From ZieloneBrygady

'Promieniowanie słoneczne - Słońce dostarcza na powierzchnię Ziemi najwięcej energii. Dzieje się tak z powodu niewielkiej odległości, jaka dzieli oba te ciała niebieskie. Wynosi ona bowiem średnio 149,6 miliona kilometrów, podczas gdy dystans do najbliższego innego źródła energii, gwiazdy Proxima Centauri, jest przeszło 282 tysiące razy większy, równy w przybliżeniu 4,3 roku świetlnego, czyli prawie 40,5 biliona kilometrów.

Jeśli przyjąć założenie, że w czasie Wielkiego Wybuchu Układ Słoneczny stanowił jedną z drobin rodzącego się wszechświata, to Ziemia siłą rzeczy jest genetycznie związana ze Słońcem. Jej ewolucja jako planety oraz rozwój życia odbywają się więc w ścisłej zależności od przemian na Słońcu.

Około 3,8 do 3,5 miliarda lat temu temperatura na powierzchni Ziemi obniżyła się poniżej 100°C, co zapoczątkowało proces skraplania pary wodnej i formowanie się ciepłego oceanu. Woda pokrywająca powierzchnię kuli ziemskiej stanowiła czynnik niezbędny do wykształcenia się pierwszych organizmów żywych, które mogły wykorzystywać energię słoneczną do pewnej - przypuszczalnie beztlenowej - formy fotosyntezy. Na potwierdzenie tego faktu uczonym udało się wykazać podobieństwo chloroplastów (organelli odpowiedzialnych za fotosyntezę) współczesnych roślin do prymitywnych sinic, jakie żyły w prekambryjskim morzu. W następnym etapie ewolucji pojawiły się glony zdolne do fotosyntezy uwalniającej tlen. Był on również produkowany bezpośrednio z wody przez energię słoneczną powodującą jej rozpad (fotolizę) na cząsteczki wodoru i tlenu. Wprawdzie molekuły te bardzo prędko łączyły się z powrotem w cząsteczki wody, ale część wodoru jako najlżejszego z gazów ulatywała w przestrzeń kosmiczną, pozostawiając wolne cząsteczki tlenu. W ten sposób pod wpływem Słońca powstała atmosfera zawierająca tlen oraz rezerwa tego gazu w oceanie, umożliwiająca dalszą ekspansję oddychających nim organizmów. Gdy pierwsze stawonogi wyruszyły na podbój lądów, w atmosferze istniała warstwa ozonowa, która skutecznie pochłaniała najbardziej szkodliwe składniki słonecznego ultrafioletu.

Rola Słońca

Rola Słońca jako życiodajnej siły dla Ziemi nie zmieniła się przez 4,5 miliarda lat ewolucji naszej planety, chociaż samo Słońce podlegało w tym okresie przemianom. W ich wyniku wzrosło o około 25 procent natężenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych warstw atmosfery, czyli tak zwana stała słoneczna. Obecnie jej wartość wynosi około 1368 watów na metr kwadratowy (W/m2), choć w ciągu roku może ulegać niewielkim, na ogół nieprzekraczającym paru procent wahaniom w związku ze zmianą odległości Ziemi od Słońca. Również Ziemia nie jest taka sama, jak przed kilkoma miliardami lat. Wprawdzie skład atmosfery wydaje się ustalony od dość dawna, jednak warunki klimatyczne, a co za tym idzie - biogeneza, przechodziły różne koleje losu. Jedynie to, że tlenowce są podstawowymi formami życia już od końcowej fazy prekambru, nie budzi większych wątpliwości.

Promieniowanie

W trakcie przechodzenia przez atmosferę ziemską promieniowanie słoneczne ulega osłabieniu na skutek pochłaniania, odbicia i rozproszenia w atmosferze. Tylko niespełna 50 procent emisji słonecznej dociera od górnej granicy atmosfery na powierzchnię kuli ziemskiej. Na owe 50 procent składa się zarówno promieniowanie docierające do Ziemi bez zakłóceń (tzw. promieniowanie bezpośrednie), jak i znaczna część promieniowania rozproszonego.

Promieniowanie, które osiąga powierzchnię Ziemi, ma nieco inny skład widmowy od pierwotnej wiązki słonecznej. Ultrafiolet zajmuje w nim jedynie około l procenta, gdyż jego resztę pochłania warstwa ozonowa, promieniowanie widzialne około 40 procent, a podczerwone aż 59 procent, co najlepiej tłumaczy przygruntowy wzrost temperatury.

Promieniowanie bezpośrednie

Najważniejsze dla organizmów jest promieniowanie bezpośrednie, którego wielkość zależy nie tylko od natężenia promieniowania słonecznego, ale i od wysokości Słońca na niebie, a więc szerokości geograficznej punktu obserwacji, a także jego wysokości nad poziomem morza. Stąd najbardziej nasłonecznione są okolice międzyzwrotnikowe i dlatego przy odpowiedniej wilgotności w nich właśnie żyje najwięcej gatunków roślin wiecznie zielonych.

