Солнечная радиация

Содержание

1. Введение

2. Солнечная радиация, ее гигиеническое значение

2.1 Количественная и качественная характеристики солнечной радиации.

2.2 Гигиеническая характеристика ультрафиолетовой части солнечного спектра.

2.3 Инфракрасное излучение и его влияние на организм.

2.4 Гигиеническая характеристика видимой части солнечного спектра.

2.5 Солнечная радиация как оздоровительный фактор.

2.5.1 Биологическое значение видимого участка спектра.

2.5.2 Светотехнические показатели

2.5.3 Инфракрасные лучи

2.5.4 Ультрафиолетовые лучи (УФЛ).

Заключение

Литература

1. Введение

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

Под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны.

Солнечная радиация с длинами волн больше 24 микрон составляет ничтожно малую величину и в практических расчётах не учитывается. Весь остальной спектр радиации Солнца (от 0,17 до 4 микрон) обычно делят на три части. Первая часть - ультрафиолетовая радиация (от 0,17 до 0,35 микрона). За сильное воздействие на живые организмы её иногда называют химической радиацией. Именно она вызывает изменения в составе кожного пигмента и образует солнечный загар, а при длительном воздействии - эритему или ожог. При длительном облучении она губительно действует на многие микроорганизмы. Однако, несмотря на значимость этой радиации в жизни растений и животных, её доля в энергетическом балансе Земли не превышает 7 процентов.

Вторую часть солнечного спектра (от 0,35 до 0,75 микрона) составляет световая радиация, то есть то, что мы называем солнечным светом. На долю этой радиации в энергетическом балансе приходится уже 46 процентов.

И, наконец, третью часть солнечного спектра (от 0,76 до 4 микрон и далее) образует так называемая инфракрасная, уже невидимая для глаза, радиация (47 процентов).

Рассмотрим более подробно гигиеническое значение солнечной радиации.

2. Солнечная радиация, ее гигиеническое значение

2.1 Количественная и качественная характеристика солнечной радиации

В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного света, которая занимает диапазон от 280-2800 нм. Более длинные волны -- радиоволны, более короткие - гамма-лучи, ионизирующее излучение не доходят до поверхности Земли, потому что задерживаются в верхних слоях атмосферы, в озонов слое в частности. Озон распространен в всей атмосфере, но на высоте около 35 км формирует озоновый слой.

Интенсивность солнечной радиации зависит в первую очередь от высоты стояния солнца над горизонтом. Если солнце находится в зените, то путь который проходит солнечные лучи будет значительно короче, чем их путь если солнце находится у горизонта. За счет увеличения пути интенсивность солнечной радиации меняется. Интенсивность солнечной радиации зависит также от того под каким углом падают солнечные лучи, от этого зависит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается).

Таким образом, та же солнечная радиация приходится на большую поверхность, поэтому интенсивность уменьшается.

2.2 Гигиеническая характеристика ультрафиолетовой части солнечного спектра

Интенсивность солнечной радиации зависит от массы воздуха, через который проходит солнечные лучи. Интенсивность солнечной радиации в горах будет выше, чем над уровнем моря, потому что слой воздуха, через который проходят солнечные лучи будет меньше чем над уровнем моря. Особое значение представляет влияние на интенсивность солнечной радиации состояние атмосферы, ее загрязнение. Если атмосфера загрязнена, то интенсивность солнечной радиации снижается (в городе интенсивность солнечной радиации в среднем на 12% меньше чем в сельской местности).

2.3 Инфракрасное излучение и его влияние на организм

Напряжение солнечной радиации имеет суточный и годовой фон, то есть напряжение солнечной радиации меняется в течении суток, и зависит также от времени года. Наибольшая интенсивность солнечной радиации отмечается летом, меньшая -- зимой. По своему биологическому действию солнечная радиация неоднородна: оказывается каждая длина волны оказывает различное действие на организм человека. В связи с этим солнечный спектр условно разделен на 3 участка:

ультрафиолетовые лучи, от 280 до 400 нм

видимый спектр от 400 до 760 нм

инфракрасные лучи от 760 до 2800 нм.

