Saules gaismas spektrālais sastāvs. Saules starojums fotobioloģijā un fotoaizsardzībā

Izcilība uz virsmas

Saules starojums, ko sauc par saules gaismu, ir maisījums elektromagnētiskie viļņi, no infrasarkanajiem (IR) līdz ultravioletajiem (UV) stariem. Tas ietver redzamo gaismu, kas elektromagnētiskajā spektrā atrodas starp IR un UV.

Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums

Visi elektromagnētiskie viļņi (EM) vakuumā pārvietojas ar ātrumu aptuveni 3,0x10*8 m/s. Kosmoss nav ideāls vakuums, tajā faktiski ir daļiņas zemā koncentrācijā, elektromagnētiskie viļņi, neitrīnos un magnētiskie lauki. Tā kā vidējais attālums starp Zemi un Sauli ir vairāk nekā 149,6 miljoni km, ir nepieciešamas aptuveni 8 minūtes, lai starojums sasniegtu Zemi. Saule spīd ne tikai IR, redzamajā un UV diapazonā. Būtībā tas izstaro augstas enerģijas gamma starus.

Tomēr gamma staru fotoni virzās tālu uz virsmu, tos pastāvīgi absorbē saules plazma un atkārtoti izstaro, mainoties to frekvencei.

Kamēr tie sasniedz virsmu, gamma staru fotoni atrodas IR, redzamajā un UV spektrā. Infrasarkanais starojums tas ir siltums, ko mēs jūtam. Bez tā un redzamās gaismas dzīvība uz Zemes nebūtu iespējama. Saules uzliesmojumu laikā tas izstaro arī rentgena starus. Kad Saules elektromagnētiskais starojums sasniedz Zemes atmosfēru, daļa no tā tiek absorbēta, bet pārējā daļa sasniedz Zemes virsmu.

Jo īpaši tiek absorbēts UV starojums ozona slānis un tiek atkārtoti izstarots kā siltums, kā rezultātā notiek stratosfēras sasilšana.

Saules enerģija ir dzīvības avots uz mūsu planētas. Saule silda atmosfēru un Zemes virsmu. Pateicoties saules enerģijai, pūš vēji, dabā notiek ūdens cikls, sasilst jūras un okeāni, attīstās augi, dzīvniekiem ir barība (sk. 1.1. att.). Pateicoties saules starojumam, uz Zemes pastāv fosilais kurināmais.

1.1. attēls. Saules starojuma ietekme uz Zemi

Saules enerģiju var pārvērst siltumā vai aukstumā, dzinējspēks un elektrību. Galvenais enerģijas avots gandrīz visiem dabiskajiem procesiem, kas notiek uz Zemes virsmas un atmosfērā, ir enerģija, kas uz Zemi nāk no Saules saules starojuma veidā.

1.2. attēlā parādīta klasifikācijas shēma, kas atspoguļo procesus, kas notiek uz Zemes virsmas un tās atmosfērā saules starojuma ietekmē.

Tiešās Saules aktivitātes rezultāti ir termiskais efekts un fotoelektriskais efekts, kā rezultātā Zeme saņem siltumenerģiju un gaismu. Saules netiešās darbības rezultāti ir atbilstoši efekti atmosfērā, hidrosfērā un ģeosfērā, kas izraisa vēja un viļņu parādīšanos, nosaka upju plūsmu un rada apstākļus Zemes iekšējā siltuma saglabāšanai.

1.2. attēls. Atjaunojamo enerģijas avotu klasifikācija

Saule ir gāzes lode, kuras rādiuss ir 695 300 km, kas 109 reizes pārsniedz Zemes rādiusu, un izstarojošās virsmas temperatūra ir aptuveni 6000°C. Saules iekšienē temperatūra sasniedz 40 miljonus °C.

1.3. attēlā parādīta Saules uzbūves diagramma. Saule ir milzīgs "termonukleārais reaktors", kas darbojas ar ūdeņradi un katru sekundi kūstot pārstrādā 564 miljonus tonnu ūdeņraža par 560 miljoniem tonnu hēlija. Četru miljonu tonnu masas zudums ir vienāds ar 9:1-10 9 GW h enerģijas (1 GW ir vienāds ar 1 miljonu kW). Vienā sekundē tiek saražots vairāk enerģijas nekā seši miljardi atomelektrostaciju varētu saražot gada laikā. Pateicoties atmosfēras aizsargapvalkam, tikai daļa šīs enerģijas sasniedz Zemes virsmu.

Attālums starp Zemes un Saules centriem ir vidēji 1,496 * 10 8 km.

Ik gadu Sv uz Zemi nosūta apmēram 1,6 10 18 kW h starojuma enerģijas jeb 1,3 * 10 24 cal siltuma. Tas ir 20 tūkstošus reižu vairāk nekā pašreizējais globālais enerģijas patēriņš. Ieguldījums Sv Zemes enerģijas bilancē ir 5000 reižu lielāks nekā visu pārējo avotu kopējais ieguldījums.

Ar šādu siltuma daudzumu pietiktu, lai 0°C temperatūrā izkausētu 35 m biezu ledus slāni, kas klāj zemes virsmu.

Salīdzinot ar saules starojumu, visi pārējie enerģijas avoti, kas sasniedz Zemi, ir niecīgi. Tādējādi zvaigžņu enerģija ir simtmiljonā daļa no saules enerģijas; kosmiskais starojums – divas daļas uz miljardu. Iekšējais siltums, kas nāk no Zemes dzīlēm uz tās virsmu, ir viena desmittūkstošā daļa no saules enerģijas.

1.3. attēls – Saules struktūras diagramma

Tādējādi. Saule ir praktiski vienīgais siltumenerģijas avots uz Zemes.

Saules centrā atrodas Saules kodols (skat. 1.4. att.). Fotosfēra ir Saules redzamā virsma, kas ir galvenais starojuma avots. Sauli ieskauj Saules vainags, kuram ir ļoti paaugstināta temperatūra, tomēr tas ir ārkārtīgi reti sastopams, tāpēc tas ir redzams ar neapbruņotu aci tikai pilnīga saules aptumsuma periodos.

Saules redzamo virsmu, kas izstaro starojumu, sauc par fotosfēru (gaismas sfēru). Tas sastāv no dažādu ķīmisko elementu karstiem tvaikiem jonizētā stāvoklī.

Virs fotosfēras ir gaiša, gandrīz caurspīdīga Saules atmosfēra, kas sastāv no retinātām gāzēm, ko sauc par hromosfēru.

Virs hromosfēras atrodas Saules ārējais apvalks, ko sauc par vainagu.

Gāzes, kas veido Sauli, atrodas nepārtrauktas vardarbīgas (intensīvas) kustības stāvoklī, kas izraisa tā saukto saules plankumu, lāpu un izciļņu parādīšanos.

Saules plankumi ir lielas piltuves, kas veidojas gāzu masu virpuļkustību rezultātā, kuru ātrums sasniedz 1-2 km/s. Plankumu temperatūra ir par 1500°C zemāka nekā Saules temperatūra un ir aptuveni 4500°C. Saules plankumu skaits gadu no gada atšķiras ar aptuveni 11 gadu periodu.

