Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона вызывают: Инфракрасное длинноволновое излучение — вред или польза

Май 24, 1977 alexxlab

Содержание

Инфракрасное длинноволновое излучение — вред или польза

Вредно ли использование инфракрасных отопительных систем?

Инфракрасное излучение ― это излучение тепла, способ теплообмена. Теплообмен — процесс переноса теплоты от одного тела к другому . Теплообмен всегда происходит по направлению: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. Теплообмен может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и инфракрасным излучением. Теплопроводность — передача внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. Конвекция — теплопередача, осуществляемая путём переноса энергии потоками газа (воздуха) или жидкости. Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое за счёт внутренней энергии телом, находящимся при определённой температуре. Все нагретые в той или иной степени тела, излучают инфракрасные лучи. И организм человека, не является исключением. Чем выше температура тела, тем больше энергии передаёт оно путём излучения. При этом энергия частично поглощается этими телами, а частично отражается.

Инфракрасное излучение занимает спектральную область между красным концом видимого излучения и микроволнами.

В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовых или СВЧ инфракрасные лучи абсолютно безопасны для организма человека в диапазоне излучения тела самого человека.

Диапазон излучения тела человека от 6 до 20 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает, как своё собственное и интенсивно поглощает его. Организм получает при этом улучшение микроциркуляции крови, повышается скорость окислительно-восстановительных процессов. Человек ощущает улучшение самочувствия, снимается усталость.

Самый известный естественный источник инфракрасных лучей на нашей Земле ― это Солнце. Солнце находится на расстоянии многих миллионов километров (около 150 млн. км.) И, поскольку его орбита имеет форму эллипса, расстояние до Земли переменное. Однако, это не мешает Солнцу передавать энергию через все это громадное пространство, практически не расходуя энергию, не нагревая пространство. Вместо этого нагревается непосредственно Земля, на которую попадают солнечные лучи, и уже земля и другие нагретые Солнцем предметы нагревают воздух.

А самый известный искусственный источник длинноволновых инфракрасных лучей ― это русская печь, тепло от которой обогревало весь дом. И как мягкое природное тепло приятно согревает промезщее «до костей» тело, практически вливаясь в него.

Инфракрасные волны в диапазоне дальнего излучения проходят через воздух, почти не нагревая его, проникают в тело человека, на клеточный уровень и запускают там ферментативную реакцию. Первоначально инфракрасное излучение начали применять в США в клиниках для обогрева недоношенных новорождённых детей, что подтверждает безопасность воздействия инфракрасной энергии на человека. И, именно этими волнами облучает мать плод в период от зачатия и до самого рождения.

Положительное влияние длинноволнового излучения на живой организм подтверждают новейшие исследования в области биотехнологий.

Человек постоянно нуждается в подпитке теплом. В случае недостатка длинноволнового тепла организм ослабляется, человек чувствует ухудшение самочувствия, начинает болеть. Влияет это и на быстрое старение. Например, заключенные в глубокое подземелье, люди стареют гораздо быстрее, из-за недостаточного получения длинноволнового тепла.

Дальние инфракрасные лучи называют лучами жизни (биогенетическими лучами), так как они сыграли ключевую роль в развитии жизни на нашей планете.

Инфракрасное (тепловое) излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длина излучаемой волны, зависит от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

При низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах ― белым.

Длинноволновые обогреватели имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, поэтому выделяют волны преимущественно в части длинноволнового спектра. При такой температуре поверхности они не светятся, их называют темными. Средневолновые обогреватели имеют температуру поверхности выше и их обычно называют серыми, а коротковолновые, с максимальной температурой – белыми или светлыми. Коротковолновое инфракрасное излучение является наиболее активным, так как обладает наибольшей энергией фотонов, способных проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие, под влиянием которого в организме происходят тепловые сдвиги, уменьшается кислородное насыщение крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Находиться под воздействием коротковолновое инфракрасного излучения длительное время не рекомендуется, т. к. это может принести вред здоровью человека.

Мы определились с одной характеристикой инфракрасного излучения – это длина волны. Вторая, не менее важная – интенсивность излучения, которую можно определить как энергию, излучаемую с единицы площади в единицу времени (ккал/(м²· ч) или Вт/м²).

Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом ― изменяется температура лёгких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека. Значительное изменение общей температуры тела (1,5-2^oС) происходит при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, возможна потеря сознания. При интенсивном облучении головы происходит отёк оболочек и тканей мозга, проявляются симптомы менингита и энцефалита. Так же, при попадании коротковолновых инфракрасных лучей на органы зрения, может возникнуть катаракта.

Поэтому ― то и нельзя длительное время находиться под воздействием коротковолного обогревателя. Важно находиться на определенном расстоянии от таких обогревателей и непродолжительное время.

Приятно погреться у костра в холодное время, но не стоит засовывать в него руки. Напомним, что перечисленные выше последствия от несоблюдения правил использования коротковолнового ИК обогревателя, не следует отождествлять с воздействием длинноволнового ИК обогревателя.

Науке неизвестны какие-либо негативные влияния длинноволнового инфракрасного излучения на организм человека. Наоборот, сейчас длинноволновое инфракрасное излучение нашло широкое распространение в медицине, что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм.

В ходе проведенных исследований многие ученые мира пришли к выводу, что инфракрасное излучение благотворно влияет на человека. Кроме того, ряд научных лабораторий США (Dr. Masao Nakamura «О&P Medical Clinik», Dr. Mikkel Aland «Infrared Therapy Researches» и др.) сообщают о полученных в ходе исследований эффектах:

Подавление роста раковых клеток,

Уничтожение некоторых видов вируса гепатита,

Нейтрализация вредного воздействия электромагнитных полей,

Излечение дистрофии,

Повышение количества вырабатываемого инсулина у больных диабетом,

Нейтрализация последствий радиоактивного облучения,

Излечение или значительное улучшение состояния при псориазе,

Способствует кровообращению в организме,

Согревает и поддерживают температуру нашего тела,

Разрушает соединения с вредными металлами, помогает выводить их из организма,

Имеет дезодорирующее, очищающее, противоядное воздействие,

Прекращает распространение вредных микробов и грибков в организме,

Активизирует рост растений,

Очищает загрязненный воздух,

Улучшает обмен веществ в организме человека.

Продукция, использующая инфракрасное излучение в его длинноволновом диапазоне способна оказывать терапевтическое воздействие на стресс и усталость, раздражительность, простудные и др. заболевания. А приятное мягкое тепло мы воспринимаем как свое родное, естественное тепло.

Инфракрасное тепло

Инфракрасные обогреватели

Отопление электрическое

КАРТА САЙТА

Оглавление

Инфракрасное тепло это тот же вид тепла, который получает человек от солнца, русской печи, батарей центрального отопления и других подобных источников.

Что такое инфракрасное тепло

Инфракрасное излучение более известно как тепловое излучение или в простонародий инфракрасное тепло. Большая часть Солнечной энергии поступает на Землю в виде инфракрасного излучения.
Солнце находящееся в зените обеспечивает освещённость на уровне моря чуть более 1 кВт. на один квадратный метр. При этом 523 Вт приходится на инфракрасное излучение, 445 Вт. — на видимый свет, 32 Вт.- на ультрафиолетовое излучение.

Инфракрасное тепло это электромагнитные волны, излучающиеся в диапазоне меньшем, чем 0,005м, но большем чем 770 нм.
Всё пространство вокруг нас заполнено электромагнитными волнами, которые в зависимости от частоты колебаний подразделяются на: рентгеновские лучи, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Такой нескончаемый поток энергии происходит в результате колебаний электрических зарядов атомов и молекул.
Излучение видимого света, которое мы воспринимаем глазами, отличается длинной волны от рентгеновского излучения, излучения радио или инфракрасного излучения. Все они имеют одинаковые свойства распространения со скоростью света, то есть около 300000 км/сек.
Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны. Это излучение получается в результате преобразования энергии теплового движения частиц в электромагнитную волну и называется тепловым излучением или инфракрасным теплом.
Инфракрасное излучение отличается от остальных видов тем, что энергия, посылаемая им на необходимое место, в то же время осуществляет и его нагрев.
Все объекты с температурой поверхности большей абсолютного нуля (-273 °С) испускают инфракрасное тепло.
Любое нагретое твёрдое тело испускает непрерывный инфракрасный спектр с волнами, имеющими все частоты излучения в широком диапазоне длин волн. Поэтому выделить какую-то определённую частоту из данного спектра и организовать работу с её применением на данном этапе практически не возможно.
При этом температура объекта, а также его физические свойства определяют эффективность и длину излучаемой инфракрасной волны.
Так при температурах ниже 450 °С излучение исходящее от твёрдого тела полностью расположено в инфракрасной области спектра — такое тело не испускает видимых глазом лучей и кажется тёмным.
С повышением температуры нагрева повышается, и доля излучения в видимом спектре тело приобретает сначала тёмно-красный свет затем ярко красный, желтый и наконец, белый. При достижении температуры 1000 °С и выше тело испускает ультрафиолетовое излучение.

