Jua lina jukumu muhimu kwetu Duniani. Inaipa sayari na kila kitu kilicho juu yake mambo muhimu kama vile mwanga na joto. Lakini mionzi ya jua ni nini, wigo wa mwanga wa jua, haya yote yanatuathiri vipi sisi na hali ya hewa ya ulimwengu kwa ujumla?
Mionzi ya jua ni nini?
Mawazo mabaya kwa kawaida huja akilini unapofikiria neno "mionzi". Lakini mionzi ya jua kwa kweli ni jambo zuri sana - ni mwanga wa jua! Kila kiumbe hai Duniani kinamtegemea yeye. Ni muhimu kwa ajili ya kuishi, hupasha joto sayari, hutoa chakula kwa mimea.
Mionzi ya jua ni mwanga na nishati yote inayotoka kwenye jua, na kuna aina zake nyingi tofauti. Katika wigo wa sumakuumeme, aina tofauti za mawimbi ya mwanga zinazotolewa na jua zinajulikana. Ni kama mawimbi unayoyaona kwenye bahari: yanasonga juu na chini na kutoka sehemu moja hadi nyingine. Wigo wa utafiti wa jua unaweza kuwa na nguvu tofauti. Tofautishamionzi ya jua, inayoonekana na ya infrared.
Nuru inasonga nishati
Wigo wa mionzi ya jua kwa njia ya mfano unafanana na kibodi ya piano. Mwisho wake mmoja una maelezo ya chini, wakati mwisho mwingine una maelezo ya juu. Vile vile hutumika kwa wigo wa umeme. Mwisho mmoja una masafa ya chini na mwisho mwingine una masafa ya juu. Mawimbi ya masafa ya chini ni ya muda mrefu kwa kipindi fulani cha muda. Haya ni mambo kama rada, televisheni na mawimbi ya redio. Mionzi ya juu-frequency ni mawimbi ya juu ya nishati yenye urefu mfupi wa wimbi. Hii ina maana kwamba urefu wa wimbi lenyewe ni fupi sana kwa kipindi fulani cha muda. Hizi ni, kwa mfano, miale ya gamma, eksirei na miale ya urujuanimno.
Unaweza kulifikiria kwa njia hii: mawimbi ya masafa ya chini ni kama kupanda mlima na kupanda taratibu, huku mawimbi ya mawimbi ya juu ni kama kupanda mwinuko, karibu mlima wima kwa haraka. Urefu wa kila kilima ni sawa. Mzunguko wa wimbi la sumakuumeme huamua ni kiasi gani cha nishati kinachobeba. Mawimbi ya sumakuumeme ambayo ni marefu na kwa hivyo masafa ya chini hubeba nishati kidogo sana kuliko yale yenye urefu mfupi wa mawimbi na masafa ya juu zaidi.
Hii ndiyo sababu mionzi ya eksirei na mionzi ya jua inaweza kuwa hatari. Zinabeba nishati nyingi sana kwamba zikiingia kwenye mwili wako, zinaweza kuharibu seli na kusababisha shida kama saratani na mabadiliko ya DNA. Vitu kama redio na mawimbi ya infrared, ambayo hubeba nishati kidogo zaidi, kwa kweli hayana athari yoyotehatuna ushawishi. Hiyo ni nzuri, kwa sababu hakika hutaki kujiweka hatarini kwa kuwasha tu stereo.
Nuru inayoonekana, ambayo sisi na wanyama wengine tunaweza kuona kwa macho yetu, iko karibu katikati ya masafa. Hatuoni mawimbi mengine yoyote, lakini hiyo haimaanishi kuwa hayapo. Kwa kweli, wadudu wanaweza kuona mwanga wa ultraviolet, lakini sio mwanga wetu unaoonekana. Maua yanaonekana tofauti sana kuliko sisi, na hii huwasaidia kujua ni mimea gani ya kutembelea na ni ipi ya kukaa mbali nayo.
Chanzo cha nishati yote
Tunachukua mwanga wa jua kuwa jambo la kawaida, lakini si lazima iwe hivyo, kwa sababu, kwa hakika, nishati yote Duniani inategemea nyota hii kubwa, angavu iliyo katikati mwa mfumo wetu wa jua. Na tukiwa ndani yake, tunapaswa pia kusema asante kwa angahewa yetu, kwa sababu inachukua baadhi ya mionzi kabla ya kutufikia. Ni uwiano muhimu: mwanga wa jua mwingi na Dunia inakuwa na joto, kidogo sana na huanza kuganda.