2.4 Гигиеническая характеристика видимой части солнечного спектра

При суточном и годовом годе солнечной радиации состав и интенсивность отдельных спектров подвергается изменениям. Наибольшим изменениям подвергаются лучи УФ спектра.

Интенсивность солнечной радиации мы оцениваем исходя из так называемой солнечной постоянной. Солнечная постоянная -- это количество солнечной энергии поступающей в единицу времени на единицу площади, расположенную на верхней границе атмосферы под прямым углом к солнечным лучам при среднем расстоянии Земли от Солнца. Эта солнечная постоянная измерена с помощью спутника и равна 1,94 калории\см² в мин. Проходя через атмосферу солнечные лучи значительно ослабевают -- рассеиваются, отражаются, поглощаются. В среднем при чистой атмосфере на поверхности Земли интенсивность солнечной радиации составляет 1, 43 -- 1,53 калории\см² в мин.

Напряжение солнечных лучей в полдень в мае в Ялте 1,33, в Москве 1,28, в Иркутске 1,30, В Ташкенте 1,34.

2.5 Солнечная радиация как оздоровительный фактор

2.5.1 Биологическое значение видимого участка спектра

Видимый участок спектра -- специфический раздражитель органа зрения. Свет необходимое условие работы глаза, самого тонкого и чуткого органа чувств. Свет дает примерно 80% информации о внешнем мире. В этом состоит специфическое действие видимого света, но еще общебиологическое действие видимого света: он стимулирует жизнедеятельность организма, усиливает обмен веществ, улучшает общее самочувствие, влияет на психо - эмоциональную сферу, повышает работоспособность.

Свет оздоравливает окружающую среду. При недостатке естественного освещения возникают изменения со стороны органа зрения. Быстро наступает утомляемость, снижается работоспособность, увеличивается производственный травматизм. На организм влияет не только освещенность, но и различная цветовая гамма оказывает различное влияние на психо- эмоциональное состояние. Наилучшие показатели выполнения работы были получены препарат желтом и белом освещении. В психофизиологическом отношении цвета действуют противоположно друг другу. Было сформировано 2 группы цветов в связи с этим:

1) теплые тона -- желтый, оранжевый, красный;

2) холодные тона -- голубой, синий, фиолетовый.

Холодные и теплые тона оказывают разное физиологическое действие на организм. Теплые тона увеличивают мускульное напряжение, повышают кровяное давление, учащают ритм дыхания.

Холодные тона наоборот понижают кровяное давление, замедляют ритм сердца и дыхания. Это часто используют на практике: для пациентов с высокой температурой больше всего подходят палаты окрашенные в лиловый цвет, темная охра улучшает самочувствие больных с пониженным давлением. Красный цвет повышает аппетит.

Более того, эффективность лекарств можно повысить, изменив цвет таблетки. Больным страдающим депрессивными расстройствами давали одно и то же лекарство в таблетках разного цвета: красного, желтого, зеленого. Самые лучшие результаты принесло лечение таблетками желтого цвета.

Цвет используется как носитель закодированной информации, например, на производстве для обозначения опасности.

Существует общепринятый стандарт на сигнально-опознавательную окраску: зеленый -- вода, красный -- пар, желтый -- газ, оранжевый -- кислоты, фиолетовый -- щелочи, коричневый -- горючие жидкости и масла, синий -- воздух, серый -- прочее.

С гигиенических позиций оценка видимого участка спектра проводится по следующим показателям: отдельно оценивается естественное и отдельно искусственно освещение. Естественное освещение оценивается по 2 группам показателей: физические и светотехнические. К первой группе относится:

Световой коэффициент -- характеризует собой отношение площади застекленной поверхности окон к площади пола.

Угол падения -- характеризует собой под каким углом падают лучи. По норме минимальный угол падения должен быть не менее 27⁰.