Закон теплового излучения открытый Планком устанавливает зависимость мощности интенсивности излучения твёрдого тела от длины волны и температуры. График, представляющий данный закон для двух различных длин волн и температур нагрева представлен на рисунке.
Из данного графика видно, что поверхность под кривой с определённой температурой нагрева даёт возможность определить интенсивность излучения в зависимости от длинны волны.
Отсюда вывод, что площадь интенсивности излучения возрастает с увеличением температуры нагрева тела и уменьшением длинны волны.

Диапазон волны инфракрасного излучения
делится на три составляющих: коротковолновая (λ = 0,74-2,5 мкм.), средневолновая (λ = 2,5-50 мкм.), длинноволновая (λ = 50-2000 мкм.).
Длинноволновая область излучения инфракрасного тепла не оказывает вредного влияния на организм человека, и являются самым благоприятным диапазоном волн передающих тепловую энергию.
Чем выше температура излучателя, тем короче (жёстче) длинна испускаемой волны. Исследования учёных доказали, что лучшим диапазоном волн для человека является средневолновый.
Причём не вся его часть, а та, которая лежит в интервале 5 — 15 мкм. Тепловое излучение самого человека составляй 9,6 мкм. то есть оно находится как раз в этом интервале.
Средний диапазон волн наиболее перспективен и в промышленном производстве, так как большинство оптимальных процессов сушки материалов находятся в интервале длин волн 2,5 — 10 мкм.

Вредно ли инфракрасное тепло

«Инфракрасное излучение«
не имеет ничего общего с «Рентгеновским или Ультрафиолетовым излучением», которые находятся за пределами видимой области спектра и ни как не связаны с восприятием тепла в организме человека.
Но так как слово «излучение» относится ко всем выше перечисленным видам, то это вызывает у простого человека синдром опасности получения им вредного излучения вызывающего неизлечимые болезни.
Инфракрасное тепло это тоже тепло, которое человек получает от солнца, печки, горячей батарей. Мы воспринимаем тепло, когда поглощаем инфракрасное излучение и чувствуем холод при излучении его в окружающее пространство.
При этом наше восприятие тепла не имеет ничего общего с окружающей температурой воздуха. Данный вид тепла является для нас естественным и совершенно безопасным видом излучения кроме того он может оказать существенную пользу в лечении многих заболеваний.

Как говорилось выше, в инфракрасном спектре есть область с длинами волн порядка от 5 до 10 мкм. которая способна оказывать на человека общеукрепляющее и оздоравливающе действие.
На этой основе строятся инфракрасные сауны, в которых инфракрасная энергия, передаваемая волновым способом, проникает глубоко в ткани организма и эффективно их прогревает.
В результате расширяются кровяные сосуды, ускоряется поток крови и других жидкостей, что приводит к снижению давления на сердце, улучшается обмен веществ, повышается процесс доставки питательных веществ и кислорода к клеткам организма.

Инфракрасное тепло может оказывать и вредное влияние на организм. Так если спектр излучения сдвинут в более короткую область (с длиной волны 0,78…1,4 мкм., тепловое излучение мартеновской печи) то проникновение лучей в тело человека может достигать порядка до 4 см.
Если же такому излучению подвергаться довольно длительное время, то можно получить тепловой удар. Поэтому при выборе инфракрасного обогревателя следует обращать внимание на частотный спектр его излучения.
Чем он короче, тем менее полезным он будет для здоровья. В обычных условиях приобретения такого обогревателя грубо его частотные характеристики можно определить по интенсивности свечения нагревательного элемента.
Если он испускает видимый свет даже в затемнённом помещений, то такой обогреватель излучает более короткий диапазон волн и его лучше не приобретать.
В тоже время абсолютно тёмный нагревательный элемент говорит о том, что данный обогреватель относится к классу длинноволновых, и выбор его более предпочтителен.

Инфракрасное тепло — улучшение экологии в помещениях

Системы конвекционного отопления (центрального отопления) создают идеальные условия для образования конденсата. Это происходит, потому что данная система отопления в первую очередь нагревает воздух и практически не нагревает стеновые панели здания.
В таких условиях температура воздуха может составлять +21 ° C при влажности воздуха 70%, а стены прогреты до +15 ° C.
Так как тёплый воздух проходит над холодной поверхностью (окна, стены, двери) то возникает точка росы (температура выпадения конденсата) и на стенах либо внутри их (в зависимости от разницы температур на поверхности) появляется конденсат.
При этом тёплый, влажный воздух и конденсат создают идеальные условия для размножения бактерий, плесени и грибков. Однако это не все неприятности конвекционного отопления.
Воздушный поток, который непременно возникает при данной системы топления, является идеальным транспортным механизмом для разноса этих организмов по всему помещению.

Инфракрасное тепло, создаваемое инфракрасными обогревателями при отоплении бытовых и производственных помещений имеет то преимущество перед конвекционным, что оно прогревает окружающую среду, экономически, без излишнего подогрева воздуха.
В тоже время часть инфракрасного тепла попадает на стены и окна, повышая их температуру и значительно сдвигая точку росы. Таким образом, воздух остаётся сухим, но прохладным и люди чувствуют себя более комфортно.
Такая технология применения инфракрасного тепла позволяет значительно улучшить экологию в
обогреваемых помещениях на производстве.
и предотвратить распространение таких неприятных заболеваний как простуды, кашель, озноб, а также появления на стенах плесени.

Инфракрасное тепло влияние на человека

Инфракрасное тепло позволяет человеку комфортно чувствовать себя при довольно низких температурах окружающей его среды.
Отдача тепловой энергии телом человека в окружающую среду должна по возможности находится в равновесии
с образованием её в процессе обмена веществ в самом организме. Организм человека производит в среднем 100 ккал/ч. тепла. Это число увеличивается при
увеличении обмена веществ, например при мышечной работе. Сколько тепла вырабатывает организм, столько же он должен и отдать в окружающую среду. Если
он отдаёт больше, чем вырабатывает, то возникает опасность замерзания, если он отдаёт слишком мало, то наступает тепловой удар. С помощью одежды
и отопления мы стараемся выровнять разницу между производством тепла организмом и отдачей её. Отдача тепла происходит в первую очередь путём излучения и
конвекции. Чем больше скорость воздуха и разница температуры между телом человека и окружающим воздухом, тем больше отдача. Во время езды на мотоцикле
вследствие большой скорости воздуха излучаемое тепло отдаётся больше, чем во время прогулки пешком, при которой благодаря мышечной работе вырабатывается больше тепла.

Инфракрасное тепло отдаётся в основном путём излучения и определяется изменением температуры окружающих стен и мебели. Мы не находим
комфортных условий в квартире с высокой температурой воздуха, когда её стены очень холодные (здание стоящее на открытом месте), потому, что мы отдаём очень
много тепла путём излучения. И, наоборот, несмотря на довольно низкую температуру воздуха можно себя чувствовать довольно хорошо при соответственно
высокой температуре стен. Задачей отопления является не содержание помещения при определённой температуре, а поддержание теплового равновесия человеческого организма.

На самом деле температура, которую ощущает человек (так называемая температура ощущения Т_о) складывается из
температуры воздуха Т_в и инфракрасного тепла И_т . Т_о
приближенно равна (Т_в+И_т)/2. Поэтому одно и то же значение Т_о можно получить при разных
значениях Т_в, даже отрицательных. Например, на склоне снежной горы под ярким солнцем можно с комфортом загорать.

Воздух обладает низкой теплоемкостью, поэтому для нагрева воздуха до нормативной температуры по всему объему помещения требуются
большие затраты энергии. Однако, рабочая зона, в которой находятся люди, как правило, располагается на высоте до 2-х метров — все, что выше этой
зоны, по существу обогревается впустую. Теплый воздух поднимается вверх, скапливаясь под потолком и увеличивает непроизводительные потери на отопление.
Дополнительные потери приходятся на нагретый воздух, удаляемый из производственного помещения системой вентиляции находящейся как правило в его верхней части.
Отопление производства инфракрасными обогревателями
это не простой процесс, требующий учёта различных нюансов. Поэтому перед установкой системы отопления в обязательном порядке необходимо произвести её расчёт.
Что позволит экономно расходовать энергоресурсы и при этом обеспечить комфортную температуру в помещении для человека.

