Mặt trời đóng một vai trò quan trọng đối với chúng ta trên Trái đất. Nó cung cấp cho hành tinh và mọi thứ trên đó những yếu tố quan trọng như ánh sáng và nhiệt. Nhưng bức xạ mặt trời là gì, quang phổ của ánh sáng mặt trời, tất cả những điều này ảnh hưởng đến chúng ta và khí hậu toàn cầu nói chung như thế nào?
Bức xạ mặt trời là gì?
Những ý nghĩ xấu thường xuất hiện trong đầu bạn khi bạn nghĩ đến từ "bức xạ". Nhưng bức xạ mặt trời thực sự là một thứ rất tốt - đó là ánh sáng mặt trời! Mọi sinh vật trên Trái đất đều phụ thuộc vào anh ta. Nó cần thiết cho sự tồn tại, sưởi ấm hành tinh, cung cấp thức ăn cho thực vật.
Bức xạ mặt trời là tất cả ánh sáng và năng lượng đến từ mặt trời, và có nhiều dạng khác nhau của nó. Trong quang phổ điện từ, người ta phân biệt các loại sóng ánh sáng do mặt trời phát ra. Chúng giống như những con sóng mà bạn nhìn thấy trong đại dương: chúng di chuyển lên xuống và từ nơi này đến nơi khác. Phổ của nghiên cứu năng lượng mặt trời có thể có các cường độ khác nhau. Phân biệtbức xạ tia cực tím, khả kiến và tia hồng ngoại.
Ánh sáng là năng lượng chuyển động
Quang phổ của bức xạ mặt trời giống như bàn phím đàn piano. Một đầu của nó có các nốt thấp, trong khi đầu kia có các nốt cao. Điều tương tự cũng áp dụng cho phổ điện từ. Một đầu có tần số thấp và đầu kia có tần số cao. Sóng tần số thấp dài trong một khoảng thời gian nhất định. Đây là những thứ như sóng rađa, truyền hình và sóng vô tuyến. Bức xạ cao tần là sóng năng lượng cao có bước sóng ngắn. Điều này có nghĩa là bản thân bước sóng rất ngắn trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ, chúng là tia gamma, tia X và tia cực tím.
Bạn có thể nghĩ theo cách này: sóng tần số thấp giống như đi lên một ngọn đồi với sự tăng dần, trong khi sóng tần số cao giống như đi lên một ngọn đồi dốc và gần như thẳng đứng một cách nhanh chóng. Độ cao của mỗi ngọn đồi là như nhau. Tần số của sóng điện từ quyết định nó mang theo bao nhiêu năng lượng. Sóng điện từ dài hơn và do đó tần số thấp hơn mang năng lượng ít hơn nhiều so với sóng có bước sóng ngắn hơn và tần số cao hơn.
Đây là lý do tại sao tia X và bức xạ tia cực tím có thể nguy hiểm. Chúng mang nhiều năng lượng đến nỗi nếu xâm nhập vào cơ thể bạn, chúng có thể làm hỏng các tế bào và gây ra các vấn đề như ung thư và thay đổi DNA. Những thứ như sóng vô tuyến và sóng hồng ngoại, mang ít năng lượng hơn, không thực sự có bất kỳ ảnh hưởng nào đếnchúng tôi không có ảnh hưởng. Điều đó tốt, bởi vì bạn chắc chắn không muốn đặt mình vào rủi ro bằng cách chỉ bật âm thanh nổi.
Ánh sáng nhìn thấy được mà chúng ta và các loài động vật khác có thể nhìn thấy bằng mắt thường nằm gần như ở giữa quang phổ. Chúng tôi không thấy bất kỳ sóng nào khác, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng không có ở đó. Trên thực tế, côn trùng có thể nhìn thấy tia cực tím, nhưng không phải ánh sáng nhìn thấy của chúng ta. Hoa trông rất khác so với chúng ta, và điều này giúp họ biết những cây nào nên đến thăm và những cây nào cần tránh xa.
Nguồn của mọi năng lượng
Chúng ta coi ánh sáng mặt trời là điều hiển nhiên, nhưng không nhất thiết phải như vậy, bởi vì trên thực tế, tất cả năng lượng trên Trái đất đều phụ thuộc vào ngôi sao lớn, sáng ở trung tâm hệ mặt trời của chúng ta. Và khi chúng ta ở trong đó, chúng ta cũng nên nói lời cảm ơn đến bầu khí quyển của chúng ta, bởi vì nó hấp thụ một số bức xạ trước khi tới chúng ta. Đó là một sự cân bằng quan trọng: quá nhiều ánh sáng mặt trời và Trái đất nóng lên, quá ít và nó bắt đầu đóng băng.
