Die Sonne spielt für uns auf der Erde eine wichtige Rolle. Sie versorgt den Planeten und alles darauf mit wichtigen Faktoren wie Licht und Wärme. Aber was ist Sonnenstrahlung, das Spektrum des Sonnenlichts, wie wirkt sich das alles auf uns und das globale Klima insgesamt aus?
Was ist Sonnenstrahlung?
Schlimme Gedanken kommen einem normalerweise in den Sinn, wenn man an das Wort "Strahlung" denkt. Aber Sonnenstrahlung ist eigentlich etwas sehr Gutes - es ist Sonnenlicht! Jedes Lebewesen auf der Erde hängt von ihm ab. Es ist überlebensnotwendig, wärmt den Planeten, liefert Nahrung für Pflanzen.
Sonnenstrahlung ist all das Licht und die Energie, die von der Sonne kommt, und es gibt viele verschiedene Formen davon. Im elektromagnetischen Spektrum werden verschiedene Arten von Lichtwellen unterschieden, die von der Sonne ausgesandt werden. Sie sind wie die Wellen, die man im Ozean sieht: Sie bewegen sich auf und ab und von einem Ort zum anderen. Das Spektrum der Sonnenstudie kann unterschiedliche Intensitäten haben. Unterscheidenultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung.
Licht ist bewegte Energie
Das Spektrum der Sonnenstrahlung ähnelt bildlich einer Klaviertastatur. Ein Ende davon hat tiefe Töne, während das andere Ende hohe Töne hat. Gleiches gilt für das elektromagnetische Spektrum. Ein Ende hat niedrige Frequenzen und das andere Ende hat hohe Frequenzen. Niederfrequenzwellen sind für einen bestimmten Zeitraum lang. Das sind Dinge wie Radar, Fernsehen und Radiowellen. Hochfrequente Strahlungen sind energiereiche Wellen mit kurzer Wellenlänge. Das bedeutet, dass die Wellenlänge selbst für einen gegebenen Zeitraum sehr kurz ist. Dies sind zum Beispiel Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und ultraviolette Strahlen.
Man kann es sich so vorstellen: Niederfrequente Wellen sind wie das Hinaufgehen eines Hügels mit einem allmählichen Anstieg, während Hochfrequenzwellen wie das Hinaufgehen eines steilen, fast senkrechten Hügels schnell sind. Die Höhe jedes Hügels ist gleich. Die Frequenz einer elektromagnetischen Welle bestimmt, wie viel Energie sie trägt. Elektromagnetische Wellen, die länger sind und daher niedrigere Frequenzen haben, tragen viel weniger Energie als solche mit kürzeren Wellenlängen und höheren Frequenzen.
Deshalb können Röntgenstrahlen und ultraviolette Strahlung gefährlich sein. Sie tragen so viel Energie, dass sie, wenn sie in Ihren Körper gelangen, Zellen schädigen und Probleme wie Krebs und DNA-Veränderungen verursachen können. Dinge wie Radio- und Infrarotwellen, die viel weniger Energie transportieren, haben keinen wirklichen Einfluss aufuns keinen Einfluss. Das ist gut so, denn Sie wollen sich sicher nicht selbst in Gefahr bringen, indem Sie einfach Stereo einsch alten.
Sichtbares Licht, das wir und andere Tiere mit unseren Augen sehen können, liegt fast in der Mitte des Spektrums. Wir sehen keine anderen Wellen, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht da sind. Tatsächlich können Insekten ultraviolettes Licht sehen, aber nicht unser sichtbares Licht. Blumen sehen für sie ganz anders aus als für uns, und das hilft ihnen zu wissen, welche Pflanzen sie besuchen und von welchen sie sich fernh alten sollten.
Quelle aller Energie
Wir h alten Sonnenlicht für selbstverständlich, aber das muss es nicht sein, denn tatsächlich hängt die gesamte Energie auf der Erde von diesem großen, hellen Stern im Zentrum unseres Sonnensystems ab. Und wenn wir schon drin sind, sollten wir uns auch bei unserer Atmosphäre bedanken, denn sie absorbiert einen Teil der Strahlung, bevor sie uns erreicht. Es ist ein wichtiges Gleichgewicht: zu viel Sonnenlicht und die Erde wird heiß, zu wenig und sie beginnt zu gefrieren.