1.4. attēls - Saules uzbūve

Saules lāpas ir saules enerģijas emisijas, un prominences ir kolosāli sprādzieni Saules hromosfērā, sasniedzot augstumu līdz 2 miljoniem km.

Novērojumi liecina, ka, palielinoties saules plankumu skaitam, palielinās fakulu un prominenču skaits un attiecīgi palielinās Saules aktivitāte.

Pieaugot Saules aktivitātei, uz Zemes notiek magnētiskās vētras, kas negatīvi ietekmē telefona, telegrāfa un radio sakarus, kā arī dzīves apstākļus. Auroras palielināšanās ir saistīta ar to pašu parādību.

Jāņem vērā, ka saules plankumu pieauguma periodā vispirms palielinās saules starojuma intensitāte, kas ir saistīta ar vispārēju saules aktivitātes pieaugumu sākotnējais periods, un tad saules starojums samazinās, palielinoties saules plankumu laukumam, kura temperatūra ir par 1500° zemāka nekā fotosfēras temperatūra.

Meteoroloģijas daļu, kas pēta saules starojuma ietekmi uz Zemi un atmosfēru, sauc par aktinometriju.

Veicot aktinometrisko darbu, ir jāzina Saules stāvoklis debesīs. Šo pozīciju nosaka Saules augstums vai azimuts.

Saules augstums viņš sauc par leņķisko attālumu no Saules līdz horizontam, tas ir, leņķi starp virzienu uz Sauli un horizonta plakni.

Saules leņķisko attālumu no zenīta, tas ir, no tās vertikālā virziena, sauc par azimuta vai zenīta attālumu.

Pastāv saistība starp augstumu un zenīta attālumu

(1.1)

Saules azimutu nosaka reti, tikai īpašiem darbiem.

Saules augstumu virs horizonta nosaka pēc formulas:

Kur - novērošanas vietas platuma grādiem;

- Saules deklinācija ir deklinācijas apļa loks no ekvatora līdz Saulei, ko aprēķina atkarībā no Saules stāvokļa abās ekvatora pusēs no 0 līdz ±90°;

t - Saules stundu leņķis vai patiesais Saules laiks grādos.

Saules deklinācijas vērtība katrai dienai ir norādīta astronomiskās atsauces grāmatās ilgā laika periodā.

Izmantojot formulu (1.2), jūs varat aprēķināt jebkurā laikā t saules augstums viņš vai noteiktā augstumā hc noteikt laiku, kad Saule atrodas noteiktā augstumā.

Saules maksimālo augstumu pusdienlaikā dažādām gada dienām aprēķina pēc formulas:

(1.3)

Lielākā daļa saules enerģijas sasniedz zemi trīs komponentu veidā: redzamā gaisma (40%) un infrasarkanais starojums (50%), ultravioletais (10%). Nozīmīgākā un labi izpētītā saules starojuma daļa ir ultravioletie stari. Tos attēlo trīs dažādu viļņu garumu veidi, un tie ir apzīmēti ar latīņu alfabēta burtiem: UVC stari ir īsākie (190-280 nm). UVB stari ir vidēji viļņi (280-320 nm) un UVA stari ir garie viļņi (320-400 nm). Runājot par ultravioletā starojuma ietekmi uz cilvēku, mēs domājam UVB un UVA staru iedarbību. Īsos UVC starus gandrīz pilnībā absorbē atmosfēras ozona slānis, tāpat kā īsus un ļoti aktīvus kosmiskos γ starus. Šie stari ir postoši visai dzīvībai uz zemes virsmas, tāpēc ozona slāņa integritātes problēma satrauc zinātniekus visā pasaulē. Telpu dezinfekcijai tiek izmantoti mākslīgie UVC stari.

UVB stari, ejot cauri atmosfēras slāņiem, ir vairāk izkliedēti nekā UVA, un, palielinoties platuma grādiem, UVB starojuma līmenis samazinās. Turklāt tā intensitāte ir atkarīga no gada laika un ievērojami atšķiras visas dienas garumā.

Lielāko daļu UVB absorbē ozona slānis, atšķirībā no UVA, un tā daļa no visas ultravioletā starojuma enerģijas vasaras pēcpusdienā ir aptuveni 3%.

Arī iekļūšanas spēja caur ādas barjeru ir atšķirīga. Tādējādi UVB starus par 70% atstaro stratum corneum, tie tiek vājināti par 20%, ejot cauri epidermai, un tikai 10% sasniedz dermā. Absorbcijas, atstarošanas un izkliedes dēļ UVA stari iekļūst dermā ar mazākiem zaudējumiem - 20-30% un aptuveni 1% no kopējās enerģijas sasniedz zemādas audus.

Ilgu laiku tika uzskatīts, ka UVB staru daļa ultravioletā starojuma kaitīgajā iedarbībā ir 80%, jo tieši šis spektrs ir atbildīgs par saules apdeguma eritēmas rašanos. Mūsdienās ir zināmi vairāki saules starojuma bioloģiskie efekti, kuros dominē dažādi ultravioletā starojuma diapazoni. Melanīna tumšums (viegls un ātri pārejošs iedegums) UVA ietekmē notiek dažu stundu laikā un ir saistīts ar esošā melanīna fotooksidāciju un tā ātru pārdali pa melanocītu procesiem epidermas šūnās. Aizkavēts iedegums attīstās pēc 3 dienām, un to izraisa UVB staru iedarbība. To izraisa aktīvā melanīna sintēze melanosomās, melanocītu skaita palielināšanās un sintētisko procesu aktivizēšanās iepriekš neaktīvos melanocītos. Aizkavēta sauļošanās ir pastāvīgāka.

D3 vitamīna sintēze notiek UVB staru ietekmē. Saskaņā ar PVO datiem ikdienas sejas un roku iedarbība aptuveni 15 minūtes tiek uzskatīta par pietiekamu. Jāņem vērā arī ģeogrāfiskais faktors, jo dažos platuma grādos augsts līmenis UVA apstarošana un zemi UVB stari, kas var būt nepietiekami D 3 vitamīna sintēzei.

Spēcīga ietekme ultravioletais starojums izpaužas kā saules eritēma un/vai apdegums. UVB stari ir eritematogēni. Termins “minimālā eritēma deva” (MED) bieži tiek lietots, lai novērtētu UV starojuma ietekmi – enerģisku UV starojuma iedarbību, kas izraisa tikko pamanāmu eritēmu iepriekš neapstarotā ādā. Vieglai ādai 1 MED ir 200-300 J/m2. Taču eritēmas attīstībai nepieciešamais starojuma daudzums ir tīri individuāls un atkarīgs no ādas tipa un tās fizioloģiskās jutības pret saules gaismu.

UVB iedarbība uz normālu, pie saules nepieradinātu ādu izraisa fotoaizsardzības reakciju – melanīna sintēzi ar melanocītiem, melanosomu skaita palielināšanos. Tas ierobežo ultravioletā starojuma iekļūšanu bazālajā slānī un melanocītos. Līdz ar to tiek novērota epidermas hiperplāzija keratinocītu proliferācijas dēļ, kas arī izraisa UV starojuma izkliedi un vājināšanos. Šīs izmaiņas ir adaptīvas un ļauj ādai izturēt turpmāko apstarošanu.