Угол отверстия -- характеризует освещенность небесным светом (должен быть не менее 5⁰). На первых этажах ленинградских домов - колодцев этот угол фактически отсутствует.

Глубина заложения помещения -- это отношение расстояния от верхнего края окна до пола к глубине помещения (расстояние от наружной до внутренней стены).

2.5.2 Светотехнические показатели

Светотехнические показатели -- это показатели определяемые с помощью прибора -- люксметра. Измеряется абсолютная и относительная освещаемость.

Абсолютная освещаемость -- это освещаемость на улице. Коэффициент освещаемости (КЕО) определяется как отношение относительной освещаемости (измеряемой как отношение относительной освещенности (измеренной в помещении) к абсолютной, выраженное в %. Освещенность в помещении измеряется на рабочем месте.

Принцип работы люксметра состоит в том, что прибор имеет чувствительный фотоэлемент (селеновый - так как селен приближен по чувствительности к глазу человека).

Для оценки искусственного освещения помещений имеет значение яркость, отсутствие пульсаций, цветность и др.

2.5.3 Инфракрасные лучи

Основное биологическое действие этих лучей -- тепловое, причем это действие также зависит от длины волны. Короткие лучи несут больше энергии, поэтому они проникают в глубь, оказывают сильный тепловой эффект. Длинноволновый участок оказывает свое тепловое действие на поверхности. Это используется в физиотерапии для прогрева участков лежащих на разной глубине.

Для того чтобы оценить измерить инфракрасные лучи существует прибор -- актинометр. Измеряется инфракрасная радиация в калориях на см²\мин. Неблагоприятное действие инфракрасных лучей наблюдается в горячих цехах, где они могут приводить к профессиональным заболеваниям -- катаракте (помутнение хрусталика). Причиной катаракты является короткие инфракрасные лучи. Мерой профилактики является использование защитных очков, спецодежды.

Особенности воздействия инфракрасных лучей на кожу: возникает ожог -- эритема. Она возникает за счет теплового расширения сосудов. Особенность ее состоит в том, что она имеет различные границы, возникает сразу.

В связи с действием инфракрасных лучей могут возникать 2 состояния организма: тепловой удар и солнечный удар.

Солнечный удар - результат прямого воздействия солнечных лучей на тело человека в основном с поражением ЦНС. Солнечный удар поражает тех кто проводит много часов подряд под палящими лучами солнца с непокрытой головой. Происходит разогревание мозговых оболочек.

Тепловой удар возникает из-за перегревания организма. Он может случатся с тем кто выполняет тяжелую физическую работу в жарком помещении или при жаркой погоде. Особенно характерны были тепловые удары у наших военнослужащих в Афганистане.

Помимо актинометров для измерения инфракрасной радиации существуют пирометры различных видов. В основе ох действия -- поглощение черным телом лучистой энергии. Воспринимающий слой состоит из зачерненных и белых пластинок, которые в зависимости от инфракрасной радиации нагреваются по разному. Возникает ток на термобатарее и регистрируется интенсивность инфракрасной радиации. Поскольку интенсивность инфракрасной радиации имеет значение в условиях производства то существуют нормы инфракрасной радиации для горячих цехов, для того чтобы избежать неблагоприятного воздействия на организм человека, например, в трубопрокатном цехе норма 1,26 - 7,56, выплавка чугуна 12,25. Уровни излучения превышающие 3,7 считаются значительными и требуют проведения профилактических мероприятий -- применение защитных экранов, водяные завесы, спецодежда.

2.5.4 Ультрафиолетовые лучи (УФЛ)

Это наиболее активная в биологическом плане часть солнечного спектра. Она также неоднородна. В связи с этим различают длинноволновые и коротковолновые УФ. УФ способствуют загару.

При поступлении УФ на кожу в ней образуются 2 группы веществ:

1) специфические вещества, к ним относятся витамин Д,

2) неспецифические вещества -- гистамин, ацетилхолин, аденозин, то есть это продукты расщепления белков.

