Spektrálne zloženie slnečného žiarenia. Slnečné žiarenie vo fotobiológii a fotoprotekcii

Výraznosť na povrchu

Žiarenie zo Slnka, ktoré je známe ako slnečné svetlo, je zmes elektromagnetické vlny od infračerveného (IR) po ultrafialové (UV) lúče. Zahŕňa viditeľné svetlo, ktoré v elektromagnetickom spektre spadá medzi IR a UV.

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn

Všetky elektromagnetické vlny (EM) sa vo vákuu šíria rýchlosťou približne 3,0 x 10 x 8 m/s. Priestor nie je dokonalé vákuum, v skutočnosti obsahuje častice v nízkej koncentrácii, elektromagnetické vlny, neutrína a magnetické polia. Keďže priemerná vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom je viac ako 149,6 milióna km, trvá žiareniu približne 8 minút, kým sa dostane na Zem. Slnko nesvieti len v IR, viditeľnom a UV pásme. V podstate vyžaruje vysokoenergetické gama lúče.

Fotóny gama žiarenia však cestujú dlhú cestu k povrchu, sú neustále pohlcované slnečnou plazmou a so zmenou ich frekvencie opätovne emitované.

V čase, keď sa dostanú na povrch, sú fotóny gama žiarenia v infračervenom, viditeľnom a UV spektre. Infra červená radiácia toto je teplo, ktoré cítime. Bez nej a viditeľného svetla by bol život na Zemi nemožný. Počas slnečných erupcií vyžaruje aj röntgenové lúče. Keď elektromagnetické žiarenie zo Slnka dosiahne zemskú atmosféru, časť z neho sa pohltí, zatiaľ čo zvyšok dosiahne zemský povrch.

Absorbuje sa najmä UV žiarenie ozónová vrstva a znovu sa vyžaruje ako teplo, čo vedie k otepľovaniu stratosféry.

Energia Slnka je zdrojom života na našej planéte. Slnko ohrieva atmosféru a povrch Zeme. Vďaka slnečnej energii fúkajú vetry, v prírode dochádza k kolobehu vody, ohrievajú sa moria a oceány, vyvíjajú sa rastliny, živočíchy majú potravu (viď obr. 1.1). Práve vďaka slnečnému žiareniu existujú na Zemi fosílne palivá.

Obrázok 1.1 – Vplyv slnečného žiarenia na Zem

Slnečná energia môže byť premenená na teplo alebo chlad, hnacia sila a elektriny. Hlavným zdrojom energie pre takmer všetky prírodné procesy prebiehajúce na povrchu Zeme a v atmosfére je energia prichádzajúca na Zem zo Slnka vo forme slnečného žiarenia.

Obrázok 1.2 predstavuje klasifikačnú schému, ktorá odráža procesy, ktoré sa vyskytujú na povrchu Zeme a v jej atmosfére pod vplyvom slnečného žiarenia.

Výsledkom priamej slnečnej aktivity je tepelný efekt a fotoelektrický efekt, v dôsledku ktorých Zem prijíma tepelnú energiu a svetlo. Výsledkom nepriamej činnosti Slnka sú zodpovedajúce efekty v atmosfére, hydrosfére a geosfére, ktoré spôsobujú výskyt vetra a vĺn, určujú tok riek a vytvárajú podmienky na zachovanie vnútorného tepla Zeme.

Obrázok 1.2 - Klasifikácia obnoviteľných zdrojov energie

Slnko je guľa plynu s polomerom 695 300 km, čo je 109-násobok polomeru Zeme, s teplotou vyžarujúceho povrchu asi 6000 °C. Teplota vo vnútri Slnka dosahuje 40 miliónov °C.

Obrázok 1.3 ukazuje schému štruktúry Slnka. Slnko je obrovský „termonukleárny reaktor“, ktorý beží na vodík a tavením spracuje každú sekundu 564 miliónov ton vodíka na 560 miliónov ton hélia. Strata štyroch miliónov ton hmoty sa rovná 9:1-109 GW h energie (1 GW sa rovná 1 miliónu kW). Za sekundu sa vyrobí viac energie, ako by za rok dokázalo vyrobiť šesť miliárd jadrových elektrární. Vďaka ochrannému obalu atmosféry sa na zemský povrch dostane len časť tejto energie.

Vzdialenosť medzi stredmi Zeme a Slnkom je v priemere 1,496 * 10 8 km.

Ročne slnko posiela na Zem asi 1,6 10 18 kW h sálavej energie alebo 1,3 * 10 24 cal tepla. To je 20-tisíckrát viac ako súčasná celosvetová spotreba energie. Príspevok slnko v energetickej bilancii zemegule je 5000-krát väčší ako celkový príspevok všetkých ostatných zdrojov.

Toto množstvo tepla by stačilo na roztopenie 35 m hrubej vrstvy ľadu pokrývajúceho zemský povrch pri 0°C.

V porovnaní so slnečným žiarením sú všetky ostatné zdroje energie, ktoré sa dostanú na Zem, zanedbateľné. Energia hviezd je teda stomilióntina slnečnej energie; kozmické žiarenie - dve časti na miliardu. Vnútorné teplo prichádzajúce z hlbín Zeme na jej povrch predstavuje jednu desaťtisícinu slnečnej energie.

Obrázok 1.3 – Schéma štruktúry Slnka

Teda. Slnko je prakticky jediným zdrojom tepelnej energie na Zemi.

V strede Slnka je slnečné jadro (pozri obr. 1.4). Fotosféra je viditeľný povrch Slnka, ktorý je hlavným zdrojom žiarenia. Slnko je obklopené slnečnou korónou, ktorá má veľmi vysoká teplota, je však extrémne vzácny, takže voľným okom je viditeľný len v obdobiach úplného zatmenia Slnka.

Viditeľný povrch Slnka, ktorý vyžaruje žiarenie, sa nazýva fotosféra (sféra svetla). Pozostáva z horúcich pár rôznych chemických prvkov v ionizovanom stave.

Nad fotosférou sa nachádza svetelná, takmer priehľadná atmosféra Slnka, pozostávajúca zo riedkych plynov, ktorá sa nazýva chromosféra.

Nad chromosférou sa nachádza vonkajší obal Slnka, nazývaný koróna.

Plyny, ktoré tvoria Slnko, sú v stave nepretržitého prudkého (intenzívneho) pohybu, ktorý spôsobuje vznik takzvaných slnečných škvŕn, fakieľ a výbežkov.

Slnečné škvrny sú veľké lieviky vznikajúce v dôsledku vírivých pohybov hmôt plynu, ktorých rýchlosť dosahuje 1-2 km/s. Teplota škvŕn je o 1500°C nižšia ako teplota Slnka a je asi 4500°C. Počet slnečných škvŕn sa z roka na rok mení s periódou približne 11 rokov.

Obrázok 1.4 - Štruktúra Slnka

Solárne baterky sú emisie slnečnej energie a protuberancie sú kolosálne explózie v chromosfére Slnka, dosahujúce výšky až 2 milióny km.

