Солнечный климат

date31.07.2014 "Природа и наше здоровье" authorАвтор: Н. А. Данилова

Основная масса атмосферы сосредоточена в сравнительно тонком околоземном слое. Приблизительно половина ее находится в пятикилометровой зоне над поверхностью.

Проникшие через «электрическое небо» и «озонный фильтр» солнечные лучи здесь поглощаются и рассеиваются на частицах водяного пара, на капельках воды, составляющих низкие дождевые и кучевые облака, и на ледяных кристалликах, из которых состоят похожие на легкую вуаль или перья высокие облака. Ослабляют их и все содержащиеся в воздухе газы: азот, кислород, аргон и т. д.

Особенно сильно рассеиваются лучи на так называемых флуктуациях — скоплениях молекул, образующихся при беспорядочном тепловом движении.

Большое влияние на тепловой режим Земли и прилегающих слоев воздуха оказывает углекислый газ. Он в значительной мере поглощает длинноволновую тепловую радиацию, излучаемую всеми видами поверхностей — лесами, полями, песком пустынь, водной гладью морей и озер, постройками, асфальтом и т. д. Это приводит к уменьшению потерь тепла нашей планетой и способствует повышению температуры Земли и атмосферы.

С развитием промышленности и увеличением сжигания всяких видов органического топлива содержание углекислого газа в атмосфере возрастает, что вызывает ее согревание. Этого достаточно, чтобы за столетие повысить температуру близких к Земле слоев тропосферы на 0,8°.

Геофизики полагают, что если даже рост промышленности сохранит свой современный темп, то через столетие средняя годовая температура воздуха может возрасти на 2,2°, что приведет к су­щественным изменениям климата (станут незамерзающими ныне покрывающиеся на зиму льдом моря и реки, произойдут изменения и в движении масс воздуха и пр.).

Облака тоже вмешиваются в путешествие солнечных лучей через тропосферу. Попав в них, часть лучей поглощается мельчайшими капельками воды, из которых они состоят, часть — отражается в мировое пространство и теряется для Земли. И только некоторая доля лучей в виде рассеянной лучистой энергии направляется облаками к поверхности и приходит к ней вместе со светом, идущим от небесного свода.

Когда небо покрыто тучами, главным образом низкими и плотными, Земля получает особенно пониженное количество лучей.

И в то же время облачность выполняет роль одеяла, защищающего нашу планету от выхолаживания. Дело в том, что облака перехватывают тепловые лучи, идущие от земли, поглощая их и повышая при этом свою температуру. Повышается при этом и излучение облаков, направленное к поверхности. Поэтому-то особенно сильные заморозки и морозы бывают при ясном небе, когда уходящее от Земли тепловое излучение не задерживается облаками и противоизлучение атмосферы мало.

Приход солнечного тепла и света на земную поверхность зависит от высоты солнца над горизонтом, продолжительности светлого времени суток и облачности, которая задерживает часть лучей, не пуская их к земле. А так как все эти величины меняются в зависимости от географической широты места, характера поверхности, а также от удаленности от морей и океанов, то получается, что, например, в Прибалтике, где небо частенько бывает пасмурным, и в Томской области, где больше ясных дней (при одинаковой широте этих мест), приход солнечных лучей неодинаков: он больше в Сибири, чем на западе Союза.

Также разное количество тепла приходится на одинаковой широте на равнине и в горах, где на нижних частях склонов гор и в долинах приходу лучей препятствуют в какой-то мере окружающие хребты и вершины. Зато в горах с увеличением абсолютной высоты над уровнем моря приход солнечного тепла повышен и больше доходит до поверхности ультрафиолетовых лучей, чем это бывает в низинах.

