AstroNEWS - Astronomiczne Aktualności
- Imieniny

Wszechświat

Gwiazdozbiory

Inne

Info o stronie

Strona kompatybilna ze standardami W3C

Zalecana rozdzielczość: 1024x768 z 24-bitowym kolorem.

statystyka

Układ Słoneczny

Sonda

Celujący
Bardzo dobry
Dobry
Dostateczny
Dopuszczający
Niedostateczny

Zobacz wyniki

Subskrypcja

Jeśli chcesz być powiadamiany o nowościach wpisz swój adres email:


Strona główna » Układ Słoneczny » Słońce » Promieniowanie Słoneczne

Promieniowanie Słoneczne

Słońce dostarcza na powierzchnię Ziemi najwięcej energii. Dzieje się tak z powodu niewielkiej odległości, jaka dzieli oba te ciała niebieskie. Wynosi ona bowiem średnio 149,6 miliona kilometrów, podczas gdy dystans do najbliższego innego źródła energii, gwiazdy Proxima Centauri, jest przeszło 282 tysiące razy większy, równy w przybliżeniu 4,3 roku świetlnego, czyli prawie 40,5 biliona kilometrów.

Jeśli przyjąć założenie, że w czasie Wielkiego Wybuchu Układ Słoneczny stanowił jedną z drobin rodzącego się wszechświata, to Ziemia siłą rzeczy jest genetycznie związana ze Słońcem. Jej ewolucja jako planety oraz rozwój życia odbywają się więc w ścisłej zależności od przemian na Słońcu.

Około 3,8 do 3,5 miliarda lat temu temperatura na powierzchni Ziemi obniżyła się poniżej 100°C, co zapoczątkowało proces skraplania pary wodnej i formowanie się ciepłego oceanu. Woda pokrywająca powierzchnię kuli ziemskiej stanowiła czynnik niezbędny do wykształcenia się pierwszych organizmów żywych, które mogły wykorzystywać energię słoneczną do pewnej - przypuszczalnie beztlenowej - formy fotosyntezy. Na potwierdzenie tego faktu uczonym udało się wykazać podobieństwo chloroplastów (organelli odpowiedzialnych za fotosyntezę) współczesnych roślin do prymitywnych sinic, jakie żyły w prekambryjskim morzu. W następnym etapie ewolucji pojawiły się glony zdolne do fotosyntezy uwalniającej tlen. Był on również produkowany bezpośrednio z wody przez energię słoneczną powodującą jej rozpad (fotolizę) na cząsteczki wodoru i tlenu. Wprawdzie molekuły te bardzo prędko łączyły się z powrotem w cząsteczki wody, ale część wodoru jako najlżejszego z gazów ulatywała w przestrzeń kosmiczną, pozostawiając wolne cząsteczki tlenu. W ten sposób pod wpływem Słońca powstała atmosfera zawierająca tlen oraz rezerwa tego gazu w oceanie, umożliwiająca dalszą ekspansję oddychających nim organizmów. Gdy pierwsze stawonogi wyruszyły na podbój lądów, w atmosferze istniała warstwa ozonowa, która skutecznie pochłaniała najbardziej szkodliwe składniki słonecznego ultrafioletu.

Rola Słońca jako życiodajnej siły dla Ziemi nie zmieniła się przez 4,5 miliarda lat ewolucji naszej planety, chociaż samo Słońce podlegało w tym okresie przemianom. W ich wyniku wzrosło o około 25 procent natężenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych warstw atmosfery, czyli tak zwana stała słoneczna. Obecnie jej wartość wynosi około 1368 watów na metr kwadratowy (W/m2), choć w ciągu roku może ulegać niewielkim, na ogół nieprzekraczającym paru procent wahaniom w związku ze zmianą odległości Ziemi od Słońca. Również Ziemia nie jest taka sama, jak przed kilkoma miliardami lat. Wprawdzie skład atmosfery wydaje się ustalony od dość dawna, jednak warunki klimatyczne, a co za tym idzie - biogeneza, przechodziły różne koleje losu. Jedynie to, że tlenowce są podstawowymi formami życia już od końcowej fazy prekambru, nie budzi większych wątpliwości.

