השמש ממלאת תפקיד חשוב עבורנו על כדור הארץ. הוא מספק לכוכב הלכת ולכל דבר שעליו גורמים חשובים כמו אור וחום. אבל מהי קרינת השמש, הספקטרום של אור השמש, איך כל זה משפיע עלינו ועל האקלים העולמי בכללותו?
מהי קרינת שמש?
מחשבות רעות בדרך כלל עולות בראש כשאתה חושב על המילה "קרינה". אבל קרינת השמש היא למעשה דבר טוב מאוד - זה אור השמש! כל יצור חי על פני כדור הארץ תלוי בו. זה הכרחי להישרדות, מחמם את כדור הארץ, מספק מזון לצמחים.
קרינת השמש היא כל האור והאנרגיה שמגיעים מהשמש, ויש הרבה צורות שונות שלה. בספקטרום האלקטרומגנטי מבחינים בסוגים שונים של גלי אור הנפלטים מהשמש. הם כמו הגלים שאתה רואה באוקיינוס: הם נעים מעלה ומטה וממקום אחד למשנהו. הספקטרום של מחקר השמש יכול להיות בעל עוצמות שונות. לְהַבחִיןקרינה אולטרה סגולה, גלויה ואינפרא אדום.
האור מניע אנרגיה
ספקטרום קרינת השמש דומה באופן פיגורטיבי למקלדת פסנתר. לקצה אחד שלו יש צלילים נמוכים, בעוד שבקצה השני יש צלילים גבוהים. כך גם לגבי הספקטרום האלקטרומגנטי. לקצה אחד יש תדרים נמוכים ולקצה השני יש תדרים גבוהים. גלים בתדר נמוך הם ארוכים לפרק זמן נתון. אלה דברים כמו מכ ם, טלוויזיה וגלי רדיו. קרינה בתדר גבוה הם גלים בעלי אנרגיה גבוהה עם אורך גל קצר. המשמעות היא שאורך הגל עצמו קצר מאוד לפרק זמן נתון. אלו הן, למשל, קרני גמא, קרני רנטגן וקרניים אולטרה סגולות.
אתם יכולים לחשוב על זה כך: גלים בתדר נמוך הם כמו לעלות על גבעה בעלייה הדרגתית, בעוד שגלים בתדר גבוה הם כמו לעלות במהירות על גבעה תלולה, כמעט אנכית. הגובה של כל גבעה זהה. התדר של גל אלקטרומגנטי קובע כמה אנרגיה הוא נושא. גלים אלקטרומגנטיים ארוכים יותר ולכן תדרים נמוכים יותר נושאים הרבה פחות אנרגיה מאלה עם אורכי גל קצרים יותר ותדרים גבוהים יותר.
זו הסיבה שקרני רנטגן וקרינה אולטרה סגולה יכולים להיות מסוכנים. הם נושאים כל כך הרבה אנרגיה שאם הם נכנסים לגוף שלך, הם יכולים לפגוע בתאים ולגרום לבעיות כמו סרטן ושינויים ב-DNA. לדברים כמו גלי רדיו ואינפרא אדום, הנושאים הרבה פחות אנרגיה, אין ממש השפעה עלאין לנו השפעה. זה טוב, כי אתה בהחלט לא רוצה לסכן את עצמך רק על ידי הפעלת סטריאו.
האור הנראה, שאנו וחיות אחרות יכולים לראות בעיניים שלנו, ממוקם כמעט באמצע הספקטרום. אנחנו לא רואים גלים אחרים, אבל זה לא אומר שהם לא שם. למעשה, חרקים יכולים לראות אור אולטרה סגול, אבל לא את האור הנראה שלנו. פרחים נראים להם שונה מאוד ממה שהם נראים לנו, וזה עוזר להם לדעת אילו צמחים לבקר ומאילו להתרחק.
מקור של כל האנרגיה
אנחנו לוקחים את אור השמש כמובן מאליו, אבל זה לא חייב להיות, כי למעשה, כל האנרגיה על כדור הארץ תלויה בכוכב הגדול והבהיר הזה במרכז מערכת השמש שלנו. ובזמן שאנחנו בתוכו, אנחנו צריכים להגיד תודה גם לאטמוספירה שלנו, כי היא סופגת חלק מהקרינה לפני שהיא מגיעה אלינו. זה איזון חשוב: יותר מדי אור שמש וכדור הארץ מתחמם, מעט מדי והוא מתחיל לקפוא.
