație. Dar radiația solară este de fapt un lucru foarte bun - este lumina soarelui! Fiecare creatură vie de pe Pământ depinde de ea. Este esențial pentru supraviețuire, încălzește planeta și oferă hrană plantelor.

Radiația solară este toată lumina și energia care provine de la soare și există multe forme diferite ale acesteia. Spectrul electromagnetic distinge diferite tipuri de unde luminoase emise de soare. Sunt ca valurile pe care le vezi în ocean: se mișcă în sus și în jos și dintr-un loc în altul. Spectrul de studiu solar poate avea intensități diferite. Există radiații ultraviolete, vizibile și infraroșii.

Lumina este energie în mișcare

Spectrul radiației solare seamănă la figurat cu o tastatură de pian. Un capăt are note joase, în timp ce celălalt are note înalte. Același lucru este valabil și pentru spectrul electromagnetic. Un capăt are frecvențe joase, iar celălalt are frecvențe înalte. Undele de joasă frecvență sunt lungi pentru o anumită perioadă de timp. Acestea sunt lucruri precum radarul, televiziunea și undele radio. Radiațiile de înaltă frecvență sunt unde de înaltă energie cu o lungime de undă scurtă. Aceasta înseamnă că lungimea de undă în sine este foarte scurtă pentru o anumită perioadă de timp. Acestea sunt, de exemplu, razele gamma, razele X și razele ultraviolete.

Vă puteți gândi astfel: undele de joasă frecvență sunt ca și cum ați urca un deal cu o creștere treptată, în timp ce valurile de înaltă frecvență sunt ca și cum ar urca rapid un deal abrupt, aproape vertical. În acest caz, înălțimea fiecărui deal este aceeași. Frecvența undei electromagnetice determină câtă energie transportă. Undele electromagnetice, care au lungimi de undă mai mari și, prin urmare, frecvențe mai mici, transportă mult mai puțină energie decât cele cu lungimi mai scurte și frecvențe mai mari.

Acesta este motivul pentru care razele X pot fi periculoase. Ele transportă atât de multă energie încât, dacă intră în corpul tău, pot deteriora celulele și pot cauza probleme precum cancer și modificări ale ADN-ului. Lucruri precum undele radio și infraroșii, care transportă mult mai puțină energie, nu prea au niciun efect asupra noastră. Acest lucru este bun pentru că cu siguranță nu doriți să vă puneți în pericol doar pornind stereo.

Lumina vizibilă, pe care noi și alte animale o putem vedea cu ochii noștri, este situată aproape la mijlocul spectrului. Nu vedem alte valuri, dar asta nu înseamnă că nu sunt acolo. De fapt, insectele văd lumina ultravioletă, dar nu și lumina noastră vizibilă. Florile le arată foarte diferit decât la noi, iar acest lucru îi ajută să știe ce plante să viziteze și de care să stea departe.

Sursa întregii energii

Luăm lumina soarelui de la sine înțeles, dar nu trebuie să fie așa, deoarece în esență toată energia de pe Pământ depinde de acea stea mare și strălucitoare din centrul sistemului nostru solar. Și în timp ce suntem la asta, ar trebui să-i mulțumim și atmosferei noastre, pentru că absoarbe o parte din radiație înainte de a ajunge la noi. Este un echilibru important: prea multă lumină solară și Pământul se încălzește, prea puțin și începe să înghețe.

Pe măsură ce trece prin atmosferă, spectrul radiației solare de la suprafața Pământului produce energie în diferite forme. Mai întâi, să ne uităm la diferitele modalități de transmitere:

Conducția este atunci când energia este transferată din contact direct. Când îți arzi mâna pe o tigaie fierbinte pentru că ai uitat să pui o mănușă de cuptor, asta înseamnă conducție. Vasele de gătit transferă căldura în mână prin contact direct. În plus, când picioarele tale ating gresia reci din baie dimineața, ele transferă căldura pe podea prin contact direct - conducție în acțiune.
Disiparea este atunci când energia este transferată prin curenți dintr-un fluid. Poate fi și gaz, dar procesul va fi același în orice caz. Când un lichid este încălzit, moleculele sunt excitate, libere și mai puțin dense, astfel încât tind să se miște în sus. Când se răcesc, cad înapoi, creând o cale de curgere celulară.
- acesta este momentul în care energia este transmisă sub formă de unde electromagnetice. Gândește-te cât de bine este să stai lângă un foc și să simți căldura primitoare care radiază de la el către tine - asta este radiația. Undele radio și lumina pot călători deplasându-se dintr-un loc în altul fără ajutorul niciunui materiale.