Человек чувствует себя довольно хорошо, когда воспринимает на себя инфракрасные лучи, несмотря на холодные
стены и низкую внешнюю температуру, куда он отдаёт много тепла. Кожа человека очень хорошо воспринимает инфракрасное тепло.

Данные о восприятии инфракрасного тепла кожей человека

*Сила облучения в ккал/мин см²**	Ощущения
0,0015	Ощущение боли
0,0002	Горячо, жжёт, напряжение лица
0,00005	Ощущение тепла
0,000015	После некоторого действия лёгкое ощущение тепла

Инфракрасное излучение это тот же вид тепла, который мы получаем от солнца, русской печки, батареи центрального отопления и т.д. Это излучение, которое подчинятся тем же законам физики, что и видимый свет. Спектральная область, находится между красным видимым светом и коротковолновым излучением. Оно присуще всем нагретым телам при этом длина волны, излучаемая им, зависит от температуры самого тела, чем она выше, тем короче волна и выше интенсивность самого излучения. Так земная поверхность нагретая солнечными лучами сама является источником излучения с интервалом длин волн 7 — 14 мкм. (микрометров) с максимумом 10 мкм. Человек так же излучает и поглощает инфракрасное излучение с пиком 9,6 мкм. Тепло с такой длинной волн глубоко проникает в тело человека, интенсивно прогревая его благоприятно действуя на внутренние органы.

Об этом хорошо знали наши предки и нередко прибегали к лечению теплом определённых заболеваний посредством прогревания тела в парилках. Температура воздуха у потолка парилки достигает порядка +100°С, при этом кожа человека нагревается до +39 — 40°С. Человек начинает интенсивно потеть и дальнейший рост температуры замедляется. Достигнув +41°С градуса, температура кожи опускается. Внутренние органы начинают постепенно прогреваться и достигают температуры +38 — 39°С. В результате чего в организме человека резко возрастают обменные процессы, что соответствует лихорадочному состоянию. При этом значительно повышается сопротивляемость организма действию вирусов и бактерий, улучшается здоровье. Древнегреческий врач Пемендидес писал в своё время «Дайте мне способ вызвать лихорадку, и я излечу любую болезнь».

Влияние инфракрасного излучения на человека было изучено японским врачом Тадаши Ишикава в 60-х годах прошлого столетия. Он установил что инфракрасный луч может проникать в тело человека на большую глубину вызывая аналогичный эффект получаемый человеком в парилке. Но в этом случае потоотделение кожи начинается уже при температуре +50 — 60°С и внутренние органы прогреваются значительно глубже, чем в парилке. Инфракрасные волны, проникая вглубь тела человека, прогревают все его органы и усиливают кровообращение. Физическая терморегуляция перестраивается на увеличение теплоотдачи, в тоже время химическая терморегуляция приводит к уменьшению теплопродукции. Что ведёт к расширению сосудов кожи, подкожной клетчатки и органов дыхания которые в свою очередь улучшают питание мышц и резко повышают снабжение тканей кислородом.
Результатом этих работ стало создание инфракрасных кабин, в котором основным элементом обогрева были
длинноволновые инфракрасные обогреватели.

Длительные исследования учёных по влиянию инфракрасного излучения на человека показали, что инфракрасное тепло оказывает положительное воздействие на его здоровье. При этом поглощённое телом излучение согревает человека, преобразуясь в тепло, а излишки тепла отдаются прохладному воздуху, действуя освежающе на него. Но не следует забывать и о том, что длительное пребывание под интенсивным инфракрасным излучением может спровоцировать тепловой удар.

Подведя итоги, приходим к заключению: инфракрасное излучение это естественный природный вид излучения на земле; человек постоянно подвергается действию инфракрасных лучей это его нормальное состоянии; кратковременное воздействие в небольших дозах инфракрасного тепла на человека благотворно влияет на его здоровье; длительное пребывание под мощным источником инфракрасного излучения может привести к тепловому удару.

Обогреватели для дома
.
— Инфракрасные обогреватели для дома, принципы их применения, достоинства, преимущество перед другими видами обогрева.

Обогреватели для дачи
.
— Обогреватели для дачи, принципы их применения, преимущество перед масляными конвекционными обогревателями.

Инновационный путь Salewa. От изделий из кожи

Итальянский бренд Salewa® известен своей страстью к горам и инновациям.
Начавшись в 1935 году, в Мюнхене с небольшой фирмы по изготовлению сёдел, конской упряжи и прочих кожаных изделий (само название Salewa® расшифровывается как SA (sattler/седло), LE (leder/кожа) и WA (waren/товары), компания впоследствии стала широко известна, как изготовитель качественной и во многом новаторской продукции для туризма и альпинизма.

В шестидесятых годах прошлого века компания разработала и запустила в производство полностью регулируемые лёгкие альпинистские «кошки», которые сразу же стали новым стандартом качества и одним из самых успешных продуктов Salewa® за всю её историю.

В те же года компания получила международное признание, как лидер в области альпинистских инноваций, благодаря изобретению трубчатого ледобура, который сейчас является общераспространённым стандартом.

В 1979 году логотипом бренда становится парящий орёл.

В восьмидесятых бренд активно сотрудничал с одним из самых известных альпинистов мира – Райнхольдом Месснером, первым человеком, который поднялся без кислородного оборудования на все четырнадцать гор-«восьмитысячников». Многие идеи и новинки снаряжения тестировались в сложнейших экспедициях и гималайских восхождениях.

Райнхольд Месснер внизу сидит крайний справа

Перенеся в 1990 году штаб-квартиру по другую сторону Альп в итальянский Больцано, Salewa® поставил перед собой амбициозную цель: «Half weight – double resistance», что можно перевести как «Уполовинить вес, удвоить прочность». Эта новая концепция облегчения горного снаряжения без снижения его полезных свойств и износостойкости на долгие годы станет лейтмотивом всей деятельности компании. В 1994 году бренд выпустит в продажу модель альпинисткой каски Helium, на тот момент самой лёгкой в мире. Горовосходители по достоинству оценили также и ультралёгкие карабины (33 грамма) и невесомую (менее 350 граммов) утеплённую куртку. В 2005 году фирма запустила свою первую линейку обуви, а в 2014 осовременила логотип.

На сегодняшний день бренд представлен в тридцати странах, а его продукция продаётся в более чем 2500 магазинах по всему миру. Опираясь на своё наследие, Salewa® позиционирует себя как инновационный высокотехнологичный бренд горного снаряжения, одежды и обуви.

Сегодня компания производит практически весь спектр альпинистского «железа», палатки, рюкзаки, одежду, обувь и многое другое. Слоган Salewa® «Pure mountain» – «Настоящая гора» отражает их стремление развиваться на outdoor рынке именно как производителя качественной и практичной продукции, ориентированной, прежде всего, на любителей горного туризма и альпинизма.

Компания «Кант» — официальный дистрибьютер продукции Salewa® в России, и мы с радостью сообщаем, что тяга к новаторству не стёрлась из ДНК бренда.

В этом году компания представила технологию Responsive, которой пророчат большое будущее. Давайте разбираться, в чем её суть, и какова может быть польза.

Что это такое?

Responsive – это умная тканевая технология, основанная на дальнем инфракрасном излучении. Суть её заключается в использовании природных термореактивных свойств минералов. Их активные частицы смешиваются и полученный состав наносится в виде отпечатка на ткань или внедряется внутрь синтетических волокон, которые комбинируются с другими нитями для создания уникальных гибридных тканей для конкретных видов деятельности.

SALEWA | RESPONSIVE TECHNOLOGY

Как это работает?

Ткани и материалы, обработанные смесью натуральных минералов, впитывают тепло вашего тела, перерабатывают его в инфракрасную энергию и отражают её обратно.
Казалось бы, всё просто и понятно. Неясно только какие преимущества можно извлечь из этого физического процесса. А они определённо есть!

Специалисты из Политехнического университета Турина (Politecnico di Torino), старейшего технического высшего учебного заведения Италии, основанного 1859 году, совместно с их коллегами из Дублинского университета провели научные технико-медицинские исследования, в ходе которых изучались разные аспекты работы технологии Responsive. Причём, рассматривались не столько теоретические выкладки, а больше конкретная практическая польза. Тестирование проводилось на спортсменах с использованием специального газоаналитического и прочего медицинского оборудования.

SALEWA | RESPONSIVE TECHNOLOGY | INTERVIEW

Что это даёт?

По результатам исследования были выявлены следующие положительные эффекты:

Увеличение кровотока

Ношение одежды, сделанной с применением технологии Responsive, улучшает циркуляцию крови (оксигенацию), помогая вам потреблять больше кислорода. В результате вы можете поддерживать свою физическую производительность дольше, то есть повышается выносливость.

