Лучистая энергия и освещенность. Лучистая энергия и свет Лучистая энергия

Значительная часть сонечной радиации, поступающей на Землю, охватывает диапазон волн в пределах 0,15 - 4,0 ммк. Количество солнечной энергии, поступающее на поверхность Земли под прямым углом, называется солнечной постоянной. Оно равно 1,4·10-3 дж (м2/с).

Земной поверхности достигает большая часть излучения видимой области спектра, 30

% - инфракрасной и длинноволновая ультрафиолетовой. Поверхности Земли достигают:

Инфракрасные лучи (f - 3·10в11 Гц, - 3·10в12, λ от 710 - 3000 нм) – 45% (ИК-

излучение составляет 50% излучения Солнца).

Видимые лучи (3·10в12 – 7,5·10в 16, λ 400 – 710 нм,) – 48%

Ультрафиолетовые лучи (7,5·10в 16 -10в17, λ 400-10 нм) -7%.

Небольшая часть солнечной радиации уходит обратнл в атмосферу. Количество отражённой радиации зависит от от отражающей способности (альбедо) поверхности. Так, снег может отражать 80 % солнечного излучения, поэтому он нагревается медленно. Травянистая поверхность отражает 20 %, а тёмные почвы – лишь 10 5 приходящей радиации.

Большая часть поглощаемой почвой и водоёмами солнечной энергии затрачивается на испарение воды. При конденсации воды выделяется тепло, которое нагревает атмосферу. Нагрев атмосферы происходит и за счёт поглощения 20-25 % солнечной радиации.

Инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение (ИК-излучение) – это невидимое человеческим злазом электромагнитное излучение. Оптические свойства вещества в ИК-излучении значительно отличаюися от таковых в видимом спектре. Напимер, слой воды в несколько см непроницаем для ИК-излучения с λ >1 мкм.

Около 20% инфракрасного излучения солнечного спектра поглощается пылью, углекислым газом и водяным паром в 10-километровом слое атмосферы, примыкающей к поверхности Земли. При этом поглощённая энергия превращаентся в тепло.

ИК-излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания (невыносимая жара при съёмках в павильонах), газоразрядных ламп. ИК-излучения испускают рубиновые лазеры.

Длинноволновая часть инфракрасного излучения (> 1,4 мкм) задерживается в основном поверхностными слоями кожи, вызывая жжение (калящие лучи). Средне- и коротковолновая часть ИК-лучей и красная састь оптического излучения протникает на глубину до 3х см. При больших колическтвах энергии могут вызвать перезревания. Солнечный удар – результат местного перегревания головного мозга.

Видимое излучение – свет.

Примерно половина радиации приходится на волны с длиной волны между 0,38 и 0,87 ммк. Это видимый человеческим глазом спектр, воспринимаемый как свет.

Одна из видимых сторон воздействия лучистой энергии – освещённость. Известно, что свет оздоравливает среду (в том числе бактерицидное действие). Половина всей тепловой энергии солнца содержиться в оптической части лучистой энергии Солнца. Свет необходим для нормального протекания физиологических процессов.

Влияние на организм:

Стимулирует жизнедеятельность;

Усиливает обмен веществ;

Улучшает общее самочувствие;

Уличшает настроение;

Повышает работоспособность.

Недостаток света:

Отрицательное влияние на функции нервного анализатора (повышается его утомляемость):

Повышается утомляемость ЦНС;

Снижается производительность труда;

Повышается производственный травмвтизм;

Развиваются депрессивные состояния.

С недостаточной освешённостью в настоящее время связывают заболевание, имеющее несколько названий: «осенне-зимняя депрессия», «эмоциональное сезонное заболевание», «аффективное сезонное расстройство» (Seasonal Affective Disorder – SAD). Чем меньше естественная освещённость местности, тем чаще встречается это расстройство. По статистическим данным 5-10% людей имеют признаки этого симптомокомплекса (75% - женщины).

Темнота ведёт к синтезу мелатонина, который у здоровых регулирует время циклов ночного сна, чтобы он был целебным и способствующим длительной жизни. Однако, если продукция мелатонина не прекращается в утренне время благодаря влиянию света на эпифиз, в течение дня из-за неадекватно высоких дневному времени уровням этого гормона развиваются летаргия и депрессия.

Признаки SAD:

Признаки депрессии;

Трудности с просыпанием;

Снижение продуктивности в работе;

Уменьшение социальных контактов;

Увеличение потребности в углеводах;

Увеличение веса.