Spectrele de bază ale radiației solare

Soarele are diferite radiații: de la raze X la unde radio. Energia solară este lumină și căldură. Compoziția sa:

6-7% lumină ultravioletă,
aproximativ 42% lumină vizibilă,
51% aproape infraroșu.

Primim energie solară la o intensitate de 1 kilowatt pe metru pătrat la nivelul mării timp de multe ore pe zi. Aproximativ jumătate din radiație se află în partea vizibilă cu lungime de undă scurtă a spectrului electromagnetic. Cealaltă jumătate este în infraroșu apropiat și puțin în partea ultravioletă a spectrului.

Radiația ultravioletă

Este radiația ultravioletă din spectrul solar care are o intensitate mai mare decât altele: până la 300-400 nm. Porțiunea din această radiație care nu este absorbită de atmosferă produce bronz sau arsuri solare pentru persoanele care au fost în lumina soarelui pentru perioade lungi de timp. Radiațiile ultraviolete din lumina soarelui au atât efecte pozitive, cât și negative asupra sănătății. Este principala sursă de vitamina D.

Radiații vizibile

Radiația vizibilă în spectrul solar are o intensitate medie. Estimările cantitative ale fluxului și variațiile distribuției sale spectrale în regiunile vizibile și în infraroșu apropiat ale spectrului electromagnetic sunt de mare interes în studiul forței solar-terestre. Intervalul de la 380 la 780 nm este vizibil cu ochiul liber.

Motivul este că cea mai mare parte a energiei radiației solare este concentrată în acest interval și determină echilibrul termic al atmosferei Pământului. Lumina soarelui este un factor cheie în procesul de fotosinteză, care este folosit de plante și alte organisme autotrofe pentru a transforma energia luminoasă în energie chimică care poate fi folosită ca combustibil pentru organism.

Radiatii infrarosii

Spectrul infraroșu, care se întinde de la 700 nm la 1.000.000 nm (1 mm), conține o parte importantă a radiației electromagnetice care ajunge pe Pământ. Radiația infraroșie din spectrul solar are trei tipuri de intensități. Oamenii de știință împart acest interval în 3 tipuri în funcție de lungimea de undă:

A: 700-1400 nm.
B: 1400-3000 nm.
C: 3000-1 mm.

Concluzie

Multe animale (inclusiv oamenii) au o sensibilitate cuprinsă între aproximativ 400-700 nm, iar spectrul util al vederii culorilor la oameni, de exemplu, este de aproximativ 450-650 nm. Pe lângă efectele care apar la apus și răsărit, compoziția spectrală se modifică în primul rând în raport cu modul în care lumina soarelui lovește direct solul.

La fiecare două săptămâni, Soarele furnizează planeta noastră atât de multă energie încât este suficientă pentru toți locuitorii pentru un an întreg. În acest sens, radiația solară este din ce în ce mai mult considerată o sursă alternativă de energie.

Cea mai apropiată stea de noi este, desigur, Soarele. Distanța de la Pământ la acesta, conform parametrilor cosmici, este foarte mică: lumina soarelui călătorește de la Soare la Pământ în doar 8 minute.

Soarele nu este o pitică galbenă obișnuită, așa cum se credea anterior. Acesta este corpul central al sistemului solar, în jurul căruia se învârt planetele, cu un număr mare de elemente grele. Aceasta este o stea formată după mai multe explozii de supernove, în jurul cărora s-a format un sistem planetar. Datorită locației sale aproape de condițiile ideale, viața a apărut pe a treia planetă Pământ. Soarele are deja cinci miliarde de ani. Dar să ne dăm seama de ce strălucește? Care este structura Soarelui și care sunt caracteristicile acestuia? Ce îi rezervă viitorul? Cât de semnificativ are impactul asupra Pământului și a locuitorilor săi? Soarele este o stea în jurul căreia se învârt toate cele 9 planete ale sistemului solar, inclusiv a noastră. 1 a.u. (unitate astronomică) = 150 milioane km - aceeași este distanța medie de la Pământ la Soare. Sistemul Solar include nouă planete majore, aproximativ o sută de sateliți, multe comete, zeci de mii de asteroizi (planete minore), meteoroizi și gaze și praf interplanetare. În centrul tuturor se află Soarele nostru.