Повышение клеточной производительности

Особая минеральная обработка ткани даёт ей способность поглощать инфракрасную энергию, излучаемую вашим телом, и излучать ее с течением небольшого времени обратно даже через несколько слоев ткани. Эта энергия возвращается, благодаря технологии Responsive, обратно в ваше тело, вызывает расширение кровеносных капилляров и делает более доступным кислород для клеток. В результате мы получаем большее количество топлива для нашего тела. Этот естественный, биологический процесс улучшает кровообращение, что приводит к увеличению среднего показателя оксигенации тканей, то есть технология помогает вашему организму использовать кислород более эффективно.

Повышение уровня кислорода

Во время периодов отдыха инфракрасный свет усиливает микроциркуляцию, заставляя пользователя чувствовать себя теплее и комфортнее. Он также уменьшает мышечную усталость и способствует более быстрому восстановлению. Научно доказано, что умные ткани Responsive улучшают терморегуляцию, работоспособность и восстановление, поскольку мышцы получают выгоду от улучшения циркуляции крови и повышения уровня кислорода в ней.

Конкретно цифры

+ 5,92% производительности

Тестируемые спортсмены смогли бежать дольше из-за повышенной способности поддерживать темп и производительность движения благодаря лучшему кровообращению в мышцах.

+ 6,25% пикового объёма углекислого газа (CO2)

Более высокое значение CO2, измеряемое в мл/мин, на пике связано с интенсивной активностью и тем фактом, что организм, благодаря технологии Responsive потребляет большее количество кислорода, но это позитивный фактор (мы можем дать больше «топлива» нашему «двигателю», потому что он нуждается в нем). Объём CO2 связан с самой высокой интенсивностью, которую может выдержать человек.

+ 5,62% продолжительности

Используя технологию Responsive, тестеры смогли показать более высокие значения мощности в ваттах на пике активности. Таким образом, они могут выдавать улучшенные максимальные результаты и достигать своих пиковых показателей позже, увеличивая продолжительность фазы высокоинтенсивной работы.

Кого-то, возможно, эти цифры не сильно вдохновят. Но в мире спорта и соревнований эти проценты могут сыграть решающую роль. Если же говорить о сфере outdoor, то всегда приятно носить качественные, технологичные, комфортные вещи, которые отлично греют, улучшают кровообращение в мышцах, способствуют не только повышению их функциональности, но и ускоряют восстановление после периода нагрузок.

Сфера применения данной технологии огромна. Это и одежда для альпинизма, горного туризма, и термобельё для самых разных активностей от бега до горных лыж и сноуборда. Вот, к примеру, видеообзор футболки с длинным рукавом Salewa Zebru Responsive, которая может использоваться как первый или базовый слой.

SALEWA | ZEBRU RESPONSIVE | BASELAYER

Интересной представляется идея использовать технологию Responsive при пошиве туристических спальников. Зная тягу бренда Salewa® к новаторству можно не сомневаться, что новая технология будет активно применяться во многих его продуктах.

Вопросы и ответы

Можно ли увидеть дальнее инфракрасное излучение (Far-Infrared), на котором основывается технология Salewa® Responsive?

Нет, обычные инфракрасные камеры и приборы ночного видения в состоянии обнаружить излучение лишь ближней области инфракрасного спектра (NIR, Near-Infrared Radiation). Технология Salewa® Responsive основывается на диапазоне дальнего инфракрасного излучения, который имеет другую длину волны.

Не имеет ли инфракрасное излучение отрицательных последствий для организма человека, для его здоровья?

Нет, инфракрасное излучение, в том числе от частиц минералов, которыми обработаны ткани, не вредно. Каждый день мы погружены в инфракрасный свет, прежде всего, конечно, от солнца. Злоупотребление медицинскими процедурами на основе данного типа излучения (например, инфракрасными саунами) может привести к опасности для здоровья, но это не относится к термореактивным минералам технологии Salewa® Responsive, содержащимся в тканях.

Как работает технология Salewa® Responsive?

Всё основано на отражении инфракрасной энергии длинноволнового диапазона. В волокна ткани внедряются по специальной технологии частицы естественных минералов. Энергия, идущая от тела, частично отражается ими обратно, где стимулирует циркуляцию крови и улучшает процессы клеточного метаболизма.

Сколько времени проходит прежде, чем отражение инфракрасного излучение начинает работать?

Нужно 20 минут. После этого начинается процесс отражения инфракрасных лучей. Это подтверждено научными тестами. Эффект отражения продолжается до тех пор, что вы носите одежду с технологией Salewa® Responsive.

Когда надо начинать носить одежду с технологией Responsive?

Для достижения максимального снижения усталости мышц, рекомендуем вам начать носить одежду и изделия с технологией Responsive примерно за 30 минут до начала целевой активности.

Как долго нужно носить одежду и аксессуары с технологией Salewa® Responsive?

Для того, чтобы извлечь максимальную пользу в плане восстановления, мы рекомендуем носить одежду и аксессуары по крайней мере шесть часов в день, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами данной технологии.

Мешает ли инфракрасное излучение работе технических устройств, например, смартфонов, кардиостимуляторов или лавинных датчиков?

Нет, не мешает.

Эффект усиливается, если носить несколько слоёв ткани, обработанной по технологии Responsive?

Увеличивая количество слоев, положительные эффекты Salewa® Responsive не усиливаются. Однако чем больший процент поверхности тела покрыт тканями и материалами с этой технологией, чем больше количество точек, в которых технология является активной, тем больше выгод можно получить от её использования. В идеале, следует носить шапку, комплект термобелья или куртку и брюки, а также носки, чтобы воспользоваться преимуществами этой Salewa® Responsive с головы до ног.

Теряют ли ткани Responsive свою эффективность с течением времени?

Нет, данная технология является неотъемлемой частью ткани и не изнашивается со временем.

Какие именно минералы используются в технологии Salewa® Responsive?

Для различных изделий используются свои смеси минералов, чтобы получить разные результаты. Применяются такие минералы и металлы, как кальций, магний, титан, натрий, кремний, алюминий, германий, цирконий и другие. Точный состав запатентован.

Salewa® Responsive уменьшает выработку молочной кислоты. Что это значит?

Научное исследование специалистов Туринского и Дублинского университетов показывает, что Salewa® Responsive помогает спортсменам выполнять физическую активность дольше, с меньшим накоплением лактата. Если у вас меньше молочной кислоты, это означает, что ваше тело работает лучше и эффективней. Кроме того, следует также подчеркнуть преимущества новой технологии в плане мышечного восстановления и общего комфорта. Естественно, что уменьшение накопления молочной кислоты варьируется от человека к человеку.

Salewa® Responsive положительно влияет на микроциркуляцию крови, что, в свою очередь, повышает общефизическую производительность. Что это значит?

Упоминавшееся выше научное исследование показывает нам следующее.

В деятельности выше анаэробного порога (очень интенсивная физическая работа, например, быстрый бег на 400 метров), организм требует большое количество кислорода. При ношении одежды с технологией Responsive увеличивается циркуляции крови, а значит и насыщение её кислородом. Таким образом, вы получаете возможность потреблять больше кислорода, чем тогда, когда вы не носите такую одежду. В результате вы можете легче и эффективней выполнять интенсивные физические действия или поддерживать большую производительность, например, бежать в быстром темпе дольше.

В деятельности ниже анаэробного порога (например, ходьба, пеший туризм, лёгкий бег трусцой) Salewa® Responsive позволяет более эффективно использовать кислород, который вы вдыхаете, таким образом, существенно повышается выносливость. Когда вы находитесь в состоянии покоя, технология позволяет телу использовать больше кислорода, что ведёт к более быстрому восстановлению.

Какой положительный эффект технология Responsive даёт нашему телу?

Минералы, содержащиеся в тканях, обработанных по технологии Salewa® Responsive, придают ей способность поглощать энергию инфракрасного излучения от тела и постепенно возвращать её обратно, даже через несколько слоев ткани. Эта энергия возвращается в тело, вызывает расширение кровеносных сосудов капиллярной сети и повышает доступность кислорода для клеток. Получается большее количество «топлива» для нашего тела. Этот биологический процесс вполне естественно улучшает кровообращение и увеличивает среднее значение оксигенации тканей. Другими словами, Salewa® Responsive позволяет организму использовать кислород более эффективно.

Что вы подразумеваете под «лучшей терморегуляцией»?

Тесты показывают, что технология Responsive влияет на способ, которым тело регулирует свою температуру. В ходе эксперимента, в том числе отслеживалась температура кожи во время физической активности ниже анаэробного порога (длительной деятельности невысокой интенсивности). Термические показатели оказались ниже, чем при аналогичной деятельности без одежды с технологией Responsive. Тело, таким образом, требует меньше энергии, чтобы справиться с повышением температуры при нагрузке и показывает лучшую производительность.