Auf dem Weg durch die Atmosphäre gibt das Spektrum der Sonnenstrahlung in der Nähe der Erdoberfläche Energie in verschiedenen Formen ab. Schauen wir uns zunächst die verschiedenen Möglichkeiten der Übertragung an:
- Leitfähigkeit (Leitung) ist, wenn Energie durch direkten Kontakt übertragen wird. Wenn Sie sich an einer heißen Bratpfanne die Hand verbrennen, weil Sie vergessen haben, einen Ofenhandschuh anzuziehen, ist das Konduktion. Das Kochgeschirr überträgt Wärme durch direkten Kontakt auf Ihre Hand. Auch wenn Ihre Füße morgens die k alten Fliesen im Badezimmer berühren, geben sie die Wärme durch direkten Kontakt an den Boden ab -Leitfähigkeit in Aktion.
- Dissipation ist, wenn Energie durch Ströme in einer Flüssigkeit übertragen wird. Es kann auch Gas sein, aber der Prozess ist sowieso derselbe. Wenn die Flüssigkeit erhitzt wird, werden die Moleküle angeregt, dispergiert und weniger dicht, sodass sie dazu neigen, aufzusteigen. Wenn sie abkühlen, fallen sie wieder herunter und bilden einen zellulären Strompfad.
- Strahlung (Strahlung) ist, wenn Energie in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen wird. Denken Sie daran, wie gut es ist, neben einem Feuer zu sitzen und die willkommene Wärme zu spüren, die es auf Sie ausstrahlt – das ist Strahlung. Radiowellen, Licht- und Wärmewellen können sich ohne Hilfsmittel von einem Ort zum anderen ausbreiten.
Basisspektren der Sonnenstrahlung
Die Sonne hat unterschiedliche Strahlung: von Röntgenstrahlen bis zu Radiowellen. Sonnenenergie ist Licht und Wärme. Seine Zusammensetzung:
- 6-7% UV-Licht,
- etwa 42 % des sichtbaren Lichts,
- 51 % NIR.
Wir empfangen viele Stunden am Tag Sonnenenergie mit einer Intensität von 1 Kilowatt pro Quadratmeter auf Meereshöhe. Etwa die Hälfte der Strahlung befindet sich im sichtbaren kurzwelligen Teil des elektromagnetischen Spektrums. Die andere Hälfte liegt im nahen Infrarot und etwas im Ultraviolett.
UV-Strahlung
Es ist ultraviolette Strahlung im Sonnenspektrum, die eine Intensität hat, die größer ist als andere: bis zu 300-400 nm. Der Anteil dieser Strahlung, der nicht von der Atmosphäre absorbiert wirdverursacht Sonnenbrand oder Sonnenbrand bei Menschen, die längere Zeit im Sonnenlicht waren. UV-Strahlung im Sonnenlicht hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Gesundheit. Es ist eine wichtige Quelle für Vitamin D.
Sichtbare Strahlung
Sichtbare Strahlung im Sonnenspektrum hat eine durchschnittliche Intensität. Quantitative Schätzungen des Flusses und Variationen in seiner spektralen Verteilung im sichtbaren und nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums sind von großem Interesse für die Untersuchung der solar-terrestrischen Auswirkungen. Der Bereich von 380 bis 780 nm ist mit bloßem Auge sichtbar.
Der Grund dafür ist, dass die meiste Energie der Sonnenstrahlung in diesem Bereich konzentriert ist und das thermische Gleichgewicht der Erdatmosphäre bestimmt. Sonnenlicht ist ein Schlüsselfaktor im Prozess der Photosynthese, die von Pflanzen und anderen autotrophen Organismen verwendet wird, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln, die als Brennstoff für den Körper verwendet werden kann.
Infrarotstrahlung
Das Infrarotspektrum, das sich von 700 nm bis 1.000.000 nm (1 mm) erstreckt, enthält einen wichtigen Teil der elektromagnetischen Strahlung, die die Erde erreicht. Infrarotstrahlung im Sonnenspektrum hat drei Arten von Intensität. Wissenschaftler teilen diesen Bereich basierend auf der Wellenlänge in 3 Typen ein:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Schlussfolgerung
VieleTiere (einschließlich Menschen) haben eine Empfindlichkeit im Bereich von etwa 400–700 nm, und das nutzbare Farbsehspektrum beim Menschen beträgt beispielsweise etwa 450–650 nm. Neben den Effekten bei Sonnenuntergang und Sonnenaufgang ändert sich die spektrale Zusammensetzung vor allem in Abhängigkeit davon, wie direkt das Sonnenlicht auf den Boden trifft.
Alle zwei Wochen versorgt die Sonne unseren Planeten mit genug Energie für das ganze Jahr. Solarstrahlung wird dabei zunehmend als alternative Energiequelle in Betracht gezogen.