Soarele strălucește de milioane de ani, ceea ce este confirmat de cercetările biologice moderne obținute din rămășițele de alge albastru-verde-albastre. Dacă temperatura suprafeței Soarelui s-ar schimba chiar și cu 10%, toată viața de pe Pământ ar muri. Prin urmare, este bine ca steaua noastră să radieze uniform energia necesară pentru prosperitatea umanității și a altor creaturi de pe Pământ. În religiile și miturile popoarelor lumii, Soarele a ocupat întotdeauna locul principal. Pentru aproape toate popoarele din antichitate, Soarele a fost cea mai importantă zeitate: Helios - printre grecii antici, Ra - zeul soare al vechilor egipteni și Yarilo printre slavi. Soarele aducea căldură, recolta, toată lumea îl venera, pentru că fără el nu ar exista viață pe Pământ. Dimensiunea Soarelui este impresionantă. De exemplu, masa Soarelui este de 330.000 de ori masa Pământului, iar raza acestuia este de 109 ori mai mare. Dar densitatea stelei noastre este mică - de 1,4 ori mai mare decât densitatea apei. Mișcarea petelor de la suprafață a fost observată chiar de Galileo Galilei, dovedind astfel că Soarele nu stă nemișcat, ci se rotește.

Zona convectivă a Soarelui

Zona radioactivă este de aproximativ 2/3 din diametrul intern al Soarelui, iar raza este de aproximativ 140 mii km. Îndepărtându-se de centru, fotonii își pierd energia sub influența coliziunii. Acest fenomen se numește fenomen de convecție. Acest lucru amintește de procesul care are loc într-un ibric în fierbere: energia care vine de la elementul de încălzire este mult mai mare decât cantitatea care este îndepărtată prin conducție. Apa caldă aproape de foc urcă, iar apa mai rece se scufundă. Acest proces se numește convenție. Sensul convecției este că gazul mai dens este distribuit pe suprafață, se răcește și merge din nou în centru. Procesul de amestecare în zona convectivă a Soarelui se efectuează continuu. Privind printr-un telescop la suprafața Soarelui, puteți vedea structura granulară a acestuia - granulații. Parcă este făcută din granule! Acest lucru se datorează convecției care are loc sub fotosferă.

Fotosfera Soarelui

Un strat subțire (400 km) - fotosfera Soarelui, este situat direct în spatele zonei convective și reprezintă „suprafața solară reală” vizibilă de pe Pământ. Granulele din fotosferă au fost fotografiate pentru prima dată de francezul Janssen în 1885. Granula medie are o dimensiune de 1000 km, se mișcă cu o viteză de 1 km/sec și există aproximativ 15 minute. Formațiunile întunecate din fotosferă pot fi observate în partea ecuatorială și apoi se schimbă. Câmpurile magnetice puternice sunt o caracteristică distinctivă a unor astfel de pete. Și culoarea închisă este obținută datorită temperaturii mai scăzute față de fotosfera din jur.

Cromosfera Soarelui

Cromosfera solară (sfera colorată) este un strat dens (10.000 km) al atmosferei solare care se află direct în spatele fotosferei. Cromosfera este destul de problematică de observat datorită locației sale apropiate de fotosferă. Cel mai bine se vede atunci când Luna acoperă fotosfera, adică. în timpul eclipselor de soare.

Proeminențele solare sunt emisii uriașe de hidrogen, asemănătoare cu filamente lungi luminoase. Proeminențele se ridică la distanțe enorme, atingând diametrul Soarelui (1,4 mm km), se deplasează cu o viteză de aproximativ 300 km/sec, iar temperatura ajunge la 10.000 de grade.