Может тыть снижение активности иммунной системы, что проявляется увеличением восприимчивости к инфекционным (вирусным и бактериальным) заболеваниям.

Эти признаки исчезают в весенне и летнее время, когда значительно увеличивается продолжительность светового дня.

Осенне-зимняя депресси в настоящий момент лечится светом. Хороший эффект даёт светотерапия с интенсивностью 10 000 люкс в утренние часы. Это превышает примерно в 20 раз обычную внутреннюю освещённость. Выбор длительности терапии индивидуально для каждого человека. Чаще всего длительность процедуры длиться 15 минут. В течение этого времени можно заниматься любым делом (читать, принимать пищу, убирать квартиру и т.д.). Положительный эффект отмечается уже через несколько дней. Вся симптоматика полностью прекращается через несколько недель. Побочным эффектом могут быть головные боли.

Эффект лечения связан с регуляцией активности эпифиза, который модулирует продукции мелатонина и серотонина. Мелатонин ответственен за засыпание, а серотонин – за пробуждение.

Показаны также:

Психотерапия;

Антидепрессанты.

В то же время в настоящее время может наблюдаться другой тип нарушения биологических ритмов, связанный с современным образом жизни. Длительный искусственный свет ведёт к снижению ингибиторного эффекта мелатонина на активность половых желез. Это способствует ускорению полового созревания.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение

Ультрафиолетовое излучение относиться к коротковолновой части солнечного спектра. Граничит с одной стороны с самой мягкой частью ионизирующего излучения (рентгеновское), с другой - с видимой частью спектра. Составляет 9% всей энергии излучаемой Солнцем. На границе с атмосферой сосатляет 5% естественного солнечного света, до поверхности Земли доходит 1%.

Ультрафиолетовок излучение Солнца ионизирует газы верхних слоёв атмосферв Земли, что приводит к образованию ионосферы. Короткие УФ-лучи задерживаются слоем озона на высоте около 200 км. Поэтому до земной поверхности доходят лишь лучи 400-290 нм. Озоновые дыры способствуют проникновению коротковолновой части спектра Уф-лучей.

Интенсивность действия зависит от:

Географического местоположения (широты);

Времени суток,

Метеоусловий.

Биологические свойства УФ-тзлучения зависит от длины волны. Выделяют 3 диапазона УФ-излучения:

1. Область А (400-320 нм) - флюоресцентная, загарная.Это длинноволновое излучение, являющееся доминирующей частью Практически не поглощается в атмосфере, поэтому достигает поверхности Земли. Испускается также специальными лампами, применяемыми в соляриях.

Действие:

Вызывает свечение некоторых веществ (люминофоров, некоторых витаминов);

Слабое общестимулирующее действие;

Превращение тирозина в меланин (защита организма от избытка УФизлучения).

Превращение тирозина в меланин происходит в меланоцитах. Эти клетки расположены в базальном слое эпидермиса. Меланоциты – это пигментные клетки нейроэктодермального происхождения. Они распределены по телу неравномерно. Например, в коже лба их в 3 раза больше, чем в верхних конечностях. Бледные люди и смуглые содержат одинаковое количество пигментных клеток, однако содержание меланина в них разное. Меланоциты содержат фермент тиразиназу, участвующий в превращении тирозина в меланин.

2. Область В (320 – 280 нм) – средневолновое, загарное УФ-излучение. Значительная часть этого диапозона поглощается стратосферным озоном.

Действие:

Улучшение физической и умственной работоспособности;

Повышение неспецифического иммунитета;

Повышение сопротивляемости организма к действию инфекционных, токсических, канцерогенных агентов.

Усиление регенерации тканей;

Усиление роста.

Это связано с возбуждением аминокислот (тирозин, триптофан, фенилаланин и др.), приримидиновых и пуриновых оснований (тимин, цитозин и др.). Это ведёт к распаду белковых молекул (фотолиз) с образованием БАВ (холин, ацетилхолин, гистамин и др.). БАВ активируют обменные и трофические процессы.

3. Область С (280 – 200 нм) – коротковолновое, бактерицидное излучение. Активно поглощается озоновым слоем атмосферы.

Действие:

Синтез витамина D;

Бактерицидное действие.

Бактерицидным действием, хотя и менее выраженным, обладают другие диапахоны УФ-излучения, а также видимое излучение.

N!B! УФ-лучи среднего и котротковолнового спектра в больших дозировках могут вызвать изменения в нуклеиновых кислотах и привести к клеточным мутациям. В то же время длинноволновое излучение способствует восстановлению нуклеиновых кислот.

4. Выделяется также область D (315 – 265 нм), обладающая выраженным антирахи-

тическим действием.

