Жизнедеятельность всего живого на земле поддерживается благодаря солнечному свету. Он – источник тепла, роста, развития. Много столетий человечество задумывается, откуда в светиле берется нескончаемая мощь? Особенно , что является причиной такого свечения, и как долго оно будет продолжаться?

Несостоявшиеся предположения о свечении Солнца

Веками ученые умы были уверены, что Солнце очень плотное, состоит из горючего материала и постоянно горит. Но известно, что никакой металл, камень или другое вещество не может делать это бесконечно. Огонь однажды иссякнет.

Возраст раскаленной звезды давно установлен. Свет вокруг себя она дарит планетной системе уже много миллиардов лет (задолго до появления первого человека). Температура только поверхности составляет 6000 градусов. Становится ясно, что «запала» не хватило бы до сегодняшнего дня. Оно должно было сгореть дотла.

Материалы по теме:

Что такое северное сияние?

Другие мужи науки искали секрет постоянного света в бесконечных столкновениях небесного тела с миллионами метеоритов, которые оно притягивает. Но и эта теория оказалась неправомерной. По строгим математическим подсчетам масса метеоритов значительно превысила массу Солнца за многомиллиардную историю существования. Его бы разрушили подобные бомбардировщики.

: расстояние от Земли до Солнца в среднем 150 млн км. Солнечный свет преодолевает его за 8,3 минуты.

Выдвигались версии о чрезмерном притяжении солнечных частиц, вызывающем сжатие объема светящейся звезды. Но каждый раз выявлялись новые огрехи.

Только в начале прошлого столетия физики обратили свои взоры на внутреннее строение и связанные с его особенностями процессы.

Солнце представляет собой раскаленный газообразный шар, превышающий массой земную более чем в 1,3 млн. раз. В центре расположено ядро, температура которого переваливает 15000000 градусов. Оно выполняет функцию ядерного реактора. Следуя от него к поверхности, разграничивают несколько зон: лучистого переноса, конвективную, фотосферу, хромосферу, корону. В состав Солнца входят:

• водород (74%)
• гелий (25%)
• еще 60 наименований элементов (примерно 1%).

Материалы по теме:

Вращение и пульсация Солнца

Свечение Солнца

С каждой секундой в центре происходит сгорание более легкого водорода, которое преобразует его в тяжелый гелий. Для формирования 1 гелиевого ядра требуется слияние 4 водородных. Этот процесс идентичен реакциям в атомной бомбе, только медленней. И называется он термоядерным синтезом.

Так приятно понежиться под теплыми ласковыми лучами солнца. Более того - это очень полезно. Расскажем подробнее о благотворном влиянии ультрафиолета на организм.

ПОВЫШАЕТ УРОВЕНЬ ОКСИДА АЗОТА (NO)

Наша кожа - это хранилище некоторого количества нитратов и нитритов, которые под воздействием ультрафиолета преобразовываются в оксид азота (NO).

Действие оксида азота, этой уникальной молекулы, по-настоящему впечатляет специалистов многих областей: иммунологов, кардиологов, онкологов. И неспроста. Ведь оксид азота:

снижает артериальное давление,

уменьшает риск инфаркта, инсульта,

повышает уровень кислорода в крови,

предотвращает образование тромбов и опухолей,

укрепляет защитные силы организма,

увеличивает выносливость, способствует набору мышечной массы,

усиливает сексуальную энергию,

оказывает противовоспалительное действие (например, уменьшает боль при артрите, артрозе),

повышает остроту реакции, концентрацию внимания, улучшает память.

СПОСОБСТВУЕТ ВЫРАБОТКЕ ВИТАМИНА D

«Солнечный витамин» активно синтезируется под воздействием ультрафиолета из стеринов (органических веществ). А дополнительные источники витамина: петрушка, сливочное масло, молоко, яичный желток, сыр, рыбий жир, рыба жирных сортов.

Действие витамина D:

обеспечивает формирование зубов, нормальный рост костей, предупреждает развитие рахита и остеопороза,

регулирует содержание кальция и фосфора в крови,

поддерживает мышечный тонус,

повышает иммунитет,

влияет на работу щитовидной железы и свертываемость крови,

благотворно воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему,

препятствует росту раковых клеток (в частности, витамин D рекомендуют для профилактики онкологических заболеваний груди, яичников, предстательной железы).

Чтобы получить дневную дозу витамина D, достаточно обычной получасовой прогулки по теплому солнцу с открытым лицом и руками. Превысить норму витамина практически невозможно, конечно, за исключением тех случаев, когда человек часами жарится под прямыми лучами.