Corona solară este straturile exterioare și extinse ale atmosferei Soarelui, care își au originea deasupra cromosferei. Lungimea coroanei solare este foarte mare și atinge valori de mai multe diametre solare. Oamenii de știință nu au primit încă un răspuns clar la întrebarea unde exact se termină.

Compoziția coroanei solare este o plasmă rarefiată, puternic ionizată. Conține ioni grei, electroni cu miez de heliu și protoni. Temperatura coroanei ajunge de la 1 la 2 milioane de grade K, în raport cu suprafața Soarelui.

Vântul solar este un flux continuu de materie (plasmă) din învelișul exterior al atmosferei solare. Este format din protoni, nuclee atomice și electroni. Viteza vântului solar poate varia de la 300 km/sec la 1500 km/sec, în conformitate cu procesele care au loc pe Soare. Vântul solar se răspândește în întreg sistemul solar și, interacționând cu câmpul magnetic al Pământului, provoacă diverse fenomene, dintre care unul este aurora boreală.

Caracteristicile Soarelui

Masa Soarelui: 2∙1030 kg (332.946 mase Pământului)
Diametru: 1.392.000 km
Raza: 696.000 km
Densitate medie: 1.400 kg/mc
Înclinarea axei: 7,25° (față de planul eclipticului)
Temperatura suprafeței: 5.780 K
Temperatura în centrul Soarelui: 15 milioane de grade
Clasa spectrală: G2 V
Distanța medie față de Pământ: 150 milioane km
Vârsta: 5 miliarde de ani
Perioada de rotatie: 25.380 zile
Luminozitate: 3,86∙1026 W
Magnitudine aparenta: 26,75 m

Soarele (astro. ☉) este singura stea din Sistemul Solar. Alte obiecte ale acestui sistem se învârt în jurul Soarelui: planete și sateliții lor, planete pitice și sateliții lor, asteroizi, meteoroizi, comete și praf cosmic.

Structura internă a Soarelui

Soarele nostru este o minge uriașă de gaz luminoasă, în cadrul căreia au loc procese complexe și, ca urmare, energie este eliberată în mod continuu. Volumul interior al Soarelui poate fi împărțit în mai multe regiuni; substanța din ele diferă în proprietățile sale, iar energia este distribuită prin diferite mecanisme fizice. Să-i cunoaștem, începând chiar din centru.

În partea centrală a Soarelui există o sursă de energie a acestuia, sau, în limbaj figurat, acea „sobă” care îl încălzește și nu îi lasă să se răcească. Această zonă se numește nucleu. Sub greutatea straturilor exterioare, materia din interiorul Soarelui este comprimată, iar cu cât mai adânc, cu atât mai puternică. Densitatea sa crește spre centru odată cu creșterea presiunii și a temperaturii. În miez, unde temperatura atinge 15 milioane kelvin, se eliberează energie.

Această energie este eliberată ca rezultat al fuziunii atomilor elementelor chimice ușoare în atomi mai grei. În adâncurile Soarelui, un atom de heliu este format din patru atomi de hidrogen. A fost această energie teribilă pe care oamenii au învățat să o elibereze în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen. Există speranță că în viitorul apropiat oamenii vor putea învăța să-l folosească în scopuri pașnice (în 2005, fluxurile de știri au raportat începutul construcției primului reactor termonuclear internațional din Franța).

Miezul are o rază de cel mult un sfert din raza totală a Soarelui. Cu toate acestea, jumătate din masa solară este concentrată în volumul său și aproape toată energia care susține strălucirea Soarelui este eliberată. Dar energia nucleului fierbinte trebuie să scape cumva spre exterior, la suprafața Soarelui. Există diverse metode de transfer de energie în funcție de condițiile fizice ale mediului și anume: transfer radiativ, convecție și conducție termică. Conductivitatea termică nu joacă un rol important în procesele energetice din Soare și stele, în timp ce transferurile radiative și convective sunt foarte importante.

