Radiazione solare

La radiazione solare è l'insieme delle onde elettromagnetiche emesse dal sole .

È costituito dall'intero spettro di radiazioni, dal lontano ultravioletto come i raggi gamma alle onde radio e alla luce visibile . La radiazione solare contiene anche raggi cosmici di particelle animate di velocità ed energia estremamente elevate. Alcune di queste radiazioni vengono filtrate dallo strato di ozono prima di raggiungere la troposfera . Tramite la fotosintesi è necessario per la maggior parte delle specie che vivono sulla Terra.

Composizione

L'emissione di onde elettromagnetiche da parte del Sole è opportunamente modellata da un corpo nero a 5.800 Kelvin , e può quindi essere descritta dalla legge di Planck . L'emissione massima è nel verde ( λ = 504 nm), e la distribuzione della radiazione è circa metà nella luce visibile, metà nell'infrarosso , con l'1% nell'ultravioletto .

Arrivata al livello del mare , cioè aver attraversato l'intera atmosfera terrestre , parte della radiazione solare è stata assorbita. Nello spettro opposto, possiamo vedere in particolare le bande di assorbimento per l'ozono (che assorbe gran parte dei raggi ultravioletti), ossigeno , anidride carbonica e acqua .

Variazioni

La radiazione solare ricevuta al suolo varia nel tempo, da un lato in funzione delle variazioni dell'attività solare, dall'altro in funzione delle stagioni (secondo l'inclinazione della Terra) e all'interno di ogni stagione secondo le variazioni naturali e antropiche della nuvolosità. Un recente studio ha ricostruito l'evoluzione della radiazione solare ricevuta in superficie nell'Europa occidentale nel corso di oltre un secolo (1900-2014).

Natura

Il Sole emette radiazioni elettromagnetiche in cui si trovano raggi gamma , X , UV , luce visibile , infrarossi , microonde e onde radio , a seconda della frequenza di emissione. Tutti questi tipi di radiazioni elettromagnetiche trasportano energia. Il livello di irraggiamento misurato sulla superficie della Terra dipende dalla lunghezza d'onda della radiazione solare.

L'intensità della radiazione non è costante e aumenta durante i brillamenti solari durante i massimi del ciclo solare . La radiazione solare è suddivisa in tre parti:

L'emissione del sole calmo (vedi costante solare ),
La componente che varia lentamente,
Le esplosioni solari .

Lo studio della radiazione elettromagnetica del Sole mediante radioastronomia ha permesso enormi progressi nella comprensione del funzionamento interno del Sole. Le onde radio emesse dal Sole provengono principalmente dai plasmi che costituiscono la cromosfera e la corona solare . Le onde centimetriche corrispondono agli strati inferiori della cromosfera mentre la corona emette onde HF. Il plasma agisce come un filtro passa-alto la cui frequenza di taglio dipende dalla densità elettronica del mezzo. Questa frequenza (in Hz ) viene calcolata utilizzando la seguente formula:

f = 9 {\ sqrt {N_ {e}}}

dove N e è la densità elettronica del plasma in elettroni / m 3 . Ad esempio, nella cromosfera, a 18.000 K, la densità elettronica è pari a 10 18 alla frequenza di 9 GHz ( lunghezza d'onda 3 cm ).

Nel 2017 , i dati di interruzione dei sistemi GPS causati dalla radiazione solare, registrati in 16 anni da una costellazione di 23 satelliti, sono stati aperti agli scienziati meteorologici dal National Laboratory di Los Alamos ( New Mexico ).

Radiazione sulla Terra

Una piccola parte della radiazione solare raggiunge la Terra superficie , dalle onde radio HF verso le più morbidi UV raggi, il resto essendo riflessa o assorbita dalla atmosfera e l'ionosfera .
Quando raggiunge la superficie della Terra, a seconda dell'albedo della superficie colpita, viene riflessa una parte maggiore o minore della radiazione. L'altra parte di questa radiazione viene assorbita dalla superficie della Terra (convertita in calore ) o dagli esseri viventi che vi abitano, in particolare le piante ( fotosintesi ). Questa fonte di energia , chiamata energia solare , è la base della vita.

