Lumière du soleil

Lumière du soleil qui brille à travers les nuages , donnant lieu à rayons crépusculaires.

La lumière du soleil est une partie de la radiation électromagnétique émise par le Soleil , en particulier infrarouge, visible et ultraviolet lumière. Sur Terre , la lumière du soleil est filtrée à travers l' atmosphère de la Terre , et est évident que la lumière du jour quand le soleil est au-dessus du horizon.

Lorsque le rayonnement solaire direct ne est pas bloquée par les nuages, il est connu que le soleil, une combinaison de brillante lumière et la chaleur rayonnante. Quand il est bloqué par les nuages ou se reflète sur d'autres objets, il est connu que la lumière diffuse.

Le Organisation météorologique mondiale utilise le terme "de la durée d'ensoleillement» pour signifier le temps cumulé au cours de laquelle une zone reçoit directe irradiance du Soleil d'au moins 120 watts par mètre carré.

La lumière du soleil peut être enregistrée à l'aide d'un enregistreur de soleil, pyranomètre ou pyrheliometer.

Lumière du soleil prend environ 8,3 minutes pour atteindre la Terre. En moyenne, il faut de l'énergie entre 10000 et 170000 années de laisser l'intérieur du soleil et ensuite être émise par la surface sous forme de lumière.

Lumière directe du soleil a une efficacité lumineuse d'environ 93 lumens par watt de flux énergétique. La lumière du soleil fournit éclairement d'environ 100 000 lux ou lumens par mètre carré à la surface de la Terre. Le montant total d'énergie reçue au niveau du sol du soleil au zénith est 1004 watts par mètre carré, qui est composé de 527 watts de rayonnement infrarouge, 445 watts de lumière visible , et 32 watts de ultraviolet rayonnement. Au sommet de l'atmosphère la lumière du soleil est environ 30% plus intense, avec plus de trois fois la fraction du rayonnement ultraviolet (UV), avec la plupart des UV supplémentaire consistant biologiquement endommager ultraviolet court.

La lumière du soleil est un facteur clé dans la photosynthèse , un processus vital pour de nombreux êtres vivants sur Terre.

Composition puissance et

Spectre d'irradiance solaire au-dessus atmosphère et à la surface. Extreme UV et des rayons X sont produits (à gauche de la gamme de longueur d'onde montré), mais comprennent de très petites quantités de puissance de sortie totale du Soleil.

Le spectre du rayonnement solaire du Soleil est proche de celle d'un corps noir avec une température d'environ 5800 K . Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique à travers la plupart de la spectre électromagnétique. Bien que le soleil produit Les rayons gamma à la suite de la processus de fusion nucléaire, l'énergie ces super haut photons sont convertis en photons d'énergie plus faibles avant qu'ils ne atteignent la surface du Soleil et sont émis dans l'espace. En conséquence, le Soleil ne émet pas de rayons gamma. Le Soleil ne, cependant, émettent Rayons X, rayons ultraviolets , la lumière visible , infrarouge, et même les ondes radio.

Bien que, comme mentionné, le solaire corona est une source de ultraviolet extrême et rayons X, ces rayons ne représentent qu'une très petite quantité de la puissance de sortie du Soleil (voir spectre à droite) et ne seront pas examinées plus avant. Le spectre de la quasi-totalité solaire rayonnement électromagnétique frappant l' atmosphère de la Terre se étend sur une gamme de 100 nm à environ 1 mm. Cette bande de puissance de rayonnement significatif peut être divisé en cinq régions dans l'ordre croissant de longueurs d'onde:

• Ultraviolet C ou (UVC) plage, qui se étend sur une gamme de 100 à 280 nm. Le terme ultraviolet se réfère au fait que le rayonnement est à une fréquence plus élevée que la lumière violette (et donc aussi invisible à l' oeil humain). En raison de l'absorption par l'atmosphère très peu atteint la surface de la Terre. Ce spectre de rayonnement a a des propriétés germicides, et est utilisé dans lampes germicides.
• Ultraviolet B ou (UVB) gamme se étend de 280 à 315 nm. Il est également fortement absorbée par l'atmosphère, et avec UVC est responsable de la réaction photochimique conduisant à la production de la couche d'ozone. Directement endommage l'ADN et les causes les coups de soleil.
• A ou UV (UVA) se étend entre 315 et 400 nm. Cette bande était autrefois considérée comme moins dommageables pour l'ADN , et donc est utilisé dans artificielle cosmétique bronzage ( les cabines de bronzage et les lits de bronzage) et PUVA thérapie pour le psoriasis. Cependant, les UV A est maintenant connu pour causer des dommages importants à l'ADN par des voies indirectes (de formation de les radicaux libres et espèces réactives de l'oxygène), et est capable de provoquer le cancer.
• Visible plage ou la lumière se étend sur 380 à 780 nm. Comme son nom l'indique, ce est cette plage qui est visible à l'œil nu.
• Infrarouge qui se étend sur 700 nm à 10 nm ⁶ (1 mm). Il est responsable d'une partie importante du rayonnement électromagnétique qui atteint la terre. Il est également divisé en trois types en fonction de la longueur d'onde:
  • Infrarouge-A: 700 nm à 1400 nm
  • Infrarouge-B: 1 400 nm à 3000 nm
  • Infrarouge-C: 3000 nm à 1 mm.

La lumière du soleil dans l'espace au sommet de l'atmosphère de la Terre à une puissance de 1 366 watts / m ² se compose (par l'énergie totale) de la lumière d'environ 50% infrarouge, 40% de la lumière visible, et 10% de la lumière ultraviolette. Au niveau du sol ce qui diminue à environ 1120-1000 watts / m ^2, et par des fractions d'énergie à 44% de la lumière visible, ultraviolette 3% (avec le Soleil au zénith, mais moins à d'autres angles), et l'infrarouge reste. Ainsi, la composition de la lumière du soleil au niveau du sol, par mètre carré, avec le soleil au zénith, est d'environ 527 watts de rayonnement infrarouge, 445 watts de lumière visible , et 32 watts de ultraviolet rayonnement.

Calcul

Pour calculer la quantité de lumière solaire atteignant le sol, à la fois le orbite elliptique de la Terre et de la atténuation par l'atmosphère de la Terre doivent être prises en compte. L'éclairement solaire extraterrestre (E _ext), corrigée de l'orbite elliptique en utilisant le nombre de jours de l'année (dn), est donnée par

où dn = 1 le 1er Janvier; dn = 2 le 2 Janvier; DN = 32 le 1er Février, etc. Dans cette formule dn-3 est utilisé, parce que dans les temps modernes Périhélie de la Terre, l'approche la plus proche du Soleil et donc le _poste E maximale se produit environ 3 Janvier de chaque année. La valeur de 0.033412 est déterminée sachant que le rapport entre le périhélie (0.98328989 UA) au carré et l'aphélie (1.01671033 UA) au carré doit être d'environ 0,935338.

La constante d'éclairement solaire (E _SC), est égal à 128 × 10 ³ lx. L'éclairement directe normal (E _dn), corrigé des effets d'atténuation de l'atmosphère est donné par:

où c est la atmosphérique coefficient et m extinction est le rapport optique masse d'air.

Constante solaire

La constante solaire, une mesure de densité de flux, est la quantité d'énergie solaire entrant rayonnement électromagnétique par unité de surface qui soit incidente sur un plan perpendiculaire aux rayons, à une distance d'une unité astronomique (UA) (à peu près la distance moyenne entre le Soleil et la Terre). Le «constante solaire» comprend tous les types de rayonnement solaire, non seulement le lumière visible . Sa valeur moyenne a été pensé pour être d'environ 1,366 kW / m², variant légèrement avec l'activité solaire , mais les récentes recalibrage des observations satellitaires pertinentes indiquent une valeur plus proche de 1,361 kW / m² est plus réaliste. Ce rayonnement est d'environ 50% infrarouge, visible de 40%, et environ 10% ultraviolet dans la partie supérieure de l'atmosphère.

Total (STI) et l'irradiance solaire spectrale (SSI) sur Terre

Irradiance solaire totale (TSI) - la quantité de rayonnement solaire reçue au sommet de l'atmosphère de la Terre - a été précédemment mesurée par satellite pour être à peu près 1,366 kilowatts par mètre carré (kW / m²), mais plus récemment NASA cite STI 1361 W / m² par rapport à ~ 1366 W / m² à partir d'observations antérieures, fondées sur les résultats d'une série de la NASA et de l'ESA satellite moniteurs STI continue aujourd'hui avec le Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor Satellite / ACRIM3, SOHO / VIRGO et Observations SORCE / TIM. Cette «découverte est cruciale pour l'examen du budget énergétique de la planète Terre et l'isolement du changement climatique dû aux activités humaines." En outre, le SORCE Spectral Irradiance Monitor (SIM) a trouvé dans la même période que irradiance solaire spectrale (SSI) à UV (ultraviolet) longueur d'onde correspond de façon moins claire, et sans doute plus compliqué, avec les réponses de climat de la Terre que précédemment supposé, alimentant larges avenues de nouvelles recherches dans "la connexion du Soleil et de la stratosphère, troposphère, Le climat de la biosphère, océan, et la Terre ".