UVA starojums neizraisa saules apdegumus. Taču ar ilgstošu iedarbību (mēneši, gadi) tieši šie stari izraisa fotonovecošanās pazīmju parādīšanos, kā arī UV izraisītu kanceroģenēzi. UVA ir galvenais citotoksiskās iedarbības faktors saules gaisma epidermas bazālajā slānī, jo veidojas brīvie radikāļi un tiek bojātas DNS ķēdes. Tā kā UVA starojums nesabiezina epidermu, tā radītais iedegums nav efektīvs kā aizsardzība pret turpmāko starojumu.

Ir zināma ultravioletā starojuma ietekme uz imūnsistēmu. Vairāki pētnieki norāda, ka UV starojums nomāc reakcijas imūnsistēma persona. UVA un UVB starojums var aktivizēt herpes vīrusu. Saskaņā ar PVO datiem eksperimentālie dati par iespējamo HIV aktivizēšanos nav apstiprināti. Tomēr ar ultravioletā starojuma trūkumu tiek novērota arī imunitātes samazināšanās (komplementa titrs, lizocīma aktivitāte utt. samazinās). Profilaktisku UV starojuma kursu izmantošanai tā trūkuma apstākļos (ziemeļu platuma grādos) ir izteikta adaptīvā iedarbība.

Langerhansa šūnām (migrējošām dendritiskajām šūnām) ir nozīme imunoloģiskajā atpazīšanā, un tās ir ārkārtīgi jutīgas pret ultravioleto gaismu. To darbība tiek traucēta, kad tiek sasniegtas suberitēmas starojuma devas (1/2 MED). Ievērības cienīgs ir ilgāks šo šūnu populācijas atjaunošanās periods pēc UVA apstarošanas (2-3 nedēļas) nekā pēc UVB (48 stundas).

Tiek uzskatīts, ka UV starojuma ietekme uz ādas vēža sastopamību ir ticami pierādīta. Speciālistu viedokļi par UV ietekmi uz melanomas rašanos atšķiras. Bieži vien dominē melanomas attīstība atklātās zonasķermeņi, kas pakļauti pārmērīgai saules gaismai. Saslimstība ar melanomu turpina pieaugt, un melnādaino cilvēku saslimstības līmenis tajos pašos ģeogrāfiskajos apgabalos ir zemāks. Eiropā saslimstība un mirstība ir daudz augstāka nekā Latvijā ziemeļu valstis.

Paradoksāli, bet melanomas mirstība samazinās, palielinoties UVB devai. Šis pozitīva ietekme var būt saistīta gan ar fotoaizsardzības efekta stimulēšanu, gan ar D vitamīna sintēzi. Onkologi uzskata hormonālā forma vit D 3 -kalcitriols, sintezēts nierēs, kā audzēja šūnu diferenciāciju un proliferāciju regulējošs faktors. Nepieciešamā deva vitD3 sintēzei ir neliela un ir aptuveni 55 MED gadā.

Starp cilvēka dabiskajiem fotoaizsardzības faktoriem melanīnam ir īpaša vieta. Melanīna daudzums un kvalitāte nosaka izturību pret ultravioleto starojumu un ir saistīta ar ādas, matu un acu krāsu. Melanoģenēzes aktivitāte un ādas spēja iedegties veidoja pamatu cilvēku sadalīšanai fototipos.

1. tips – vienmēr apdegumus, nekad neiedegu (sarkanmatiņi, albīni);

2. tips - dažreiz apdedzini saulē, ir grūtības iegūt iedegumu (blondīnes);

3. tips - dažreiz apdegums, var iedegties (kaukāzieši);

4. tips - deg tikai nelielas platības, vienmēr iedegums (aziāti, indieši);

5. tips - reti apdegums, iegūst intensīvu iedegumu (dravidieši, Austrālijas aborigēni);

6. tips – nekad nedeg, stipri iedeg (negroīdi).

Ir novērotas būtiskas atšķirības melanosomu skaitā un izplatībā baltajiem un melnādainiem cilvēkiem: pēdējiem ir liels daudzums melanosomas, un ar vienmērīgāku sadalījumu ādā. Līdz ar to pat iedegušais, baltādains cilvēks ir mazāk aizsargāts no ultravioletā starojuma iedarbības.

Starp dabiskās fotoaizsardzības faktoriem īpaši svarīga ir DNS labošanas sistēma. Šūnām ir vairāki aizsardzības mehānismi, ar kuru palīdzību tās var labot DNS virkņu bojājumus. Jo īpaši tiek izmantots remonta mehānisms ar izgriešanu, kura laikā tiek noņemta neliela bojātās DNS ķēdes daļa un aizstāta ar tikko sintezētu nebojātu sekciju. Daudzas šūnas DNS labošanai izmanto fotoreaktivācijas mehānismu, ar kura palīdzību bojājumus var koriģēt, nesadalot DNS molekulu. Šajā gadījumā ferments saistās ar DNS molekulu, kas satur pirimidīna dimēru. DNS enzīmu kompleksa gaismas (300-500 nm) absorbcijas rezultātā ferments tiek aktivizēts un atjauno bojāto molekulas daļu, sadalot dimērus, veidojot normālas pirimidīna bāzes.

Mūsdienās jaunizveidotām zālēm ir daudz prasību, ņemot vērā to efektivitāti un drošību patērētājam. Vispazīstamākais un saprotamākais saules aizsardzības faktors ir SPF. Tas ir koeficients, kas izsaka ar UV filtru aizsargātas ādas DER attiecību pret neaizsargātas ādas DER. SPF mērķis ir eritēmas efekts, ko izraisa UVB starojums. Tā kā UVA bojājumi nav saistīti ar eritēmu, SPF nesniedz nekādu informāciju par UVA aizsardzību. Šobrīd tiek izmantoti vairāki indikatori, kuru pamatā ir tūlītējas un aizkavētas ādas pigmentācijas smaguma pakāpe, kas rodas, reaģējot uz UVA staru iedarbību, aizsargāta un neaizsargāta ar fotoprotektoru (IPD-immediate pigment darkening, PPD-persistent pigment darkening). Izmanto arī faktoru, kas balstīts uz fototoksicitātes pakāpi.

Eiropas fotoaizsardzības līdzekļu ražotājiem šodien ir vienota Colipa klasifikācija, kas novērtē derīgas vērtības SPF: zema fotoaizsardzība - 2-4-6; vidējā fotoaizsardzība - 8-10-12; augsta fotoaizsardzība - 15-20-25; ļoti augsta fotoaizsardzība - 30-40-50; maksimālā fotoaizsardzība - 50+.

Saules aizsarglīdzekļos tiek izmantotas divas savienojumu grupas, kas atšķiras pēc to aizsargdarbības mehānisma. Pirmais ir ekrāni, kas pēc ķīmiskās būtības ir minerālu savienojumi. Tie atspoguļo un lauž saules starus un, kā likums, “strādā” uz ādas virsmas. Tajos ietilpst cinka dioksīds (ZnO), titāna dioksīds (TiO 2), dzelzs oksīds (FeO Fe 3 O 4).

Vēl viena grupa ir ķīmiskie filtri, kas ir organiskie savienojumi. Tie absorbē ultravioleto starojumu un tiek pārvērsti fotoizomēros. Reversā procesa laikā absorbētā enerģija tiek atbrīvota drošā garo viļņu starojumā.