Показано, что для удовлетворения суточной потребности в ивтамине D необходимо около 60 минимальных эритемных доз (МЭД) на открытые участки тела (лицо, шея, руки). Для этого необходимо пребывать ежедневно на солнечном свету в течение 15 минут.

Недостаток УФ-излучения ведёт к:

Рахиту;

Снижению общей резистентности;

Нарушению обменных процессов (в том числе остеопорозу?).

Избыток УФ-излучения ведёт к:

Повышенной потребности организма в незаменимых аминокислотах, витаминах, солях Са и т.д.;

Инактивации витамина D (перевод холекальцеферола в индефферентные и токсические вещества);

Образование перекисных соединений и эпоксидных веществ, которые могут вызвать хромосомные абберацтт, мутагенный и канцерогенный эффект.

Обострение некоторых хронических заболеваний (туберкулёз, ЯБЖ, ревматизм, гломерулонефрит и др.);

Развитие фотофтальмии (фотоконъюнктивитов и фотокератитов) через 2 – 14 часов после облучения. Развитие фотофтальмии может быть в результате действия: А – прямого солнечного света, В – рассеянного и отражённого (снег, песок в пустыне), С

– при работе с искусственнными источниками;

Димеризации белка хрусталина (кристаллина), что индуцирует развитие катаракты;

Повышенному риску повреждения сетчатки у лиц с удалённым хрусталиком (даже областью А).

У лиц с ферментопатиями к дерматитам;

Развитию злокачественных новообразований кожи (меланомы, базадьноклеточной карциномы, сквамозно-клеточной карцины),

Иммуннодепрессии (измению соотношения субпопудяций лимфоцитов, уменьшению числа клеток Лангерганса в коже и снижению их функциональной активности) → к снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям,

Ускоренному старению кожи.

Естественная защита организма от УФО:

1. Образование загара, связанного с появлением меланина, который:

способен поглощать фотоны и таким образом ослаблять действие излучения;

является ловушкой для свободных радикалов, образующихся при облучении кожи.

2. Ороговение верхнего слоя кожи с последующим шелушением.

3. Образование транс-цис-формы урокановой (урокаиновой) кислоты. Это соединение способно захватывть кванты УФ-излучения. Выделяется с потом человека. В темноте происходит обратная реакция с выделением тепла.

Критерием чувствительности кожи к УФ-излучению является ожоговый порог загара. Он характеризуется временем первичного воздействия УФ-излучения (то есть до формирования пигментации), после которого возможна безошибочная репарация ДНК.

В средних широтах выделяют 4 типа кожи :

5. Особо чувствительная светлая кожа. Быстро краснеет, плохо загарает. Индивидуумы отличаются голубым или зелёным цветом глаз, наличием веснушек, иногда рыжим цветом волос. Ожоговый порог загара – 5-10 минут.

6. Чувствительная кожа. У людей данного типа голубые, зелёные или серые глаза, светло-русые или каштановые волосы. Ожоговый порог загара – 10-20 минут.

7. Нормальная кожа (20-30 мин.). Люди с серыми или светло-карими глазами, тёмно-русыми или каштановыми волосами.

8. Нечувствительная кожа (30-45 мин.). Индивидуумы с тёмными глазами, смуглой кожей и тёмным цветом волос.

Возможна модификация светочувствительности кожи. Вещества, увеличивающие светочувствительность кожи, называются фотосенсибилизаторами.

Фотосенсибилизаторы : аспирин, бруфен, индоцид, либриум, бактрим, лазикс, пенициллин, фуранокумарины растений (сельдерей).

Группы риска по развитию опухолей кожи:

светлая, слабо пигментированная кожа,

солнечные ожоги, полученные в возрасте до 15 лет,

наличие большого количества родимых пятен,

наличие родимых пятен более 1.5 см в диаметре.

Хотя УФО имеет приорететное значение в в развитии злокачественных новообразова-

ний кожи, существенным фактором риска является контакт с канцерогенными вещества-

ми , такими как содержащимся в атмосфенной пыли никелем и его подвижными формами в почве.

Защита от избыточного действия УФИ:

1. Необходимо ограничить время пребывания под интенсивными солнечными лучами, особенно в промежутке времени 10.00 – 14.00 часов, пикового для активности УФИ. Чем короче тень, тем разрушительней активность УФИ.

2. Следует носить солнцезащитные очки (стекляные или пластмассовые с защитой от УФИ).

3. Применение фотопротекторов.

4. Применение солнцезащитных кремов.