Intensité dans le système solaire

Lumière du soleil sur Mars est plus faible que sur Terre. Cette photo d'un coucher de soleil martien a été imagée par Mars Pathfinder.

Différents organes de l' Système Solaire reçoivent la lumière d'une intensité inversement proportionnelle au carré de leur distance de Sun. Une table grossière en comparant la quantité de rayonnement solaire reçue par chaque planète dans le système solaire suit (à partir des données ):

La luminosité réelle de la lumière solaire qui serait observée à la surface dépend également de la présence et de la composition d'un atmosphère. Par exemple Épaisse atmosphère de Vénus reflète plus de 60% de la lumière solaire qu'il reçoit. L'illumination réelle de la superficie est de 14 000 lux, comparable à celle de la Terre "dans la journée avec des nuages couvert".

Lumière du soleil sur Mars serait plus ou moins comme en plein jour sur des lunettes de soleil de la Terre, et comme on peut le voir sur les photos prises par les rovers, il ya assez de ciel rayonnement diffus que les ombres ne semblent pas particulièrement sombre. Ainsi, il donnerait perceptions et "sentir" très semblable à la lumière du jour de la Terre.

Pour fins de comparaison, la lumière du soleil sur Saturne est légèrement plus brillante que la lumière du soleil de la Terre à le coucher du soleil ou le lever moyenne (voir la lumière du jour pour la table de comparaison). Même sur Pluton la lumière du soleil serait encore assez brillant pour correspondre à presque le salon moyenne. Pour voir la lumière du soleil aussi sombre que la lune pleine sur la Terre, une distance d'environ 500 UA (~ 69 heures-lumière) est nécessaire; il ya seulement une poignée d'objets dans le système solaire connue en orbite plus loin que une telle distance, parmi eux 90 377 Sedna et (87269) 2000 OO67.

Eclairage de surface

Le spectre de l'éclairage de surface dépend élévation solaire due aux effets atmosphériques, avec la composante bleue de l'atmosphère spectrale diffusion dominant pendant le crépuscule avant et après le lever et le coucher du soleil, respectivement, et dominante rouge pendant le lever et le coucher du soleil. Ces effets sont apparents à la lumière naturelle photographie où la principale source d'éclairage est la lumière du soleil que la médiation de l'atmosphère.

Selon Craig Bohren, «absorption préférentielle de la lumière solaire par l'ozone sur les chemins de l'horizon longues donne le ciel bleu de son zénith quand le soleil est près de l'horizon".

Voir diffuser rayonnement du ciel pour plus de détails.

les effets du climat

Sur Terre, le rayonnement solaire est évident que le jour quand le soleil est au-dessus du horizon. Ce est pendant la journée, et aussi en été près des pôles dans la nuit, mais pas du tout en hiver près des pôles. Lorsque le rayonnement direct ne est pas bloquée par les nuages, il est connu que le soleil, la combinaison de la perception de la lumière blanc lumineux (la lumière du soleil dans le sens strict) et le réchauffement. Le réchauffement sur le corps, le sol et d'autres objets dépend de la absorption (rayonnement électromagnétique) du rayonnement électromagnétique sous la forme de chaleur .

La quantité de rayonnement intercepté par un corps planétaire varie inversement avec le carré de la distance entre l'étoile et la planète. De la Terre orbite et changement obliquité avec le temps (plus de milliers d'années), formant parfois un cercle presque parfait, et à d'autres moments tendant à une excentricité orbitale de 5% (1,67% actuellement). Le total insolation reste presque constant en raison de la deuxième loi de Kepler ,

où est la "vitesse de surface" invariant. Autrement dit, l'intégration sur la période orbitale (également invariant) est une constante.