ПОВЫШАЕТ УРОВЕНЬ СЕРОТОНИНА

Серотонин - это нейромедиатор головного мозга: передает импульсы между нервными клетками. Гормоном серотонин становится тогда, когда попадает в кровь. Тихая и спокойная радость - это действие серотонина. От него зависит качество сна, аппетит, он влияет на либидо и настроение, уменьшает болевые ощущения.

Грустные мысли можно прогнать, даже просто раздвинув шторы в комнате. А один из проверенных способов повысить себе настроение - прогуляться под яркими лучами солнца.

ОКАЗЫВАЕТ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Солнечные лучи улучшают кровообращение, в результате быстрее заживают порезы, раны, проходят высыпания. Кожа становится упругой, приобретает здоровый вид.

Но все должно быть в меру. И дружба с солнцем в том числе. Длительное пребывание под палящими лучами не полезно для кожи: она быстро теряет влагу, становится сухой, что приводит к ее раннему старению. Агрессивные солнечные лучи увеличивают риск развития рака кожи. Если не соблюдать меры предосторожности (загорать в утреннее время и после обеда, надевать головной убор, использовать солнцезащитные средства), можно легко получить солнечный удар, ожог, испортить зрение. Поэтому наслаждайтесь солнцем так, чтобы оно приносило вам хорошее настроение и дарило здоровье!

Несмотря на простую формулировку вопроса «Почему светит Солнце?» ответ на него требует некоторой базы физических знаний и изложить его в одном предложении – затруднительная задача. Решить ее мы попытаемся ближе к концу статьи, которую начнем с исторической справки.

История

Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце – раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме. Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.

С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой. В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.

В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами. Так Роберт Майер предположил, что звезда нагревается за счет бомбардировки метеоритами. Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина - Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.

Почему светит Солнце

К верному ответу на данный вопрос впервые подобрался британский физик Эрнест Резерфорд, который предположил, что в Солнце происходит радиоактивный распад и именно он является источником энергии звезды. Позже, в 1920-м году английский астрофизик Артур Эддингтон развил мысль Резерфорда, утверждая, что в ядре Солнца может протекать реакция термоядерного синтеза под действием внутреннего давления собственной массы Солнца. Спустя 10 лет были рассчитаны основные реакции синтеза, порождающие наблюдаемое количество энергии.

Кратко термоядерную реакцию, вследствие которой светит Солнце, можно описать как слияние протонов (ядер водорода) в ядро гелия-4. Так как ядро гелия-4 имеет меньшую массу, чем ядра водорода, то разница энергий (свободная энергия) излучается в виде фотонов – частиц, являющихся электромагнитным излучением.

Термоядерная реакция

Протон-протонные термоядерные реакции синтеза, протекающие внутри звезд с массой Солнца и менее, можно разделить на три цепочки: ppI, ppII, ppIII. Из них на ppl приходится более 84% энергии Солнца. Протон-протонная реакция состоит из трех циклов, где в роли первого выступает взаимодействие двух протонов (двух ядер водорода). Обладая достаточными энергиями, чтобы преодолеть кулоновский барьер, два протона сливаются, в результате чего образуется дейтрон. Так как ядро дейтрона, состоящее из двух протонов, имеет меньшую массу чем два отдельных протона, образуется свободная энергия, за счет которой возникают позитрон и электронное нейтрино, которые излучаются из области, где проходила реакция.

Далее вследствие взаимодействия дейтрона и еще одного протона образуется гелий-3 с выделением энергии в виде электромагнитного излучения. Дальнейшие этапы реакции можно наглядно проследить на представленной ниже схеме.

Реакции, протекающие внутри солнца

Помимо протон-протонной термоядерной реакции синтеза малый вклад в высвобождаемую Солнцем энергию вносит реакция типа протон-электрон-протон 0.23%.

Таким образом, обобщая выше сказанное – Солнце излучает электромагнитные волны различной частоты, в том числе и в области видимого света, которые образованы частицами, рожденными в результате высвобожденной энергии во время протон-протонной (протон-электрон-протонной) реакции термоядерного синтеза.

> > Почему Солнце горячее

Солнце – самое горячее место в Солнечной системе: описание для детей, температура в слоях и ядре, ядерный синтез, нагрев атмосферы, движение тепла к Земле.

Расскажем о том, почему Солнце горячее на доступном для детей языке. Данная информация будет полезна детям и их родителям.

Даже для самых маленьких не секрет, что благодаря Солнцу на нашей планете возможна жизнь. Нам повезло, так как Земля находится на правильной позиции: не слишком близко, чтобы сгореть, но и не далеко, чтобы превратиться в ледышку. Солнце – это сфера горячих газов, выделяющих тепло, нагревающее все вокруг. Родители или в учителя в школе должны объяснить детям , что это тепло распространяется на всю . Конечно, чем дальше объекты, тем холоднее у них обстановка. Но почему вырабатывает так много тепла?