Imediat în jurul nucleului, începe o zonă de transfer de energie radiativă, unde se răspândește prin absorbția și emisia unei porțiuni de lumină de către substanța - cuante. Densitatea, temperatura și presiunea scad pe măsură ce vă îndepărtați de miez, iar energia curge în aceeași direcție. În general, acest proces este extrem de lent. Este nevoie de multe mii de ani pentru ca cuantele să ajungă din centrul Soarelui în fotosferă: la urma urmei, atunci când sunt reemise, cuantele își schimbă constant direcția, mișcându-se înapoi aproape la fel de des ca înainte.

Gamma quanta se nasc în centrul Soarelui. Energia lor este de milioane de ori mai mare decât energia cuantelor de lumină vizibilă, iar lungimea de undă este foarte mică. Pe parcurs, quanta suferă transformări uimitoare. Un cuantic separat este mai întâi absorbit de un atom, dar este imediat reemis din nou; Cel mai adesea, în acest caz, nu apare o cuantă anterioară, ci două sau mai multe. Conform legii conservării energiei, energia lor totală este conservată și, prin urmare, energia fiecăruia dintre ele scade. Așa apar cuante de energii din ce în ce mai mici. Raze gamma puternice par a fi împărțite în cuante mai puțin energetice - mai întâi raze X, apoi ultraviolete și

în sfârșit razele vizibile și infraroșii. Drept urmare, Soarele emite cea mai mare cantitate de energie în lumina vizibilă și nu este o coincidență faptul că ochii noștri sunt sensibili la aceasta.

După cum am spus deja, este nevoie de foarte mult timp pentru ca un cuantic să pătrundă prin materia solară densă spre exterior. Deci, dacă „aragazul” din interiorul Soarelui s-ar stinge brusc, am ști despre asta doar milioane de ani mai târziu. În drumul său prin straturile solare interioare, fluxul de energie întâlnește o regiune în care opacitatea gazului crește foarte mult. Aceasta este zona convectivă a Soarelui. Aici energia este transferată nu prin radiație, ci prin convecție.

Ce este convecția?

Când lichidul fierbe, se amestecă. Gazul se poate comporta la fel. Fluxuri uriașe de gaz fierbinte se ridică în sus, unde își renunță căldura mediului înconjurător, iar gazul solar răcit coboară. Materia solară pare să fiarbă și se agită. Zona convectivă începe la aproximativ 0,7 rază de centru și se extinde aproape până la cea mai vizibilă suprafață a Soarelui (fotosferă), unde transferul fluxului de energie principal devine din nou radiant. Cu toate acestea, din cauza inerției, fluxurile fierbinți din straturi mai adânci, convective, încă pătrund aici. Modelul de granulație de pe suprafața Soarelui, bine cunoscut observatorilor, este o manifestare vizibilă a convecției.

Zona convectivă a Soarelui

Fotosfera Soarelui

Cromosfera Soarelui

Coroana solară

Radiația de la Soare

Tipuri de radiații

Razele X provin în principal din straturile superioare ale cromosferei și coroanei. Radiația este deosebit de puternică în anii de activitate solară maximă.

Intensitatea radiației solare

Avand temperaturi extrem de ridicate, Soarele este o sursa foarte puternica de radiatii. Gama vizibilă a radiației solare are cea mai mare intensitate de radiație. În același timp, o mare cantitate de spectru invizibil ajunge și pe Pământ. În interiorul Soarelui au loc procese în care atomii de heliu sunt sintetizați din atomi de hidrogen. Aceste procese se numesc procese de fuziune nucleară, sunt însoțite de eliberarea de cantități uriașe de energie. Această energie face ca Soarele să se încălzească până la o temperatură de 15 milioane de grade Celsius (în partea sa interioară).

La suprafața Soarelui (fotosferă) temperatura atinge 5500 °C. Pe această suprafață, Soarele emite energie de 63 MW/m². Doar o mică parte din această radiație ajunge la suprafața Pământului, ceea ce permite umanității să existe confortabil pe planeta noastră. Intensitatea medie a radiației pe atmosfera Pământului este de aproximativ 1367 W/m². Această valoare poate fluctua în intervalul de 5% datorită faptului că, deplasându-se de-a lungul unei orbite eliptice, Pământul se îndepărtează de Soare la distanțe diferite pe parcursul anului. Valoarea de 1367 W/m² se numește constantă solară.