На территории нашей очень большой страны в направлении с севера на юг приход солнечного тепла значительно возрастает. Причем разница эта особенно сказывается в зимний сезон, велика она и весной и осенью. Летом же за счет незакатных полярных дней и северных белых ночей, при которых «одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса», она в значительной степени сглаживается. Однако если пробыть на солнце в июне, предположим, тридцать минут где-нибудь у живописного озера Красавица на Карельском перешейке, то загар будет значительно слабее, чем если такое же время провести на солнце в Гагре. Ведь на юге страны солнечные лучи греют сильнее, чем на севере.

И спектральный состав лучей на разных широтах неодинаков, так как он сильно зависит от угла, под которым они падают на землю.

В районе Кушки (южная Туркмения) в полдень в июне они надают почти отвесно (под углом 78°), а в Сестрорецке под Ленинградом самая большая их высота в году всего 35° и биологическое их воздействие на кожу и весь организм человека поэтому намного слабее.

Наибольшая разница в приходе солнечного тепла, как уже говорилось, между северными и южными районами нашей страны бывает зимой, когда на Кавказе, Украине и особенно в Средней Азии солнце светит подолгу в сравнительно длинные дни (8—9 часов), в то время как в северных частях страны дни коротки (в Архангельске— около 4-х часов). Кроме того, здесь они часто пасмурны и серы оттого, что солнце стоит совсем низко и облака часто сплошной пеленой покрывают небо.

Во многих районах Заполярья — непрерывная полярная ночь, которую разнообразят лишь полярные сияния. Кое-где она длится по нескольку месяцев, и только весной робкие солнечные лучи понемногу станут показываться у самого горизонта.

Поэтому на Кавказе, в Крыму, на Апшеронском полуострове и в Средней Азии, где солнце во все сезоны бывает выше, чем на севере, лучи обладают более сильной физиологической активностью, и там легче загореть, закалиться и укрепить свое здоровье, конечно, если разумно использовать этот сильно действующий природный фактор.

Так, по расчетам специалистов по ультрафиолетовой радиации — профессора В. А. Белинского, М. П. Гараджи, Л. М. Меженной, Е. И. Незваль,— для получения эритемной дозы (покраснения кожи) в полуденное время нужно пробыть на солнце в Ашхабаде— 8 минут, в Крыму и на Кавказе — 11, в Норильске — 60 минут.

При высотах солнца ниже 30—25° над горизонтом кожа не покрывается загаром. Поэтому солнечные ванны рекомендуется принимать при больших высотах солнца — это эффективнее, если только по состоянию здоровья их не рекомендуется свести до минимума.

В Арктике и Антарктике, где поверхность суши и воды представляет большую часть года искрящейся снежно-ледяной покров, сильно отражающий падающие на него лучи, полярники и охотники успешно загорают и при меньших высотах солнца. По-видимому, столь сильное отражение дает усиление общего потока ультрафиолетовых лучей.

Как вы помните, ультрафиолетовые лучи с длинами волп 0,13—0,18 микрона не дошли до поверхности Земли, запутавшись в «сетях» образованного ими же озона. Те же из них, у которых длина волны больше, проходят в нижние слои атмосферы. Правда, они составляют лишь очень незначительную часть от всех достигших земной поверхности лучей. Их энергия равна лишь одному проценту от суммарной энергии всего лучистого потока. Но они-то как раз и обладают значительной физиологической активностью. Их называют обычно «лучами жизни» и «лучами здоровья». Это благодаря им кожа покрывается бронзовым загаром, в организме образуется необходимый для него витамин Д и, повидимому, другие витамины и улучшается обмен веществ.

Есть еще ультрафиолетовые лучи, которые по длине волны располагаются между «губительными» и «загарными» ультрафиолетовыми лучами. Их действие весьма важно и безвредно для чело­века. Это лучи, убивающие микробов. Их называют бактерицидными.

Наш великий соотечественник К. А. Тимирязев подтверждал их действие таким остроумным опытом: на пластинке желатина — питательной среде для микробов — делается посев бактерий, на­пример тифа. Пластинка покрывается непрозрачной для солнечных лучей пленкой, на которой вырезается какое-либо слово, например «тиф». Затем пластинку выставляют на солнце.