Загарное или эритемное действие сводится к фотохимическому эффекту -- гистамин и другие биологически активные вещества способствуют расширению сосудов. Особенность этой эритемы -- она возникает не сразу. Эритема имеет четко ограниченные границы. Ультрафиолетовая эритема всегда приводит к загару более или менее выраженному, в зависимости от количества пигмента в коже. Механизм загарного действия еще недостаточно изучен. Считается что сначала возникает эритема, выделяются неспецифические вещества типа гистамина, продукты тканевого распада организм переводит в меланин, в результате чего кожа приобретает своеобразный оттенок. Загар, таким образом является проверкой защитных свойств организма (больной человек не загорает, загорает медленно).

Самый благоприятный загар возникает под воздействием УФЛ с длиной волны примерно 320 нм, то есть при воздействии длинноволновой части УФ-спектра. На юге в основном преобладают коротковолновые, а на севере -- длинноволновые УФЛ. Коротковолновые лучи наиболее подвержены рассеянию. А рассеивание лучше всего происходит в чистой атмосфере и в северном регионе.

Таким образом, наиболее полезный загар на севере -- он более длительный, более темный. УФЛ являются очень мощным фактором профилактики рахита. При недостатке УФЛ у детей развивается рахит, у взрослых -- остеопороз или остеомаляция. Обычно с этим сталкиваются на Крайнем Севере или у групп рабочих работающих под землей.

В Ленинградской области с середины ноября до середины февраля практически отсутствует УФ часть спектра, что способствует развитию солнечного голодания. Для профилактики солнечного голодания используется искусственный загар. Световое голодание -- это длительное отсутствие УФ спектра. При действии УФ в воздухе происходит образование озона, за концентрацией которого необходим контроль.

УФЛ оказывают бактерицидное действие. Оно используется для обеззараживания больших палат, пищевых продуктов, воды.

Определяется интенсивность УФ радиации фотохимическим методом по количеству разложившийся под действием УФ щавелевой кислоты в кварцевых пробирках (обыкновенное стекло УФЛ не пропускает). Интенсивность УФ радиации определяется и прибором ультрафиолетметром. В медицинских целях ультрафиолет измеряется в биодозах.

Заключение

Таким образом, под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны.

Интенсивность солнечной радиации зависит также от того под каким углом падают солнечные лучи, от этого зависит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается).

Наибольшая интенсивность солнечной радиации отмечается летом, меньшая -- зимой. Свет оздоравливает окружающую среду. При недостатке естественного освещения возникают изменения со стороны органа зрения. Быстро наступает утомляемость, снижается работоспособность, увеличивается производственный травматизм.

Абсолютная освещаемость -- это освещаемость на улице. Коэффициент освещаемости (КЕО) определяется как отношение относительной освещаемости (измеряемой как отношение относительной освещенности (измеренной в помещении) к абсолютной, выраженное в %. Освещенность в помещении измеряется на рабочем месте.

Основное биологическое действие инфракрасных лучей -- тепловое, причем это действие также зависит от длины волны. Короткие лучи несут больше энергии, поэтому они проникают в глубь, оказывают сильный тепловой эффект. Длинноволновый участок оказывает свое тепловое действие на поверхности. Это используется в физиотерапии для прогрева участков лежащих на разной глубине.

Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) оказывают бактерицидное действие. Оно используется для обеззараживания больших палат, пищевых продуктов, воды.

Литература

1. Воронцов-Вельяминов Б.Е. «Астрономия», учебник для 10 класса средней школы. - М., Издательство «Просвещение», 2007 г.

2. Левитан Е.П. «Астрономия», учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений.- Издательство, «Просвещение», Москва, 2005.

3. Миттон С. «Дневная звезда. Рассказ о нашем Солнце»

4. Мустель Э.Р. «Солнце и атмосфера Земли» Государственное издательство технико-теоретической литературы. - Москва, 2007 г.

5. Харитонов А.В. «Энергетика Солнца и звезд». Подписная научно-популярная серия «Гигиена и здоровье»,5/2004 Издательство «Знание», Москва, 2004 г.