Краткий вывод

Бренд Salewa® выпустил инновационный продукт, который может заинтересовать как профессиональных спортсменов и аутдорщиков, так и обычных любителей.

Использование энергии инфракрасного излучения даёт научно доказанный положительный эффект на организм: стимулируется кровообращение, расслабляются гладкие мышцы кровеносных сосудов, и происходит их расширение, улучшаются на клеточном уровне процессы метаболизма и насыщения мышечных тканей кислородом.

Всё это позволяет более эффективно работать нашему телу, улучшает восстановление мышц и терморегуляцию. Кроме всего прочего, продукция проверенного бренда Salewa® — это просто удобные, практичные и долговечные вещи, которые прослужат вам многие годы и будут радовать как на горнолыжном склоне, походе и альпинистском восхождении, так и в обычной жизни.

Вся одежда Salewa сезона «Зима 2020-2021 г.»

Автор: Александр Карпов

Инфракрасное излучение — это… Что такое Инфракрасное излучение?

Собака

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны^[1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50 % излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами^[2].

Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;
длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы.

История открытия и общая характеристика

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, Гершель искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действия разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.

Ранее лабораторными источниками инфракрасного излучения служили исключительно раскаленные тела либо электрические разряды в газах. Сейчас на основе твердотельных и молекулярных газовых лазеров созданы современные источники инфракрасного излучения с регулируемой или фиксированной частотой. Для регистрации излучения в ближней инфракрасной-области (до ~1,3 мкм) используются специальные фотопластинки. Более широким диапазоном чувствительности (примерно до 25 мкм) обладают фотоэлектрические детекторы и фоторезисторы. Излучение в дальней ИК-области регистрируется болометрами — детекторами, чувствительными к нагреву инфракрасным излучением^[3].

ИК-аппаратура находит широкое применение как в военной технике (например, для наведения ракет), так и в гражданской (например, в волоконно-оптических системах связи). В качестве оптических элементов в ИК-спектрометрах используются либо линзы и призмы, либо дифракционные решетки и зеркала. Чтобы исключить поглощение излучения в воздухе, спектрометры для дальней ИК-области изготавливаются в вакуумном варианте^[3].

Поскольку инфракрасные спектры связаны с вращательными и колебательными движениями в молекуле, а также с электронными переходами в атомах и молекулах, ИК-спектроскопия позволяет получать важные сведения о строении атомов и молекул, а также о зонной структуре кристаллов^[3].

Применение

Девушка

Медицина

Инфракрасные лучи применяются в физиотерапии.

Дистанционное управление

Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, некоторых мобильных телефонах (инфракрасный порт) и т. п. Инфракрасные лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости.

Интересно, что инфракрасное излучение бытового пульта дистанционного управления легко фиксируется с помощью цифрового фотоаппарата.

При покраске

Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке меньше тех же показателей при традиционных методах.

Стерилизация пищевых продуктов

С помощью инфракрасного излучения стерилизируют пищевые продукты с целью дезинфекции.

Антикоррозийное средство

Инфракрасные лучи применяются с целью предотвращения коррозии поверхностей, покрываемых лаком.

Пищевая промышленность

Особенностью применения ИК-излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортёры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Кроме того, инфракрасное излучение повсеместно применяют для обогрева помещений и уличных пространств. Инфракрасные обогреватели используются для организации дополнительного или основного отопления в помещениях (домах, квартирах, офисах и т. п.), а также для локального обогрева уличного пространства (уличные кафе, беседки, веранды).

Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Проверка денег на подлинность

Инфракрасный излучатель применяется в приборах для проверки денег. Нанесенные на купюру как один из защитных элементов, специальные метамерные краски возможно увидеть исключительно в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные детекторы валют являются самыми безошибочными приборами для проверки денег на подлинность^{[источник не указан 624 дня]}. Нанесение на купюру инфракрасных меток, в отличие от ультрафиолетовых, фальшивомонетчикам обходится дорого и соответственно экономически невыгодно. Потому детекторы банкнот со встроенным ИК излучателем, на сегодняшний день, являются самой надежной защитой от подделок.

Опасность для здоровья

Сильное инфракрасное излучение в местах высокого нагрева может вызывать опасность для глаз. Наиболее опасно, когда излучение не сопровождается видимым светом. В таких местах необходимо надевать специальные защитные очки для глаз. ^[4]

См. также

Другие способы теплопередачи

Способы регистрации (записи) ИК-спектров.

Примечания

↑ Длина электромагнитной волны в вакууме.
↑ Инфракрасное излучение // Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия
↑ ¹ ² ³ Спектр // Энциклопедия Кольера
↑ Monona Rossol The artist’s complete health and safety guide. — 2001. — С. 33. — 405 с. — ISBN 978-1-58115-204-3

Ссылки

Знания — sterilAir AG | Высочайшая компетенция в области обеззараживания ультрафиолетом.

Оптическое излучение

Из излучаемой энергии, воздействию которой мы ежедневно подвержены, мы воспринимаем лишь очень небольшую часть в виде света или тепла. Гораздо большую часть этого электромагнитного спектра человек просто не замечает. Сюда также относятся ультрафиолетовые лучи.

Данные виды энергии можно пояснить на примере модели длины волн: лучи отличаются своей частотой. Например, радиоволны представляют собой очень длинные волны, тогда как оптические лучи относятся к диапазону коротких волн. При этом частотный диапазон ультрафиолетового излучения охватывает лишь очень небольшую часть электромагнитного спектра.

УФ-излучение

Ультрафиолетовые лучи (УФ) – это коротковолновые виды энергии, которые, наряду со светом и инфракрасным излучением, причисляют к группе оптических волн. УФ-лучи подвергаются изгибу, повороту, преломлению, поглощению и отражению.

Название «ультрафиолет» (в значении «по другою сторону фиолетового») основывается на том факте, что УФ-спектр начинается со спектральных частот длины волн короче тех, которые человек может воспринимать зрением как сине-фиолетовый цвет. Потому УФ-лучи для человеческого глаза невидимы.

Ультрафиолетовые лучи подразделяют на три диапазона:

UV-A (длинные волны):
UV-B (средние волны):
UV-C (короткие волны):

400 — 315 nm
315 — 280 nm
280 — 100 nm

Относящиеся к длинноволновому диапазону А ультрафиолетовые лучи как часть солнечного света достигают поверхности земли. Они инициируют различные фотохимические процессы, имеют кратковременный пигментообразующий эффект (солнечный загар) и могут стать косвенной причиной повреждений ДНК и меланомы. УФ-лучи диапазона А проходят через стекло и светопроницаемые синтетические материалы.

Относящиеся к средневолновому диапазону В ультрафиолетовые лучи оказывают замедленный пигментообразующий эффект, находящий отражение в увеличении производства меланина. Кроме того, они могут стать причиной образования на коже эритемы в виде солнечного ожога.

УФ-лучи диапазона В, кроме того, отвечают за образование в организме человека провитамина D. Данное излучение также используется в терапевтических целях, поскольку оно оказывает противорахитное воздействие. На высоте уровня моря доля УФ-лучей диапазона В меньше, чем в высоких горах. Для этих и более коротких ультрафиолетовых лучей преградой является даже обычное оконное стекло.

Относящиеся к диапазону С ультрафиолетовые лучи отличаются более короткой длиной волн и большей энергией по сравнению с лучами диапазона А и В. Они включают в себя большую часть всей области ультрафиолетового излучения и оказывают в зоне 260 nm сильный бактерицидные эффект. Как и видимые волны света, УФ-лучи диапазона С распространяются только прямолинейно, и с увеличением удаления от источника их интенсивность снижается.

Какие лучи являются бактерицидными?

Солнцу со стародавних времен приписывались целебные силы, но лишь в 1878 году исследователи Артур Даунз и Томас П. Блант выснили, что микроорганизмы при сильном воздействии солнечных лучей прекращают размножение.

Однако после этого открытия прошло значительное время, прежде чем была установлена специфическая связь длины волны с реакционным максимумом в области от 250 до 270 nm – частью УФ-излучения коротковолнового диапазона C (UVC).

Лишь начиная с 50-ых годов, после открытия структурного строения ДНК в виде двойной спирали исследователями Джемсом Уотсоном и Френсисом Криком, мы можем дать этому объяснение.

Почему ультрафиолетовое излучение коротковолнового диапазона С (UVC) убивает микроорганизмы?

Двухспиральная структура ДНК основывается на сочетании оснований пурина и пиримидина. Они является фактическими носителями информации с нуклеиновыми основаниями аденином, тимином, гуанином и цитозином.