Energia solară pe suprafața Pământului

Atmosfera Pământului nu permite trecerea întregii energii solare. Suprafața Pământului nu atinge mai mult de 1000 W/m2. O parte din energie este absorbită, o parte se reflectă în straturile atmosferei și în nori. O cantitate mare de radiații este împrăștiată în straturile atmosferei, rezultând formarea de radiații împrăștiate (difuze). Pe suprafața Pământului, o parte din radiație este, de asemenea, reflectată și se transformă în radiație împrăștiată. Suma radiațiilor difuze și directe se numește radiație solară totală. Radiația împrăștiată poate varia de la 20 la 60%.

Cantitatea de energie care ajunge la suprafața Pământului este, de asemenea, afectată de latitudinea geografică și perioada anului. Axa planetei noastre, care trece prin poli, este înclinată cu 23,5° față de orbita sa în jurul Soarelui. Între martie

Până în septembrie, lumina soarelui cade mai mult în emisfera nordică, în restul timpului – în emisfera sudică. Prin urmare, lungimea zilei vara și iarna este diferită. Latitudinea zonei afectează durata orelor de lumină. Cu cât mergi mai spre nord, cu atât vara este mai lung și invers.

Evoluția Soarelui

Se presupune că Soarele s-a născut într-o nebuloasă comprimată de gaz și praf. Există cel puțin două teorii cu privire la ceea ce a declanșat contracția inițială a nebuloasei. Potrivit unuia dintre ei, se presupune că unul dintre brațele spiralate ale galaxiei noastre a trecut prin regiunea noastră a spațiului în urmă cu aproximativ 5 miliarde de ani. Acest lucru ar putea provoca o ușoară compresie și poate duce la formarea de centre de greutate în norul de gaz-praf. Într-adevăr, acum vedem un număr destul de mare de stele tinere și nori de gaz strălucitori de-a lungul brațelor spiralate. O altă teorie sugerează că undeva în apropiere (la scara Universului, desigur) a explodat o supernova masivă antică. Unda de șoc rezultată ar putea fi suficient de puternică pentru a iniția formarea stelelor în nebuloasa „noastră” gaz-praf. Această teorie este susținută de faptul că oamenii de știință care studiază meteoriții au descoperit destul de multe elemente care s-ar fi putut forma în timpul exploziei unei supernove.

În plus, atunci când o astfel de masă colosală (2 * 1030 kg) a fost comprimată sub influența forțelor gravitaționale, s-a încălzit puternic cu presiune internă la temperaturi la care reacțiile termonucleare ar putea începe în centrul său. În partea centrală, temperatura Soarelui este de 15.000.000K, iar presiunea ajunge la sute de miliarde de atmosfere. Așa a fost aprinsă o stea nou-născută (a nu se confunda cu stele noi).

Soarele la începutul vieții era alcătuit în principal din hidrogen. Este hidrogenul care se transformă în heliu în timpul reacțiilor termonucleare, eliberând energia emisă de Soare. Soarele aparține unui tip de stele numită pitică galbenă. Este o stea de secvență principală și aparține clasei spectrale G2. Masa unei stele singuratice îi determină destul de clar soarta. Pe parcursul vieții sale (~5 miliarde de ani), în centrul stelei noastre, unde temperatura este destul de ridicată, aproximativ jumătate din tot hidrogenul de acolo a fost ars. Cam în aceeași perioadă de timp, 5 miliarde de ani, Soarele a lăsat să trăiască în forma cu care suntem obișnuiți.

După ce hidrogenul din centrul stelei se epuizează, Soarele va crește în dimensiune și va deveni o gigantă roșie. Acest lucru va avea un impact dramatic asupra Pământului: temperaturile vor crește, oceanele vor fierbe, viața va deveni imposibilă. Apoi, după ce a epuizat „combustibilul” complet și nemaiavând puterea de a susține straturile exterioare ale gigantului roșu, steaua noastră își va încheia viața ca pitică albă, încântându-i pe necunoscuții astronomi extratereștri ai viitorului cu o nouă nebuloasă planetară, a cărui formă se poate dovedi a fi foarte bizară din cauza influenței planetelor.