UVB filtri ietver: cinnamātus, benzofenonu, para-aminobezoskābi, salicilātus, kampara atvasinājumus; UVA filtri ir dibenzoilmetāns, benzofenons, kampara atvasinājumi, savienojumi, kas spēj iekļūt dziļi epidermā.

Visplašāk lietotās zāles (līdz 1980. gadu beigām) bija tās, kas satur para-aminobenzoskābes esterus (PABA). Tagad tos ir aizstājuši oksibenzons, oktokrilēns, antranilāti un cinnamāti.

Papildus absorbcijas spektram svarīgs ir arī ekstinkcijas koeficients, t.i., cik aktīvi zāles absorbē enerģiju (cik tā ir efektīva). Vērtības vismaz 20 000 tiek uzskatītas par efektīvām (butimetoksidibenzoilmetāns - 31 000, oktildemetils PABA - 28 400, etilheksil-p-metoksicinnamāts - 24 200).

Nākamā svarīgā saules aizsargkrēmu īpašība ir fotostabilitāte – spēja saglabāt savu struktūru un īpašības starojuma ietekmē. Daži ķīmiskie filtri tiek pakļauti ievērojamai fotolīzei. Piemēram, 15 minūtes pēc saules gaismas iedarbības tiek novērota aktivitātes samazināšanās: oktildimetil-PABA - par 15%, avobenzons - līdz 36%, oktil-p-metoksicinnamāts - par 4,5%.

Zāļu stabilitāte atspoguļo tās spēju palikt uz ādas un saglabāt tās absorbcijas spēju. Tas ir ārkārtīgi svarīgi, jo sauļošanās līdzekli lieto ārpus telpām komfortablus apstākļus: karstumā (svīšana), peldoties, fiziskas aktivitātes.

Ja sauļošanās līdzeklis (SFP) tikai absorbē UVB starus un ir neefektīvs pret UVA stariem, tas var radīt nepatiesu drošības sajūtu ilgstošai saules iedarbībai.

Photoderm saules aizsardzības līnija atbilst visaugstākajām SFP prasībām. Inovatīvu molekulu ieviešana ļauj apvienot gan filtru, gan ekrānu priekšrocības, izvairoties no abu grupu trūkumiem. Mūsdienās Photoderm ir visplašākais iespējamais fotoaizsardzības spektrs, ieskaitot UVB un UVA starus, un tas aizsargā epidermas šūnas, tostarp Langerhansa šūnas, no ultravioletā starojuma mutācijas ietekmes.

Efekts tiek radīts, pateicoties īpašām mikrodaļiņām: Tinosorb M - organiskais ekrāns, Tinosorb S - jauns ķīmiskais filtrs. Jaunās paaudzes savienojumi, kas spēj efektīvi absorbēt UVB un UVA starus, tostarp īso UVA (320-340 nm) un garo UVA (340-400 nm). Bioderma laboratorijas izstrādātais filtrs “Cellular Bioprotection”, kas sastāv no divām dabīgām molekulām (ektoīns un mannīts), ļauj aizsargāt Langerhansa šūnas, aizsargāt DNS struktūras, stimulēt proteīnu sintēzi, lai novērstu termisko šoku, kā arī saglabāt imūnsistēmu.

"Photoderm max" ir ārkārtējas aizsardzības pakāpes pārstāvis no visa spektra ultravioletā starojuma iedarbība, kas apveltīts ar onkoprotektīvu aktivitāti.

Laboratorijas Bioderma darbinieki izstrādājuši specifiskus fotoaizsardzības līdzekļus, ņemot vērā fotoatkarīgo stāvokļu īpatnības: pacientiem ar vitiligo - “Photoderm max tonal”, pacientiem, kas slimo ar rosaceju - “Photoderm AR”, pusaudžiem ar pinnēm - “Photoderm”. AKN”, vietējai hiperpigmentācijai - "Photoderm SPOT".

Līdz šim galvenais jautājums joprojām ir debašu objekts starp sauļošanās atbalstītājiem un pretiniekiem: vai ultravioletā gaisma ir noderīga vai kaitīga cilvēkiem? Par neapšaubāmu ieguvumu liecina fakts, ka saules starus jau kopš gadsimta sākuma izmanto dažādu slimību ārstēšanai (tā sauktā “helioterapija”). Saules stariem ir izteikta antidepresanta iedarbība. Sezonālu afektīvu traucējumu ārstēšanā izmanto pilna spektra apgaismojumu ar zemu ultravioleto starojumu. Dermatoloģiskās slimības (psoriāze, atopiskais dermatīts, sklerodermija, ihtioze) var ārstēt ar ultravioleto gaismu.

Saule ir grūts draugs un sabiedrotais. Pat veselam cilvēkam, kurš plāno atvaļinājumu nepazīstamā reģionā, ir jākonsultējas ar speciālistu, lai atvaļinājums uzlabotu viņa veselību.

Jautājumos par literatūru, lūdzu, sazinieties ar redaktoru.

L. O. Mečikova, V. V. Savenkovs
KVD Nr.3, Maskava

Fizikālo un matemātikas zinātņu kandidāte E. LOZOVSKA.

Iestājoties siltam laikam vasaras dienas Mūs vienkārši velk gozēties saulītē. Saules gaisma uzlabo garastāvokli, stimulē vitalitātes veidošanos būtisks vitamīns D, bet tajā pašā laikā, diemžēl, tas veicina grumbu parādīšanos un palielina risku saslimt ar ādas vēzi. Ievērojama daļa gan labvēlīgās, gan kaitīgās ietekmes ir saistīta ar cilvēka acij neredzamo saules starojuma daļu – ultravioleto.

Diapazons elektromagnētiskā radiācija un saules spektrs. Robeža starp ultravioleto starojumu B un C atbilst zemes atmosfēras caurlaidībai.

Ultravioletie cēloņi dažādi bojājumi DNS molekulas dzīvos organismos.

Ultravioletā starojuma B intensitāte mainās atkarībā no platuma un gada laika.

Kokvilnas apģērbs nodrošina labu UV aizsardzību.

Saule kalpo kā galvenais enerģijas avots mūsu planētai, un šī enerģija nāk starojuma veidā – infrasarkanā, redzamā un ultravioletā. Ultravioletais reģions atrodas aiz īsviļņu robežas redzamais spektrs. Kad mēs runājam par par ietekmi uz dzīviem organismiem saules ultravioletajā spektrā parasti izšķir trīs apgabalus: ultravioletais A (UV-A; 320-400 nanometri), ultravioletais B (UV-B; 290-320 nm) un ultravioletais C (UV). -C; 200-290 nm). Šis dalījums ir diezgan patvaļīgs: robeža starp UV-B un UV-C tika izvēlēta tāpēc, ka gaisma ar viļņa garumu, kas mazāks par 290 nm, nesasniedz Zemes virsmu, jo zemes atmosfēra, pateicoties skābeklim un ozonam, darbojas kā efektīvs dabiskās gaismas filtrs. Robeža starp UVB un UVA ir balstīta uz to, ka starojums, kas ir īsāks par 320 nm, izraisa daudz smagāku eritēmu (ādas apsārtumu) nekā gaisma 320-400 nm diapazonā.