Исследования, проведенные в последующие годы, показали, что коротковолновое и богатое энергией ультрафиолетовое излучение диапазона С (UVC) вызывает, в первую очередь, у тиминов фотохимический эффект. Осуществляется их димеризация, т.е. сцепление или склеивание двух расположенных рядом носителей информации.

В результате молекулярного изменения оснований ДНК изменяется настолько, что процесс транскрипции, который существенно важен для репликации ДНК и тем самым для деления клеток, больше происходить не может. Подвергнутая такому значительному повреждению клетка в конечном счете отмирает.

Связь дозы и воздействия

Эффективность метода дезинфекции на основании ультрафиолетовых лучей диапазона С (UVC) непосредственно связана с используемой дозой (= время x энергия облучения / площадь). Высокая интенсивность в течение короткого времени или ограниченная интенсивность в течение продолжительного периода практически взаимозаменяемы и оказывают почти равноценный эффект дезинфекции. Доза, как определяющая заданная величина, указывается в µW*s/cm², часто также используется значение в Js/m².

Принципиальное правило: Чем проще структура строения микроорганизма, тем проще осуществляется его нейтрализация с помощью ультрафиолетового излучения. Поэтому вирусы, бактерии и бактериальные споры подвергнуть разрушению, как правило, гораздо проще, чем сложные микроорганизмы, например, дрожжи и вегетативные клетки грибов (эукариотические клетки). Грибные споры, ДНК которых дополнительна защищена пигментированной стенкой клетки и концентрированной цитоплазмой, поддаются нейтрализации только при использовании существенных доз ультрафиолета.

Воздействие на человека

При повышенной дозе облучения ультрафиолетовые лучи диапазона С (UVC) вызывают у человека покраснения кожи (эритемы) и болезненные воспаления слизистой оболочки глаз (конъюнктивит). По этой причине нельзя превышать установленные ЕС предельные значения ежедневной дозы облучения (Директива ЕС 2006/25), составляющие 6 mJ/cm² или 60 J/m² (при 254 nm). Всегда следите за наличием достаточной защиты!

В отличие от ультрафиолетового излучения диапазонов А (UVA) или В (UVB) глубина проникновения ультрафиолетового излучения диапазона С (UVC) в кожу человека очень мала. Поэтому опасность рака кожи даже при интенсивном ультрафиолетовом облучении диапазона С (UVC) незащищенных частей тела следует оценивать как чрезвычайно маловероятную. Научные доказательства прямой связи до настоящего времени получены не были.

Безопасное использование ультрафиолетовых лучей диапазона С (UVC)

Ультрафиолетовые лучи диапазона С (UVC) не проходят через твердые вещества, в том числе через оконное стекло (борсиликатное стекло, стекло «дуран») или прозрачные синтетические материалы (акриловое стекло, полистирол и т.п.)!

Как и видимые волны света, УФ-лучи диапазона С распространяются только прямолинейно, и с увеличением удаления от источника их интенсивность существенно снижается. Следовательно чем больше удаление от источника ультрафиолета, тем менее опасны эти лучи. Поэтому от приборов с защитными пластинами для зрения или полностью закрытых корпусов непосредственная угроза исходить никогда не может.

Если прямой зрительный контакт или контакт кожи со свободно излучающимися лучами источника ультрафиолета неизбежен, то простые средства, например, солнцезащитные очки или солнцезащитный крем с высоким солнцезащитным фактором, являются вполне достаточными мерами защиты.

У Вас есть вопросы?

Свяжитесь уже сегодня с нашими специалистами-консультантами:

[email protected]

sterilAir AG
Oberfeldstrasse 6
CH-8570 Weinfelden

Tel.: +41 (0)71 / 626 98-00
Fax: +41 (0)71 / 626 98-10

sterilAir GmbH
August-Borsig-Strasse 13
D-78467 Konstanz

Tel.: +49 (0)7531 / 584 60-0
Fax: +49 (0)7531 / 584 60-99

Опасные и вредные производственные факторы: ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Инфракрасное излучение генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Диапазон длин волн инфракрасного излучения лежит в пределах (0,76-420) мкм.

Инфракрасное излучение играет важную роль в теплообмене человека с окружающей средой.

Источниками инфракрасных излучений в производственных условиях являются открытое пламя, расплавленный и нагретый металл, нагретые поверхности оборудования, стен, печей и их открытые проемы, источники искусственного освещения, различные виды сварки и плазменной обработки и др.

Воздействие теплового облучения на организм человека зависит от длины волны и интенсивности потока излучения, величины облучаемого участка тела, длительности облучения, угла падения тепловых лучей, вида одежды человека.

Нагретые тела, имеющие температуру выше 100 ^оС, являются источником коротковолнового инфракрасного излучения (0,7–9 мкм). С уменьшением температуры нагретого тела (50–100 ^оС) инфракрасное излучение характеризуется в основном длинноволновым спектром.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (0,76–1,4 мкм), которое способно проникать на глубину нескольких сантиметров в ткани человеческого тела, и, поглощаясь кровью и подкожной жировой клетчаткой, вызывает повышение их температуры. Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи.

Большая проникающая способность коротковолнового инфракрасного излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (мозговые оболочки, мозговую ткань, легкие, почки и другие). Длительное облучение такими лучами глаз ведет к помутнению хрусталика (профессиональной катаракте). Инфракрасное излучение вызывает также в организме человека различные биохимические и функциональные изменения.

Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом – внутренних органов человека. При воздействии на мозг коротковолновое инфракрасное излучение может вызвать так называемый «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, возможна также потеря сознания.

При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое инфракрасное излучение, последствием воздействия которого является появление инфракрасной катаракты.

Потенциальный риск облучения оценивается по величине плотности потока энергии инфракрасного излучения. Эта же величина используется для нормирования допустимой интенсивности излучения на рабочих местах, которая не должна превышать 350 Вт/м².

Интегральную интенсивность инфракрасного излучения измеряют актинометрами, а спектральную интенсивность излучения – инфракрасными спектрометрами.

Способами защиты от инфракрасных излучений являются: теплоизоляция горячих поверхностей, охлаждение теплоизлучающих поверхностей, удаление работника от источника теплового излучения (автоматизация и механизация производственных процессов, дистанционное управление), применение аэрации, воздушного душирования, экранирования источника излучения, также применением средств индивидуальной защиты.

В качестве средств индивидуальной защиты применяются: спецодежда из хлопчатобумажной ткани с огнестойкой пропиткой, спецобувь для защиты от повышенных температур, защитные очки со стеклами-светофильтрами из желто-зеленого или синего стекла, рукавицы, защитные каски.

Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых

Теоретически вопрос «Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых? » мог бы заинтересовать любого человека. Ведь и те, и другие лучи входят в состав солнечного спектра – а воздействию Солнца мы подвергаемся ежедневно. На практике же его чаще всего задают себе те, кто собирается приобрести устройства, известные как инфракрасные обогреватели, и хотел бы убедиться в том, что подобные приборы абсолютно безопасны для здоровья человека.

Потолочные обогреватели встраиваемые и не стандартные

Греющие накладки для предотвращения обледенения пешеходных зон

Встраиваемые потолочные нагреватели для подвесных потолков Армстронг

Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых с точки зрения физики

Как известно, кроме семи видимых цветов спектра за его пределами имеются и невидимые глазу излучения. Помимо инфракрасных и ультрафиолетовых, к ним относятся рентгеновские лучи, гамма-лучи и микроволны.

Инфракрасные и УФ-лучи сходны в одном: и те, и другие относятся к той части спектра, который не видим невооруженному глазу человека. Но этим и ограничивается их сходство.

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра. Стоит отметить, что почти половина солнечной радиации – это именно инфракрасное излучение. Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.
Излучение этого вида подразделяется на три области по такому параметру, как длина волны:

от 0,75 до 1,5 мкм – ближняя область;
от 1,5 до 5,6 мкм – средняя;
от 5,6 до 100 мкм – дальняя.