5. Питание с высоким содержанием незаменимых аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов (в первую очередь нутринтов с антиоксидантеой активностью).

6. Регулярное обследование у дерматолога лицами из группы риска по развитию рака кожи. Сигналоми для немедленного обращения к врачу служат появление новых ро-

димых пятен, потеря чётких границ, изменяющаяся пигментация, зуд и кровоточивость.

Необходимо помнить о том, что УФИ интенсивно отражается от песка, снега, льда, бетона, что может увеличить интенсивность воздействия УФИ на 10-50 %. Следует помнить о том, что УФИ, особенно УФА оказывает воздействие на человека даже в облачные дни.

Фотопротекторы – вещества с защитным действием против повреждающего УФИ. Защитное действие связано с поглощением или рассеиванием энергии фотонов.

Фотопротекторы;

Парааминобензойная кислота и её эфиры;

Меланин, полученный из природных источников (например, грибы). Фотопротекторы добавляются в солнцезащитные кремы и лосьёны.

Солнцезащитные кремы.

Имеются 2 типа – с физическим эффектом и с химическим эффектом. Крем следует наносить за 15-30 минут до принятия солнечной ванны, а также повторно – каждые 2 последующих часа.

Солнцезащитные кремы с физическим эффектом содержат соединения типа диоксида титана, окиси цинка и талька. Их присутствие ведёт к отражению УФА и УФВ лучей.

К солнцезащитным кремам с химическим эффектом относятся изделия, содержащие 2-5 % бензофенона или его производных (оксибензон, бензофенон-3). Эти соединения поглощают УФИ и в результате распадаются на 2 части, что ведёт к поглощению энергии УФИ. Побочным эффектом является образование двух свободно-радикальных фрагментов, которые могут повреждать клетки.

Солнцезащитный крем SPF-15 отфильтровывает около 94% УФИ, SPF-30 задерхивает 97% УФИ, преимущественно УФВ. Фильтрация УФА в химических солнцезащиных кремах мала и составляет 10% от поглощения УФВ.

Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии проявляется по-разному. В основе действия лежат те или иные химические или физические изменения, происходящие в клетках микроорганизмов и в окружающей среде.

Воздействие лучистой энергии подчиняется общим законам фотохимии – изменения могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности облучения большое значение имеет проникающая способность лучей.

Свет. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Свет необходим для жизни только фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа. Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов; даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост. Однако развитие многих плесневых грибов в темноте протекает ненормально: при постоянном отсутствии света хорошо развивается только мицелий, а спорообразование тормозится.

Патогенные бактерии (за редким исключением) менее устойчивы к свету, чем сапрофитные.

Известно, что лучистая энергия переносится «порциями» – квантами. Действие кванта зависит от содержания в нем энергии. Количество энергии изменяется в зависимости от длины волны: чем она больше, тем меньше энергия кванта.

Инфракрасные лучи (ИК-лучи) обладают сравнительно большой длиной волны. Энергия этих излучений недостаточна, чтобы вызвать фотохимические изменения в поглощающих их веществах. В основном она превращается в тепло, что и оказывает губительное действие на микроорганизмы при использовании ИК-излучений для термической обработки продуктов.

Ультрафиолетовые лучи. Эти лучи являются наиболее активной частью солнечного спектра, обусловливающей его бактерицидное действие. Они обладают высокой энергией, доста-

точной для того, чтобы вызвать фотохимические изменения в поглощающих их молекулах субстрата и клетки.

Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны 250–260 нм.

Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения, т. е. от количества поглощенной энергии. Кроме того, имеет значение характер облучаемого субстрата: его рН, степень обсеменения микробами, а также температура.

Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие,

но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменяют свойства микроорганизмов, вплоть до наследственных изменений. Это используется на практике для получения вариантов микроорганизмов с высокой способностью продуцировать антибиотики, ферменты и другие биологически активные вещества. Дальнейшее увеличение дозы" приводит к гибели. При ■ дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация) нормальной жизнедеятельности.

Различные микроорганизмы неодинаково чувствительны к одной и той же дозе облучения (рис. 24, 25).

Среди бесспоровых бактерий особенно чувствительны к облучению пигментные бактерии, выделяющие пигмент в окру-

жающую среду. Пигментные бактерии, содержащие каротино-идные пигменты, чрезвычайно стойки, так как каротиноидные пигменты обладают защитными свойствами против УФ-лучей.

Споры бактерий значительно устойчивее к действию УФ-лучей, чем вегетативные клетки. Чтобы убить споры, требуется в 4–5 раз больше энергии (см. табл. 9). Споры грибов более выносливы, чем мицелий.