Istotne znaczenie ma również ukształtowanie terenu, a zwłaszcza ekspozycja stoków na promieniowanie. W wielu rejonach świata rośliny światłolubne, sady czy winnice można uprawiać jedynie na południowych, a więc najbardziej nasłonecznionych pochyłościach terenu.

Promieniowanie rozproszone

Promieniowanie rozproszone natomiast, to znaczy takie, którego promienie zmieniły swój kierunek z uporządkowanego na chaotyczny, co jest częstym efektem zetknięcia się wiązki promieni z przeszkodami w atmosferze (np. z chmurami i aerozolami atmosferycznymi, czyli rozproszonymi w powietrzu stałymi i ciekłymi cząsteczkami różnych związków stanowiącymi zanieczyszczenia atmosferyczne pochodzenia naturalnego, a także powstałe na skutek działalności człowieka), odgrywa bardzo istotną rolę, gdy niebo jest mocno zachmurzone i nie przepuszcza promieniowania bezpośredniego.

Za jego pośrednictwem dociera wówczas do Ziemi światło słoneczne, choć tarcza Słońca pozostaje niewidoczna. W sytuacji długotrwałych zachmurzeń umożliwia ono prawidłowy przebieg procesów fotosyntezy i wzrost większości roślin.

Promieniowanie całkowite

Zsumowana wartość promieniowania bezpośredniego i rozproszonego daje wielkość zwaną promieniowaniem całkowitym.

Średnio w 43 procentach jest ono pochłaniane przez powierzchnię Ziemi. Pozostała jego część zostaje odbita od naszej planety i od cząsteczek powietrza. Najwięcej energii słonecznej pochłaniają wody oceaniczne, bo aż 95 procent. Dzięki temu woda kumuluje znaczne ilości ciepła, co pozwala przeżyć zamieszkującym w niej organizmom zarówno dobowe skoki temperatury, jak i zimowe ochłodzenie atmosfery. Śnieg natomiast odbija aż 85 procent promieniowania słonecznego, a tylko 15 procentom pozwala wniknąć pod swą powierzchnię. Zapewne dlatego podczas zimy wiele organizmów obniża swój metabolizm i zapada w sen zimowy, aby nie tracić zbyt wiele energii na utrzymanie temperatury ciała. Również piasek pustyni potrafi skumulować aż 70 procent ciepła, co chroni żyjące w nim organizmy przed znacznym obniżeniem temperatury każdej nocy.

Wszystkie rodzaje ziemskiej nawierzchni charakteryzuje im tylko właściwa zdolność odbijania i pochłaniania światła. Określa ją wielkość zwana albedo, czyli stosunek promieniowania odbitego we wszystkich kierunkach do ilości promieniowania padającego na dane ciało, w tym wypadku jednostkę powierzchni. Energia słoneczna umożliwiła powstanie świata roślinnego, a co za tym idzie - stworzyła podstawy łańcucha pokarmowego dla innych organizmów, pozbawionych zdolności bezpośredniego jej wykorzystywania. Ale nie tylko do tego ogranicza się wpływ Słońca na biosferę.

Efekty promieniowania

Obrót Ziemi dookoła własnej osi, nachylonej pod stałym kątem do płaszczyzny ziemskiej orbity okołosłonecznej, powoduje, że poszczególne punkty jej powierzchni otrzymują różną ilość światła słonecznego. To z kolei jest przyczyną różnej długości dnia i nocy w różnych częściach świata. Podobnie rzecz ma się z porami roku, które są wynikiem obiegu naszej planety wokół Słońca. W rezultacie zarówno strefy klimatyczne, jak i krainy fitogeograficzne (czyli rozmieszczenia roślin na kuli ziemskiej) są wynikiem działania określonej ilości energii słonecznej i z tego względu układają się równoleżnikowo. Pośrednio dotyczy to także zwierząt, zwłaszcza zmiennocieplnych. Jedynie człowiek, zasiedlając różne obszary Ziemi, nie ugiął się przed tym swoistym słonecznym reżimem, choć w skrajnie niekorzystnych warunkach, na przykład na Grenlandii czy w północnej Rosji, tylko niektóre grupy etniczne są w stanie mieszkać na stałe.

Dla przeciętnego mieszkańca Ziemi, żyjącego w umiarkowanych warunkach klimatycznych, promieniowanie słoneczne ma również istotne znaczenie. Umożliwia bowiem przemianę ergosterolu (prowitaminy witaminy D2), zawartego w tkankach roślinnych, drożdżach oraz skórze, w witaminę D. Bez niej organizm ludzki nie jest w stanie rozwijać się prawidłowo. Brak słońca może także wpływać na obniżenie nastroju, stąd odnotowuje się częstsze depresje u ludzi późną jesienią i zimą.

źródło: adk.astronet.pl