Saules gaismas spektrālais sastāvs lielā mērā ir atkarīgs no gada laika, laikapstākļiem, platuma un augstuma. Piemēram, jo ​​tālāk no ekvatora, jo vairāk īsviļņu robeža nobīdās garo viļņu virzienā, jo šajā gadījumā gaisma saskaras ar virsmu slīpā leņķī un virzās lielāku attālumu atmosfērā, kas nozīmē, ka tā tiek absorbēta spēcīgāk. . Īsviļņu robežas stāvokli ietekmē arī ozona slāņa biezums, tāpēc zem “ozona caurumiem” Zemes virsmu sasniedz vairāk ultravioletā starojuma.

Pusdienlaikā starojuma intensitāte pie viļņa garuma 300 nm ir 10 reizes lielāka nekā trīs stundas pirms vai trīs stundas vēlāk. Mākoņi izkliedē ultravioleto gaismu, bet tikai tumši mākoņi var to pilnībā bloķēt. Ultravioletie stari labi atstarojas no smiltīm (līdz 25%) un sniega (līdz 80%), sliktāk no ūdens (mazāk par 7%). Ultravioletā plūsma palielinās līdz ar augstumu par aptuveni 6% ar katru kilometru. Attiecīgi vietās, kas atrodas zem jūras līmeņa (piemēram, pie krasta Mirusī jūra), starojuma intensitāte ir zemāka.

DZĪVE ZEM SAULES

Bez gaismas dzīvība uz Zemes nevarētu pastāvēt. Augi izmanto saules enerģiju, uzglabā to fotosintēzes ceļā un ar pārtiku nodrošina enerģiju visām pārējām dzīvajām būtnēm. Gaisma nodrošina cilvēkiem un citiem dzīvniekiem spēju redzēt. pasaule, regulē bioloģiskie ritmiķermeni.

Šo jautro attēlu nedaudz sarežģī ultravioletā gaisma, jo tā enerģija ir pietiekama, lai radītu nopietnus DNS bojājumus. Zinātnieki saskaita vairāk nekā divus desmitus dažādu slimību, kas rodas vai saasinās saules gaismas iedarbība, tostarp xeroderma pigmentosum, plakanšūnu ādas vēzis, bazālo šūnu karcinoma, melanoma un katarakta.

Protams, evolūcijas procesā mūsu organismā ir izstrādāti mehānismi aizsardzībai pret ultravioleto starojumu. Pirmā barjera, kas bloķē potenciāli bīstama starojuma iekļūšanu organismā, ir āda. Gandrīz viss ultravioletais starojums tiek absorbēts epidermā, ādas ārējā slānī 0,07-0,12 mm biezumā. Jutīgumu pret gaismu lielā mērā nosaka organisma iedzimtā spēja ražot melanīnu – tumšu pigmentu, kas absorbē gaismu epidermā un tādējādi aizsargā dziļākos ādas slāņus no fotobojājumiem. Melanīnu ražo īpašas ādas šūnas – melanocīti. Ultravioletais starojums stimulē melanīna veidošanos. Šis bioloģiskais pigments visintensīvāk veidojas, apstarojot ar UV-B gaismu. Tiesa, efekts neparādās uzreiz, bet 2-3 dienas pēc uzturēšanās saulē, taču saglabājas 2-3 nedēļas. Tajā pašā laikā paātrinās melanocītu dalīšanās, palielinās melanosomu (granulu, kas satur melanīnu) skaits un palielinās to izmērs. UV-A gaisma var izraisīt arī iedegumu, taču tā ir vājāka un mazāk noturīga, jo melanosomu skaits nepalielinās, bet notiek tikai melanīna prekursora fotoķīmiskā oksidēšanās par melanīnu.

Ir seši ādas tipi, kuru pamatā ir jutība pret saules gaismu. I tipa āda ir ļoti viegla, viegli apdeg un nemaz neiedeg. II tipa āda viegli apdeg un iegūst vieglu iedegumu. III tipa āda ātri iedegas un mazākā mērā apdeg. IV tipa āda ir vēl izturīgāka pret saules bojājumiem. Ādas tips V un VI ir dabiski tumšs (piemēram, starp Austrālijas un Āfrikas pamatiedzīvotājiem) un gandrīz nav pakļauts saules kaitīgajai iedarbībai. Pārstāvji Negroīdu rase Risks saslimt ar nemelanomas ādas vēzi ir 100 reizes mazāks, bet melanomas – 10 reizes mazāks nekā eiropiešiem.

Cilvēki ar ļoti gaišu ādu ir visneaizsargātākie pret ultravioleto starojumu. Tajos pat īslaicīga spilgtas saules iedarbība izraisa eritēmu – ādas apsārtumu. UV-B starojums galvenokārt ir atbildīgs par eritēmas rašanos. Lai novērtētu ultravioletā starojuma ietekmi uz ķermeni, bieži tiek izmantots tāds jēdziens kā minimālā eritēma deva (MED), tas ir, tāda, pie kuras acs ir pamanāms neliels apsārtums. Faktiski DER vērtība atšķiras ne tikai dažādi cilvēki, bet arī vienā cilvēkā dažādās ķermeņa daļās. Piemēram, balta, neiedegta cilvēka vēdera ādai MED vērtība ir aptuveni 200 J/m 2, bet uz kājām tā ir vairāk nekā trīs reizes lielāka. Eritēma parasti rodas vairākas stundas pēc apstarošanas. Smagos gadījumos reāli saules apdegums ar tulznām.

Kādas epidermas vielas, izņemot melanīnu, absorbē ultravioleto starojumu? Nukleīnskābes, aminoskābes triptofāns un tirozīns, urokānskābe. Visbīstamākie organismam ir nukleīnskābju bojājumi. Gaismas ietekmē UV-B diapazonā dimēri veidojas sakarā ar kovalentās saites starp blakus esošām pirimidīna (citozīna vai timīna) bāzēm. Tā kā pirimidīna dimēri neietilpst dubultā spirālē, šī DNS daļa zaudē spēju veikt savas funkcijas. Ja bojājums ir mazs, speciālie fermenti izgriež bojāto vietu (un tas ir vēl viens diezgan efektīvs aizsardzības mehānisms). Tomēr, ja bojājums ir lielāks par šūnas spēju atjaunoties, šūna nomirst. Ārēji tas izpaužas faktā, ka sadedzinātā āda “nolobās”. DNS bojājumi var izraisīt mutācijas un rezultātā vēzi. Notiek arī citi molekulu bojājumi, piemēram, veidojas DNS šķērssaites ar olbaltumvielām. Starp citu, redzamā gaisma palīdz dziedēt nukleīnskābju bojājumus (šo parādību sauc par fotoreaktivāciju). Organismā esošie antioksidanti palīdz novērst fotoķīmisko reakciju bīstamās sekas.

Vēl viena ultravioletā starojuma sekas ir imūnsistēmas nomākums. Šīs reakcijas mērķis var būt saules apdeguma izraisītā iekaisuma mazināšana, taču tā var arī samazināt izturību pret infekciju. Signāls imūnsupresijai ir urokānskābes un DNS fotoķīmiskās reakcijas.