Гибель микроорганизмов может быть следствием как непосредственного воздействия УФ-лучей на клетки, так и неблагоприятного для них изменения облученного субстрата.

УФ-лучи инактивируют ферменты, они адсорбируются важнейшими веществами

клетки (белками, нуклеиновыми кислотами) и вызывают изменения – повреждение их молекул. В облучаемой среде могут образоваться вещества (перекись водорода, озон и др.), губительно действующие на микроорганизмы.

В настоящее время УФ-лучи довольно широко применяют на практике. Искусственным источником ультрафиолетового излучения чаще служат аргонно-ртутные лампы низкого давления, называемые бактерицидными (БУВ-15,

Ультрафиолетовыми лучами дезинфицируют воздух холодильных камер, лечебных и производственных помещений. Обработка УФ-лучами в течение 6 ч уничтожает до 80 % бактерий и плесеней, находящихся в воздухе. Такие лучи могут быть использованы для предотвращения инфекции извне при розливе, фасовке и упаковке пищевых продуктов, лечебных препаратов, а также для обеззараживания тары, упаковочных материалов, оборудования, посуды (в предприятиях общественного питания).

В последнее время бактерицидные свойства УФ-лучей успешно применяют для дезинфекции питьевой воды.

Стерилизация пищевых продуктов с помощью УФ-лучей затрудняется их низкой проникающей способностью, в связи с чем действие этих лучей проявляется только на поверхности или в очень тонком слое. Тем не менее известно, что облучение охлажденных мяса, мясопродуктов удлиняет срок их хранения в 2 –3 раза.

Лучистая энергия Солнца , поступающая на Землю, представляет собой самый значительный источник энергии, которым располагает человечество. Солнце, как и другие звезды, является раскаленным газом. Внутри Солнца существует область высокого давления, где температура достигает 15 - 20 млн. град. На Солнце имеется в незначительном количестве кислород и поэтому процессы горения, понимаемые в обычном смысле, не протекают сколько-нибудь заметно. Огромная энергия образуется на Солнце за счет синтеза легких элементов водорода и гелия.

Лучистая энергия солнца , поглощаясь поверхностью почвы, превращается в тепловую и передается в нижележащие слои почвы. Часть солнечной энергии отражается поверхностью почвы. Если температура поверхности почвы ниже, чем температура приземного слоя атмосферы, то почва отдает тепло, аккумулированное за счет поступившей солнечной радиации.

Лучистая энергия солнца , преобразуемая в тепло, может быть использована, минуя электролиз, непосредственно для термохимического разложения воды. Ранее было показано, что двухстадийные термохимические циклы мало вероятны при использовании тепла атомных реакторов. Но необходимые для двухстадийного термохимического цикла разложения воды температуры могут быть достигнуты при использовании солнечной энергии.

Лучистая энергия солнца , в первую очередь ультрафиолетовая часть солнечного спектра, обладает значительным биологическим действием. Мод ее влиянием в коже образуется витамин I), необходимый для правильного обмена в организме фосфора и кальция, важнейших составных частей костной и мозговой тканей.

Количество лучистой энергии Солнца , которая поступает за 1 мин на площадку в 1 см2, поставленную вне земной атмосферы перпендикулярно к солнечным лучам на среднем расстоянии от Земли до Солнца, называется солнечной постоянной. Предполагают, что при максимуме солнечной активности излучение Солнца несколько увеличива -, ется, однако оно не превышает долей процента. I Солнечная активность существенно влияет на земные процессы, проявляющиеся через солнечно-земные связи в ответной реакции Земли (ее внешних оболочек, включая биосферу) на изменение указанной активности.

С лучистой энергией Солнца связана освещенность земной поверхности, определяющаяся продолжительностью и интенсивностью светового потока. Вследствие вращения Земли происходит периодическое чередование темного и светлого времени суток, а также изменение продолжительности светового дня. Поскольку данный фактор имеет правильную периодичность, то его значение для жизни исключительно велико.

При фотосинтезе лучистая энергия Солнца преобразуется в химическую и в виде потенциальной энергии находится в растительной органической массе - продукте фотосинтеза.

Радиацией называют лучистую энергию солнца , попадающую на облучаемую поверхность.

Повышение плотности потока лучистой энергии Солнца , как уже отмечалось, может осуществляться зеркальными и линзовыми системами, однако в дальнейшем основное внимание будет уделено зеркальным концентрирующим системам, что не снижает общности принципиальных положений развиваемого подхода к формализованному описанию рассматриваемого процесса.