Если вы любите любоваться звездами, то должны знать, что по своему составу и принципу работы – это солнца. В самом начале своего формирования мы видим всего лишь массу вращающихся газов с ядром (центр), сдавливающим атомы (ядерный синтез). Чтобы сделать объяснение для детей максимально запоминающимся, скажите, что это сильное давление вырабатывает температуру в 15 миллионов градусов. То есть, вы сгорите, даже не успев приблизиться.

Чем ближе вы к источнику, тем теплее становится. Более того, у Солнца есть своя «атмосфера», сохраняющая нагрев. Тепловые молекулы выделяются из ядра, перемещаясь вокруг первого слоя (от ядра) – радиационная зона. Они двигаются там миллионы лет, а потом выбираются наружу. Следующий шар – конвективная зона с температурой в 2 миллиона градусов. Они остаются там, медленно производя огромные пузыри ионизированных атомов, из которых появляется горячая плазма. Дальше молекулы переходят в фотосферу.

Наверное, дети уже догадались, что с каждым внешним слоем температура падает. Так вот в фотосфере сохраняется 5500 °С. Это и есть солнечный свет. Когда мы замечаем на Солнце пятна, то это просто более прохладные области. Их центр нагревается до 4000 °С.

Следующий уровень накаляется до 4320 °С – хромосфера. Обычно вы не видите ее свет, потому что он слабее, чем фотосфера. Но он становится заметным в моменты солнечного затмения. Тогда Луна перекрывает фотосферу, и становится заметным красный ободок – хромосфера.

Корона нагревается до высоких температур, вырабатывая огромные плазменные потоки, достигающие максимума в точке короны. Она может приближаться к 2 миллионам градусов. По мере охлаждения короны тепло теряется и выходит в виде солнечного ветра. Нужно объяснить детям , что, чтобы добраться до Земли, солнечному теплу нужно преодолеть 93 миллиона миль. На это уходит 8 минут.

Теперь вы понимаете, почему Солнце горячее и сохраняет собственную температуру. Используйте наши фото, видео, рисунки и подвижные модели онлайн, чтобы лучше разобраться в описании и характеристике звезды. Кроме того, на сайте есть онлайн телескопы, наблюдающие за Солнцем в режиме реального времени, и 3D-модель Солнечной системы со всеми планетами, картой Солнца и видом на поверхность.

Как так получилось, что солнечный свет, когда-то рассматриваемый как божественная сила в некоторых культурах, стал классифицироваться как канцероген 1-го класса Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ)? Это вопрос, поставленный фотобиологом доктором Александром Вуншем, генеральным директором Medical Light Consulting в Гейдельберге, Германия.

Это фундаментальный вопрос, поскольку он раскрывает дихотомию между солнечным светом в древней и современной культурах. Когда-то почитаемый как целебная сила, сегодня солнечный свет считается виновником болезней, и людям настоятельно рекомендуется в значительной степени избегать этого естественного элемента.

Раньше солнечный свет боролся с «болезнями тьмы»

Солнечный свет использовался в медицинских целях в Древней Греции и Аравии. В Древнем Египте он использовался для борьбы с микробами. Первое «официальное» сообщение о медицинском потенциале Солнца произошло от Геродота в VI веке до нашей эры.

Он посетил район Средиземного моря, где хранились черепа после битвы, и отметил значительное различие в толщине между египетским и персидским черепами. В то время как египетские черепа были плотными, персидские черепа были тонкими и довольно хрупкими. Вунш сказал:

"Итак, это первая идея или первый отчет из прошлого о том, что существует связь между солнечным светом и прочностью костей человека.

Об этом рассуждал Геродот: солнечный свет упрочняет кости, черепа, он думал, что да, египтяне, они бреют головы, они молились солнцу [и] у них непокрытая кожа.

Персы носили большие шляпы и защищались от солнечного облучения. Он был первым, кто получил представление о вещах, которые мы позже узнали о витамине D. "

Формы поклонения солнцу существовали менее 100 лет назад, и вплоть до 1950-х годов солнечный свет широко использовался для лечения так называемых болезней темноты: туберкулеза и рахита.

Доктор Нильс Финсен одним из первых исследовал влияние солнечного света с научной точки зрения, и в 1903 году он получил Нобелевскую премию за разработку метода использования солнечного света для лечения кожного проявления туберкулеза, известного как волчанка. Согласно Вуншу:

" … [С]естры - Финсен назвал их "эльфами света" - использовали концентрированный солнечный свет, который фокусировался с помощью кварцевых линз на пораженный участок кожи, используя ручки с выдолбленными камерами, покрытыми с обеих сторон кварцевой хрустальной линзой.