MODE MIEGUMĀ IR INDUSTRIĀLĀS SABIEDRĪBAS SIMBOLS

Ilgu laiku tika uzskatīts par baltu ādu atšķirīga iezīme cēls un bagāts: uzreiz bija skaidrs, ka tā īpašniekiem nav jāstrādā laukā no rīta līdz vakaram. Taču divdesmitajā gadsimtā viss mainījās, nabagie tagad veselas dienas pavadīja rūpnīcās, un bagātie varēja atļauties atpūsties svaigā gaisā, pie jūras, izrādot skaistu zeltainu iedegumu. Pēc Otrā pasaules kara iedeguma mode kļuva plaši izplatīta; Miecētu ādu sāka uzskatīt par ne tikai bagātības, bet arī izcilas veselības pazīmi. Tūrisma nozare ir augusi, piedāvājot brīvdienas pie jūras jebkurā gadalaikā. Taču pagāja kāds laiks, un ārsti izsauca trauksmi: izrādījās, ka saslimstība ar ādas vēzi sauļotāju vidū ir palielinājusies vairākas reizes. Un kā dzīvības glābšanas līdzekli tika ieteikts lietot visiem bez izņēmuma sauļošanās līdzekļi un losjoni, kas satur vielas, kas atstaro vai absorbē ultravioleto starojumu.

Ir zināms, ka pat Kolumba laikā indiāņi mēdza krāsoties sarkanā krāsā, lai pasargātu sevi no saules. Iespējams, senie grieķi un romieši izmantoja smilšu maisījumu un dārzeņu eļļa jo smiltis atstaroja saules starus. Ķīmisko saules aizsargkrēmu lietošana sākās 20. gadsimta 20. gados, kad para-aminobenzoskābe (PABA) tika patentēta kā sauļošanās līdzeklis. Taču tas izšķīdināja ūdenī, tāpēc pēc peldēšanas pazuda aizsargājošais efekts, kā arī kairināja ādu. 70. gados PABA tika aizstāts ar tā esteriem, kas gandrīz nešķīst ūdenī un neizraisa smagu kairinājumu. Īstais uzplaukums sauļošanās kosmētikas jomā sākās 80. gados. Ultravioleto starojumu absorbējošās vielas (kosmetoloģijā tos sauc par “UV filtriem”) sāka pievienot ne tikai īpašiem “pludmales” krēmiem, bet arī gandrīz visiem kosmētikas līdzekļiem, kas paredzēti dienas lietošanai: krēmam, šķidram pūderim, lūpu krāsai.

Pamatojoties uz to darbības principu, UV filtrus var iedalīt divās grupās: gaismu atstarojošās (“fiziskās”) un absorbējošās (“ķīmiskās”). Atstarojošie līdzekļi ietver dažāda veida minerālpigmentus, galvenokārt titāna dioksīdu, cinka oksīdu un magnija silikātu. To darbības princips ir vienkāršs: tie izkliedē ultravioleto starojumu, neļaujot tam iekļūt ādā. Cinka oksīds aptver viļņa garuma apgabalu no 290 līdz 380 nm, pārējais - nedaudz mazāk. Galvenais atstarojošo produktu trūkums ir tas, ka tie ir pūderīgi, necaurspīdīgi un piešķir ādai baltu krāsu.

Protams, kosmētikas ražotājus vairāk piesaistīja caurspīdīgie un labi šķīstošie “ķīmiskie” UV filtri (fotoķīmijā pazīstami kā UV absorbētāji). Tajos ietilpst jau minētie PABA un tā esteri (mūsdienās tos tikpat kā neizmanto, jo ir informācija, ka tie sadalās, veidojot mutagēnus), salicilātus, kanēļskābes atvasinājumus (cinnamātus), antranila esteri, hidroksibenzofenonus. UV absorbētāja darbības princips ir tāds, ka, absorbējot ultravioleto kvantu, tā molekula maina savu iekšējā struktūra un pārvērš gaismas enerģiju siltumā. Visefektīvākie un gaismas izturīgākie UV absorbētāji darbojas, izmantojot intramolekulāro protonu pārneses ciklu.

Lielākā daļa UV absorbētāju absorbē gaismu tikai UV-B zonā. Parasti saules aizsarglīdzekļos ir nevis viens UV filtrs, bet vairāki, gan fizikāli, gan ķīmiski. Kopējais UV filtru saturs var pārsniegt 15 procentus.

Krēmu, losjonu un citu kosmētikas līdzekļu aizsardzības efektivitātes raksturošanai sāka izmantot tā saukto saules aizsardzības faktoru (angļu valodā “sun protection factor”, jeb SPF). Ideju par saules aizsardzības faktoru 1962. gadā pirmo reizi ierosināja austriešu zinātnieks Francs Greiters, un to pieņēma kosmētikas un farmācijas rūpniecība. Saules aizsardzības faktors ir definēts kā minimālās ultravioletā starojuma devas attiecība, kas nepieciešama, lai izraisītu eritēmu, ja tiek pakļauta aizsargātai ādai, pret devu, kas rada tādu pašu ietekmi uz neaizsargātu ādu. Izplatījusies populāra interpretācija: ja bez aizsardzības apdedzini 20 minūtēs, tad, iesmērējot ādu ar krēmu ar aizsargfaktoru, teiksim, 15, saules apdegumu iegūsi tikai pēc 15 reizes ilgākas uzturēšanās saulē, ka ir pēc 5 stundām.

MELUS AIZSARDZĪBAS SAJŪTA

Šķiet, ka risinājums ultravioletā starojuma problēmai ir atrasts. Bet patiesībā viss nav tik vienkārši. IN zinātniskā literatūra Sāka parādīties ziņojumi, ka cilvēkiem, kuri regulāri lieto sauļošanās līdzekļus, saslimstība ar tādiem ādas vēža veidiem kā melanoma un bazālo šūnu karcinoma ne tikai nesamazinājās, bet faktiski palielinājās. Šim satraucošajam faktam ir ierosināti vairāki skaidrojumi.

Pirmkārt, zinātnieki ierosināja, ka patērētāji nepareizi lieto sauļošanās līdzekļus. Pārbaudot krēmus, ir ierasts uz ādas uzklāt 2 mg krēma uz 1 cm 2. Bet, kā liecina pētījumi, cilvēki bieži uzklāj plānāku kārtu, 2-4 reizes mazāk, un aizsardzības koeficients attiecīgi samazinās. Turklāt krēmi un losjoni tiek daļēji nomazgāti ar ūdeni, piemēram, peldēšanās laikā.

Bija cits izskaidrojums. Kā jau minēts, lielākā daļa ķīmisko UV absorbētāju (kosmētikā visplašāk lietotie) absorbē gaismu tikai UV-B zonā, novēršot saules apdegumu veidošanos. Bet, saskaņā ar dažiem datiem, melanoma rodas UV-A starojuma ietekmē. Bloķējot UV-B starojumu, saules aizsarglīdzekļi bloķē dabisko ādas apsārtuma brīdinājuma signālu, palēnina aizsargājošā iedeguma veidošanos, un rezultātā cilvēks UVA reģionā saņem lieku devu, kas var izraisīt vēzi.

Aptaujas rezultāti liecina, ka tie, kas lieto krēmus ar augstāku saules aizsardzības faktoru, pavada vairāk laika saulē, kas nozīmē, ka viņi neapzināti pakļauj sevi lielākam riskam.

