Что такое Солнце? В масштабах видимой Вселенной это- всего лишь крошечная звезда на окраине галактики, которая носит название Млечный Путь. Но для планеты Земля, Солнце — не просто раскаленный сгусток газа, а источник тепла и света, необходимый для существования всего живого.
Солнце — источник света и тепла, в котором нуждается все живое на Земле. Но помимо фотонов света, оно излучает жесткую ионизирующую радиацию, состоящую из ядер и протонов гелия.
Солнечная радиация образуется в дневные часы во время хромосферных вспышек- гигантских взрывов, происходящих в атмосфере Солнца. Часть солнечного вещества выбрасывается в космическое пространство, образуя космические лучи, главным образом состоящие из протонов и небольшого количеств ядер гелия. Эти заряженные частицы спустя 15-20 минут после того, как солнечная вспышка становится видимой, достигают поверхности земли. Воздух отсекает первичное космическое излучение, порождая каскадный ядерный ливень, который затухает с понижением высоты. При этом рождаются новые частицы- пионы, которые распадаются и превращаются в мюоны. Они проникают в нижние слои атмосферы и попадают на землю, зарываясь вглубь до 1500 метров. Именно мюоны отвечают за образование вторичного космического излучения и естественной радиации, воздействующей на человека.
С доисторических времен дневное светило было объектом поклонения, его движение по небесной тверди ассоциировалось с проявлением божественных сил. Исследования Солнца и его излучения начались еще до принятия гелиоцентрической модели Николая Коперника, над его загадками ломали головы величайшие умы древних цивилизаций. Технический прогресс подарил человечеству возможность изучить не только процессы внутри и на поверхности Солнца, но и изменения земного климата под его воздействием. Статистические данные позволяют дать четкий ответ на вопрос, что такое солнечная радиация, в чем она измеряется и определить ее влияние на живые организмы, населяющие планету. Что называют солнечной радиацией. Солнечная радиация включает в себя электромагнитные волны с широким диапазоном и солнечный ветер, который представляет собою поток лёгких частиц и электронов. При прохождении пути от ядра к поверхности Солнца через слои составляющих его газов, гамма-кванты дробятся и превращаются в электромагнитные волны, среди которых находится и видимый человеческому глазу свет. Этот процесс занимает около 10 млн лет. А для достижения солнечного излучения земной поверхности требуется всего 8 минут.
Виды солнечного излучения и его характеристики:
На границе атмосферы Земли интенсивность солнечного излучения- постоянная величина. Энергия Солнца дискретна и переносится порциями (квантами) энергии, но их корпускулярный вклад относительно мал, поэтому солнечные лучи рассматриваются, как электромагнитные волны, которые распространяются равномерно и прямолинейно. Основной волновой характеристикой является длина волны, с помощью которой выделяют виды излучения: радиоволны; инфракрасное (тепловое); видимый (белый) свет; ультрафиолетовое; рентгеновское; гамма-лучи.
Спектр солнечного излучения включает как коротковолновые, так длинноволновые области:
- гамма-лучи;
- рентгеновское излучение;
- УФ-радиацию;
- видимый свет;
- инфракрасную радиацию.
Наибольшая мощность космических лучей фиксируется на полюсах, а меньше всего- на экваторе. Связано это с тем, что магнитное поле Земли отклоняет к полюсам заряженные частицы, падающие из космоса. Кроме этого, излучение усиливается с высотой- на высоте 10 километров над уровнем моря его показатель возрастает в 20-25 раз. Активному воздействию более высоких доз солнечной радиации подвергаются жители высокогорий, поскольку атмосфера в горах тоньше и легче простреливается идущими от солнца потоками гамма-квантов и элементарных частиц.
Количество поступающей на землю солнечной радиации зависит от разных факторов, например, от высоты Солнца над горизонтом, от массы воздуха, свозь которую проходят лучи, от способности поверхности их отражать.
Ультрафиолетовая (УФ) часть солнечного спектра наиболее активна в биологическом отношении. По воздействию на биологические объекты УФ- радиации можно разделить на две основные группы: фотохимического биогенного (благоприятного) характера и деструктивного абиогенного (неблагоприятного) влияния ультрафиолетового излучения.
Действие видимой и инфракрасной радиации ограничивается нагреванием кожи и тканей, что приводит к переполнению сосудов. Эти виды лучей не могут вызывать фотохимические процессы, так как запас энергии в данных областях спектра слишком мал. Ультрафиолетовое излучение является химическим, а следовательно, и биологически чрезвычайно активным фактором. Эта активность широко известна в биологии, медицине, сельском хозяйстве. Выявлено, что при поглощении квантов ультрафиолетового излучения, обладающего большой энергией, в тканях организма возникают некие фотоэлектрические и фотохимические процессы. Что в свою очередь приводит к целому ряду биохимических сдвигов, существенно влияющих на состояние обмена веществ.
Биогенное влияние.