Moartea Soarelui în timp

În doar 1,1 miliarde de ani, steaua își va crește luminozitatea cu 10%, ceea ce va duce la o încălzire puternică a Pământului.
În 3,5 miliarde de ani, luminozitatea va crește cu 40%. Oceanele vor începe să se evapore și toată viața de pe Pământ se va sfârși.
După 5,4 miliarde de ani, nucleul stelei va rămâne fără combustibil - hidrogen. Soarele va începe să crească în dimensiune din cauza rarefării învelișului exterior și a încălzirii miezului.
În 7,7 miliarde de ani, steaua noastră se va transforma într-o gigantă roșie, pentru că crește de 200 de ori din această cauză planeta Mercur va fi absorbită.
La final, după 7,9 miliarde de ani, straturile exterioare ale stelei vor fi atât de subțiri încât se vor dezintegra într-o nebuloasă, iar în centrul fostului Soare va fi un obiect mic - o pitică albă. Acesta este modul în care sistemul nostru solar își va încheia existența. Toate elementele de construcție rămase după prăbușire nu se vor pierde, ele vor deveni baza pentru nașterea de noi stele și planete.

Cele mai comune stele din univers sunt piticele roșii. Acest lucru se datorează în mare măsură masei lor scăzute, care le permite să trăiască foarte mult timp înainte de a deveni pitici albe.
Aproape toate stelele din univers au aceeași compoziție chimică și reacția de fuziune nucleară are loc în fiecare stea și este aproape identică, determinată doar de cantitatea de combustibil.
După cum știm, ca o pitică albă, stelele neutronice sunt unul dintre procesele finale ale evoluției stelelor, apărute în mare parte după explozia unei supernove. Anterior, era adesea dificil să se distingă o pitică albă de o stea neutronică, dar acum oamenii de știință care folosesc telescoape au descoperit diferențe între ele. O stea neutronică adună mai multă lumină în jurul ei și acest lucru este ușor de văzut cu telescoapele în infraroșu. Locul opt printre faptele interesante despre vedete.
Datorită masei sale incredibile, conform teoriei generale a relativității a lui Einstein, o gaură neagră este de fapt o îndoire în spațiu, astfel încât totul din câmpul său gravitațional este împins spre ea. Câmpul gravitațional al unei găuri negre este atât de puternic încât nici măcar lumina nu poate scăpa de el.
Din câte știm, atunci când o stea rămâne fără combustibil, steaua poate crește în dimensiune de peste 1000 de ori, apoi se transformă într-o pitică albă și, datorită vitezei reacției, explodează. Această reacție este mai bine cunoscută ca o supernovă. Oamenii de știință sugerează că, datorită acestui proces lung, se formează astfel de găuri negre misterioase.
Multe dintre stelele pe care le vedem pe cerul nopții pot apărea ca o singură privire de lumină. Cu toate acestea, acest lucru nu este întotdeauna cazul. Majoritatea stelelor pe care le vedem pe cer sunt de fapt două sisteme stelare, sau sisteme binare de stele. Sunt pur și simplu inimaginabil de departe și ni se pare că vedem doar un fir de lumină.
Stelele care au cea mai scurtă durată de viață sunt cele mai masive. Sunt o masă mare de substanțe chimice și tind să-și ardă combustibilul mult mai repede.
În ciuda faptului că uneori ni se pare că Soarele și stelele sclipesc, în realitate nu este cazul. Efectul de pâlpâire este doar lumina stelei, care în acest moment trece prin atmosfera Pământului, dar nu a ajuns încă în ochii noștri. Locul al treilea printre cele mai interesante fapte despre vedete.
Distanțele implicate în estimarea cât de departe este o stea sunt inimaginabil de mari. Să luăm în considerare un exemplu: cea mai apropiată stea de pământ se află la aproximativ 4,2 ani lumină distanță și pentru a ajunge la ea, chiar și pe cea mai rapidă navă a noastră, va dura aproximativ 70.000 de ani.
Cea mai tare stea cunoscută este pitica maro CFBDSIR 1458+10B, care are o temperatură de doar aproximativ 100 °C. Cea mai fierbinte stea cunoscută, o supergigantă albastră din Calea Lactee numită Zeta Puppis, are o temperatură de peste 42.000 °C.