Mēs nedrīkstam aizmirst, ka maisījums ķīmiskās vielas, kas ir iekļauti aizsargkrēmos, kad ilgstoša iedarbība ultravioletais starojums var kļūt par brīvo radikāļu avotu – biomolekulu oksidēšanās iniciatoriem. Daži no UV filtriem ir potenciāli toksiski vai izraisa alerģiju.

"SAULES" VITAMĪNS

Ir pienācis laiks atcerēties, ka papildus daudzajām ultravioletā starojuma negatīvajām sekām ir arī pozitīvas. Un visspilgtākais piemērs ir D3 vitamīna fotosintēze.

Epidermā ir diezgan daudz 7-dihidroholesterīna, kas ir D 3 vitamīna prekursors. Apstarošana ar UV-B gaismu izraisa reakciju ķēdi, kuras rezultātā veidojas holekalciferols (D 3 vitamīns), kas vēl nav aktīvs. Šī viela saistās ar vienu no asins olbaltumvielām un tiek transportēta uz nierēm. Tur tas tiek pārvērsts D 3 vitamīna aktīvajā formā - 1, 25-dihidroksiholekalciferols. D 3 vitamīns ir nepieciešams kalcija uzsūkšanai tievajās zarnās, normālai fosfora-kalcija vielmaiņai un kaulu veidošanai, ar tā trūkumu bērniem attīstās nopietna slimība - rahīts.

Pēc visa ķermeņa apstarošanas ar 1 MED devu D 3 vitamīna koncentrācija asinīs palielinās 10 reizes un pēc nedēļas atgriežas iepriekšējā līmenī. Saules aizsargkrēmu lietošana kavē D 3 vitamīna sintēzi ādā. Tās sintēzei nepieciešamās devas ir mazas. Tiek uzskatīts, ka ir pietiekami katru dienu pavadīt apmēram 15 minūtes saulē, pakļaujot seju un rokas saules stariem. Kopējā gada deva, kas nepieciešama D 3 vitamīna līmeņa uzturēšanai, ir 55 MED.

Hronisks D3 vitamīna deficīts noved pie vājuma kaulu audi. Riska grupā ietilpst tumšādaini bērni, kas dzīvo ziemeļvalstīs, un gados vecāki cilvēki, kuri nepavada daudz laika ārā. Daži pētnieki uzskata, ka vēža sastopamības palielināšanās, lietojot saules aizsarglīdzekļus, ir saistīta ar D 3 vitamīna sintēzes bloķēšanu. Iespējams, ka tā trūkums palielina resnās zarnas un krūts vēža risku.

Citas labvēlīgās ultravioletās gaismas ietekmes galvenokārt ir saistītas ar medicīnu. Ultravioleto gaismu izmanto tādu slimību ārstēšanai kā psoriāze, ekzēma un pityriasis rosea. Dāņu ārsts Nīls Finsens saņēma savu balvu 1903. gadā Nobela prēmija ultravioletā starojuma izmantošanai ādas lupus tuberkulozes ārstēšanā. Asins apstarošanas metodi ar ultravioleto gaismu tagad veiksmīgi izmanto iekaisuma un citu slimību ārstēšanā.

SALMU SAULES CEPURE

Uz jautājumu, vai ultravioletā gaisma ir labvēlīga vai kaitīga, nav skaidras atbildes: jā un nē. Daudz kas ir atkarīgs no devas, spektrālā sastāva un ķermeņa īpašībām. Pārmērīgs ultravioletais starojums noteikti ir bīstams, taču jūs nevarat pilnībā paļauties uz aizsargkrēmiem. Ir nepieciešams vairāk pētījumu, lai noteiktu, cik lielā mērā sauļošanās līdzekļu lietošana var veicināt vēža attīstību.

Labākais veids, kā pasargāt ādu no saules apdegumiem, priekšlaicīgas novecošanas un vienlaikus samazināt vēža risku, ir apģērbs. Regulārai vasaras drēbes raksturīgie aizsargfaktori ir lielāki par 10. Kokvilnai ir labas aizsargājošas īpašības, lai gan tā ir sausā veidā (slapja veidā tā izlaiž vairāk ultravioletā starojuma). Neaizmirstiet cepuri ar platām malām un saulesbrilles.

Ieteikumi ir diezgan vienkārši. Izvairieties atrasties saulē karstākajās stundās. Īpaši uzmanieties pret sauli, ja lietojat medikamentus, kuriem piemīt fotosensibilizējošas īpašības: sulfonamīdus, tetraciklīnus, fenotiazīnus, fluorhinolonus, nesteroīdos pretiekaisuma līdzekļus un dažus citus. Dažos augos ir iekļauti arī fotosensibilizatori, piemēram, asinszāle (sk. "Zinātne un dzīve" Nr. 3, 2002). Gaismas efektu var pastiprināt aromātiskās vielas, ko satur kosmētika un smaržas.

Ņemot vērā, ka zinātniekiem ir šaubas par saules aizsargkrēmu un losjonu efektivitāti un drošību, nelietojiet tos (tāpat kā dienas kosmētiku ar augstu UV filtru saturu), ja vien tas nav absolūti nepieciešams. Ja rodas šāda vajadzība, dodiet priekšroku tiem produktiem, kas nodrošina aizsardzību plašā spektrā - no 280 līdz 400 nm. Parasti šie krēmi un losjoni satur cinka oksīdu vai citus minerālpigmentus, tāpēc ir lietderīgi rūpīgi izlasīt uz etiķetes norādītās sastāvdaļas.

Aizsardzībai pret sauli jābūt individuālai, atkarībā no dzīvesvietas, gadalaika un ādas tipa.

Saule spēlējas svarīga loma mums uz Zemes. Tas nodrošina planētu un visu, kas uz tās atrodas svarīgi faktori piemēram, gaisma un siltums. Bet kas ir saules starojums, saules gaismas spektrs, kā tas viss ietekmē mūs un globālo klimatu kopumā?

Kas ir saules starojums?

Sliktas domas parasti nāk prātā, domājot par vārdu starojums. Bet saules starojums patiesībā ir ļoti laba lieta- tā ir saules gaisma! Katrs Dzīvā būtne uz Zemes ir atkarīgs no tā. Tas ir nepieciešams izdzīvošanai, sasilda planētu un nodrošina augu uzturu.

Saules radiācija ir visa gaisma un enerģija, kas nāk no saules, un ir daudz dažādu tās formu. Elektromagnētiskais spektrs izšķir dažāda veida gaismas viļņus, ko izstaro saule. Tie ir kā viļņi, ko redzat okeānā: tie pārvietojas augšup un lejup un no vienas vietas uz otru. Saules izpētes spektram var būt dažāda intensitāte. Ir ultravioletais, redzamais un infrasarkanais starojums.

Gaisma ir kustīga enerģija

Saules starojuma spektrs tēlaini atgādina klavieru klaviatūru. Vienā galā ir zemas notis, bet otrā ir augstas notis. Tas pats attiecas uz elektromagnētisko spektru. Viens gals ir zemas frekvences, un otrs ir augsts. Zemas frekvences viļņi ir gari noteiktā laika periodā. Tās ir tādas lietas kā radars, televīzijas un radio viļņi. Augstas frekvences starojums ir augstas enerģijas viļņi ar īsu viļņa garumu. Tas nozīmē, ka pats viļņa garums noteiktā laika periodā ir ļoti īss. Tie ir, piemēram, gamma stari, rentgena stari un ultravioletie stari.

