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什麼是陽光?概念、起源、成分、重要性、風險和好處

2024-09-12自然科學437

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我們解釋什麼是陽光,它的起源和成分是什麼。另外,為什麼它如此重要,它的風險和好處。

什麼是陽光?概念、起源、成分、重要性、風險和好處

地球赤道地區每年接受約 4,000 小時的陽光。

什麼是陽光?

我們將太陽光稱為來自太陽系中心恆星太陽的全光譜電磁輻射。它在天空中的存在決定了白天和黑夜的區別,並構成了我們各個層面的世界觀的重要組成部分。

太陽是我們所知的最重要、最恆定的光和熱源,因此地球擁有了理想的生命條件。這顆恆星發出的電磁輻射穿透大氣層,在紅外線、可見光和紫外線這三種光譜中達到每瓦電磁功率 93 流明的照明強度。

陽光到達地球表面的方式很大程度上取決於行星的軌道位置、其傾斜和旋轉運動,以及大氣(尤其是臭氧層)耗散的能量百分比。

我們的星球在其赤道地區每年接受約 4,000 小時的陽光,據估計,如果沒有這些自然過濾器,其強度將會使我們的星球變得更熱並且更像沙漠,類似於我們的鄰居火星。

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陽光的起源

什麼是陽光?概念、起源、成分、重要性、風險和好處

太陽產生不同程度的熱和電磁輻射。

太陽光是發生在太陽中心的核融合反應的產物,其中豐富的氫在恆星巨大引力的作用下轉化為氦和其他較重的元素(恆星擁有超過 99% 的恆星引力)。

這枚太空中的永恆原子彈會產生不同程度的熱量和電磁輻射,在其最外層光球層達到熱平衡和最高溫度,以及多種電磁波,其可見光譜就是我們所說的太陽光或自然光。

陽光的成分

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如果陽光透過棱鏡,它會分解成各種波長。

陽光由能量而非物質透過空間的傳播組成,即以輻射的形式沿著五個不同的波長區域傳播,這些波長區域是:

  • 紫外線 C (UVC) 光。最高頻率的光,範圍在 100 至 280 nm 之間。幸運的是,其中大部分被大氣吸收,因為它對生命和DNA有著強烈的影響。它的名字來自這樣的事實:它的範圍遠高於紫光,即人眼可以捕捉到的最高範圍,也就是說,它是一種不可見的光。

  • 紫外線 B 光 (UVB)。它的波長範圍在 280 至 315 nm 之間,對大氣產生強烈影響,引發大部分光化學反應,例如臭氧層的產生。透過這種方式,它也以非常低的量到達地球表面。

  • 紫外線 A 光 (UVA)。它的範圍在 315 至 400 nm 之間,是對地球表面影響最大的高頻輻射形式,但人眼不可見。我們將其歸功於我們的皮膚曬黑,但也有皮膚癌的可能性。

  • 可見光範圍。這些光的波長範圍擴展至 400 至 700 nm,構成了可見光譜。如果陽光透過棱鏡,就像大氣中的雨滴一樣,我們可以看到它如何分解成各種波長,在我們看來,這些波長構成了不同的顏色:紫色(約400 nm)、藍色(約450 nm)、綠色(約520 nm) nm)、黃色(約 600 nm)、橙色(約 650 nm)和紅色(約 700 nm)。

  • 紅外線範圍燈。波長範圍在 700 nm 至 1000 μm 之間,是太陽提供的最大熱量的輻射,人眼無法察覺,可分為三種類型: 近紅外線(800 nm 至 2500 nm)。 50 μm)和遠紅外線(50 至1000 μm)。

陽光的重要性

陽光對我們的星球的存在至關重要,從很多方面來說。一方面,它的輻射提供了在大氣層和原始岩石圈中發起各種化學反應所需的能量,其直接後果是臭氧層的形成和地球氣候的改變,最終導致了有利於生命出現的條件。

沒有陽光,光合作用就不可能進行,生命就得求助於其他方法來產生、聚集和演化。陽光向大氣提供熱量,形成自然循環的氣候季節。如果沒有陽光,我們的世界很可能會變成一個寒冷而死氣沉沉的世界,就像太陽系的外行星一樣。

陽光照在植物上

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光合作用由太陽能驅動的一系列化學反應組成。

植物的生存得益於水、二氧化碳 (CO2)和陽光等無機元素的使用,以及生物化學上可用的糖的合成過程,即光合作用。這就是植物需要暴露在陽光下的原因(當然,程度取決於物種)。

光合作用由藻類、藍藻和所有形式的植物進行,由太陽能量驅動的一系列化學反應組成,根據以下公式形成葡萄糖:

6CO2 + 6H2O + E = C6H12O6 + O2

正如我們將看到的,這個過程產生的氧氣不足,這些氧氣被釋放到大氣中,使動物可以呼吸。一旦透過光合作用獲得葡萄糖,植物就可以定期氧化(細胞呼吸),獲得維持新陳代謝、生長、繁殖等所需的ATP 。

陽光的好處

什麼是陽光?概念、起源、成分、重要性、風險和好處

陽光會產生膽鈣化醇,一種天然的抗憂鬱劑。

暴露在陽光下對人體有幾個正面的影響,這不僅是為我們提供溫暖和可感知的光,還可以感知我們周圍的世界。其優點包括:

  • 維生素 D 的代謝。

  • 一氧化氮的釋放。其對身體的影響包括調節血壓。

  • 膽鈣化醇的生產。一種天然抗憂鬱藥,在經歷黑暗冬季的人群中,其水平會降低,並與夏季抑鬱症有關。

陽光照射的風險

關於陽光是否完全有益,或者它是否也是某些類型黑色素瘤或皮膚癌的危險因素,存在著許多爭論。眾所周知,較高頻率形式的紫外線輻射對 DNA 具有巨大的影響,以至於它們可以在實驗室中用作殺菌劑。然而,通常落在地球表面的這種光的強度並不高;在20世紀末臭氧層因大氣污染而減弱的年代裡,這種情況可能會改變。


標籤: 生物學

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