Bức Xạ Mặt Trời - Thiết Bị Ngôi Nhà

Bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lượng của Mặt Trời phát ra. Đây chính là nguồn năng lượng chính cho các quá trình phong hóa, bóc mòn, vận chuyển, bồi tụ trên Trái Đất, cũng như chiếu sáng và sưởi ấm cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời.

1.Khái niệm :

Bức xạ từ Mặt trời, được biết đến nhiều hơn là ánh sáng mặt trời, là hỗn hợp của các sóng điện từ từ hồng ngoại (IR) đến tia cực tím (UV). Tất nhiên nó bao gồm ánh sáng khả kiến, nằm giữa IR và UV trong phổ điện từ. Tất cả các sóng điện từ (EM) truyền đi với tốc độ xấp xỉ 3,0 x 10 8 m / s trong chân không. Mặc dù không gian không phải là một khoảng trống hoàn hảo, vì nó thực sự bao gồm các hạt mật độ thấp, sóng EM, neutrino và từ trường, nó chắc chắn có thể được xấp xỉ như vậy.

Khoảng cách trung bình giữa Trái đất và Mặt trời trên một quỹ đạo Trái đất là một AU (khoảng 150.000.000.000.000 m), nên sẽ mất khoảng 8 phút để bức xạ từ Mặt trời đến Trái đất. Trên thực tế, Mặt trời không chỉ tạo ra IR, ánh sáng nhìn thấy và UV. Sự kết hợp trong lõi thực sự phát ra các tia gamma năng lượng cao. Tuy nhiên, khi các photon tia gamma thực hiện hành trình gian khổ của chúng đến bề mặt Mặt trời, chúng liên tục bị plasma mặt trời hấp thụ và phát lại ở tần số thấp hơn. Vào thời điểm chúng nổi lên bề mặt, tần số của chúng chủ yếu chỉ nằm trong phổ IR / ánh sáng nhìn thấy / UV.

2.Tính chất của Bức xạ Mặt trời :

Trong các cơn bão mặt trời, Mặt trời cũng phát ra tia X. Bức xạ tia X từ Mặt trời lần đầu tiên được quan sát bởi T. Burnight trong chuyến bay tên lửa V-2. Điều này sau đó đã được xác nhận bởi Nhật Bản Yohkoh, một vệ tinh được phóng vào năm 1991. Khi bức xạ điện từ Mặt trời tấn công bầu khí quyển Trái đất, một phần của nó được hấp thụ trong khi phần còn lại tiến lên bề mặt Trái đất. Đặc biệt, tia cực tím được hấp thụ bởi tầng ozone và tái phát dưới dạng nhiệt, cuối cùng làm nóng tầng bình lưu. Một phần nhiệt lượng này được tái phát ra ngoài vũ trụ trong khi một phần được gửi đến bề mặt Trái đất.

Trong khi đó, bức xạ điện từ được hấp thụ bởi bầu khí quyển sẽ dẫn đến bề mặt Trái đất và làm nóng nó lên. Một phần nhiệt này vẫn ở đó trong khi phần còn lại được phát ra. Khi đến bầu khí quyển, một phần của nó bị hấp thụ và chỉ một phần nhỏ có thể đi qua lớp khiên chắn này. Đương nhiên, những cái được hấp thụ thêm vào sức nóng đã có. Sự hiện diện của khí nhà kính làm cho bầu khí quyển hấp thụ nhiều nhiệt hơn, làm giảm tỷ lệ sóng EM đi ra ngoài. Được biết đến như hiệu ứng nhà kính, đây là lý do tại sao nhiệt có thể tích tụ thêm.

Trái đất không phải là hành tinh duy nhất trải nghiệm hiệu ứng nhà kính. Đọc về hiệu ứng nhà kính đang diễn ra ở Sao Kim ở đây trong Vũ trụ ngày nay. Chúng tôi cũng có một bài viết thú vị nói về một nhà kính thực sự trên Mặt trăng vào năm 2014.

3. Bức xạ hạt :

Bức xạ hạt là bức xạ năng lượng ở dạng các hạt hạ nguyên tử di chuyển nhanh. Bức xạ hạt được gọi là chùm hạt nếu các hạt di chuyển theo cùng một hướng, giống như tia sáng.

Do sự lưỡng tính hạt-sóng, tất cả các hạt chuyển động cũng có tính chất sóng. Các hạt năng lượng cao hơn dễ dàng biểu lộ các đặc tính hạt, trong khi hạt năng lượng thấp lại dễ dàng biểu lộ đặc tính sóng

Bức xạ hạt hay còn gọi là gió Mặt Trời chủ yếu gồm các proton và electron. Đa phần thì chúng có hại cho các sinh vật, nhưng Trái Đất đã có tầng ozone bao phủ ngăn được phần nào ảnh hưởng có hại.

Năng lượng bức xạ hạt của Mặt Trời thường thấp hơn năng lượng bức xạ nhiệt 107 lần, và thâm nhập vào tầng khí quyển không quá 90 km. Khi đến gần Trái Đất, nó có vận tốc tới 300-1.525 km/s và mật độ 5-80 ion/cm³

4. Bức xạ điện từ :

Bức xạ điện từ (hay sóng điện từ) là sự kết hợp (nhân vector) của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng. Sóng điện từ cũng bị lượng tử hoá thành những “đợt sóng” có tính chất như các hạt chuyển động gọi là photon.

Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Sóng điện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằng mắt người và gọi là ánh sáng. Môn vật lý nghiên cứu sóng điện từ là điện động lực học, một chuyên ngành của điện từ học.

Bức xạ điện từ có hai dạng: bức xạ trực tiếp và bức xạ khuếch tán. Có bước sóng khá rộng từ bức xạ gamma đến sóng vô tuyến với năng lượng cực đại ở vùng quang phổ khả kiến. Đây chính là nguồn năng lượng chủ yêu để chiếu sáng và duy trì các hoạt động sinh hóa trên Trái Đất. Khi qua khí quyển Trái Đất, các bức xạ sóng ngắn có hại cho sự sống gần như bị tầng ozone hấp thụ hoàn toàn. Ngày nay do công nghiệp phát triển, các chất CFC thải vào khí quyển đang huỷ hoại dần dần tầng ozone, tạo ra nguy cơ bức xạ sóng ngắn sẽ tiêu diệt sự sống trên Trái Đất.

5.Năng lượng bức xạ Mặt trời :

Năng lượng bức xạ Mặt trời thường biểu diễn bằng cal/cm².phút

Năng lượng bức xạ Mặt trời ở gần Trái Đất ở vào khoảng 2 cal/cm².phút (hằng số mặt trời), có phổ nằm trong dải bước sóng 0,17-4 μm với cực đại ở khoảng 0,475 μm.

Toàn bộ Trái Đất nhận được từ Mặt Trời 2,4.1018 cal/phút, gồm 48% năng lượng thuộc dải phổ ánh sáng khả kiến (λ = 0,4-0,76 μm), 7% tia cực tím (λ < 0,4 μm) và 45% thuộc dải phổ hồng ngoại và sóng vô tuyến (λ > 0,76 μm).