Исследуем белый солнечный луч, идущий к нам через мировое пространство от Солнца. Несложный прибор для для того чтобы изучения либо анализа света воображает стеклянная трехгранная призма.
Положим призму в чёрной помещении на стол. Свет же на призму вынудим падать через отверстие в окне, имеющее форму узкой горизонтальной щели, причем острое ребро призмы расположим параллельно данной щели.
Если бы мы призму убрали, то луч света нарисовал бы на противоположной стенке изображение щели в виде узкой яркой черточки. В случае, если же призма будет пребывать на пути светового луча, то на стену ляжет широкая многоцветная полоса света. В данной полосе вы отыщете все цвета радуги: красный, за ним оранжевый, позже желтый, зеленый, светло синий, светло синий и фиолетовый…
Что же случилось с белым лучом при его прохождении через призму?
Как мы знаем, что при переходе из одной среды в другую, к примеру из воздуха в воду либо из воздуха в стекло, луч света преломляется. Преломление света всегда приходится замечать в простой судьбе: ложечка, опущенная в чай, либо палка, опущенная в воду, кажутся переломленными.
То же самое оказалось и с белым солнечным лучом, в то время, когда он из воздуха вошел в одну грань призмы и вышел из второй.
Но отчего же прекратил он быть самим собой — белым лучом?
Весьма легко. Белый луч сложен, составлен из многих вторых, цветных лучей. А стеклянная призма преломляет лучи различного цвета неодинаково: одни больше, другие меньше. Вот по какой причине они расположились на стене веером, друг за другом: с левого края красный, с правого — фиолетовый, а остальные между ними.
Полученная нами при разложении белого луча цветная полоса носит название солнечного спектра.
Сейчас поставим перед собой второй вопрос: что такое цвет?
По какой причине одни предметы мы принимаем, как красные, другие — как зеленые, третьи — как желтые?
Как мы знаем, что свет распространяется волнами. Длины этих волн очень мелки: в среднем они равны одной двадцатитысячной доле сантиметра.
Световые волны различной длины отечественный глаз принимает как цвета. Самые долгие волны видимого спектра дают в отечественном глазу чувство красного цвета, самые маленькие — фиолетового.
Но, кроме видимых лучей, существуют и невидимые световые лучи.
В случае, если световая волна меньше либо дольше определенного размера, то отечественный глаз не принимает ее.
Так вот, за фиолетовым краями и красным видимого спектра расположились на стене и невидимые его части.
За красным краем — еще более долгие волны, так именуемые инфракрасная часть спектра; за фиолетовым краем — еще более маленькие волны, так называемая ультрафиолетовая часть спектра.
Особенно превосходными особенностями владеют ультрафиолетовые лучи, каковые на данный момент активно применяются в технике и науке.
Конкретно невидимые ультрафиолетовые лучи приводят к загару на отечественной коже, в то время, когда мы подвергаем ее действию солнечных лучей. В невидимом свете ультрафиолетовых лучей погибают все бактерии, вызывающие заболевания человека, растений и животных, и те бесчисленные виды микроорганизмов, каковые портят продукты, источают ткани, бумагу, другие материалы и дерево.
Спектральный состав солнечной радиации определяется температурой излучающей поверхности Солнца (фотосферы), которая равна 6000 градусов. Но в зависимости от массы воздуха, проходимой солнечным лучом, и от ее состояния спектральный состав радиации, доходящей до земной поверхности, очень сильно изменяется. Вот по какой причине при различных высотах Солнца над горизонтом, и при подъеме на высоту ее спектральный состав разен.
На рис. 7 продемонстрировано, как изменяется спектральный состав солнечного-луча для разных высот Солнца над горизонтом.
На этом рисунке спектр условно разбит на три части: ультрафиолетовую, видимую глазом, и инфракрасную, и продемонстрировано соотношение этих спектральных участков для трех высот Солнца над горизонтом: 90, 30 и 5 градусов. При положении Солнца над головой на долю ультрафиолетовой радиации приходится 4 процента, на видимые лучи — 46 и на инфракрасные — 50 процентов. При уменьшении высоты Солнца до 30 градусов ультрафиолетовые составляют 3 процента, видимые 44, а инфракрасные 53 процента. При положении Солнца у самого горизонта ультрафиолетовых лучей уже нет совсем, а целый поток складывается из видимых — 28 инфракрасных процента и — 72 процентов. Все ультрафиолетовые лучи при таковой высоте Солнца уже полностью утрачены в воздухе.
Не смотря на то, что на долю ультрафиолетовой области спектра приходится у земной поверхности лишь около 1 процента энергии солнечного излучения, но эта область, имеющая громадное биологическое значение, подвергалась особенно тщательному изучению. Было узнано, что по большей части ультрафиолетовую часть спектра ограничивает поглощение ее газом озоном, находящимся в стратосфере, и рассеивание ее в воздухе. Следовательно, протяженность ультрафиолетовой части спектра зависит от высоты Солнца над горизонтом и состояния воздуха. Чем ниже высота Солнца, тем более долгий путь проходит солнечный луч в воздухе. Значит, в особенности сильного укорачивания длины спектра с ультрафиолетовой стороны нужно ожидать при малых высотах Солнца. Это подтверждается наблюдением.
Чтобы продемонстрировать, как зависит протяженность ультрафиолетового финиша спектра от высоты места над уровнем моря, на рис. 8 приведены схематически, в виде тёмных полос, ультрафиолетовые финиши спектра Солнца при разных его высотах для Воронежа и для Ароза (в Швейцарии, высота 2 километра). На рисунке видно, как спектры для Ароза дольше, в особенности при малых высотах Солнца, чем для Воронежа, что обусловлено большей высотой Ароза над уровнем моря.
С трансформацией высоты Солнца изменяется не только протяженность ультрафиолетовой части спектра, но и ее интенсивность, что возможно видеть из табл. 3.
Что касается состава солнечного луча на разных высотах над уровнем моря, то количество наблюдений по этому занимательному вопросу совсем ничтожно, в особенности для более либо менее больших высот свободной атмосферы. Исходя из радиационных особенностей воздуха, мы должны ожидать, что разные участки спектра будут по-различному реагировать на трансформацию высоты. наблюдения и Теоретические расчёты говорят о том, что особенно громадные трансформации с высотой испытывает коротковолновая ультрафиолетовая радиация. Соотношение между главными спектральными составными частями солнечной радиации до вступления лучей Солнца в воздух и при достижении ими земной поверхности дано в табл. 4.
