การแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์: ประเภท คุณสมบัติ และคำจำกัดความ

รังสีแสงอาทิตย์: ประเภท คุณสมบัติ และคำจำกัดความ
คำจำกัดความของรังสีดวงอาทิตย์: คือพลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

เมื่อเราพูดถึงปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกของเรา เราใช้แนวคิดเรื่องการฉายรังสีและการฉายรังสีการฉายรังสีจากแสงอาทิตย์คือพลังงานที่ได้รับต่อหน่วยพื้นที่ (J/m2) ซึ่งเป็นพลังงานที่ได้รับในช่วงเวลาที่กำหนดในทำนองเดียวกัน การแผ่รังสีแสงอาทิตย์คือพลังงานที่ได้รับในทันที โดยแสดงเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2)

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นในนิวเคลียสของแสงอาทิตย์และเป็นแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์รังสีนิวเคลียร์ก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่หรือความยาวคลื่นต่างๆรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วแสง (299,792 กม. / วินาที)
เผยโฉม Solar Radiance: การเดินทางสู่ประเภทและความสำคัญของการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์
ค่าเอกพจน์คือค่าคงที่ของแสงอาทิตย์ค่าคงที่แสงอาทิตย์คือปริมาณรังสีที่ได้รับทันทีต่อหน่วยพื้นที่ในส่วนนอกของชั้นบรรยากาศโลกในระนาบตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ยแล้วค่าคงที่ของแสงอาทิตย์คือ 1.366 W/m2

ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์
รังสีดวงอาทิตย์ประกอบด้วยรังสีประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

รังสีอินฟราเรด (IR): รังสีอินฟราเรดให้ความร้อนและคิดเป็น 49% ของรังสีดวงอาทิตย์
รังสีที่มองเห็นได้ (VI): คิดเป็น 43% ของรังสีและให้แสงสว่าง
รังสีอัลตราไวโอเลต (UV): คิดเป็น 7%
รังสีประเภทอื่นๆ: คิดเป็นประมาณ 1% ของรังสีทั้งหมด
ประเภทของรังสีอัลตราไวโอเลต
ในทางกลับกัน รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท:

อัลตราไวโอเลต A หรือ UVA: พวกมันผ่านชั้นบรรยากาศได้อย่างง่ายดาย เข้าถึงพื้นผิวโลกทั้งหมด
อัลตราไวโอเลต B หรือ UVB: ความยาวคลื่นสั้นมีความยากลำบากในการผ่านชั้นบรรยากาศมากขึ้นเป็นผลให้พวกมันไปถึงเขตเส้นศูนย์สูตรได้เร็วกว่าที่ละติจูดสูง
อัลตราไวโอเลต C หรือ UVC: ความยาวคลื่นสั้นพวกมันไม่ผ่านชั้นบรรยากาศชั้นโอโซนจะดูดซับพวกมันแทน
คุณสมบัติของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์
การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดจะกระจายไปในสเปกตรัมกว้างที่มีแอมพลิจูดไม่สม่ำเสมอโดยมีรูปร่างเหมือนระฆัง เหมือนกับปกติของสเปกตรัมของวัตถุสีดำที่ใช้จำลองแหล่งกำเนิดสุริยะจึงไม่เน้นความถี่เดียว

การแผ่รังสีสูงสุดจะมีศูนย์กลางอยู่ที่แถบรังสีหรือแสงที่ตามองเห็น โดยมีจุดสูงสุดที่ 500 นาโนเมตรนอกชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งสอดคล้องกับสีเขียวอมฟ้า

ตามกฎหมายของเวียนนา แถบรังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะแกว่งไปมาระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับรังสีที่มองเห็นได้ และเทียบเท่ากับ 41% ของรังสีทั้งหมดภายในรังสีที่มีการสังเคราะห์แสงจะมีแถบย่อยที่มีการแผ่รังสี:

น้ำเงินม่วง (400-490 นาโนเมตร)
สีเขียว (490-560 นาโนเมตร)
สีเหลือง (560-590 นาโนเมตร)
สีส้มแดง (590-700 นาโนเมตร)
เมื่อข้ามชั้นบรรยากาศ รังสีดวงอาทิตย์จะถูกสะท้อน การหักเห การดูดกลืน และการแพร่ของก๊าซในชั้นบรรยากาศต่างๆ ในระดับที่แปรผันตามฟังก์ชันของความถี่

ชั้นบรรยากาศของโลกทำหน้าที่เป็นตัวกรองส่วนนอกของบรรยากาศดูดซับส่วนหนึ่งของรังสี และสะท้อนส่วนที่เหลือออกสู่อวกาศโดยตรงองค์ประกอบอื่นๆ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ เมฆ และไอน้ำ ซึ่งบางครั้งแปลงเป็นรังสีแบบกระจาย

เราต้องจำไว้ว่ารังสีดวงอาทิตย์ไม่เหมือนกันทุกที่ตัวอย่างเช่น พื้นที่เขตร้อนได้รับรังสีดวงอาทิตย์มากที่สุดเนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์เกือบจะตั้งฉากกับพื้นผิวโลก

เหตุใดการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์จึงจำเป็น?
พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักและเป็นเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนสิ่งแวดล้อมของเราพลังงานแสงอาทิตย์ที่เราได้รับจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์มีส่วนสำคัญต่อกระบวนการทางชีวภาพทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสง การรักษาอุณหภูมิอากาศของโลกให้สอดคล้องกับสิ่งมีชีวิต หรือลม

พลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกที่มาถึงพื้นผิวโลกนั้นมากกว่าพลังงานที่มนุษย์ทุกคนใช้ในปัจจุบันถึง 10,000 เท่า

รังสีดวงอาทิตย์ส่งผลต่อสุขภาพอย่างไร?
รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถส่งผลกระทบหลายอย่างต่อผิวหนังมนุษย์ ขึ้นอยู่กับความเข้มและความยาวของคลื่น

รังสี UVA ทำให้ผิวแก่ก่อนวัยและเป็นมะเร็งผิวหนังได้นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับดวงตาและระบบภูมิคุ้มกันได้

รังสี UVB ทำให้เกิดการไหม้แดด ผิวคล้ำ ผิวชั้นนอกหนาขึ้น มะเร็งผิวหนัง และมะเร็งผิวหนังประเภทอื่นๆนอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับดวงตาและระบบภูมิคุ้มกันได้

ชั้นโอโซนป้องกันรังสี UVC ส่วนใหญ่ไม่ให้เข้ามายังโลกในวงการแพทย์ รังสี UVC อาจมาจากหลอดไฟบางชนิดหรือลำแสงเลเซอร์ และใช้ในการฆ่าเชื้อโรคหรือช่วยรักษาบาดแผลนอกจากนี้ยังใช้เพื่อรักษาสภาพผิวบางอย่าง เช่น โรคสะเก็ดเงิน โรคด่างขาว และก้อนเนื้อบนผิวหนังที่เป็นสาเหตุของมะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิดทีเซลล์ที่ผิวหนัง

ผู้แต่ง: Oriol Planas – วิศวกรเทคนิคอุตสาหกรรม