Si nous supposons que la puissance P du rayonnement solaire en tant que constante dans le temps et l'irradiation solaire donnée par la loi de l'inverse carré, on obtient également l'insolation moyenne comme une constante.

Mais la répartition saisonnière et latitudinale et l'intensité de rayonnement solaire reçue à la surface de la Terre varie également. Par exemple, à des latitudes de 65 degrés le changement dans l'énergie solaire en été et en hiver peut varier de plus de 25% en raison de la variation orbitale de la Terre. Parce que les changements en hiver et en été ont tendance à compenser, le changement de l'insolation moyenne annuelle à un endroit donné est proche de zéro, mais la redistribution de l'énergie entre l'été et l'hiver ne affecte fortement l'intensité des cycles saisonniers. Ces changements associés à la redistribution de l'énergie solaire sont considérées comme une cause probable pour les allées et venues des dernières périodes glaciaires (voir: cycles de Milankovitch ).

Les variations passées de l'irradiance solaire

Les observations spatiales de l'irradiance solaire ont commencé en 1978. Ces mesures montrent que la constante solaire ne est pas constante. Il varie avec le cycle solaire solaire de 11 ans. Lorsque remontant plus loin dans le temps, il faut se appuyer sur des reconstructions d'éclairement, en utilisant les taches solaires pour les 400 dernières années ou radionucléides cosmogéniques pour revenir dix mille années. Ces reconstitutions ont été effectuées. Ces études montrent que l'irradiance solaire ne varie avec périodicités distinctes telles que: 11 ans (Schwabe), 88 années (cycle Gleisberg), 208 années (cycle DeVries) et 1000 années (cycle Eddy).

La vie sur Terre

Ce court métrage explore le lien vital entre la Terre et le Soleil

L'existence de presque tous la vie sur Terre est alimentée par la lumière du soleil. Plus autotrophes, comme les plantes, utiliser l'énergie de la lumière du soleil, combiné avec le dioxyde de carbone et de l'eau, pour produire des sucres simples, un processus connu sous le nom de la photosynthèse . Ces sucres sont ensuite utilisés comme blocs de construction et d'autres voies de synthèse qui permettent à l'organisme de se développer.

Hétérotrophes, tels que les animaux, utiliser la lumière du soleil indirectement par la consommation des produits de autotrophes, soit en consommant autotrophes, en consommant leurs produits ou en consommant d'autres hétérotrophes. Les sucres et d'autres composants moléculaires produits par les autotrophes sont ensuite décomposés, libérant de l'énergie solaire emmagasinée, et permet de donner une heterotroph l'énergie nécessaire à la survie. Ce processus est connu sous le nom respiration cellulaire.

En la préhistoire, les humains ont commencé à étendre ce processus en mettant matières végétales et animales à d'autres usages. Ils ont utilisé des peaux d'animaux pour la chaleur, par exemple, ou des armes en bois pour chasser. Ces compétences ont permis de récolter plus humains de la lumière du soleil ne était possible par la glycolyse seul, et la population humaine a commencé à croître.

Pendant le Révolution néolithique, la domestication des plantes et des animaux en outre un accès accru à l'énergie solaire. Les champs consacrés à la culture ont été enrichies par des matières végétales non comestibles, fournissant les sucres et les nutriments pour les récoltes futures. Les animaux qui avaient auparavant seulement fourni les humains avec de la viande et des outils une fois qu'ils ont été tués étaient maintenant utilisés pour le travail tout au long de leur vie, alimentée par herbes non comestibles pour les humains.

Les découvertes les plus récentes de charbon , de pétrole et de gaz naturel sont des extensions modernes de cette tendance. Ces combustibles fossiles sont les restes de plante ancienne et la matière animale, formé en utilisant l'énergie du soleil, puis piégé dans la terre depuis des millions d'années. Parce que l'énergie stockée dans ces combustibles fossiles a accumulé plus de plusieurs millions d'années, ils ont permis à l'homme moderne d'augmenter massivement la production et la consommation de énergie primaire. Comme la quantité de combustibles fossiles est grande mais finie, cela ne peut pas continuer indéfiniment, et diverses théories existent quant à ce qui va suivre ce stade de la civilisation humaine (par exemple, carburants alternatifs, Catastrophe malthusienne, nouvel urbanisme, pic pétrolier).

Les aspects culturels

Claude Monet : Le déjeuner sur l'herbe

L'effet de la lumière du soleil est pertinente pour la peinture , comme en témoigne, par exemple, dans les œuvres de Claude Monet sur des scènes en plein air et des paysages.