При воздействии ультрафиолетовых лучей в коже фотохимическим путем происходит образование витамина D. Можно считать, что этот феномен является единственным тщательно изученным физиологическим эффектом ультрафиолетового облучения кожи. При авитаминозе D в организме происходят патологические изменения: нарушается процесс свёртываемости крови, возникает слабость мышц повышается ломкость костей из-за вымывания из них кальция, нарушается процесс окостенения.
УФ-излучение оказывает влияние на белковый метаболизм: способствует увеличению содержания общего и аминокислотного азота, повышению уровня альбуминов и гамма-глобулинов. Кроме того, оно стимулирует работу костного мозга, нормализует белковый спектр крови и процесс кроветворения- обусловливает увеличение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, усиление резистентности клеток, активность ферментов тканевого дыхания.
УФ-излучение в малых дозах активирует процессы в коре головного мозга, повышает умственную работоспособность, мышечный тонус и физическую выносливость, эффективность отдыха. В незначительных дозах активируются процессы образования соединительной ткани, что используется при лечении ран и язв, особенно медленно заживающих. В процессе онтогенеза у человека сформировались эффективные способы защиты от чрезмерного влияния УФ-излучения. К ним относятся утолщение кожи, ее пигментация. Пигментообразующее действие УФ-излучения сводится к образованию пигмента меланина. Меланин- один из основных пигментов организма человека. Он защищает ядра клеток кожи, а также внутренние органы от перегревания инфракрасным излучением.
Таким образом, УФ-излучение благотворно влияет лишь в тех случаях, когда дозы облучения незначительны.
Абиогенное воздействие.
Хорошо известен и ряд негативных эффектов, возникающих при воздействии УФ-излучения на организм человека, которые могут приводить к ряду серьезных структурных и функциональных повреждений кожи. Абиогенное влияние УФ- излучения имеет место при увеличении суммарной дозы облученности. В этих случаях угнетаются процессы синтеза ДНК и функциональной активности центральной нервной системы, развивается гипертрофия клеток пучковой и сетчатой зон коркового вещества надпочечников, а также происходят нарушения обмена витаминов, усиливается онкогенез. Но и при общестимулирующем действии УФ-излучения, на коже могут образовываться местные воспалённые области, при этом кожа краснеет, становится горячей, болезненной, несколько отечной.
К неблагоприятным для человека эффектам УФ- излучения, следует относить:
- канцерогенное действие (ожоги, дерматит, язвы, доброкачественных и злокачественных опухоли);
- фототоксикоз (повреждение кожи видимым излучением (320– 400 нм);
- фотоаллергия (приобретённая способность кожи давать реакцию на видимое излучение (320–400 нм) самостоятельно или в присутствии фотосенсибилизаторов.
Кроме того, эти повреждения можно разделить на:
— острые, вызванные большой дозой облучения, за короткое время. Солнечная радиация распределяется неравномерно: 70% дозы лучей, получаемых человеком, приходится на лето и полуденное время дня, когда лучи падают почти отвесно, а не скользят по касательной – в этих условиях поглощается максимальное количество излучения.
— отсроченные, вызванные длительным облучением умеренными дозами (например, к таким повреждениям относятся фотостарение, новообразования кожи, некоторые фотодерматиты). Они возникают преимущественно за счет лучей спектра А, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года. Как правило, этот тип повреждений, результат воздействия продуктов свободно- радикальных реакций (свободные радикалы- это высоко-реактивные молекулы, активно взаимодействующие с белками, липидами и генетическим материалом клеток).
Опасное солнце
Вспышки на Солнце- большая опасность для человека и всего живого на Земле, поскольку плотность потока солнечного излучения может превышать обычный уровень космического излучения в тысячу раз. Так, выдающийся советский ученый А. Л. Чижевский связал периоды образования солнечных пятен с эпидемиями тифа (1883-1917 г) и холеры (1823-1923 г) в России. На основании сделанных графиков он еще в 1930 году предсказал возникновение обширной пандемии холеры в 1960-1962 годах, которая и началась в Индонезии в 1961 году, затем быстро распространилась на другие страны Азии, Африки и Европы. Сегодня получено множество данных, свидетельствующих о связи одиннадцатилетних циклов солнечной активности со вспышками заболеваний, а также с массовыми миграциями и сезонами бурного размножения насекомых, млекопитающих и вирусов.
Гематологи установили увеличение количество инфарктов и инсультов в периоды максимальной солнечной активности. Такая статистика связана с тем, что в это время у людей повышается свертываемость крови, а так как у больных с заболеваниями сердца компенсаторная деятельность угнетена, возникают сбои в его работе вплоть до некрозов сердечной ткани и кровоизлияний в мозг.
Наслаждаясь солнечным теплом, необходимо помнить не только о полезном действии солнечных лучей, но и о тех последствиях, которые могут возникнуть в случае злоупотребления ими.