Podjęte w ciągu ostatniego stulecia badania Słońca ujawniły wiele nowych faktów dotyczących natury emitowanej przez nie energii. Po pierwsze udało się dokładnie rozpracować skład docierających do naszej planety wiązek promieniowania. W 99 procentach składa się na nie krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 0,1 do 4 mikrometrów (urn), z czego 45 procent przypada na promieniowanie widzialne, czyli światło, którego barwy zdolne jest zarejestrować ludzkie oko (0,38-0,76 urn). 46 procent stanowią promienie podczerwone, czyli fale dłuższe, od około 0,76 do około 2000 urn, odczuwane w postaci ciepła, a 8 procent to promieniowanie nadfioletowe (ultrafioletowe), o długości fali mniejszej od 0,38 urn. Pozostały l procent promieniowania słonecznego to promieniowanie elektromagnetyczne o większych i mniejszych długościach fal oraz emisja korpuskularna, w skład której wchodzą głównie protony i cząsteczki a. Nie odgrywa ono jednak większej roli w procesach biologicznych zachodzących na Ziemi.

W trakcie przechodzenia przez atmosferę ziemską promieniowanie słoneczne ulega osłabieniu na skutek pochłaniania, odbicia i rozproszenia w atmosferze. Tylko niespełna 50 procent emisji słonecznej dociera od górnej granicy atmosfery na powierzchnię kuli ziemskiej. Na owe 50 procent składa się zarówno promieniowanie docierające do Ziemi bez zakłóceń (tzw. promieniowanie bezpośrednie), jak i znaczna część promieniowania rozproszonego. Promieniowanie. które osiąga powierzchnię Ziemi, ma nieco inny skład widmowy od pierwotnej wiązki słonecznej. Ultrafiolet zajmuje w nim jedynie około l procenta, gdyż jego resztę pochłania warstwa ozonowa, promieniowanie widzialne około 40 procent, a podczerwone aż 59 procent, co najlepiej tłumaczy przygruntowy wzrost temperatury. Najważniejsze dla organizmów jest promieniowanie bezpośrednie, którego wielkość zależy nie tylko od natężenia promieniowania słonecznego, ale i od wysokości Słońca na niebie, a więc szerokości geograficznej punktu obserwacji, a także jego wysokości nad poziomem morza. Stąd najbardziej nasłonecznione są okolice międzyzwrotnikowe i dlatego przy odpowiedniej wilgotności w nich właśnie żyje najwięcej gatunków roślin wiecznie zielonych. Istotne znaczenie ma również ukształtowanie terenu, a zwłaszcza ekspozycja stoków na promieniowanie. W wielu rejonach świata rośliny światłolubne, sady czy winnice można uprawiać jedynie na południowych, a więc najbardziej nasłonecznionych pochyłościach terenu. Promieniowanie rozproszone natomiast, to znaczy takie, którego promienie zmieniły swój kierunek z uporządkowanego na chaotyczny, co jest częstym efektem zetknięcia się wiązki promieni z przeszkodami w atmosferze (np. z chmurami i aerozolami atmosferycznymi, czyli rozproszonymi w powietrzu stałymi i ciekłymi cząsteczkami różnych związków stanowiącymi zanieczyszczenia atmosferyczne pochodzenia naturalnego, a także powstałe na skutek działalności człowieka), odgrywa bardzo istotną rolę, gdy niebo jest mocno zachmurzone i nie przepuszcza promieniowania bezpośredniego. Za jego pośrednictwem dociera wówczas do Ziemi światło słoneczne, choć tarcza Słońca pozostaje niewidoczna. W sytuacji długotrwałych zachmurzeń umożliwia ono prawidłowy przebieg procesów fotosyntezy i wzrost