Источником естественного освещения является лучистая энергия солнца . Естественная средняя наружная освещенность в течение года по Месяцам и часам дня резко колеблется, дости-гая в средней полосе нашей страны максимума в июне и минимума в декабре.

Неисчерпаемым источником тепловой энергии является лучистая энергия солнца , которая вызывает также образование ветра, потоков воды и других видов энергии. Однако промышленное использование энергии солнечной радиации в виде теплоты является пока огра.

СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ - полное количество лучистой энергии Солнца , падающее вне атмосферы Земли на площадку единичной площади, расположенную перпендикулярно солнечным лучам на ср.

Источник естественного освещения - поток лучистой энергии солнца , доходящий до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Оно наиболее гигиенично - имеет благоприятный спектральный состав. В зависимости от географической широты, времени года, состояния погоды уровень естественного освещения может резко изменяться и в довольно широких пределах.

ГЕЛИОУСТАНОВКА - устройство, улавливающее лучистую энергию Солнца и преобразующее ее в другие, удобные для практич.

Основным источником тепла для почвы является лучистая энергия солнца . Некоторое значение может иметь тепло, выделяющееся при экзотермических реакциях, вызываемых в почвенном слое микроорганизмами.

Первый термический фактор обусловлен неравномерным распространением лучистой энергии Солнца по поверхности Земли. В приполярных районах до 95 % лучей Солнца отражается от снега и льдов. Это объясняется тем, что в высоких широтах лучи входят в атмосферу под косым углом, а значит, их световая энергия распределяется на большую площадь земной поверхности. Скользящие солнечные лучи, проникающие в атмосферу не под прямым углом, проходят через более толстый слой воздуха. Поэтому здесь всегда холодно, формируется постоянно высокое давление. И наоборот, в экваториальной зоне солнечные лучи падают на поверхность Земли под прямым углом, сильно ее нагревая. В результате здесь формируется зона низкого давления. Поэтому происходит перемещение воздуха из приполярных районов в область экватора, т.е. из зон высокого в зоны низкого давления. Экваториальные воздушные массы, интенсивно и быстро нагреваясь, поднимаются и в высоких слоях атмосферы расходятся к северу и югу и охлаждаются.

ГЕЛИОЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ - гелиоустановка, преобразующая лучистую энергию Солнца в электрич.

Допустим, что мы можем собрать лучистую энергию солнца , которая падает на поверхность земли за год; если эту лучистую энергию мы сможем превратить в такую энергию, которая была бы для нас полезна, то оказывается, что при таком превращении мы покроем все источники энергии, которые в настоящее время имеются на земле.

Все большее практическое применение находит использование таких источников энергии, как лучистая энергия Солнца в полупроводниковых установках и фотоэлементах, использование внутреннего тепла Земли, энергии морских приливов и пр. Все это, вместе взятое, наряду с освоением управляемых термоядерных реакций позволит во много раз увеличить количество вырабатываемой электрической энергии по сравнению с современным уровнем.

Такой режим (постоянство QI) реально осуществляется в термогенераторах, использующих лучистую энергию солнца или тепло распада радиоактивных изотопов.

Покрытия с высоким значением степени черноты находят широкое применение в установках, использующихлучистую энергию Солнца . Практическая гелиотехника в настоящее время развивается бурными темпами.

Среди климатических факторов важное место в жизни растений занимают свет и тепло, связанные с лучистой энергией солнца ; вода; состав и движение воздуха. Атмосферное давление и еще некоторые явления, входящие в понятие климата, существенного значения в жизни и распределении растений не имеют.

В будущем возможно строительство более экономичных гелио-станций с использованием полупроводников (солнечных батарей) для непосредственного превращения лучистой энергии Солнца в электрическую энергию. ]

Свет - главный экологический фактор, определяющий основу жизнедеятельности растительного организма - фотосинтез, процесс превращения зелеными растениями лучистой энергии солнца в энергию химических связей органических веществ. Этот процесс происходит с поглощением углекислого газа и выделением свободного кислорода. При участии поглощающих свет пигментов - хлорофилла и некоторых других - углекислый газ и вода, вступая в реакцию, образуют основную пищу растений - углеводы.]

В своих исследованиях мы исходим из соображений, что, изменяя оптические свойства поверхности почвы, можно увеличить поглощение лучистой энергии Солнца днем и уменьшить излучение тепловой энергии ночью. Наши прошлогодние опыты с аце-тилцеллюлозной пленкой показали, что эта пленка может служить прекрасной защитой от излучения, но пока она слишком дорога для полеводства.