Сжатие облученной кожи значительно улучшило проникновение света. Две подгонки были использованы для подключения гибких труб, проводящих охлаждающую воду, для предотвращения тепловых ожогов кожи. Этот вид лечения работал отлично …"

Единственная проблема заключалась в том, что достаточно сильный солнечный свет был доступен только в течение ограниченного числа дней в году в северных широтах.

Затем он придумал форму лечения, используя электрические лампы углеродной дуги, которые способствовали созданию того, что сейчас известно как фототерапия, или использование света при лечении физических и психических заболеваний.

Гелиотерапия: использование солнечного света для лечения

Работа Финсена по лечению волчанки с использованием солнечного света проложила путь для работы швейцарского доктора Огюста Ролльера. «Этот человек впоследствии стал мастером современной гелиотерапии, солнечным врачом», - сказал Вунш, ссылаясь на использование солнечного света в качестве формы терапевтического лечения болезней.

Роллер успешно справлялся не только с кожным проявлением туберкулеза, но и с системным проявлением болезни. Он лечил пациентов солнечным светом, постепенно адаптируя их к воздействию солнца.

Роллер, который написал учебники по гелиотерапии, подчеркивает, что состав различных частей светового спектра имеет решающее значение не только для максимальной пользы воздействия солнца, но и для защиты от возможных повреждений.

Например, хотя UVB синтезирует витамин D в вашей коже, он также может изменить структуры ДНК, а ультрафиолетовые лучи (UVA) в солнечном свете могут продуцировать в ткани реакционноспособные виды кислорода, что приводит к повреждению.

Чтобы справиться с этими побочными эффектами, вашей коже нужны другие части светового спектра, такие как ближний инфракрасный и красный свет, которые передают энергию вашим клеткам. Вунш продолжил:

«У Роллера был почти 50-летний опыт гелиотерапии к концу его медицинской карьеры, и он конкретно упоминает в своем последнем учебнике, что он никогда не видел рака кожи, вызванного гелиотерапией. И наоборот: он даже лечил рак кожи солнечным светом».

Раскрыт секрет синтеза витамина D

В 1928 году Адольф Винаус был награжден Нобелевской премией за открытие процесса синтеза витамина D.

Было обнаружено, что свет UVB приводит к фотосинтезу витамина D во внешних слоях кожи, и Винаус разработал первый медицинский препарат концентрированного витамина D, который до сих пор используется, например, для борьбы с рахитом у детей.

Солнечные лампы использовались даже для группового лечения, в том числе для шахтеров. Ежедневная доза ультрафиолетового излучения помогала им «усердно работать», сказал Вунш. Тем не менее, даже тогда большинство врачей считали, что солнечный свет превосходит искусственный свет, и это правдиво и сегодня.

Не только производство витамина D делает пребывание на солнце настолько полезным, но также доступ к его полному спектру света. Согласно Вуншу:

«... [И]стория показывает, что при разумном использовании, естественный, а также искусственный солнечный свет могут выступать в качестве основного инструмента вмешательства для предотвращения и лечения разрушительных заболеваний.

У наших предков были навыки, знания и технологии для использования солнечного света во всех климатических регионах нашей планеты, некоторые из этих знаний утеряны бесследно. До эпохи антибиотиков фототерапия была ультрасовременным методом лечения в медицине того времени. Там, где естественный солнечный свет был недоступен, искусственный солнечный свет был успешно использован для восполнения пробелов.»

Хотя наши предки научились лечить наиболее очевидные болезни тьмы с помощью солнца, многие люди сегодня по-прежнему страдают от недостатка солнечного света.

Предполагается, что ваша кожа подвергается солнечному воздействию постепенно

По словам Вунша, все растения и животные точно знают, сколько солнца для них полезно. «Растения закрываются или отворачивают листья до тех пор, пока не появятся их молекулярные световые зоны сбора. Животные ищут тень и защищают себя мехом», - говорит он.

Кожа человека не защищена от солнечного света волосами, как у многих других млекопитающих. Вместо этого человеческая кожа невероятно сложна и она разработала новые способы защитить себя от солнечной радиации при отсутствии густого волосяного покрова.

При постепенном воздействии солнечного света возникает механизм солнечной акклиматизации, который вызывает процесс утолщения. «... [Г]лавной целью утолщения является накопление естественной защиты от солнца путем специфического изменения оптических свойств эпидермиса», - объясняет Вунш.