Инфракрасное излучение и его роль в жизни человечества:
Солнечная радиация представлена преимущественно инфракрасным излучением, невидимым человеческому глазу. Именно оно нагревает земную почву, которая впоследствии отдает тепло атмосфере. Таким образом, поддерживается оптимальная для жизни на Земле температура и привычные климатические условия. Кроме Солнца источниками инфракрасного излучения являются все нагретые тела. По этому принципу работают все нагревательные приборы и устройства, которые позволяют разглядеть более или менее нагретые предметы в условиях плохой видимости. То, что человек не в состоянии воспринимать инфракрасный свет, не уменьшает его влияния на организм. Этот вид излучения нашел применение в медицине благодаря таким свойствам:
- расширение кровеносных сосудов, нормализация кровотока;
- увеличение количества лейкоцитов;
- лечение хронических и острых воспалений внутренних органов; профилактика кожных заболеваний;
- удаление коллоидных рубцов, лечение незаживающих ранений.
Инфракрасные термографы позволяют вовремя выявить заболевания, не поддающиеся диагностике с помощью других методов (тромбы, раковые опухоли и т.д.). Инфракрасное излучение является своеобразным «противоядием» от негативного ультрафиолета, поэтому его целительные свойства применяются для восстановления здоровья людей, длительное время пребывавших в космическом пространстве. Механизм воздействия инфракрасных лучей полностью не изучен и, как и любой вид радиации, при неграмотном использовании может нанести вред здоровью человека. Противопоказано лечение с помощью ИК-лучей при наличии гнойных воспалений, кровотечений, злокачественных опухолей, недостаточности мозгового кровообращения и сердечно-сосудистой системы.
Ультрафиолетовое излучение и его влияние на организм человека:
Ультрафиолетовый спектр солнечного света состоит из длинных, средних и коротких волн, которые отличаются физическими свойствами и характером воздействия на живые организмы. Ультрафиолетовые лучи, которые относятся к длинноволновому спектру, преимущественно рассеиваются в атмосфере и не достигают поверхности земли. Чем меньше длина волны, тем глубже проникает ультрафиолет в кожные покровы. Ультрафиолетовое излучение необходимо для поддержания жизни на Земле. На организм человека УФ-лучи оказывают следующее влияние:
— насыщение витамином D, необходимым для формирования костной ткани; — профилактика остеохондроза и рахита у детей;
— нормализация обменных процессов и синтеза полезных ферментов; — активация регенерации тканей;
— улучшение кровообращения, расширение сосудов;
— повышение иммунитета;
— снятие нервного возбуждения за счет стимуляции выработки эндорфинов.
Несмотря на объемный перечень положительных качеств, солнечные ванны не всегда эффективны. Длительное пребывание на солнце в неблагоприятное время или в периоды аномально высокой солнечной активности сводит на нет полезные свойства УФ-лучей. Ультрафиолетовое облучение в больших дозах имеет результат прямо противоположный ожидаемому: эритему (покраснение кожи) и солнечные ожоги; гиперемию, отечность; повышение температуры тела; головные боли; нарушение функций иммунной и центральной нервной систем; снижение аппетита, тошнота, рвота.
Можно назвать, по крайней мере, три объекта человеческого организма, на которые избыточное ультрафиолетовое излучение оказывает негативное влияние: кожа, глаза, иммунная система.
При воздействии на кожу солнечные лучи вызывают ожоги, преждевременное старение, риск развития рака кожи и меланомы. Прямое воздействие солнечных лучей приводит к повышению риска развития катаракты, фотокератита и фотоконъюктивита.
Негативное воздействие ультрафиолетового излучения на иммунную систему
проявляется иммунодефицитными состояниями- могут ослабнуть защитные
свойства организма. Под влиянием солнца может возрасти риск заболевания
вирусными инфекциями, в том числе вируса герпеса, бактериальными, паразитарными и грибковыми инфекциями.
Солнечная радиация и УФ радиация (полный спектр) включены в Перечень факторов, канцерогенных длячеловека. Эксперты Международного агентства по изучению рака (МАИР) относят солнечную радиацию к числу факторов с доказанными канцерогенными свойствами.
В более свежем обзорном исследовании 2023 года приводятся данные о наличии стойкой взаимосвязи между геомагнитными возмущениями и артериальным давлением: при серьезной геомагнитной буре часто повышается систолическое и диастолическое давление (от 3 до 8 мм ртутного столба). Между тем учащение сердечного ритма и повышение артериального давления- не самое страшное, по мнению некоторых ученых, что может произойти с человеческим организмом. Например, как обратила внимание научный сотрудник Института космических исследований РАН Тамара Бреус, во время сильных геомагнитных бурь, которые сопровождаются повышенным фоном космических лучей, происходит возрастание на 12% числа инфарктов и на 7%- инсультов.
Солнце является основой жизни на Земле. Это неоспоримый факт.
Под действием циклической деятельности Солнца и вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца возникла периодичность явлений, происходящих в природе. Она проявляется и в смене погоды, и в извержении вулканов, и в землетрясениях, и в наводнениях и т. д. Эта периодичность создала тот ритм в живых организмах, который составляет сущность их жизни. Солнечная радиация сильно влияет на Землю.
Солнце, а главным образом солнечная активность и солнечный свет оказывают влияние на жизнь людей, их жизнь зависит от Солнца, может порадовать яркими лучами, а может пагубно повлиять на здоровье.