В широких масштабах развертываются работы в направлении создания солнечных электростанций, основанных либо на применении солнечных концентраторов совместно с термодинамическим (паротурбинным) циклом, либо на использовании технологии прямого преобразования лучистой энергии Солнца в электричество.

Таким образом, энергия, доставляемая Солнцем, может быть использована для получения работы в ветряном двигателе только при условии, что имеется разность температур отдельных частей атмосферы, создаваемая поглощением лучистой энергии Солнца и частичным испусканием ее в мировое пространство. Итак, на совершение работы идет не вся теплота, полученная от нагревателя, а только ее часть, остальная же теплота отдается холодильнику.

Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы Земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник тепла для поверхности Земли - частично поглощается атмосферой. Достигшая поверхности Земли энергия частично поглощается почвой и водоемами, морями и океанами, частично отражается в атмосферу.

Электромагнитная радиация ( лучистая энергия Солнца ) - электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью 300 тыс. км / с. Корпускулярная радиация состоит в основном из протонов, движущихся со скоростью 300 - 1500 км / с и практически полностью улавливаемых магнитосферой Земли.

Солнечная радиация является существенным фактором формирования климата. Ввиду запыленности городовлучистая энергия Солнца поглощается частичками пыли. По данным американских и английских исследователей, большие города получают на 15 % меньше солнечной радиации, на 10 % больше дождя, на 10 % больше облачных дней, причем за последние 80 лет частота возникновения туманов увеличилась в два раза.

Излучения. Лучистая энергия оказывает серьезное влияние на микроорганизмы. Солнечный свет способствует жизнедеятельности группы фототрофных микробов, у которых биохимические реакции происходят под влиянием солнечной энергии. Большинство микроорганизмов являются фотофобными, то есть боящимися света. Прямой солнечный свет губительно действует на микробы, о чем свидетельствует опыт Бухнера. Он состоит в том, что на чашку с агаром засевается бактериальная культура, на дно чашки накладываются кусочки темной бумаги и чашка освещается прямым солнечным светом в течение 1-2 часов со стороны дна, после чего инкубируется. Рост бактерий отмечается только в местах, соответствующих кусочкам бумаги. Губительное действие солнечного света связано, в первую очередь, с воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 234 - 300 нм, которое поглощается ДНК и вызывает димеризацию тимина. Такое действие ультрафиолетовых лучей используется для обезвреживания воздуха в различных помещениях, больницах, операционных, палатах и т. д.

Ионизирующая радиация также губительно действует на микроорганизмы, однако микробы высокоустойчивы к этому фактору, обладают радиоустойчивостью (их гибель происходит при облучении в дозах 10000 - 100000 Р). Это связывают с малыми размерами мишени из-за низкого содержания нуклеиновых кислот у микроорганизмов. Ионизирующая радиация используется для стерилизации некоторых биологически активных веществ, пищевых продуктов. Преимуществом этого способа является то, что при такой обработке не изменяются свойства обрабатываемого объекта.

Высушивание является одним из факторов, регулирующих содержание микроорганизмов во внешней среде. Отношение микробов к этому воздействию зависит во многом от условий, в которых оно происходит. В естественных условиях высушивание губительно действует на вегетативные формы бактерий, но практически не влияет на споры, которые могут сохраняться в высушенном состоянии десятилетиями. В процессе высушивания вегетативные клетки теряют свободную воду и происходит денатурация белков цитоплазмы. Однако многие бактерии, особенно патогенные, могут хорошо сохраняться в высушенном состоянии, находясь в патологическом материале, например в мокроте, которая образует вокруг клеток бактерий нечто подобное футляра.

При высушивании из замороженного состояния в вакууме микроорганизмы хорошо сохраняют свою жизнеспособность, что связывают с переходом в состояние анабиоза. Такой метод лио-фильной сушки широко используется для сохранения музейных культур микроорганизмов.

Давление. Микроорганизмы устойчивы к высокому атмосферному давлению, благодаря чему они способны существовать и развиваться на больших глубинах - до 10000 м. Микроорганизмы хорошо переносят высокое гидростатическое давление - до 5000 атм.

Ультразвук. При обработке микроорганизмов ультразвуком наблюдается гибель клеток вследствие их дезинтеграции. Полагают, что при действии ультразвука в клетке образуются кавита-ционные полости, в которых создается высокое давление, что ведет к разрушению структур клетки.