Pozorovania ukázali, že s nárastom počtu slnečných škvŕn sa zvyšuje počet fakúl a protuberancií, a teda aj slnečná aktivita.

S nárastom slnečnej aktivity vznikajú na Zemi magnetické búrky, ktoré majú negatívny vplyv na telefónnu, telegrafnú a rádiovú komunikáciu, ako aj na životné podmienky. S rovnakým javom je spojený aj nárast polárnych žiaroviek.

Treba si uvedomiť, že v období pribúdajúcich slnečných škvŕn sa najprv zvyšuje intenzita slnečného žiarenia, čo súvisí s celkovým nárastom slnečnej aktivity v r. počiatočné obdobie a potom slnečné žiarenie klesá, keď sa plocha slnečných škvŕn zväčšuje, pričom teplota je o 1500° nižšia ako teplota fotosféry.

Časť meteorológie, ktorá skúma účinky slnečného žiarenia na Zem a v atmosfére, sa nazýva aktinometria.

Pri vykonávaní aktinometrickej práce je potrebné poznať polohu Slnka na nebeskej klenbe. Táto poloha je určená nadmorskou výškou alebo azimutom Slnka.

Výška Slnka on sa nazýva uhlová vzdialenosť od Slnka k horizontu, to znamená uhol medzi smerom k Slnku a rovinou horizontu.

Uhlová vzdialenosť Slnka od zenitu, teda od jeho vertikálneho smeru, sa nazýva azimut alebo zenitová vzdialenosť.

Existuje vzťah medzi výškou a zenitovou vzdialenosťou

(1.1)

Azimut Slnka sa určuje zriedkavo, iba pri špeciálnych prácach.

Výška Slnka nad horizontom je určená vzorcom:

Kde - zemepisná šírka miesta pozorovania;

- deklinácia Slnka je oblúk deklinačnej kružnice od rovníka k Slnku, ktorý sa vypočíta v závislosti od polohy Slnka na oboch stranách rovníka od 0 do ±90°;

t - hodinový uhol Slnka alebo skutočný slnečný čas v stupňoch.

Hodnota deklinácie Slnka pre každý deň je uvedená v astronomických príručkách počas dlhého obdobia.

Pomocou vzorca (1.2) môžete vypočítať ľubovoľný čas t výška slnka on alebo v danej výške hc určiť čas, kedy je Slnko v danej výške.

Maximálna výška Slnka na poludnie pre rôzne dni v roku sa vypočíta podľa vzorca:

(1.3)

Väčšina slnečnej energie dopadá na Zem vo forme troch zložiek: viditeľné svetlo (40 %) a infračervené žiarenie (50 %), ultrafialové (10 %). Najvýznamnejšou a dobre prebádanou časťou slnečného žiarenia sú ultrafialové lúče. Sú reprezentované tromi typmi rôznych vlnových dĺžok a sú označené písmenami latinskej abecedy: UVC lúče sú najkratšie (190-280 nm). UVB lúče sú stredové vlny (280-320 nm) a UVA lúče sú dlhovlnné (320-400 nm). Keď hovoríme o vplyve ultrafialového žiarenia na človeka, máme na mysli vystavenie UVB a UVA lúčom. Krátke UVC lúče sú takmer úplne absorbované ozónovou vrstvou atmosféry, rovnako ako krátke a veľmi aktívne kozmické γ lúče. Tieto lúče sú deštruktívne pre všetok život na povrchu Zeme, takže problém integrity ozónovej vrstvy znepokojuje vedcov na celom svete. Umelé UVC lúče sa používajú na dezinfekciu miestností.

UVB lúče sú pri prechode vrstvami atmosféry viac rozptýlené ako UVA a úroveň UVB žiarenia klesá s rastúcou zemepisnou šírkou. Jeho intenzita navyše závisí od ročného obdobia a výrazne sa mení počas dňa.

Väčšina UVB je absorbovaná ozónovou vrstvou, na rozdiel od UVA, a jeho podiel na všetkej energii ultrafialového žiarenia v letnom popoludňajších hodinách je asi 3%.

Rozdielna je aj schopnosť prieniku cez kožnú bariéru. UVB lúče sú teda zo 70 % odrazené stratum corneum, zoslabené o 20 % pri prechode cez epidermis a dosahujú len 10 % dermis. Vďaka absorpcii, odrazu a rozptylu prenikajú UVA lúče do dermis s menšou stratou - 20-30% a asi 1% z celkovej energie sa dostáva do podkožia.

Dlho sa verilo, že podiel UVB lúčov na škodlivých účinkoch ultrafialového žiarenia je 80 %, keďže práve toto spektrum je zodpovedné za vznik erytému po spálení slnkom. Dnes je známych množstvo biologických účinkov slnečného žiarenia s prevahou rôznych ultrafialových rozsahov. Stmavnutie melanínu (svetlé a rýchlo prechádzajúce opálenie) nastáva pod vplyvom UVA v priebehu niekoľkých hodín a je spojené s fotooxidáciou existujúceho melanínu a jeho rýchlou redistribúciou pozdĺž procesov melanocytov do epidermálnych buniek. Oneskorené opálenie vzniká po 3 dňoch a je spôsobené vystavením UVB lúčom. Je to spôsobené aktívnou syntézou melanínu v melanozómoch, zvýšením počtu melanocytov a aktiváciou syntetických procesov v predtým neaktívnych melanocytoch. Odložené opálenie je trvalejšie.

K syntéze vitamínu D 3 dochádza pod vplyvom UVB lúčov. Denná expozícia tváre a rúk po dobu približne 15 minút sa podľa WHO považuje za dostatočnú. Je tiež potrebné vziať do úvahy geografický faktor, pretože v niektorých zemepisných šírkach vysoký stupeň UVA ožarovanie a nízke UVB lúče, ktoré môžu byť nedostatočné pre syntézu vitamínu D 3 .

Silný vplyv ultrafialové žiarenie sa prejavuje vo forme slnečného erytému a/alebo popáleniny. UVB lúče sú erytematogénne. Termín „minimálna erytémová dávka“ (MED) sa často používa na hodnotenie účinku UV žiarenia – energetického vystavenia UV žiareniu, ktoré spôsobuje sotva viditeľný erytém na predtým neožiarenej koži. Pre svetlú pleť je 1 MED 200-300 J/m2. Množstvo žiarenia potrebné na vznik erytému je však čisto individuálne a závisí od typu kože a jej fyziologickej citlivosti na slnečné žiarenie.

Vplyv UVB na normálnu pokožku nezvyknutú na slnko spôsobuje fotoprotektívnu reakciu - syntézu melanínu melanocytmi, zvýšenie počtu melanozómov. To obmedzuje vstup ultrafialového žiarenia do bazálnej vrstvy a do melanocytov. Spolu s tým sa pozoruje hyperplázia epidermis v dôsledku proliferácie keratinocytov, čo tiež vedie k rozptylu a oslabeniu UV žiarenia. Tieto zmeny sú adaptívneho charakteru a umožňujú pokožke odolať následnému ožiareniu.

UVA žiarenie nespôsobuje úpal. Pri dlhodobej expozícii (mesiace, roky) však práve tieto lúče spôsobujú objavenie sa známok fotostarnutia, ako aj karcinogenézu vyvolanú UV žiarením. UVA je hlavným faktorom cytotoxických účinkov slnečné svetlo v bazálnej vrstve epidermis, v dôsledku tvorby voľných radikálov a poškodenia reťazcov DNA. Keďže UVA žiarenie nezahusťuje epidermis, opálenie, ktoré vytvára, je neúčinné ako ochrana pred následným žiarením.

Vplyv ultrafialového žiarenia na imunitný systém je známy. Množstvo výskumníkov naznačuje, že UV žiarenie potláča reakcie imunitný systém osoba. UVA a UVB žiarenie môže aktivovať herpes vírus. Experimentálne údaje o možnej aktivácii HIV podľa WHO neboli potvrdené. Pri nedostatku ultrafialového žiarenia sa však pozoruje aj zníženie imunity (znižuje sa titer komplementu, aktivita lyzozýmu atď.). Použitie preventívnych kurzov UV žiarenia v podmienkach jeho nedostatku (v severných zemepisných šírkach) má výrazný adaptačný účinok.

Langerhansove bunky (migrujúce dendritické bunky) zohrávajú úlohu pri imunologickom rozpoznávaní a sú mimoriadne citlivé na ultrafialové svetlo. Ich funkcia je narušená pri dosiahnutí suberytémových dávok žiarenia (1/2 MED). Pozoruhodné je dlhšie obdobie zotavenia populácie týchto buniek po UVA ožiarení (2-3 týždne) ako po UVB (48 hodín).

Predpokladá sa, že vplyv UV žiarenia na výskyt rakoviny kože bol spoľahlivo preukázaný. Názory odborníkov na vplyv UV žiarenia na vznik melanómu sú rôzne. Často je prevládajúci vývoj melanómov na otvorené plochy telá vystavené nadmernému slnečnému žiareniu. Výskyt melanómu naďalej stúpa, pričom medzi černochmi v rovnakých geografických oblastiach je výskyt nižší. V Európe je chorobnosť a úmrtnosť oveľa vyššia ako v severných krajinách.

Paradoxne, úmrtnosť na melanóm klesá so zvyšujúcou sa dávkou UVB. Toto pozitívny vplyv môže súvisieť tak so stimuláciou fotoprotektívneho účinku, ako aj so syntézou vitamínu D. Onkológovia uvažujú hormonálna forma vit D 3 -kalcitriol, syntetizovaný v obličkách, ako faktor regulujúci diferenciáciu a proliferáciu nádorových buniek. Potrebná dávka na syntézu vitD3 je malá a predstavuje asi 55 MED za rok.

Spomedzi prirodzených fotoprotektívnych faktorov človeka má melanín osobitné miesto. Množstvo a kvalita melanínu určuje odolnosť voči ultrafialovému žiareniu a súvisí s farbou pokožky, vlasov a očí. Aktivita melanogenézy a schopnosť kože opaľovať sa tvorili základ pre rozdelenie ľudí na fototypy.

Typ 1 - vždy sa spáli, nikdy sa neopáli (červenovlasí, albíni);

Typ 2 - niekedy sa spálite, máte problémy s opálením (blondínky);

Typ 3 - niekedy horieť, môže sa opáliť (kaukazčania);

Typ 4 - horia len malé plochy, vždy opálené (Aziati, Indovia);

Typ 5 - zriedka horieť, získať intenzívne opálenie (Dravidiáni, austrálski domorodci);

Typ 6 – nikdy sa nespáli, silno sa opaľuje (negroidy).

Významné rozdiely boli zaznamenané v počte a distribúcii melanozómov u bielych a čiernych ľudí: tí druhí áno veľká kvantita melanozómy a s rovnomernejším rozložením v koži. Výsledkom je, že aj opálený človek s bielou pokožkou je menej chránený pred vystavením ultrafialovému žiareniu.

Spomedzi prirodzených fotoprotektívnych faktorov je dôležitý najmä systém opravy DNA. Bunky majú množstvo obranných mechanizmov, pomocou ktorých dokážu opraviť poškodenie reťazcov DNA. Využíva sa najmä opravný mechanizmus excíziou, pri ktorej sa odstráni malý úsek poškodeného reťazca DNA a nahradí sa novosyntetizovaným nepoškodeným úsekom. Mnohé bunky využívajú na opravu DNA mechanizmus fotoreaktivácie, pomocou ktorého možno opraviť poškodenie bez rozštiepenia molekuly DNA. V tomto prípade sa enzým viaže na molekulu DNA obsahujúcu pyrimidínový dimér. V dôsledku absorpcie svetla (300-500 nm) komplexom enzýmov DNA sa enzým aktivuje a obnoví poškodenú časť molekuly, pričom štiepi diméry za vzniku normálnych pyrimidínových báz.

Dnes existuje veľa požiadaviek na novovytvorené lieky, berúc do úvahy ich účinnosť a bezpečnosť pre spotrebiteľa. Najznámejším a najzrozumiteľnejším ochranným faktorom proti slnečnému žiareniu je SPF. Ide o koeficient vyjadrujúci pomer DER pokožky chránenej UV filtrom k DER nechránenej pokožky. SPF sa zameriava na erytémový efekt spôsobený UVB žiarením. Pretože poškodenie UVA nie je spojené s erytémom, SPF neposkytuje žiadne informácie o UVA ochrane. V súčasnosti sa používa niekoľko indikátorov, ktoré sú založené na závažnosti okamžitej a oneskorenej pigmentácie kože, ktorá vzniká ako odpoveď na pôsobenie UVA lúčov, chránená a nechránená fotoprotektorom (IPD-okamžité stmavnutie pigmentu, PPD-perzistentné stmavnutie pigmentu). Používa sa aj faktor založený na stupni fototoxicity.

Pre európskych výrobcov fotoprotektívnych produktov dnes existuje jednotná klasifikácia Colipa, ktorá hodnotí platné hodnoty SPF: nízka fotoprotekcia - 2-4-6; priemerná fotoprotekcia - 8-10-12; vysoká fotoprotekcia - 15-20-25; veľmi vysoká fotoprotekcia - 30-40-50; maximálna fotoochrana - 50+.

Opaľovacie krémy používajú dve skupiny zlúčenín, ktoré sa líšia mechanizmom ochranného účinku. Prvým sú sitá, čo sú minerálne zlúčeniny chemickej povahy. Odrážajú a lámu slnečné lúče a spravidla „pracujú“ na povrchu pokožky. Patria sem oxid zinočnatý (ZnO), oxid titaničitý (TiO 2), oxid železitý (FeO Fe 3 O 4).

Ďalšou skupinou sú chemické filtre, ktoré sú Organické zlúčeniny. Absorbujú ultrafialové žiarenie a premieňajú sa na fotoizoméry. Pri spätnom procese sa absorbovaná energia uvoľňuje v bezpečnom dlhovlnnom žiarení.

UVB filtre zahŕňajú: cinamáty, benzofenón, kyselinu para-aminobezoovú, salicyláty, deriváty gáfru; UVA filtre sú dibenzoylmetán, benzofenón, gáforové deriváty, zlúčeniny, ktoré môžu preniknúť hlboko do epidermy.

Najpoužívanejšími liekmi (do konca 80. rokov 20. storočia) boli tie, ktoré obsahovali estery kyseliny para-aminobenzoovej (PABA). Teraz ich nahradili oxybenzón, oktokrylén, antraniláty a cinnamáty.

Okrem absorpčného spektra je dôležitý aj extinkčný koeficient, teda ako aktívne liek absorbuje energiu (aká je účinná). Hodnoty minimálne 20 000 sa považujú za účinné (butyimetoxydibenzoylmetán - 31 000, oktyldemetil PABA - 28 400, etylhexyl-p-metoxycinnamát - 24 200).

Ďalšou dôležitou vlastnosťou opaľovacích krémov je fotostabilita - schopnosť zachovať si štruktúru a vlastnosti pod vplyvom žiarenia. Niektoré chemické filtre podliehajú významnej fotolýze. Napríklad 15 minút po vystavení slnečnému žiareniu sa pozoruje pokles aktivity: oktyldimetyl PABA - o 15 %, avobenzón - až o 36 %, oktyl-p-metoxycinnamát - o 4,5 %.

Stabilita liečiva odráža jeho schopnosť zostať na koži a zachovať si svoju absorpčnú kapacitu. To je mimoriadne dôležité, pretože opaľovací krém sa používa vonku komfortné podmienky: v horúčave (potenie), pri plávaní, fyzickej aktivite.

Ak opaľovací prípravok (SFP) absorbuje iba UVB lúče a je neúčinný proti UVA lúčom, vytvorí falošný pocit bezpečia pri dlhšom pobyte na slnku.

Rad ochrany pred slnkom Photoderm spĺňa najvyššie požiadavky na SFP. Zavedenie inovatívnych molekúl umožňuje skombinovať výhody filtrov a sitiek, pričom sa vyhýbajú nevýhodám oboch skupín. Dnes má Photoderm najširšie možné spektrum fotoprotekcie vrátane UVB a UVA lúčov a chráni epidermálne bunky, vrátane Langerhansových buniek, pred mutačnými účinkami ultrafialového žiarenia.

Efekt je vytvorený vďaka špeciálnym mikročasticiam: Tinosorb M - organické sito, Tinosorb S - nový chemický filter. Zlúčeniny novej generácie, ktoré dokážu efektívne absorbovať UVB a UVA lúče, vrátane krátkeho UVA (320-340 nm) a dlhého UVA (340-400 nm). Filter „Cellular Bioprotection“ vyvinutý laboratóriom Bioderma, pozostávajúci z dvoch prírodných molekúl (ektoínu a manitolu), vám umožňuje chrániť Langerhansove bunky, chrániť štruktúry DNA, stimulovať syntézu bielkovín, aby sa zabránilo tepelnému šoku, a zachovať imunitný systém.

„Photoderm max“ je predstaviteľom extrémneho stupňa ochrany z celého spektra vystavenie ultrafialovému žiareniu, obdarený onkoprotektívnou aktivitou.

Pracovníci laboratória Bioderma vyvinuli špecifické fotoprotektívne produkty, berúc do úvahy charakteristiky fotodependentných stavov: pre pacientov s vitiligom - „Photoderm max tonal“, pre pacientov trpiacich rosaceou – „Photoderm AR“, pre dospievajúcich s akné – „Photoderm AKN“, pre lokálnu hyperpigmentáciu – „Photoderm SPOT“.

Až doteraz zostáva predmetom diskusie medzi zástancami a odporcami opaľovania hlavná otázka: je ultrafialové svetlo pre človeka užitočné alebo škodlivé? O nepochybnom prínose svedčí fakt, že slnečné lúče sa už od začiatku storočia využívajú na liečbu rôznych chorôb (tzv. helioterapia). Slnečné lúče majú výrazný antidepresívny účinok. Plnospektrálne osvetlenie s nízkou ultrafialovou emisiou sa používa pri liečbe sezónnej afektívnej poruchy. Dermatologické ochorenia (psoriáza, atopická dermatitída, sklerodermia, ichtyóza) možno liečiť ultrafialovým svetlom.

Slnko je ťažký priateľ a spojenec. Aj zdravý človek, ktorý plánuje dovolenku v neznámom regióne, sa potrebuje poradiť s odborníkom, aby mu dovolenka zlepšila zdravotný stav.

V prípade otázok týkajúcich sa literatúry kontaktujte redakciu.

L. O. Mečiková, V. V. Šavenkov
KVD č.3, Moskva

Kandidát fyzikálnych a matematických vied E. LOZOVSKAYA.

S nástupom teplého počasia letné dni Len nás to ťahá vyhrievať sa na slnku. Slnečné svetlo zlepšuje náladu, stimuluje tvorbu vitálneho esenciálny vitamín D, no zároveň, žiaľ, prispieva k vzniku vrások a zvyšuje riziko vzniku rakoviny kože. Významná časť priaznivých aj škodlivých účinkov je spojená s tou časťou slnečného žiarenia, ktorá je ľudským okom neviditeľná – ultrafialové.

Rozsah elektromagnetická radiácia a spektrum slnka. Hranica medzi ultrafialovým žiarením B a C zodpovedá prenosu zemskej atmosféry.

Ultrafialové príčiny rôzne škody Molekuly DNA v živých organizmoch.

Intenzita ultrafialového žiarenia B sa mení v závislosti od zemepisnej šírky a ročného obdobia.

Bavlnené oblečenie poskytuje dobrú UV ochranu.

Slnko slúži ako hlavný zdroj energie pre našu planétu a táto energia prichádza vo forme žiarenia – infračerveného, ​​viditeľného a ultrafialového. Ultrafialová oblasť sa nachádza za hranicou krátkych vĺn viditeľné spektrum. Kedy hovoríme o o účinku na živé organizmy sa v ultrafialovom spektre slnka zvyčajne rozlišujú tri oblasti: ultrafialové A (UV-A; 320-400 nanometrov), ultrafialové B (UV-B; 290-320 nm) a ultrafialové C (UV -C 200-290 nm). Toto rozdelenie je celkom ľubovoľné: hranica medzi UV-B a UV-C bola zvolená z dôvodu, že svetlo s vlnovou dĺžkou menšou ako 290 nm nedosiahne zemský povrch, pretože zemskú atmosféru, vďaka kyslíku a ozónu pôsobí ako účinný filter prirodzeného svetla. Hranica medzi UVB a UVA je založená na skutočnosti, že žiarenie kratšie ako 320 nm spôsobuje oveľa závažnejší erytém (začervenanie kože) ako svetlo v rozsahu 320-400 nm.

Spektrálne zloženie slnečného žiarenia do značnej miery závisí od ročného obdobia, počasia, zemepisnej šírky a nadmorskej výšky. Napríklad, čím ďalej od rovníka, tým viac sa hranica krátkych vĺn posúva smerom k dlhým vlnám, pretože v tomto prípade svetlo dopadá na povrch pod šikmým uhlom a v atmosfére prechádza na väčšiu vzdialenosť, čo znamená, že je absorbované silnejšie. . Poloha krátkovlnnej hranice je ovplyvnená aj hrúbkou ozónovej vrstvy, takže pod „ozónovými dierami“ dopadá na zemský povrch viac ultrafialového žiarenia.

Na poludnie je intenzita žiarenia pri vlnovej dĺžke 300 nm 10-krát vyššia ako tri hodiny predtým alebo tri hodiny neskôr. Mraky rozptyľujú ultrafialové svetlo, ale iba tmavé mraky ho dokážu úplne zablokovať. Ultrafialové lúče sa dobre odrážajú od piesku (až 25 %) a snehu (až 80 %), horšie od vody (menej ako 7 %). Ultrafialový tok sa zvyšuje s nadmorskou výškou, približne o 6% s každým kilometrom. Preto na miestach nachádzajúcich sa pod hladinou mora (napríklad pri pobreží Mŕtve more), intenzita žiarenia je nižšia.

ŽIVOT POD SLNKOM

Bez svetla by život na Zemi nemohol existovať. Rastliny využívajú slnečnú energiu, ukladajú ju prostredníctvom fotosyntézy a prostredníctvom potravy poskytujú energiu všetkým ostatným živým veciam. Svetlo poskytuje ľuďom a iným zvieratám schopnosť vidieť. svet, reguluje biologické rytmy telo.

Tento veselý obrázok je trochu komplikovaný ultrafialovým svetlom, pretože jeho energia je dostatočná na to, aby spôsobila vážne poškodenie DNA. Vedci počítajú viac ako dve desiatky rôznych chorôb, ktoré vznikajú alebo sa zhoršujú vystavením slnečnému žiareniu, vrátane xeroderma pigmentosum, skvamocelulárnej rakoviny kože, bazaliómu, melanómu a šedého zákalu.

Samozrejme, v procese evolúcie si naše telo vyvinulo mechanizmy na ochranu pred ultrafialovým žiarením. Prvou bariérou, ktorá blokuje potenciálne nebezpečné žiarenie prenikať do tela, je koža. Takmer všetko ultrafialové žiarenie je absorbované v epidermis, vonkajšia vrstva kože s hrúbkou 0,07-0,12 mm. Citlivosť na svetlo je do značnej miery určená dedičnou schopnosťou tela produkovať melanín, tmavý pigment, ktorý absorbuje svetlo v epiderme, a tým chráni hlbšie vrstvy pokožky pred poškodením svetlom. Melanín je produkovaný špeciálnymi kožnými bunkami – melanocytmi. Ultrafialové ožarovanie stimuluje produkciu melanínu. Tento biologický pigment sa najintenzívnejšie tvorí pri ožiarení UV-B svetlom. Pravda, efekt sa nedostaví hneď, ale 2-3 dni po pobyte na slnku, no pretrváva aj 2-3 týždne. Súčasne sa zrýchľuje delenie melanocytov, zvyšuje sa počet melanozómov (granúl obsahujúcich melanín) a zvyšuje sa ich veľkosť. UV-A svetlo môže tiež spôsobiť opálenie, je však slabšie a menej perzistentné, keďže sa nezvyšuje počet melanozómov, ale dochádza len k fotochemickej oxidácii prekurzora melanínu na melanín.

Existuje šesť typov pleti podľa citlivosti na slnečné žiarenie. Pokožka I. typu je veľmi svetlá, ľahko sa spáli a vôbec sa neopáli. Pokožka typu II sa ľahko spáli a ľahko sa opáli. Pokožka typu III sa rýchlo opaľuje a v menšej miere páli. Koža typu IV je ešte odolnejšia voči poškodeniu slnkom. Pokožka typu V a VI je prirodzene tmavá (napríklad medzi pôvodnými obyvateľmi Austrálie a Afriky) a takmer nepodlieha škodlivým účinkom slnka. zástupcovia Negroidná rasa Riziko vzniku nemelanómovej rakoviny kože je 100-krát nižšie a melanóm 10-krát nižšie v porovnaní s Európanmi.

Ľudia s veľmi svetlou pokožkou sú najviac ohrození ultrafialovým žiarením. U nich aj krátkodobé vystavenie ostrému slnku spôsobuje erytém – začervenanie kože. Za vznik erytému je zodpovedné najmä UV-B žiarenie. Ako meradlo účinku ultrafialového žiarenia na telo sa často používa koncept, ako je minimálna erytémová dávka (MED), teda taká, pri ktorej je okom viditeľné mierne začervenanie. V skutočnosti je hodnota DER iná nielen pre Iný ľudia, ale aj u jedného človeka v rôznych častiach tela. Napríklad pre pokožku brucha bieleho neopáleného človeka je hodnota MED asi 200 J/m 2 a na nohách viac ako trojnásobne vyššia. Erytém sa zvyčajne vyskytuje niekoľko hodín po ožiarení. V závažných prípadoch skutočné úpal s pľuzgiermi.

Aké látky v epiderme okrem melanínu absorbujú ultrafialové žiarenie? Nukleové kyseliny, aminokyseliny tryptofán a tyrozín, kyselina urokánová. Poškodenie nukleových kyselín je pre telo najnebezpečnejšie. Vplyvom svetla v oblasti UV-B vznikajú diméry v dôsledku Kovalentné väzby medzi susednými pyrimidínovými (cytozínovými alebo tymínovými) bázami. Keďže pyrimidínové diméry nezapadajú do dvojitej špirály, táto časť DNA stráca schopnosť vykonávať svoje funkcie. Ak je poškodenie malé, špeciálne enzýmy vyrežú defektnú oblasť (a to je ďalší pomerne účinný obranný mechanizmus). Ak je však poškodenie väčšie ako schopnosť bunky sa opraviť, bunka odumrie. Navonok sa to prejavuje tak, že spálená koža sa „odlupuje“. Poškodenie DNA môže viesť k mutáciám a v dôsledku toho k rakovine. Dochádza aj k iným poškodeniam molekúl, napríklad vznikajú krížové väzby DNA s proteínmi. Mimochodom, viditeľné svetlo pomáha liečiť poškodenie nukleových kyselín (tento jav sa nazýva fotoreaktivácia). Antioxidanty obsiahnuté v tele pomáhajú predchádzať nebezpečným následkom fotochemických reakcií.

Ďalším dôsledkom ultrafialového žiarenia je potlačenie imunity. Táto reakcia môže byť zameraná na zníženie zápalu spôsobeného spálením, ale môže tiež znížiť odolnosť voči infekcii. Signálom na potlačenie imunity sú fotochemické reakcie kyseliny urokanovej a DNA.

MÓDA NA OPAĽOVANIE JE SYMBOLOM PRIEMYSELNEJ SPOLOČNOSTI

Dlho sa uvažovalo o bielej koži charakteristický znak vznešený a bohatý: hneď bolo jasné, že jeho majitelia nemusia od rána do večera pracovať na poli. Ale v dvadsiatom storočí sa všetko zmenilo, chudobní teraz trávili celé dni v továrňach a bohatí si mohli dovoliť relaxovať na čerstvom vzduchu, pri mori a predvádzať krásne zlatisté opálenie. Po druhej svetovej vojne sa móda opaľovania rozšírila; Opálená pokožka sa začala považovať nielen za znak bohatstva, ale aj vynikajúceho zdravia. Cestovný ruch sa rozrástol a ponúka dovolenku pri mori v každom ročnom období. Uplynul však nejaký čas a lekári bili na poplach: ukázalo sa, že výskyt rakoviny kože medzi garbiarmi sa niekoľkonásobne zvýšil. A ako život zachraňujúci prostriedok sa navrhovalo, aby ho užívali všetci bez výnimky opaľovacie krémy a pleťové vody, ktoré obsahujú látky, ktoré odrážajú alebo absorbujú ultrafialové žiarenie.

Je známe, že už za čias Kolumba sa Indiáni natierali červenou farbou, aby sa chránili pred slnkom. Možno už starí Gréci a Rimania používali zmes piesku a zeleninový olej pretože piesok odrážal slnečné lúče. Používanie chemických opaľovacích krémov sa začalo v 20. rokoch 20. storočia, keď bola ako opaľovací krém patentovaná kyselina para-aminobenzoová (PABA). Vo vode sa však rozpustil, takže ochranný účinok po plávaní zmizol a navyše dráždil pokožku. V 70. rokoch 20. storočia bola PABA nahradená jej estermi, ktoré sú takmer nerozpustné vo vode a nespôsobujú silné podráždenie. Skutočný boom v oblasti opaľovacej kozmetiky začal v 80. rokoch minulého storočia. Látky absorbujúce ultrafialové žiarenie (v kozmeteológii sa nazývajú „UV filtre“) sa začali pridávať nielen do špeciálnych „plážových“ krémov, ale aj do takmer všetkých kozmetických výrobkov určených na denné použitie: krém, tekutý púder, rúž.

Na základe princípu fungovania možno UV filtre rozdeliť do dvoch skupín: svetlo odrážajúce („fyzikálne“) a absorbujúce („chemické“). Medzi reflexné činidlá patria rôzne typy minerálnych pigmentov, predovšetkým oxid titaničitý, oxid zinočnatý a kremičitan horečnatý. Princíp ich fungovania je jednoduchý: rozptyľujú ultrafialové žiarenie a bránia mu preniknúť do pokožky. Oxid zinočnatý pokrýva oblasť vlnovej dĺžky od 290 do 380 nm, zvyšok - o niečo menej. Hlavnou nevýhodou reflexných výrobkov je, že sú púdrové, nepriehľadné a dodávajú pokožke bielu farbu.

Prirodzene, výrobcov kozmetiky viac priťahovali transparentné a vysoko rozpustné „chemické“ UV filtre (vo fotochémii známe ako UV absorbéry). Patria sem už spomínaná PABA a jej estery (v súčasnosti sa už takmer nepoužívajú, keďže existujú informácie, že sa rozkladajú za vzniku mutagénov), salicyláty, deriváty kyseliny škoricovej (cinnamáty), estery antranilov, hydroxybenzofenóny. Princíp činnosti UV absorbéra spočíva v tom, že po absorpcii ultrafialového kvanta jeho molekula zmení svoju molekulu vnútorná štruktúra a premieňa svetelnú energiu na teplo. Najúčinnejšie a voči svetlu odolné UV absorbéry fungujú prostredníctvom intramolekulárneho cyklu prenosu protónov.

Väčšina UV absorbérov absorbuje svetlo len v UV-B oblasti. Opaľovacie krémy zvyčajne neobsahujú jeden UV filter, ale niekoľko, fyzikálnych aj chemických. Celkový obsah UV filtrov môže presiahnuť 15 percent.

Na charakterizáciu ochrannej účinnosti krémov, pleťových vôd a iných kozmetických produktov sa začal používať takzvaný slnečný ochranný faktor (po anglicky „sun protection factor“ alebo SPF). Myšlienku ochranného slnečného faktora prvýkrát navrhol v roku 1962 rakúsky vedec Franz Greiter a osvojili si ju zástupcovia kozmetických a farmaceutický priemysel. Ochranný slnečný faktor je definovaný ako pomer minimálnej dávky ultrafialového žiarenia potrebnej na vyvolanie erytému pri vystavení chránenej koži k dávke, ktorá spôsobí rovnaký účinok na nechránenú pokožku. Rozšíril sa populárny výklad: ak sa bez ochrany spálite do 20 minút, natieraním pokožky krémom s ochranným faktorom povedzme 15 sa spálite až po 15-krát dlhšom pobyte na slnku, že je po 5 hodinách.

FALOŠNÝ ZMYSEL OCHRANY

Zdá sa, že riešenie ultrafialového problému sa našlo. Ale v skutočnosti nie je všetko také jednoduché. IN vedeckej literatúry Začali sa objavovať správy, že u ľudí, ktorí pravidelne používajú opaľovacie krémy, sa výskyt takých typov rakoviny kože, akými sú melanóm a bazalióm, nielenže neznížil, ale v skutočnosti zvýšil. Pre túto znepokojujúcu skutočnosť bolo navrhnutých niekoľko vysvetlení.

Po prvé, vedci naznačili, že spotrebitelia používajú opaľovacie krémy nesprávne. Pri testovaní krémov je zvykom aplikovať na pokožku 2 mg krému na 1 cm 2 . Ale ako ukázali štúdie, ľudia si často nanášajú tenšiu vrstvu, 2-4 krát menej, a podľa toho sa znižuje aj ochranný faktor. Krémy a pleťové vody sa navyše čiastočne zmývajú vodou, napríklad pri kúpaní.

Existovalo aj iné vysvetlenie. Ako už bolo spomenuté, väčšina chemických UV absorbérov (tie najpoužívanejšie v kozmetike) absorbuje svetlo len v UV-B oblasti, čím bráni vzniku spálenia. Ale podľa niektorých údajov sa melanóm vyskytuje pod vplyvom UV-A žiarenia. Opaľovacie krémy blokovaním UV-B žiarenia blokujú prirodzený varovný signál začervenania pokožky, spomaľujú tvorbu ochranného opálenia a v dôsledku toho dostáva človek nadbytočnú dávku v UVA oblasti, ktorá môže spôsobiť rakovinu.