Đi qua bầu khí quyển, quang phổ của bức xạ mặt trời gần bề mặt Trái đất cho năng lượng ở các dạng khác nhau. Trước tiên, hãy xem các cách khác nhau để chuyển nó:
- Tính dẫn điện (dẫn điện) là khi năng lượng được truyền từ tiếp xúc trực tiếp. Khi bạn bị bỏng tay với chảo nóng vì bạn quên đặt một cái lò nướng, đó là sự dẫn truyền. Dụng cụ nấu sẽ truyền nhiệt tới tay bạn thông qua tiếp xúc trực tiếp. Ngoài ra, khi chân bạn chạm vào gạch lạnh trong phòng tắm vào buổi sáng, chúng sẽ truyền nhiệt xuống sàn thông qua tiếp xúc trực tiếp -độ dẫn trong hành động.
- Sự tiêu tán là khi năng lượng được truyền qua các dòng điện trong chất lỏng. Nó cũng có thể là khí, nhưng quá trình vẫn diễn ra như nhau. Khi chất lỏng bị đốt nóng, các phân tử bị kích thích, phân tán và kém đặc hơn, vì vậy chúng có xu hướng nổi lên. Khi nguội, chúng lại rơi xuống, tạo ra một đường dẫn dòng điện di động.
- Bức xạ (bức xạ) là khi năng lượng được truyền đi dưới dạng sóng điện từ. Hãy nghĩ xem sẽ tốt như thế nào khi bạn ngồi cạnh một ngọn lửa và cảm nhận được hơi ấm chào đón tỏa ra từ nó cho bạn - đó là bức xạ. Sóng vô tuyến, ánh sáng và sóng nhiệt có thể truyền từ nơi này sang nơi khác mà không cần bất kỳ vật liệu nào hỗ trợ.
Quang phổ cơ bản của bức xạ mặt trời
Mặt trời có các bức xạ khác nhau: từ tia X đến sóng vô tuyến. Năng lượng mặt trời là ánh sáng và nhiệt. Thành phần của nó:
- 6-7% tia UV,
- khoảng 42% ánh sáng nhìn thấy,
- 51% KHÔNG KHÍ.
Chúng tôi nhận năng lượng mặt trời với cường độ 1 kilowatt trên mét vuông ở mực nước biển trong nhiều giờ mỗi ngày. Khoảng một nửa bức xạ nằm trong phần bước sóng ngắn nhìn thấy được của quang phổ điện từ. Một nửa còn lại nằm trong vùng hồng ngoại gần và một phần nhỏ nằm trong vùng cực tím.
bức xạ tia cực tím
Đó là bức xạ cực tím trong quang phổ mặt trời có cường độ lớn hơn các tia khác: lên tới 300-400 nm. Phần bức xạ này không bị khí quyển hấp thụgây cháy nắng hoặc cháy nắng đối với những người tiếp xúc với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài. Bức xạ UV trong ánh sáng mặt trời có cả tác động tích cực và tiêu cực đến sức khỏe. Nó là một nguồn chính của vitamin D.
Bức xạ nhìn thấy được
Bức xạ nhìn thấy được trong quang phổ mặt trời có cường độ trung bình. Các ước tính định lượng về thông lượng và các biến thể trong phân bố phổ của nó trong phạm vi nhìn thấy và hồng ngoại gần của phổ điện từ rất được quan tâm trong nghiên cứu về các tác động mặt trời-mặt đất. Phạm vi từ 380 đến 780 nm có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Lý do là phần lớn năng lượng của bức xạ mặt trời đều tập trung trong phạm vi này và nó quyết định trạng thái cân bằng nhiệt của bầu khí quyển Trái đất. Ánh sáng mặt trời là nhân tố chính trong quá trình quang hợp, được thực vật và các sinh vật tự dưỡng khác sử dụng để chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho cơ thể.
Bức xạ hồng ngoại
Quang phổ hồng ngoại, trải dài từ 700nm đến 1.000.000nm (1mm), chứa một phần quan trọng của bức xạ điện từ tới Trái đất. Bức xạ hồng ngoại trong quang phổ mặt trời có ba dạng cường độ. Các nhà khoa học chia phạm vi này thành 3 loại dựa trên bước sóng:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Kết
Nhiềuđộng vật (kể cả con người) có độ nhạy trong khoảng 400-700 nm, và phổ nhìn màu có thể sử dụng được ở người là khoảng 450-650 nm. Ngoài các hiệu ứng xảy ra lúc hoàng hôn và bình minh, thành phần quang phổ thay đổi chủ yếu liên quan đến cách ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào mặt đất.
Hai tuần một lần, Mặt trời cung cấp cho hành tinh của chúng ta đủ năng lượng cho cả năm. Về mặt này, bức xạ mặt trời ngày càng được coi là một nguồn năng lượng thay thế.