Вашей коже может потребоваться до четырех недель, чтобы полностью адаптироваться к местным солнечным условиям, чтобы кератиноцитовый и корнеоцитовый слои кожи стали достаточно насыщены меланиновым пигментом. Кроме того, остаточная ДНК в кератиноцитах в остистом слое вашей кожи действует как дополнительная естественная защита от солнца.

ДНК способна трансформировать 99,9% фотонной энергии из коротковолновых фотонов непосредственно в тепло, что означает, что только 0,1 процента превращаются в потенциально опасные свободные радикалы. То же самое относится и к меланину. Химические солнцезащитные средства, однако, часто приводят к созданию свободных радикалов. Согласно Вуншу:

«... [Е]сли вы посмотрите на химические солнцезащитные кремы, те солнцезащитные средства, которые были использованы 20 лет назад, у них коэффициент конверсии фотонов составляет всего 10 процентов, а это означает, что 90 процентов фотонной энергии будут преобразованы в кислородные радикалы, в свободные радикалы.

И даже современные солнцезащитные кремы имеют коэффициент конверсии фотонов от 80 до 81 процента. Если вы используете химические солнцезащитные кремы, они проникают в вашу кожу и производят дополнительные реактивные виды кислорода.»

Как еще на вас влияет солнечный свет?

Мы только начинаем понимать множество способов воздействия солнца на здоровье человека. В видео выше вы можете посмотреть мое интервью с Вуншем, в котором объясняется, почему солнце необходимо для оптимального здоровья.

Люди адаптированы к солнечному свету как к комплексному стимулу, который при соответствующей дозировке помогает поддерживать работу наших биологических систем. Вунш объясняет:

«Солнечный свет вызывает скоординированные эффекты эндокринной адаптации, он влияет на симпатическую и парасимпатическую активность и является основным циркадным и сезонным стимулом для биологических часов тела... Наша система через глаза и через кожу обнаруживает цвет света в окружающей среде, чтобы адаптировать гормональную систему к конкретным потребностям времени и места.

Другое дело, если мы сидим под солнцем в пустыне, или если мы сидим под лиственной крышей или под деревом где-то в лесу. Цвета вокруг нас через глаза рассказывают нашему мозгу, среднему мозгу [и] гормональным центрам управления, что происходит вокруг нас и что нужно делать, чтобы справиться с этой конкретной ситуацией.»

Учитывая многие важные преимущества воздействия солнца, классификация ВОЗ солнечного света в качестве канцерогена (и рекомендации по предотвращению солнечного воздействия) сродни тому, что кислород может вызвать рак, потому что это молекула-предшественник для свободных радикалов, и поэтому мы все должны перестать дышать, говорит Вунш.

Становится ясно, что регулярное облучение полным спектром света необходимо и полезно для большинства людей, и общественное здравоохранение выиграет от того, что поможет людям понять оптимальную «дозу» солнечного света, вместо того чтобы советовать им избегать солнца.

Чтобы узнать больше, почитайте 100-летнюю книгу «Световая терапия»

Если вам интересно узнать больше, Вунш рекомендует книгу «Световая терапия» доктора Джона Харви Келлога, которая изучает мощную силу света в качестве терапевтического метода воздействия. Хотя эта книга относится к светотерапии, используемой с 1876 по 1927 год, Келлог рассказывал о времени, когда светотерапия будет использоваться в каждой больнице.

Вунш считает, что сейчас для этого самое время, и люди готовы снова «увидеть свет» буквально и образно. Он приходит к выводу, что только свежий воздух так же полезен как солнечный свет в качестве профилактической меры (а воздействие солнечного света обычно идет рука об руку со свежим воздухом), отмечая:

«Отсутствие солнечного света, вероятно, является доминирующим фактором в повышении смертности от туберкулеза и дегенеративного расстройства путем предотвращения нормального развития и снижения жизненной силы в облачных регионах.

... [И]нтерес к светотерапии и свету как профилактическому методу терапии поднялся до такой степени, что скоро наступит тот день, когда каждый колледж и каждая государственная школа будут снабжены устройствами для принятия солнечных ванн, а искусственный солнечный свет, который излучают дуговые лампы, будет установлен в школах, фабриках, офисных зданиях, общежитиях колледжей, детских садах и в хорошо обставленных отелях и частных домах.

Значительная часть цивилизованного мира живет в тени, становится бледной и, как следствие, слабой. Пришло время, когда все человечество должно следовать завету Священного Писания и «ходить по свету». Это говорил Келлог 100 лет назад, и мне кажется, что это все еще актуальное послание для всех нас.»