Kupitia angahewa, wigo wa mionzi ya jua karibu na uso wa Dunia hutoa nishati kwa njia tofauti. Kwanza, hebu tuangalie njia mbalimbali za kuihamisha:
- Uendeshaji (uendeshaji) ni wakati nishati inapohamishwa kutoka kwa mguso wa moja kwa moja. Unapochoma mkono wako na kikaangio cha moto kwa sababu umesahau kuweka oven mitt, hiyo ni conduction. Kipika huhamisha joto kwenye mkono wako kupitia mguso wa moja kwa moja. Pia, wakati miguu yako inagusa tiles baridi katika bafuni asubuhi, huhamisha joto kwenye sakafu kupitia mawasiliano ya moja kwa moja -conductivity katika hatua.
- Kutoweka ni wakati nishati inapohamishwa kupitia mikondo katika giligili. Inaweza pia kuwa gesi, lakini mchakato ni sawa hata hivyo. Wakati kioevu kinapokanzwa, molekuli ni msisimko, hutawanywa na chini ya mnene, hivyo huwa na kuongezeka. Zinapopoa, huanguka tena, na kutengeneza njia ya sasa ya simu za mkononi.
- Mionzi (mionzi) ni wakati nishati inapopitishwa kwa njia ya mawimbi ya sumakuumeme. Fikiria jinsi inavyofaa kukaa karibu na moto na kuhisi joto la kukaribisha likitoka kwako hadi kwako - hiyo ni mionzi. Mawimbi ya redio, mwanga na mawimbi ya joto yanaweza kusafiri kutoka sehemu moja hadi nyingine bila usaidizi wa nyenzo yoyote.
Mtazamo wa kimsingi wa mionzi ya jua
Jua lina mionzi tofauti: kutoka kwa eksirei hadi mawimbi ya redio. Nishati ya jua ni mwanga na joto. Muundo wake:
- 6-7% taa ya UV,
- takriban 42% ya mwanga unaoonekana,
- 51% NIR.
Tunapokea nishati ya jua kwa kasi ya kilowati 1 kwa kila mita ya mraba katika usawa wa bahari kwa saa nyingi kwa siku. Takriban nusu ya mionzi iko katika sehemu inayoonekana ya urefu mfupi wa wimbi la wigo wa sumakuumeme. Nusu nyingine iko karibu na infrared, na kidogo kwenye mwanga wa jua.
Mionzi ya UV
Ni mionzi ya urujuanimno katika wigo wa jua ambayo ina nguvu kubwa kuliko zingine: hadi nm 300-400. Sehemu ya mionzi hii ambayo haijaingizwa na angahutoa kuchomwa na jua au kuchomwa na jua kwa watu ambao wamekuwa kwenye jua kwa muda mrefu. Mionzi ya UV kwenye mwanga wa jua ina athari chanya na hasi kiafya. Ni chanzo kikuu cha vitamini D.
Mionzi inayoonekana
Mionzi inayoonekana katika wigo wa jua ina nguvu ya wastani. Makadirio ya kiasi cha mtiririko na tofauti katika usambazaji wake wa spectral katika safu zinazoonekana na karibu za infrared ya wigo wa sumakuumeme ni ya manufaa makubwa katika utafiti wa athari za jua-ardhia. Masafa ya kuanzia 380 hadi 780 nm yanaonekana kwa macho.
Sababu ni kwamba nishati nyingi ya mionzi ya jua hujilimbikizia katika safu hii na huamua usawa wa joto wa angahewa ya Dunia. Mwangaza wa jua ni kipengele muhimu katika mchakato wa usanisinuru, ambao hutumiwa na mimea na viumbe vingine vya autotrophic kubadilisha nishati ya mwanga kuwa nishati ya kemikali ambayo inaweza kutumika kama nishati ya mwili.
Mionzi ya infrared
Wigo wa infrared, unaoanzia nm 700 hadi 1,000,000nm (1mm), una sehemu muhimu ya mionzi ya sumakuumeme inayofika Duniani. Mionzi ya infrared katika wigo wa jua ina aina tatu za nguvu. Wanasayansi wanagawanya safu hii katika aina 3 kulingana na urefu wa wimbi:
- A: 700-1400 nm.
- B: 1400-3000 nm.
- C: 3000-1mm.
Hitimisho
Nyingiwanyama (pamoja na wanadamu) wana unyeti katika anuwai ya 400-700 nm, na wigo wa maono ya rangi inayoweza kutumika kwa wanadamu, kwa mfano, ni karibu 450-650 nm. Kando na athari zinazotokea wakati wa machweo na mawio, muundo wa taswira hubadilika kimsingi kuhusiana na jinsi jua moja kwa moja hupiga ardhi.
Kila baada ya wiki mbili, Jua huipatia sayari yetu nishati ya kutosha kwa mwaka mzima. Katika suala hili, mionzi ya jua inazidi kuzingatiwa kama chanzo mbadala cha nishati.