עובר באטמוספירה, ספקטרום קרינת השמש ליד פני כדור הארץ נותן אנרגיה בצורות שונות. ראשית, בואו נסתכל על הדרכים השונות להעביר אותו:
- מוליכות (הולכה) היא כאשר אנרגיה מועברת ממגע ישיר. כשאתה שורף את היד שלך במחבת חמה בגלל ששכחת לשים כפפה לתנור, זו הולכה. כלי הבישול מעבירים חום אל היד שלך באמצעות מגע ישיר. כמו כן, כאשר רגליך נוגעות באריחים הקרים בחדר האמבטיה בבוקר, הן מעבירות חום לרצפה באמצעות מגע ישיר -מוליכות בפעולה.
- התפזרות היא כאשר אנרגיה מועברת דרך זרמים בנוזל. זה יכול להיות גם גז, אבל התהליך זהה בכל מקרה. כאשר הנוזל מחומם, המולקולות נרגשות, מפוזרות ופחות צפופות, ולכן הן נוטות לעלות. כשהם מתקררים, הם נופלים שוב, ויוצרים נתיב זרם סלולרי.
- קרינה (קרינה) היא כאשר אנרגיה מועברת בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. תחשבו כמה טוב לשבת ליד מדורה ולהרגיש את החום המבורך קורן ממנה אליכם – זו קרינה. גלי רדיו, אור וחום יכולים לעבור ממקום אחד לאחר ללא עזרת חומרים כלשהם.
ספקטרום בסיסי של קרינת שמש
לשמש יש קרינה שונה: מקרני רנטגן ועד גלי רדיו. אנרגיה סולארית היא אור וחום. הרכבו:
- 6-7% אור UV,
- כ-42% מהאור הנראה,
- 51% NIR.
אנו מקבלים אנרגיה סולארית בעוצמה של 1 קילוואט למ ר בגובה פני הים במשך שעות רבות ביום. כמחצית מהקרינה נמצאת בחלק הנראה באורך הגל הקצר של הספקטרום האלקטרומגנטי. החצי השני נמצא באינפרא אדום הקרוב, וקצת באולטרה סגול.
קרינת UV
זוהי קרינה אולטרה סגולה בספקטרום השמש שיש לה עוצמה גדולה יותר מאחרות: עד 300-400 ננומטר. החלק של הקרינה הזו שלא נספג באטמוספירהמייצר כוויות שמש או כוויות שמש לאנשים שהיו באור שמש במשך פרקי זמן ארוכים. לקרינת UV באור השמש יש השפעות בריאותיות חיוביות ושליליות כאחד. זהו מקור עיקרי לויטמין D.
קרינה גלויה
לקרינה הנראית בספקטרום השמש יש עוצמה ממוצעת. הערכות כמותיות של השטף והשונות בהתפלגות הספקטרלית שלו בטווחי האינפרא אדום הנראה והקרוב של הספקטרום האלקטרומגנטי מעוררות עניין רב בחקר השפעות השמש-ארצי. הטווח שבין 380 ל-780 ננומטר גלוי לעין בלתי מזוינת.
הסיבה היא שרוב האנרגיה של קרינת השמש מרוכזת בטווח הזה והיא קובעת את שיווי המשקל התרמי של האטמוספירה של כדור הארץ. אור השמש הוא גורם מפתח בתהליך הפוטוסינתזה, המשמש צמחים ואורגניזמים אוטוטרופיים אחרים כדי להמיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית שיכולה לשמש כדלק לגוף.
קרינת אינפרא אדומה
ספקטרום האינפרא אדום, המתפרש בין 700 ננומטר ל-1,000,000 ננומטר (1 מ מ), מכיל חלק חשוב מהקרינה האלקטרומגנטית המגיעה לכדור הארץ. לקרינת אינפרא אדום בספקטרום השמש יש שלושה סוגי עוצמה. מדענים מחלקים את הטווח הזה ל-3 סוגים על סמך אורך גל:
- A: 700-1400 ננומטר.
- B: 1400-3000 ננומטר.
- C: 3000-1mm.
מסקנה
רביםלבעלי חיים (כולל בני אדם) יש רגישות בטווח של כ-400-700 ננומטר, וספקטרום ראיית הצבע השמיש בבני אדם, למשל, הוא כ-450-650 ננומטר. בנוסף להשפעות המתרחשות בשקיעה ובזריחה, ההרכב הספקטרלי משתנה בעיקר ביחס לאופן שבו אור השמש פוגע ישירות בקרקע.
כל שבועיים, השמש מספקת לכוכב שלנו מספיק אנרגיה לכל השנה. בהקשר זה, קרינת השמש נחשבת יותר ויותר כמקור אנרגיה חלופי.