większości roślin. Zsumowana wartość promieniowania bezpośredniego i rozproszonego daje wielkość zwaną promieniowaniem całkowitym. Średnio w 43 procentach jest ono pochłaniane przez powierzchnię Ziemi. Pozostała jego część zostaje odbita od naszej planety i od cząsteczek powietrza. Najwięcej energii słonecznej pochłaniają wody oceaniczne, bo aż 95 procent. Dzięki temu woda kumuluje znaczne ilości ciepła, co pozwala przeżyć zamieszkującym w niej organizmom zarówno dobowe skoki temperatury, jak i zimowe ochłodzenie atmosfery. Śnieg natomiast odbija aż 85 procent promieniowania słonecznego, a tylko 15 procentom pozwala wniknąć pod swą powierzchnię. Zapewne dlatego podczas zimy wiele organizmów obniża swój metabolizm i zapada w sen zimowy, aby nie tracić zbyt wiele energii na utrzymanie temperatury ciała. Również piasek pustyni potrafi skumulować aż 70 procent ciepła, co chroni żyjące w nim organizmy przed znacznym obniżeniem temperatury każdej nocy. Wszystkie rodzaje ziemskiej nawierzchni charakteryzuje im tylko właściwa zdolność odbijania i pochłaniania światła. Określa ją wielkość zwana albedo, czyli stosunek promieniowania odbitego we wszystkich kierunkach do ilości promieniowania padającego na dane ciało, w tym wypadku jednostkę powierzchni. Energia słoneczna umożliwiła powstanie świata roślinnego, a co za tym idzie - stworzyła podstawy łańcucha pokarmowego dla innych organizmów, pozbawionych zdolności bezpośredniego jej wykorzystywania. Ale nie tylko do tego ogranicza się wpływ Słońca na biosferę. Obrót Ziemi dookoła własnej osi, nachylonej pod stałym kątem do płaszczyzny ziemskiej orbity okołosłonecznej, powoduje, że poszczególne punkty jej powierzchni otrzymują różną ilość światła słonecznego. To z kolei jest przyczyną różnej długości dnia i nocy w różnych częściach świata. Podobnie rzecz ma się z porami roku, które są wynikiem obiegu naszej planety wokół Słońca. W rezultacie zarówno strefy klimatyczne, jak i krainy fitogeograficzne (czyli rozmieszczenia roślin na kuli ziemskiej) są wynikiem działania określonej ilości energii słonecznej i z tego względu układają się równoleżnikowo. Pośrednio dotyczy to także zwierząt, zwłaszcza zmienno cieplnych. Jedynie człowiek, zasiedlając różne obszary Ziemi, nie ugiął się przed tym swoistym słonecznym reżimem, choć w skrajnie niekorzystnych warunkach, na przykład na Grenlandii czy w północnej Rosji, tylko niektóre grupy etniczne są w stanie mieszkać na stałe.

Dla przeciętnego mieszkańca Ziemi, żyjącego w umiarkowanych warunkach klimatycznych, promieniowanie słoneczne ma również istotne znaczenie. Umożliwia bowiem przemianę ergosterolu (prowitaminy witaminy D2), zawartego w tkankach roślinnych, drożdżach oraz skórze, w witaminę D. Bez niej organizm ludzki nie jest w stanie rozwijać się prawidłowo. Brak słońca może także wpływać na obniżenie nastroju, stąd odnotowuje się częstsze depresje u ludzi późną jesienią i zimą.

Autor: Michał Niedźwiecki
Opublikowany: 2008-10-11 8:23

Komentarze

.................... (2008-11-13 20:35:56)
To jest naprawdę świetne... Bardzo mi się przydało... :) Dzięki tym autorom którzy to napisali!

Dodaj komentarz

imię
e-mail*

* - e-mail nie jest wymagany, jednak gdy podasz swój e-mail, otrzymasz informację o odpowiedzi na Twój komentarz