Varat to domāt šādi: zemas frekvences viļņi ir kā kāpšana kalnā ar pakāpenisku kāpumu, savukārt augstas frekvences viļņi ir kā strauja kāpšana stāvā, gandrīz vertikālā kalnā. Šajā gadījumā katra kalna augstums ir vienāds. Elektromagnētiskā viļņa frekvence nosaka, cik daudz enerģijas tas nes. Elektromagnētiskie viļņi, kuriem ir garāks viļņu garums un līdz ar to zemākas frekvences, pārvadā daudz mazāk enerģijas nekā tie, kuriem ir īsāks garums un augstākas frekvences.

Tāpēc rentgenstari var būt bīstami. Tie nes tik daudz enerģijas, ka, nonākot jūsu ķermenī, tie var bojāt šūnas un izraisīt tādas problēmas kā vēzis un izmaiņas DNS. Tādas lietas kā radio un infrasarkanie viļņi, kas nes daudz mazāk enerģijas, patiesībā mūs neietekmē. Tas ir labi, jo jūs noteikti nevēlaties pakļaut sevi riskam, vienkārši ieslēdzot stereo.

Redzamā gaisma, ko mēs un citi dzīvnieki varam redzēt ar acīm, atrodas gandrīz spektra vidū. Mēs neredzam citus viļņus, bet tas nenozīmē, ka to nav. Faktiski kukaiņi redz ultravioleto gaismu, bet ne mūsu redzamo gaismu. Ziedi viņiem izskatās pavisam savādāk nekā mums, un tas viņiem palīdz zināt, kurus augus apmeklēt un no kuriem turēties tālāk.

Visas enerģijas avots

Mēs uztveram saules gaismu kā pašsaprotamu, taču tam tā nav jābūt, jo būtībā visa enerģija uz Zemes ir atkarīga no šīs lielās, spilgtās zvaigznes mūsu Saules sistēmas centrā. Un, kamēr mēs esam pie tā, mums arī jāpateicas mūsu atmosfērai, jo tā absorbē daļu starojuma, pirms tā sasniedz mūs. Tas ir svarīgs līdzsvars: pārāk daudz saules gaismas un Zeme sakarst, pārāk maz un tā sāk sasalt.

Saules starojuma spektrs, kas iet cauri atmosfērai, pie Zemes virsmas nodrošina enerģiju dažādas formas. Pirmkārt, apskatīsim dažādos veidos viņas pārraides:

1. Vadītspēja ir tad, kad enerģija tiek pārnesta no tieša kontakta. Kad jūs apdedzinat roku uz karstas pannas, jo esat aizmirsis uzvilkt cepeškrāsns dūraiņu, tā ir vadītspēja. Virtuves trauki tiešā saskarē pārnes siltumu uz jūsu roku. Turklāt, kad jūsu kājas no rīta pieskaras aukstām vannas istabas flīzēm, tās pārnes siltumu uz grīdu tiešā saskarē – vadīšanas darbībā.
2. Izkliede ir tad, kad enerģija tiek pārnesta caur strāvām šķidrumā. Tā var būt arī gāze, bet process jebkurā gadījumā būs vienāds. Kad šķidrums tiek uzkarsēts, molekulas ir satrauktas, irdenas un mazāk blīvas, tāpēc tām ir tendence virzīties uz augšu. Kad tie atdziest, tie nokrīt atpakaļ, radot šūnu plūsmas ceļu.
3. - tas ir tad, kad enerģija tiek pārraidīta elektromagnētisko viļņu veidā. Padomājiet par to, cik labi ir sēdēt pie ugunskura un sajust viesmīlīgo siltumu, kas no tā izstaro uz jums - tas ir starojums. Radioviļņi un gaisma var pārvietoties, pārvietojoties no vienas vietas uz otru bez jebkādu materiālu palīdzības.

Saules starojuma pamatspektri

Saulei ir dažādi starojumi: no rentgena līdz radioviļņiem. Saules enerģija ir gaisma un siltums. Tās sastāvs:

• 6-7% ultravioletās gaismas,
• apmēram 42% redzamās gaismas,
• 51% infrasarkano staru tuvumā.

Mēs saņemam saules enerģiju ar intensitāti 1 kilovats uz vienu kvadrātmetru jūras līmenī daudzas stundas dienā. Apmēram puse no starojuma atrodas elektromagnētiskā spektra redzamajā īsviļņu garuma daļā. Otra puse atrodas tuvajā infrasarkanajā un nedaudz ultravioletajā spektra daļā.

Ultravioletais starojums

Tas ir ultravioletais starojums saules spektrā, kura intensitāte ir lielāka nekā citiem: līdz 300-400 nm. Šī starojuma daļa, ko neuzsūc atmosfēra, rada iedegumu vai saules apdegumus cilvēkiem, kuri ilgu laiku ir bijuši saules gaismā. Ultravioletais starojums saules gaismas iedarbībai ir gan pozitīva, gan negatīva ietekme uz veselību. Tas ir galvenais D vitamīna avots.

Redzams starojums

Redzamajam starojumam saules spektrā ir vidēja intensitāte. Kvantitatīvie aprēķini par plūsmu un tās spektrālā sadalījuma izmaiņām redzamajā un tuvajā infrasarkanie diapazoni elektromagnētiskais spektrs ir ļoti interesants saules un zemes ietekmes izpētē. Diapazons no 380 līdz 780 nm ir redzams ar neapbruņotu aci.

Iemesls ir tas, ka lielākā daļa saules starojuma enerģijas ir koncentrēta šajā diapazonā un nosaka Zemes atmosfēras termisko līdzsvaru. Saules gaisma ir galvenais faktors fotosintēzes procesā, ko izmanto augi un citi autotrofiski organismi, lai pārvērstu gaismas enerģiju ķīmiskā enerģijā, ko var izmantot kā degvielu ķermenim.

Infrasarkanais starojums

Infrasarkanais spektrs, kas aptver no 700 nm līdz 1 000 000 nm (1 mm), satur nozīmīgu daļu no elektromagnētiskā starojuma, kas sasniedz Zemi. Infrasarkanajam starojumam saules spektrā ir trīs intensitātes veidi. Zinātnieki šo diapazonu iedala 3 veidos, pamatojoties uz viļņa garumu:

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

Secinājums

Daudziem dzīvniekiem (ieskaitot cilvēkus) jutība svārstās no aptuveni 400–700 nm, un, piemēram, cilvēkiem noderīgais krāsu redzes spektrs ir aptuveni 450–650 nm. Papildus efektiem, kas rodas saulrieta un saullēkta laikā, spektrālais sastāvs mainās galvenokārt saistībā ar to, cik tieši saules gaisma skar zemi.

Ik pēc divām nedēļām Saule apgādā mūsu planētu ar tik daudz enerģijas, ka ar to pietiek, lai dzīvotu visi iedzīvotāji. visu gadu. Šajā sakarā saules starojums arvien vairāk tiek uzskatīts par alternatīvu enerģijas avotu.