Beaucoup de gens trouvent la lumière du soleil directe trop lumineuse pour le confort, en particulier lors de la lecture du livre blanc sur laquelle le soleil brille directement. En effet, en regardant directement le soleil peut causer des dommages à long terme de vision. Pour compenser la luminosité de la lumière du soleil, beaucoup de gens portent lunettes de soleil. Voitures , beaucoup casques et bouchons sont équipés visières pour bloquer le soleil de la vision directe quand le soleil est à un angle faible. Soleil est souvent bloqué bâtiments entrant par l'utilisation de murs, stores, auvents, volets ou rideaux, ou à proximité arbres d'ombrage.

Dans les pays froids, beaucoup de gens préfèrent jours ensoleillés et souvent d'éviter le ombre. Dans les pays plus chauds l'inverse est vrai; pendant les heures de midi beaucoup de gens préfèrent rester à l'intérieur de rester cool. Se ils ne vont à l'extérieur, ils cherchent l'ombre qui peut être fourni par les arbres, parasols , et ainsi de suite.

Dans l'hindouisme le soleil est considéré comme un dieu que ce est la source de la vie et de l'énergie sur la terre.

Bains de soleil

Bain de soleil est un populaire loisirs activité dans laquelle une personne se assoit ou se en plein soleil. Les gens bronzer souvent dans des endroits confortables où il ya suffisamment de lumière du soleil. Certains lieux communs pour bronzer comprennent plages , en plein air piscines, parcs , jardins , et cafés-terrasses. Baigneurs portent généralement des quantités limitées de vêtements ou certains vont tout simplement nue. Pour certains, une alternative au bronzage est l'utilisation d'un transat qui génère ultraviolet lumière et peut être utilisé à l'intérieur indépendamment des conditions climatiques extérieures et de la quantité de lumière du soleil.

Pour beaucoup de gens à la peau pâle ou brun, un but pour prendre le soleil est pour assombrir une est couleur de la peau (obtenir un bronzage) car cela est considéré dans certaines cultures pour être belle, associée à une activité extérieure, vacances / vacances, et la santé. Certaines personnes préfèrent bronzer nue de sorte qu'une "all-over" ou "même" tan peut être obtenue, parfois dans le cadre d'un mode de vie spécifique.

Pour les personnes souffrant de le psoriasis, les bains de soleil est un moyen efficace de guérir les symptômes.

tannage de la peau est réalisée par une augmentation dans le noir pigment à l'intérieur des cellules de la peau appelées mélanocytes et ce est en fait un mécanisme de réponse automatique de l'organisme à une exposition suffisante aux rayons ultraviolets émis par le soleil ou de artificielle lampes solaires. Ainsi, le bronzage disparaît progressivement avec le temps, quand on ne est plus exposé à ces sources.

Effets sur la santé humaine

Le corps produit de la vitamine D du soleil (et spécifiquement de la bande de UVB d' ultraviolet lumière), et la solitude excessive du soleil peut conduire à une carence moins des quantités suffisantes sont obtenues par l'alimentation.

Les coups de soleil peut avoir légère à sévère effets de l'inflammation sur la peau; ceci peut être évité en utilisant un bon crème écran solaire ou une lotion ou en construisant progressivement mélanocytes avec l'exposition. Un autre effet néfaste de l'exposition aux UV est accélérée vieillissement de la peau (aussi appelé photovieillissement de la peau), qui produit un difficile à traiter cosmétique effet. Certaines personnes craignent que la couche d'ozone augmente l'incidence de ces risques pour la santé. Une diminution de 10% de l'ozone pourrait causer une augmentation de 25% dans le cancer de la peau.

Un manque de lumière, d'autre part, est considérée comme l'une des principales causes de trouble affectif saisonnier (SAD), une forme grave de les «blues de l'hiver». Occurrence SAD est plus répandue dans des endroits plus loin des tropiques, et la plupart des traitements (autres que les médicaments d'ordonnance) implique luminothérapie, reproduisant la lumière du soleil par des lampes réglées à des longueurs d'onde spécifiques de la lumière visible, ou ampoules à spectre complet.

Une étude récente indique que plus l'exposition au soleil au début de la vie d'une personne se rapporte à moins de risque de sclérose en plaques (MS) plus tard dans la vie.