Из излучаемой солнцем энергии электромагнитных волн до поверхности земли доходит только 1% ультрафиолетовых лучей, 39% видимых световых лучей и 60% инфракрасных лучей. Остальная часть отражается, рассеивается или воспринимается атмосферой. Напряжение солнечной радиации зависит от угла падения света и прозрачности атмосферы, от времени дня и года. При загрязнении атмосферного воздуха пылью, дымом задерживается до 20 — 40%, а оконным стеклом - до 90% наиболее ценного ультрафиолетового излучения.

Биологическое действие солнечной радиации на организм животного связано с ее качественным составом у поверхности Земли. Лучи Солнца оказывают тепловое и химическое воздействие. Тепловое воздействие больше исходит от инфракрасных, а химическое - от ультрафиолетовых лучей. Эти лучи имеют различную глубину проникновения в кожу и ткани организма животных. Наиболее глубоко (до 2 — 5 см) проникают инфракрасные лучи. Их используют в терапии для глубокого прогревания тканей или обогрева новорожденных и молодых животных.

Световые лучи проникают в толщу на несколько миллиметров, а ультрафиолетовые - только в кожу на десятые доли миллиметров.

Влияние на животных солнечного света очень важно и многообразно. Его лучи вызывают раздражение зрительного нерва, а также чувствительных нервных окончаний, заложенных в коже и слизистых оболочках. Кроме того, они возбуждают нервную систему и эндокринные железы и через них действуют на весь организм. Под влиянием солнечного освещения у животных возрастает активность окислительных ферментов, углубляется дыхание, они поглощают больше кислорода, выделяют больше углекислоты и водяных паров. В периферической крови увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина. Усиливается также переваривание корма и отложение в тканях белка, жира и минеральных веществ.

При недостатке света организм испытывает световое голодание, что сильно отражается на обмене веществ. В результате значительно снижается продуктивность и сопротивляемость к болезням, отмечают вялое заживления ран, появление кожных заболеваний, отставание в росте у молодняка. Ранней весной в связи с ослаблением защитных сил организма, вызванным резким снижением интенсивности солнечного освещения в предшествующие зимние месяцы, у животных увеличивается число заболеваний органов дыхания, наблюдается распространение некоторых инфекций. Поэтому в зимние месяцы животных регулярно выпускают на прогулки под открытым небом в наиболее солнечные часы дня. Реже всего световое голодание наблюдается при беспривязном содержании крупного рогатого скота и свободновыгульном содержании свиней. Световые лучи оказывают существенное влияние и на воспроизводительные способности животных.

Однако не безразлично для животных и очень сильное освещение, поэтому откармливаемых животных содержат в умеренно освещенных и даже затемненных помещениях.

Слишком яркий солнечный свет оказывает на не привыкших к нему животных неблагоприятное воздействие в виде ожогов, а иногда и солнечного удара. Для защиты животных от солнечного удара устраивают теневые навесы, используют тень деревьев, отменяют тяжелые работы на лошадях в жаркие часы дня.

Животные, особенно птица, очень чувствительны к продолжительности и интенсивности светового режима. Поэтому в практике промышленного птицеводства четко отработан световой режим в соответствии с физиологическим состоянием птицы.

Большое значение для животных имеет ультрафиолетовая часть солнечного спектра. Ультрафиолетовые лучи улучшают функционирование органов дыхания и кровообращения, кислородное питание тканей. Они вызывают также общее стимулирующее действие за счет расширения кровеносных сосудов кожи. При этом усиливается рост волос, активизируется функция потовых и сальных желез, утолщается роговой слой, уплотняется эпидермис. В связи с этим повышается сопротивляемость кожи, усиливается рост и регенерация тканей, заживление ран и язв. Ультрафиолетовые лучи нормализуют фосфорно-кальциевый обмен, способствуют образованию витамина D. Ультрафиолетовое излучение служит мощным адаптогенным фактором, широко используемым в животноводческой практике для сохранения здоровья и повышения продуктивности животных и птицы.

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным - бактериоубивающим действием. Поэтому солнечную радиацию издавна считают мощным, надежным и бесплатным естественным дезинфектором внешней среды. Некоторые формы микробов и вирусов под прямыми лучами солнца погибают через 10 — 15 минут.

Большое значение в предупреждении светового голодания имеет искусственное ультрафиолетовое облучение с помощью ртутно-кварцевых ламп и использование для обогревания животных ламп инфракрасного излучения. Режим их использования, дозировки и порядок работы должны контролироваться зооветеринарными специалистами. Работникам, обслуживающим животных в момент облучения, необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности. Разработаны и используются соответствующие нормативы применения ламп инфракрасного и ультрафиолетового излучения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .