Значение солнечной радиации

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ, ЕЕ ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ И ОБЩЕБИОЛОГИЧЕСКОЕ

ЗНАЧЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

Солнечная радиация имеет чрезвычайно большое биологическое и гигиеническое значение. Под солнечной радиацией понимают весь испускаемый Солнцем интегральный (суммарный) поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания с различной длиной волны.

В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного спектра, которая включает электромагнитные поля и излучения с длиной волны выше 100 нм. В этой части солнечного спектра различают три вида излучения ("неионизи-рующее излучение"):

- ультрафиолетовое (УФ)-сдлиной волны 290-400 нм;

- видимое-сдлиной волны 400-760 нм;

- инфракрасное (ИК)-сдлиной волны 760-2800 нм. Солнечные лучи, прежде чем достигнуть земной поверхности,

должны пройти сквозь мощный слой атмосферы. Интенсивность солнечного излучения, достигающего земной атмосферы, вероятно, была бы смертельной для большинства живых организмов на Земле, если бы отсутствовало экранирование, обеспечиваемое атмосферой. Солнечное излучение поглощается, рассеивается при прохождении через атмосферу водяными парами, молекулами газов, частицами пыли и т. д. Наиболее важным процессом является поглощение УФ-части солнечного спектра молекулярным кислородом и озоном. Озоновый слой препятствует тому, чтобы УФ-излу-чение с длиной волн 280 (290) нм достигало земной поверхности.

Около 30 % солнечной радиации не достигает земной поверхности. Так, если на границе земной атмосферы ультрафиолетовая

часть солнечного спектра составляет 5 %, видимая часть - 52 % и инфракрасная часть - 43 %, то у поверхности Земли ультрафиолетовая часть составляет 1 %, видимая - 40 % и инфракрасная часть солнечного спектра - 59 %.

В результате интенсивность солнечной радиации на поверхности Земли всегда будет меньше напряжения солнечной радиации на границе земной атмосферы.

Напряжение солнечной радиации на границе земной атмосферы называется солнечной постоянной и составляет 1,94 кал/см²/мин.

Солнечная постоянная - количество солнечной энергии, поступающей в единицу времени на единицу площади, расположенной на верхней границе земной атмосферы, под прямым углом к солнечным лучам при среднем расстоянии Земли от Солнца.

Величина солнечной постоянной может колебаться в зависимости от солнечной активности и расстояния Земли от Солнца.

Максимальное напряжение солнечной радиации в различных точках СНГ на уровне моря различно. Так, в полдень в мае месяце в Ялте - 1,33; Павловске - 1,24; Москве - 1,28; Иркутске - 1,3; Ташкенте - 1,34 кал/см²/мин.

Интенсивность солнечной радиации зависит от многих факторов: широты местности, сезона года и времени суток, качества атмосферы, особенностей подстилающей поверхности.

Именно широта местности определяет угол падения солнечных лучей на поверхность.

При перемещении Солнца из зенита к горизонту путь, который проходит солнечный луч, увеличивается в 30-35 раз, что приводит к увеличению поглощения и рассеивания радиации, к резкому уменьшению ее интенсивности в утренние и вечерние часы по сравнению с полуднем. Почти 50 % суточного УФ-излучения поступает в течение четырех полуденных часов.

Наличие облачного покрова, загрязнения воздуха, дымки или даже рассеянных облаков играет значительную роль в ослаблении солнечного излучения. При сплошном покрытии неба облаками интенсивность УФ-излучения снижается на 72 %, при половинном покрытии облаками - на 44 %. В экстремальных условиях облачный покров может снижать интенсивность УФ-излучения более чем на 90 %.

Важную экологическую функцию выполняет озон стратосферы. Озон и кислород полностью поглощают коротковолновое УФ-излу-чение (длина волны 290-100 нм), предохраняя все живое от его пагубного воздействия. Изменения в озоновом слое Земли сказы-

ваются только на процессе поглощения УФ-В-спектра (средневолнового), избыток которого способствует активному образованию свободных радикалов, перекисных соединений и кислых валентностей, увеличивая агрессивность тропосферы.

Напряжение солнечной радиации зависит также от состояния атмосферы, т. е. от ее прозрачности. Например: в Санкт-Петербурге из-за загрязнения атмосферного воздуха напряжение солнечной радиации на 13 % меньше, чем в пригороде.

Наибольшим изменениям в атмосфере подвергаются УФ-лучи. Интенсивность УФ-радиации колеблется в течение суток, давая крутой подъем к полудню и снижение к концу дня. В полдень, когда Солнце находится высоко над головой, интенсивность УФ-излу-чения при длине волны 300 нм в 10 раз выше, чем тремя часами раньше (в 9 ч утра) или тремя часами позже (в 3 ч дня). Биологически активное УФ-излучение попадает на горизонтальную поверхность в полуденные часы, причем около 50 % - в течение 4 ч околополуденного времени.

Молекулы воздуха рассеивают главным образом ультрафиолетовую и синюю части спектра (отсюда голубой цвет неба), поэтому рассеянная радиация богаче УФ-лучами. Когда Солнце находится низко над горизонтом, лучи проходят больший путь, и рассеяние света, в том числе в УФ-диапазоне, увеличивается. Поэтому в полдень Солнце кажется белым, желтым, а затем и оранжевым, так как в прямых солнечных лучах становится меньше ультрафиолета и синих лучей. Если смотреть прямо на Солнце, когда оно находится высоко над головой, за 90 с можно получить солнечное повреждение сетчатки.

Интенсивность рассеянной радиации может быть весьма велика и достигает высоких степеней на Крайнем Севере. Так, в районе Печоры весной и летом в рассеянной радиации количество биологически активного УФ в 2-3 раза больше, чем в Харькове (Украина). Эти свойства рассеянной солнечной радиации, а также меньшая запыленность, небольшое количество водяных паров дали возможность Н. Н. Калитину - виднейшему советскому актинологу - утверждать, что солнце севера по своим лечебным качествам не хуже, а часто лучше солнца юга, где преобладает прямая солнечная радиация.

На интенсивность солнечной радиации и УФ-излучения существенное влияние оказывает характер подстилающей поверхности.

Так, снежный покров обладает избирательной отражающей способностью и отражает большую часть коротковолновых УФ-лу-

чей и почти полностью тепловую радиацию. Вследствие этого на Севере (особенно весной) возможны световые ожоги глаз, УФ-лу-чевая световая офтальмия.

Солнечная радиация является мощным оздоровительным и профилактическим фактором.

Вся совокупность биохимических, физиологических реакций, протекающих при участии энергии света, носит название фотобиологических процессов. Фотобиологические процессы в зависимости от их функциональной роли могут быть условно разделены на три группы. Первая группа обеспечивает синтез биологически важных соединений (например, фотосинтез). Ко второй группе относятся фотобиологические процессы, служащие для получения информации и позволяющие ориентироваться в окружающей обстановке (зрение, фототаксис, фотопериодизм). Третья группа - процессы, сопровождающиеся вредными для организма последствиями (например, разрушение белков, витаминов, ферментов, появление вредных мутаций, онкогенный эффект). Известны стимулирующие эффекты фотобиологических процессов (синтез пигментов, витаминов, фотостимуляция клеточного состава). Активно изучается проблема фотосенсибилизирующего эффекта. Изучение особенностей взаимодействия света с биологическими структурами создало возможность для использования лазерной техники в офтальмологии, хирургии и т. д.

Дата добавления: 2015-07-12