Во всех местах, где непрозрачная пленка мешает доступу солнечных лучей, бактерии активно размножаются, благодаря чему желатин делается мутным и покрывается налетом. А там, где сквозь прорехи букв пластинку облучают солнцем, бактерицидные лучи губят бактерии, и желатин остается прозрачным, и на пленке явственно выступает надпись: «тиф».

Среди достигающей поверхности Земли солнечной энергии около половины приходится на видимые лучи, половина — на тепловые и, как говорилось, лишь незначительная часть — на ультра­фиолетовые.

Итак, количество, качество, а следовательно, и действие на организм человека солнечных лучей зависят прежде всего от длины пройденного ими в атмосфере пути. Он не всегда бывает одинаков и прежде всего связан с высотой солнца над горизонтом: чем выше над ним поднимается солнце, тем короче путь лучей через атмосферу, и, следовательно, они меньше рассеиваются и поглощаются в ней, а значит, в большем количестве доходят до Земли.

Разница в длине пути проходимом солнечными лучамиКогда же Солнце стоит низко над горизонтом, состав доходящих до поверхности лучей в сильной степени обедняется за тот длинный путь, который им приходится преодолевать в атмосфере (рис. 3). Это хорошо иллюстрирует таблица, составленная Е. М. Шифриной для зимнего времени года и ясной погоды для зоны отдыха Финского залива под Ленинградом (табл. 1).

Потери солнечной энергии в атмосфере в зависимости от высоты СолнцаИз этой таблицы видно, что в полдень, когда Солнце стоит всего выше, потери лучистой энергии намного меньше, чем в вечерние часы, когда оно приближается к горизонту (общее количество пришедшей от Солнца энергии принято за 100 %).

Пыль, которой особенно много в нижних слоях атмосферы в крупных и промышленных городах и местах добычи угля, горючих сланцев и другого минерального сырья, особенно сильно рассеивает и поглощает те живительные ультрафиолетовые лучи, которым удалось добраться почти до земной поверхности.

Кроме того, пылинки служат ядрами конденсации (на них оседают капельки воды). При этом образуются облака и туманы, ослабляющие дополнительно приход солнечного тепла. Меньше всего из видимых лучей поддаются рассеиванию самые длинные из них — красные, отчего они ярче и дальше видны. Поэтому красный свет и цвет употребляют как предупреждающий об опасности в светофорах, в сигнальных ракетах, на надписях и т. д.

Если сравнить действие солнечных лучей в пунктах, находящихся на одинаковой широте и на сравнительно близком расстоянии один от другого, то оно будет различным в зависимости от свойств окружающей воздушной среды. Так, в Москве или ее промышленном пригороде, особенно расположенном к востоку от города, воздух запылен и загрязнен различными примесями. Отсюда бактерицидное и загарное действие лучей солнца в этих местах на 2/з ослаблено по сравнению с действием их где-нибудь в Звенигороде, где около Москвы-реки, всего в 65 км к западу от столицы, воздух чист и в солнечные дни лучи гораздо действеннее.

Следует отметить, что направление к западу, северу, югу или к востоку от промышленного центра или большого населенного пункта имеет значение в связи с тем, что для каждого района характерно преобладание ветров определенного направления. В Московской области преобладают ветры западных румбов, поэтому, естественно, они «загрязняют» воздух в пригородах и за­городных местах, расположенных к востоку, как говорят, «на выдохе» столицы. А к западу от нее, «на вдохе», расположены многочисленные зоны отдыха, дачи и санаторные места Подмосковья, которые славятся чистым воздухом.

Сюда съезжаются на лето детские сады, здесь расположено много пионерских лагерей, туристских баз, домов отдыха и санаториев. Здесь, хотя высота солнца и погода не отличаются от мо­сковской, легче дышится, быстрее появляется загар, эффективнее проходит отдых.