La radiazione solare totale ricevuta sulla Terra è la somma della radiazione diretta e diffusa. In media nel mondo, il 61% delle radiazioni ricevute è diretto. A seconda di dove ti trovi sulla Terra, questa quota varia notevolmente. Ad Amburgo, ad esempio, il 60% della radiazione annuale è diffusa, mentre al Cairo la radiazione diffusa rappresenta solo il 29%.

A titolo di confronto, la radiazione solare sarebbe 10.000 volte più potente di tutto il consumo energetico umano combinato.

In condizioni terrestri, la radiazione termica è compresa tra 0,1 e 100 micrometri . È caratterizzato dall'emissione di radiazioni a scapito dell'energia termica del corpo emittente. Pertanto, un corpo che emette radiazione termica diminuisce la sua energia termica mentre un corpo che riceve radiazione termica aumenta la sua energia termica. Il sole emette principalmente nella radiazione visibile, tra 0,4 e 0,8 micrometri . Quindi, entrando in contatto con un corpo, la radiazione solare aumenta la temperatura di quel corpo.

Importanza dell'ecosistema

È maggiorenne per la vita sulla terra. La radiazione solare è infatti:

fonte di energia solare , energia radiante che rende possibile la vita sulla Terra da un lato fornendo energia termica (calore, che consente la presenza di acqua allo stato liquido e vapore) e dall'altro come fonte di energia luminosa (luce );
necessario per la fotosintesi (utilizzato dalle piante , ma anche dai licheni e da alcuni microrganismi). La luce solare è quindi all'origine di quasi tutte le reti alimentari (e la maggior parte del carbonio fossile);
permette l'orientamento di molte specie (grazie alla naturale polarizzazione della luce solare, anche quando viene riflessa dalla luna, durante il chiaro di luna ); alcune specie utilizzano la polarizzazione della luce riflessa dall'acqua o dalla cuticola di alcune piante;
contribuisce alla purificazione chimica dell'acqua distruggendo alcune molecole ecotossiche o indesiderabili (quando l'acqua non è troppo torbida ). La luce solare (UV) forma e mantiene lo strato di ozono che protegge gli ecosistemi dai raggi UV cancerogeni e distruttivi in eccesso (contribuendo a formare ozono troposferico tossico ed ecotossico, principalmente a livello del suolo) dagli inquinanti noti come "precursori dell'ozono", emessi da motori, caldaie centrali, fuochi ...
I raggi UV solari aiutano anche a distruggere alcuni dei microbi viventi o sopravvissuti negli strati superiori delle acque superficiali e oceaniche (spettro ultravioletto).
Il calore fornito dal sole ha un effetto sinergico che rafforza l'effetto disinfettante dei raggi UV solari, ma quando il cielo è luminoso ma coperto, questo effetto scompare.

Importanza per la salute

La luce solare è necessaria per la salute umana:

il ciclo giorno-notte, chiamato nycthemeral, contiene la maggior parte dei cicli biologici umani;
i raggi UV solari sono necessari per la sintesi della vitamina D ;
I raggi UV solari contribuiscono anche a distruggere alcuni microbi vivi o sopravvissuti o ad avere acque di balneazione contaminate o acque che potrebbero essere utilizzate come acqua potabile o di irrigazione , con minore efficienza in acque torbide o rese torbide dalle attività umane.
Questa proprietà viene utilizzata per la distruzione dei batteri fecali (es: Escherichia coli ed Enterococcus faecalis ) da parte di alcuni dispositivi di purificazione dell'acqua rustici ea basso consumo energetico adatti a regioni molto soleggiate (disinfezione totale in 3-6 ore, con mezzi economici, in modo efficiente (in la presenza di ossigeno), testato in India, Sud Africa ...). Rispettando determinate condizioni, lo stesso processo sembra essere in grado di distruggere efficacemente molti virus e uova di parassiti.

Note e riferimenti

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Questa temperatura è quella dello strato esterno del sole.
I raggi infrarossi rappresentano circa il 48% dell'energia ricevuta e i raggi ultravioletti il 9%.
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Vedi anche

Bibliografia

: documento utilizzato come fonte per questo articolo.

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