Výsledky prieskumu ukazujú, že tí, ktorí používajú krémy s vyšším ochranným faktorom, trávia viac času na slnku, čím sa nevedomky vystavujú väčšiemu riziku.

Nesmieme zabudnúť, že zmes chemických látok, ktoré sú súčasťou ochranných krémov, keď dlhodobá expozícia ultrafialové žiarenie sa môže stať zdrojom voľných radikálov – iniciátorov oxidácie biomolekúl. Niektoré z UV filtrov sú potenciálne toxické alebo spôsobujú alergie.

VITAMÍN "SLNEČNÝ".

Je načase pripomenúť si, že okrem mnohých negatívnych účinkov ultrafialového žiarenia existujú aj pozitívne. A najvýraznejším príkladom je fotosyntéza vitamínu D3.

Pokožka obsahuje pomerne veľa 7-dihydrocholesterolu, prekurzora vitamínu D 3 . Ožarovanie UV-B svetlom spúšťa reťaz reakcií, ktorých výsledkom je produkcia cholekalciferolu (vitamín D 3), ktorý ešte nie je aktívny. Táto látka sa viaže na jednu z krvných bielkovín a je transportovaná do obličiek. Tam sa premieňa na aktívnu formu vitamínu D 3 - 1,25-dihydroxycholekalciferol. Vitamín D 3 je nevyhnutný pre vstrebávanie vápnika v tenkom čreve, normálny metabolizmus fosforu a vápnika a tvorbu kostí pri jeho nedostatku u detí vzniká závažné ochorenie - rachitída.

Po celotelovom ožiarení dávkou 1 MED sa koncentrácia vitamínu D 3 v krvi zvýši 10-krát a po týždni sa vráti na predchádzajúcu úroveň. Používanie opaľovacích krémov inhibuje syntézu vitamínu D 3 v koži. Dávky potrebné na jeho syntézu sú malé. Považuje sa za dostatočné stráviť asi 15 minút na slnku každý deň, pričom svoju tvár a ruky vystavíte slnečným lúčom. Celková ročná dávka potrebná na udržanie hladiny vitamínu D 3 je 55 MED.

Chronický nedostatok vitamínu D 3 vedie k oslabeniu kostného tkaniva. Medzi ohrozené patria deti tmavej pleti žijúce v severských krajinách a starší ľudia, ktorí netrávia veľa času vonku. Niektorí vedci sa domnievajú, že zvýšený výskyt rakoviny pri používaní opaľovacích krémov je spôsobený blokovaním syntézy vitamínu D 3 . Je možné, že jeho nedostatok vedie k zvýšenému riziku rakoviny hrubého čreva a prsníka.

Ďalšie priaznivé účinky ultrafialového svetla súvisia najmä s medicínou. Ultrafialové svetlo sa používa na liečbu chorôb, ako je psoriáza, ekzém a pityriasis rosea. Dánsky lekár Niels Finsen získal ocenenie v roku 1903 nobelová cena na použitie ultrafialového žiarenia pri liečbe lupus tuberkulózy kože. Metóda ožarovania krvi ultrafialovým svetlom sa dnes úspešne používa na liečbu zápalových a iných ochorení.

SLNEČNÝ KLOBÚK

Otázka, či je ultrafialové svetlo prospešné alebo škodlivé, nemá jednoznačnú odpoveď: áno a nie. Veľa závisí od dávky, spektrálneho zloženia a vlastností tela. Nadmerné ultrafialové žiarenie je určite nebezpečné, no na ochranné krémy sa úplne spoliehať nemôžete. Na určenie miery, do akej môže používanie opaľovacích krémov prispieť k rozvoju rakoviny, je potrebný ďalší výskum.

Najlepším spôsobom, ako ochrániť pokožku pred spálením, predčasným starnutím a zároveň znížiť riziko rakoviny, je oblečenie. Pre pravidelné letné oblečenie charakteristické ochranné faktory sú vyššie ako 10. Bavlna má dobré ochranné vlastnosti, aj keď v suchej forme (za mokra prepúšťa viac ultrafialového žiarenia). Nezabudnite na klobúk so širokým okrajom a slnečné okuliare.

Odporúčania sú celkom jednoduché. Vyhnite sa pobytu na slnku počas najhorúcejších hodín. Na slnko buďte obzvlášť opatrní, ak užívate lieky, ktoré majú fotosenzibilizačné vlastnosti: sulfónamidy, tetracyklíny, fenotiazíny, fluorochinolóny, nesteroidné protizápalové lieky a niektoré ďalšie. Fotosenzibilizátory obsahujú aj niektoré rastliny, napríklad ľubovník bodkovaný (pozri „Veda a život“ č. 3, 2002). Účinok svetla môžu posilniť aromatické látky obsiahnuté v kozmetike a parfumoch.

Vzhľadom na to, že vedci pochybujú o účinnosti a bezpečnosti opaľovacích krémov a mliek, nepoužívajte ich (ani dennú kozmetiku s vysokým obsahom UV filtrov), pokiaľ to nie je absolútne nevyhnutné. Ak takáto potreba vznikne, uprednostnite tie produkty, ktoré poskytujú ochranu v širokom spektre – od 280 do 400 nm. Tieto krémy a pleťové vody zvyčajne obsahujú oxid zinočnatý alebo iné minerálne pigmenty, preto má zmysel pozorne si prečítať zložky na etikete.

Ochrana pred slnkom by mala byť individuálna v závislosti od miesta bydliska, ročného obdobia a typu pokožky.

Slnko hrá dôležitá úloha pre nás na Zemi. Zabezpečuje planétu a všetko na nej dôležité faktory ako je svetlo a teplo. Ale čo je slnečné žiarenie, spektrum slnečného žiarenia, ako to všetko ovplyvňuje nás a globálnu klímu ako celok?

Čo je slnečné žiarenie?

Pri slove žiarenie sa vám väčšinou vybavia zlé myšlienky. Ale slnečné žiarenie je v skutočnosti veľmi dobrá vec- toto je slnečné svetlo! Každý Živá bytosť na Zemi závisí od toho. Je nevyhnutný pre prežitie, ohrieva planétu a poskytuje výživu pre rastliny.

Slnečné žiarenie je všetko svetlo a energia, ktorá pochádza zo slnka a existuje veľa rôznych foriem. Elektromagnetické spektrum rozlišuje rôzne typy svetelných vĺn vyžarovaných slnkom. Sú ako vlny, ktoré vidíte v oceáne: pohybujú sa hore a dole az jedného miesta na druhé. Spektrum slnečnej štúdie môže mať rôznu intenzitu. Existuje ultrafialové, viditeľné a infračervené žiarenie.

Svetlo hýbe energiou

Spektrum slnečného žiarenia obrazne pripomína klávesnicu klavíra. Jeden koniec má nízke tóny, zatiaľ čo druhý má vysoké tóny. To isté platí pre elektromagnetické spektrum. Jeden koniec má nízke frekvencie a druhý je vysoký. Nízkofrekvenčné vlny sú dlhé počas daného časového obdobia. Sú to veci ako radar, televízia a rádiové vlny. Vysokofrekvenčné žiarenie je vysokoenergetické vlny s krátkou vlnovou dĺžkou. To znamená, že samotná vlnová dĺžka je pre dané časové obdobie veľmi krátka. Sú to napríklad gama lúče, röntgenové lúče a ultrafialové lúče.

Môžete si to predstaviť takto: nízkofrekvenčné vlny sú ako stúpanie na kopec s postupným stúpaním, zatiaľ čo vysokofrekvenčné vlny sú ako rýchle stúpanie na strmý, takmer kolmý kopec. V tomto prípade je výška každého kopca rovnaká. Frekvencia elektromagnetickej vlny určuje, koľko energie nesie. Elektromagnetické vlny, ktoré majú dlhšie vlnové dĺžky a teda aj nižšie frekvencie, nesú oveľa menej energie ako tie s kratšími dĺžkami a vyššími frekvenciami.

To je dôvod, prečo môže byť röntgenové žiarenie nebezpečné. Nesú toľko energie, že ak sa dostanú do vášho tela, môžu poškodiť bunky a spôsobiť problémy, ako je rakovina a zmeny v DNA. Veci ako rádiové a infračervené vlny, ktoré nesú oveľa menej energie, na nás v skutočnosti nemajú žiadny vplyv. To je dobré, pretože sa určite nechcete vystaviť riziku jednoduchým zapnutím sterea.

Viditeľné svetlo, ktoré my aj iné živočíchy vidíme očami, sa nachádza takmer v strede spektra. Nevidíme žiadne iné vlny, ale to neznamená, že tam nie sú. V skutočnosti hmyz vidí ultrafialové svetlo, ale nie naše viditeľné svetlo. Kvety pre nich vyzerajú úplne inak ako pre nás, a to im pomáha vedieť, ktoré rastliny navštíviť a od ktorých sa držať ďalej.

Zdroj všetkej energie

Slnečné svetlo považujeme za samozrejmosť, ale nemusí to tak byť, pretože v podstate všetka energia na Zemi závisí od tej veľkej, jasnej hviezdy v strede našej slnečnej sústavy. A keď už sme pri tom, mali by sme poďakovať aj našej atmosfére, pretože časť žiarenia pohltí skôr, ako sa k nám dostane. Je to dôležitá rovnováha: príliš veľa slnečného svetla a Zem sa zahrieva, príliš málo a začína mrznúť.

Spektrum slnečného žiarenia na povrchu Zeme, ktoré prechádza atmosférou, dodáva energiu v rôzne formy. Najprv sa pozrime na rôznymi spôsobmi jej prenosy:

1. Vedenie je, keď sa energia prenáša z priameho kontaktu. Keď si popálite ruku o rozpálenú panvicu, pretože ste si zabudli nasadiť chňapku, je to vedenie. Riad prenáša teplo do rúk priamym kontaktom. Navyše, keď sa vaše nohy ráno dotknú studených obkladačiek v kúpeľni, prenášajú teplo na podlahu priamym kontaktom – vedením v akcii.
2. Disipácia je, keď sa energia prenáša cez prúdy v tekutine. Môže to byť aj plyn, ale proces bude v každom prípade rovnaký. Keď sa kvapalina zahrieva, molekuly sú vzrušené, uvoľnené a menej husté, takže majú tendenciu pohybovať sa nahor. Keď vychladnú, spadnú späť dole a vytvoria dráhu bunkového toku.
3. - vtedy sa prenáša energia vo forme elektromagnetických vĺn. Zamyslite sa nad tým, aké dobré je sedieť pri ohni a cítiť z neho vyžarujúce príjemné teplo – to je žiarenie. Rádiové vlny a svetlo sa môžu pohybovať z jedného miesta na druhé bez pomoci akýchkoľvek materiálov.

Základné spektrá slnečného žiarenia

Slnko má rôzne žiarenia: od röntgenových lúčov po rádiové vlny. Slnečná energia je svetlo a teplo. Jeho zloženie:

• 6-7% ultrafialového svetla,
• asi 42 % viditeľného svetla,
• 51 % v blízkosti infračerveného žiarenia.

Slnečnú energiu prijímame v intenzite 1 kilowatt na meter štvorcový na hladine mora mnoho hodín denne. Asi polovica žiarenia je vo viditeľnej krátkovlnnej časti elektromagnetického spektra. Druhá polovica je v blízkej infračervenej oblasti a trochu v ultrafialovej časti spektra.

Ultrafialové žiarenie

Je to ultrafialové žiarenie v slnečnom spektre, ktoré má intenzitu väčšiu ako ostatné: až 300-400 nm. Časť tohto žiarenia, ktorá nie je absorbovaná atmosférou, spôsobuje opálenie alebo spálenie od slnka u ľudí, ktorí boli dlhší čas na slnku. Ultrafialové žiarenie vystavenie slnečnému žiareniu má pozitívne aj negatívne účinky na zdravie. Je hlavným zdrojom vitamínu D.

Viditeľné žiarenie

Viditeľné žiarenie v slnečnom spektre má priemernú intenzitu. Kvantitatívne odhady toku a variácií jeho spektrálneho rozloženia vo viditeľnom a blízkom okolí infračervené rozsahy elektromagnetického spektra sú veľmi zaujímavé pri štúdiu slnečno-pozemských vplyvov. Rozsah od 380 do 780 nm je viditeľný voľným okom.

Dôvodom je, že väčšina energie slnečného žiarenia je sústredená v tomto rozsahu a určuje tepelnú rovnováhu zemskej atmosféry. Slnečné svetlo je kľúčovým faktorom v procese fotosyntézy, ktorý využívajú rastliny a iné autotrofné organizmy na premenu svetelnej energie na chemickú energiu, ktorá môže byť využitá ako palivo pre telo.

Infra červená radiácia

Infračervené spektrum, ktoré sa pohybuje od 700 nm do 1 000 000 nm (1 mm), obsahuje dôležitú časť elektromagnetického žiarenia, ktoré dopadá na Zem. Infračervené žiarenie v slnečnom spektre má tri druhy intenzít. Vedci rozdeľujú tento rozsah na 3 typy na základe vlnovej dĺžky:

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

Záver

Mnohé zvieratá (vrátane ľudí) majú citlivosť v rozsahu približne 400-700 nm a užitočné spektrum farebného videnia u ľudí je napríklad približne 450-650 nm. Okrem efektov, ktoré sa vyskytujú pri západe a východe slnka, sa spektrálne zloženie mení predovšetkým v závislosti od toho, ako priamo slnečné svetlo dopadá na zem.

Každé dva týždne Slnko dodáva našej planéte toľko energie, že to stačí na život všetkým obyvateľom. celý rok. Slnečné žiarenie sa v tomto smere stále viac zvažuje ako alternatívny zdroj energie.