Екологія: біологія взаємодії. V-14. Поглинання сонячної радіації атмосферою

V-14. Поглинання сонячної радіації атмосферою

Атмосфера вибірково проникна для різних частин спектра електромагнітного випромінювання. Іонізуюче випромінювання і більшість ультрафіолету ефективно поглинається озоновим шаром (зоною атмосфери з високим вмістом озону — O₃), а ділянка спектра від інфрачервоного до короткохвильового радіовипромінювання — водяною парою, вуглекислим газом, метаном та іншими парниковими газами.

Поглинання атмосферою ультрафіолетового та іонізуючого випромінювання в першу чергу пов'язане з озоном і меншою мірою — з киснем.

Під впливом іонізуючого випромінювання молекула кисню (O₂) може розпадатись на атомарний кисень, який, приєднуючись до інших молекул кисню, утворює озон (O₃). Озон — газ, який іноді трапляється і на поверхні планети. Це він відповідальний за запах «свіжості» після грози. Його можна відчути біля працюючих ультрафіолетових ламп, а також біля несправних лазерних принтерів та копіювальних апаратів. На поверхні Землі озон — небезпечний забруднювач. Він — набагато сильніший окислювач, ніж кисень, і тому може ушкоджувати живі клітини, викликаючи, наприклад, рак легень. Взаємодіючи з іншими забруднювачами приземної атмосфери, озон може робити їхню дію набагато небезпечнішою.

У верхніх шарах атмосфери озон виконує функцію екрана, що захищає поверхню Землі від жорсткого випромінювання — того самого, що призводить до його утворення з двоатомного кисню. На висоті від 12–25 до 45 кілометрів над поверхнею Землі утворюється шар із підвищеним вмістом озону (з концентрацією близько 0,001%). Цей шар ефективно затримує іонізуюче випромінювання від далекого ультрафіолету з довжиною хвилі менше ніж 315 нм до гамма-випромінювання.

Кожен із компонентів атмосфери має свій, досить складний спектр поглинання. З усім тим, всі разом вони вирізують із сонячного спектра (також має дуже складний розподіл частот) дві ділянки. В результаті від Сонця на Землю надходить, переважно, видиме світло, а також ближнє (до видимого світла) ультрафіолетове та ближнє інфрачервоне випромінювання (рис. 5.14.1).

Рис. 5.14.1. Основні частини спектра сонячного випромінювання на Землі. Вказані гази, які переважно поглинають певні частини сонячного спектра 

Отже, більша частина сонячної енергії приходить до Землі у вигляді видимого світла. Як гадаєте, те, що ми бачимо саме ці частоти спектра ЕМІ — це випадковість чи цілком закономірний результат нашого пристосування до середовища проживання?

Крім атмосфери, сонячне випромінювання інтенсивно поглинається у гідросфері та літосфері. У воді спектр суттєво звужується, а кількість світла, що надходить на глибину, зменшується. У літосферу світло практично не проникає.