Нужно понимать, что инфракрасное излучение является не продуктом всевозможных современных технических устройств, к примеру, ИК-обогревателей. Это фактор природной окружающей среды, который постоянно действует на человека. Наше тело непрерывно поглощает и отдает инфракрасные лучи.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году. Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм, однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм.
Ученые считают, что ультрафиолету принадлежит значительная роль в образовании первых на Земле органических соединений. Однако воздействие этого излучения носит и отрицательный характер, приводя к распаду органических веществ.
При ответе на вопрос, чем инфракрасное излучение отличается от ультрафиолетового, необходимо обязательно рассмотреть воздействие на организм человека. И здесь основное отличие заключается в том, что эффект инфракрасных лучей ограничивается преимущественно тепловым действием, в то время как ультрафиолетовые лучи способны оказывать еще и фотохимическое воздействие.
УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей.
Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Воздействие ИК и УФ-излучения на кожу

Когда человек подвергается воздействию солнечных лучей, на поверхность его тела оказывают влияние и инфракрасные, ультрафиолетовые лучи. Но результат этого воздействия будет различным:

ИК-лучи вызывают прилив крови к поверхностным слоям кожи, повышение ее температуры и покраснение (калорическая эритема). Этот эффект исчезает сразу же, как только действие облучения прекращается.
Воздействие УФ-излучения имеет скрытый период и может проявляться через несколько часов после облучения. Длительность ультрафиолетовой эритемы составляет от 10 часов до 3-4 дней. Кожа краснеет, может шелушиться, затем окраска ее становится более темной (загар).

Доказано, что избыточное воздействие ультрафиолета может привести к возникновению злокачественных заболеваний кожи. В то же время в определенных дозах УФ-излучение полезно для организма, что позволяет применять его для профилактики и лечения, а также для уничтожения бактерий в воздухе помещений.

Безопасно ли инфракрасное излучение?

Опасения людей по отношению к такому виду устройств, как инфракрасные обогреватели, вполне понятно. В современном обществе уже сформировалась устойчивая тенденция с изрядной долей опасения относиться ко многим видам излучения: радиация, рентгеновские лучи и др.
Рядовым потребителям, которые собираются приобрести устройства, основанные на использовании инфракрасного излучения, важнее всего знать следующее: инфракрасные лучи совершенно безопасны для здоровья человека. Именно это стоит подчеркнуть, рассматривая вопрос, чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых.
Исследованиями доказано: длинноволновое ИК-излучение не только полезно для нашего тела – оно ему совершенно необходимо. При недостатке ИК-лучей страдает иммунитет организма, а также проявляется эффект его ускоренного старения.

Положительное воздействие инфракрасного излучения уже не вызывает сомнений и проявляется в различных аспектах:

уничтожаются некоторые виды вирусов;
подавляется рост злокачественных образований;
у больных диабетом повышается выработка инсулина;
нейтрализуется результат воздействия вредных излучений, в частности, радиации и электромагнитных волн;
улучшается состояние при кожных и других болезнях.

В настоящее время на основе использования ИК-лучей созданы не только эффективные обогреватели, но и специальные устройства, испускающие длинноволновое излучение: инфракрасные лампы, ИК-сауны и др.

Большие настенно — потолочные нагреватели промышленные

Инфракрасные потолочные обогреватели для потолков любого типа под заказ

Длинноволновое и коротковолновое излучение | Климатическое управление Северной Каролины

Все, что имеет температуру, испускает электромагнитное излучение (свет). Коротковолновое излучение содержит большее количество энергии, а длинноволновое излучение содержит меньшее количество энергии. Таким образом, солнце испускает коротковолновое излучение, так как оно очень горячее и может отдавать много энергии. С другой стороны, радиация Земли излучается длинноволновой, поскольку она намного холоднее, но все же излучает радиацию.

Почему мне не все равно? Коротковолновое и длинноволновое излучение по-разному взаимодействует с Землей и атмосферой.

Я уже должен быть знаком с: Проводимость, излучение, конвекция

Рисунок A: Атмосферное окно (изображение из Университета штата Пенсильвания)

Коротковолновое излучение (видимый свет) содержит много энергии ; длинноволновое излучение (инфракрасный свет) содержит меньше энергии, чем коротковолновое излучение (коротковолновое излучение имеет более короткую длину волны, чем длинноволновое излучение). Солнечная энергия входит в нашу атмосферу в виде коротковолнового излучения в форме ультрафиолетовых (УФ) лучей (тех, которые вызывают солнечный ожог) и видимого света.Солнце излучает коротковолновое излучение, потому что оно очень горячее и выделяет много энергии. Попадая в атмосферу Земли, облака и поверхность поглощают солнечную энергию. Земля нагревается и повторно излучает энергию в виде длинноволнового излучения в виде инфракрасных лучей. Земля излучает длинноволновую радиацию, потому что Земля холоднее Солнца и имеет меньше энергии, которую можно испустить.

На рисунке A показано атмосферное окно длин волн, которые входят в нашу атмосферу. Наша атмосфера прозрачна для радиоволн, видимого света и некоторого количества инфракрасного и ультрафиолетового излучения.

Как это относится к общественному здравоохранению?

Считается, что воздействие ультрафиолетовых (УФ) лучей солнца (коротковолновое излучение) вызывает от 65% до 90% меланомы кожи, что составляет три четверти всех смертей от рака кожи. ^1,2 Кроме того, солнечные ультрафиолетовые лучи также могут вызывать катаракту и другие повреждения глаз. ³ С другой стороны, воздействие УФ-лучей влияет на циркуляцию витамина D, который считается защитным фактором против рака толстой и прямой кишки.⁴

¹ Центры по контролю и профилактике заболеваний. Основная информация о раке кожи. 24 апреля 2012 г. Проверено 17 ноября 2012 г.

² Национальный институт рака. Рак кожи. (n.d.) По состоянию на 27 января 2012 г.

³ Всемирная организация здравоохранения. Ультрафиолетовое излучение и здоровье человека. Декабрь 2009 г. По состоянию на 17 ноября 2012 г.

⁴ Portier CJ, et al. 2010. Взгляд на изменение климата с точки зрения здоровья человека: отчет, в котором излагаются потребности в исследованиях воздействия изменения климата на здоровье человека. Парк исследовательского треугольника, Северная Каролина: Перспективы гигиены окружающей среды / Национальный институт наук об окружающей среде. doi: 10.1289 / ehp.1002272 По состоянию на 17 ноября 2012 г.

Хотите узнать больше?

Earth’s Energy Balance, Albedo

Действия, сопровождающие приведенную выше информацию:

Деятельность: Что такое теплица? (Ссылка на исходную деятельность.)

Описание: Это упражнение посвящено тому, как теплица сохраняет тепло. Студенты построят модель теплицы, чтобы объяснить этот процесс.

Связь с темами : Длинноволновое и коротковолновое излучение, парниковый эффект, парниковые газы, озон, закись азота, двуокись углерода, метан, водяной пар, галоуглероды

Инфракрасные волны | Управление научной миссии

Что такое инфракрасные волны?

Инфракрасные волны или инфракрасный свет являются частью электромагнитного спектра.Люди сталкиваются с инфракрасными волнами каждый день; человеческий глаз его не видит, но люди могут определять его как тепло.

Пульт дистанционного управления использует световые волны, выходящие за пределы видимого спектра света — инфракрасные световые волны — для переключения каналов на вашем телевизоре. Эта область спектра делится на ближнюю, среднюю и дальнюю инфракрасную. Область от 8 до 15 микрон (мкм) называется земными учеными тепловым инфракрасным, поскольку эти длины волн лучше всего подходят для изучения длинноволновой тепловой энергии, излучаемой нашей планетой.

СЛЕВА: Типичный пульт дистанционного управления телевизором использует энергию инфракрасного излучения с длиной волны около 940 нанометров. Хотя вы не можете «видеть» свет, излучаемый пультом дистанционного управления, некоторые цифровые камеры и камеры сотовых телефонов чувствительны к этой длине волны излучения. Попробуйте! СПРАВА: Инфракрасные лампы Нагревательные лампы часто излучают как видимую, так и инфракрасную энергию на длинах волн от 500 до 3000 нм. Их можно использовать для обогрева ванных комнат или для согревания еды. Тепловые лампы также могут согреть мелких животных и рептилий или даже согреть яйца, чтобы они могли вылупиться.

Кредит: Трой Бенеш

ОТКРЫТИЕ ИНФРАКРАСНОЙ ИНФРАКРАСКИ

В 1800 году Уильям Гершель провел эксперимент по измерению разницы температур между цветами в видимом спектре. Он поместил термометры в каждый цвет видимого спектра. Результаты показали повышение температуры от синего до красного. Когда он заметил еще более теплое измерение температуры сразу за красным концом видимого спектра, Гершель открыл инфракрасный свет!

ТЕПЛОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

Мы можем воспринимать инфракрасную энергию как тепло.Некоторые предметы настолько горячие, что излучают видимый свет — например, огонь. Другие объекты, например люди, не такие горячие и излучают только инфракрасные волны. Наши глаза не могут видеть эти инфракрасные волны, но инструменты, которые могут воспринимать инфракрасную энергию, такие как очки ночного видения или инфракрасные камеры, позволяют нам «видеть» инфракрасные волны, излучаемые теплыми объектами, такими как люди и животные. Температуры для изображений ниже указаны в градусах Фаренгейта.

Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех

ХОЛОДНАЯ АСТРОНОМИЯ

Многие объекты во Вселенной слишком холодные и тусклые, чтобы их можно было обнаружить в видимом свете, но их можно обнаружить в инфракрасном.Ученые начинают открывать тайны более холодных объектов во Вселенной, таких как планеты, холодные звезды, туманности и многие другие, изучая инфракрасные волны, которые они излучают.

Космический аппарат «Кассини» сделал это изображение полярного сияния Сатурна с помощью инфракрасных волн. Полярное сияние показано синим, а нижележащие облака — красным. Эти полярные сияния уникальны, потому что они могут охватывать весь полюс, тогда как полярные сияния вокруг Земли и Юпитера обычно ограничиваются магнитными полями на кольцах, окружающих магнитные полюса.Большой и изменчивый характер этих полярных сияний указывает на то, что заряженные частицы, втекающие от Солнца, испытывают над Сатурном некоторый тип магнетизма, который ранее был неожиданным.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЫЛЬ

Инфракрасные волны имеют более длинные волны, чем видимый свет, и могут проходить через плотные области газа и пыли в космосе с меньшим рассеянием и поглощением. Таким образом, инфракрасная энергия может также обнаруживать объекты во Вселенной, которые нельзя увидеть в видимом свете с помощью оптических телескопов.Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) оснащен тремя инфракрасными приборами, которые помогают изучать происхождение Вселенной и формирование галактик, звезд и планет.

Когда мы смотрим на созвездие Ориона, мы видим только видимый свет. Но космический телескоп НАСА Спитцер смог обнаружить около 2300 планетообразующих дисков в туманности Ориона, почувствовав инфракрасное свечение их теплой пыли. Каждый диск может образовывать планеты и свою солнечную систему Фото: Томас Мегит (Univ.Толедо) и др., Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт, НАСА

Столб, состоящий из газа и пыли в туманности Киля, освещен свечением ближайших массивных звезд, показанных ниже на изображении в видимом свете, полученном космическим телескопом Хаббла. Интенсивное излучение и быстрые потоки заряженных частиц от этих звезд вызывают образование новых звезд внутри столба. Большинство новых звезд невозможно увидеть на изображении в видимом свете (слева), потому что плотные газовые облака блокируют их свет. Однако, когда столб рассматривается в инфракрасной части спектра (справа), он практически исчезает, открывая молодые звезды за столбом газа и пыли.

Предоставлено: НАСА, Европейское космическое агентство и команда телескопа Hubble SM4 ERO

МОНИТОРИНГ ЗЕМЛИ

Для астрофизиков, изучающих Вселенную, источники инфракрасного излучения, такие как планеты, относительно холодны по сравнению с энергией, излучаемой горячими звездами и другими небесными объектами. Земляне изучают инфракрасное излучение как тепловое излучение (или тепло) нашей планеты. Когда падающая солнечная радиация попадает на Землю, часть этой энергии поглощается атмосферой и поверхностью, тем самым нагревая планету.Это тепло излучается с Земли в виде инфракрасного излучения. Приборы на борту спутников наблюдения Земли могут определять это излучаемое инфракрасное излучение и использовать полученные измерения для изучения изменений температуры поверхности земли и моря.

Есть и другие источники тепла на поверхности Земли, такие как потоки лавы и лесные пожары. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутников Aqua и Terra использует инфракрасные данные для отслеживания дыма и определения источников лесных пожаров.Эта информация может иметь важное значение для тушения пожара, когда самолеты-разведчики не могут пролететь сквозь густой дым. Инфракрасные данные также могут помочь ученым отличить пылающий огонь от все еще тлеющих ожоговых шрамов.

Кредит: Джефф Шмальц, Группа быстрого реагирования MODIS

Глобальное изображение справа — это инфракрасное изображение Земли, полученное спутником GOES 6 в 1986 году. Ученый использовал температуру, чтобы определить, какие части изображения получены из облаков, а какие — из суши и моря.Основываясь на этой разнице температур, он раскрасил каждую отдельно 256 цветами, придав изображению реалистичный вид.

Кредит: Центр космической науки и техники, Университет Висконсин-Мэдисон, Ричард Корс, дизайнер

Зачем использовать инфракрасный порт для изображения Земли? Хотя в видимом диапазоне легче отличить облака от земли, в инфракрасном диапазоне облака более детализированы. Это отлично подходит для изучения структуры облаков. Например, обратите внимание, что темные облака теплее, а светлые — холоднее.К юго-востоку от Галапагосских островов, к западу от побережья Южной Америки, есть место, где вы можете отчетливо увидеть несколько слоев облаков, с более теплыми облаками на меньших высотах, ближе к океану, который их согревает.

Мы знаем, глядя на инфракрасное изображение кошки, что многие вещи излучают инфракрасный свет. Но многие вещи также отражают инфракрасный свет, особенно ближний инфракрасный свет. Узнайте больше об ОТРАЖЕННОМ ближнем инфракрасном излучении.

Начало страницы | Далее: Отраженные волны в ближнем инфракрасном диапазоне

Цитата

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Инфракрасные волны. Получено [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves

MLA

Управление научной миссии. «Инфракрасные волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov / ems / 07_infraredwaves

Длинноволновое излучение — обзор

5.4 Перенос длинноволнового излучения в облачной атмосфере

В этом обсуждении мы называем длинноволновое излучение излучением, испускаемым земной поверхностью или атмосферой, с длинами волн более 4 мкм.Воздействие облаков на длинноволновое излучение сильно отличается от воздействия на коротковолновое излучение. В случае коротковолнового излучения мы обнаруживаем, что облачные капли являются сильными рассеивателями падающего излучения. Поглощение солнечной радиации каплями облаков и кристаллами льда невелико. Напротив, длинноволновое излучение сильно поглощается облачными каплями в оптически толстых облаках. До 90% падающего длинноволнового излучения может быть поглощено на длине пути менее 50 м в облаке с высоким содержанием жидкой воды.Рассеяние длинноволновой радиации в облаках вторично по отношению к поглощению. Таким образом, оптически толстые облака часто считаются черными телами по отношению к длинноволновому излучению. Ямамото и др. (1970) предположили, что кучево-дождевые облака можно считать черными телами после прохождения всего 12 м. Напротив, толщина черного тела тонких перистых ледяных облаков может превышать несколько километров (Stephens, 1983), что больше, чем глубина этих облаков. Таким образом, перистые облака, тонкий слой и многие туманы не ведут себя как черные тела в инфракрасном диапазоне.

Ранее мы отмечали, что в безоблачной атмосфере небольшое газовое поглощение происходит между 8 и 14 мкм, полоса, которую обычно называют «атмосферным окном». Исключение составляют глубокие морские тропики, где высокие значения содержания водяного пара на низком уровне могут привести к большому поглощению газа. С другой стороны, в оптически толстой облачной атмосфере нет спектральных областей, в которых поглощение длинноволнового излучения мало. Следовательно, облака имеют большое влияние на количество длинноволновой радиации, излучаемой в космос.Таким образом, облака чрезвычайно важны для климата Земли.

Поведение эффективности экстинкции Qe в инфракрасной области сильно отличается от поведения облачных частиц в видимых длинах волн. Эффективность экстинкции изменяется аналогично поведению эффективности рассеяния, показанной на рис. 5.4. Таким образом, при малых значениях x Qe монотонно возрастает с увеличением x. Более того, на длинах волн, соответствующих пику спектральной плотности потока земного излучения (10 мкм <λ <20 мкм), Qe изменяется почти линейно с радиусом капли для капель с радиусом менее 20 мкм.Подстановка Qe = kr в уравнение. (5.10) дает

(5.17) τ = ∫0δz∫0∞πkr3f (r) drdz.

Поскольку содержание жидкой воды составляет

(5.18) LWC = ∫o∞3πρℓr3f (r) dr,

Ур. (5.18) показывает, что оптическая толщина в инфракрасном диапазоне в основном является функцией содержания жидкой воды в облаке и не сильно зависит от деталей спектра облачных капель. Это значительно упрощает параметризацию переноса длинноволнового излучения через облака.

Однако расчеты Вискомба и Велча (1986) показывают, что на прогнозы скорости охлаждения в инфракрасном диапазоне может существенно повлиять наличие мороси или капель дождя вблизи вершин оптически толстых облаков.Расчетные скорости охлаждения для облака, содержащего только облачные капли, и облака, содержащего осадки, могут отличаться в 4 раза в самых верхних 50 м облака. Различия между скоростями охлаждения для двух типов облаков существенно уменьшаются при больших расстояниях проникновения в облако, хотя для облака глубиной 8 км по-прежнему существует почти двукратная разница в скоростях охлаждения между двумя типами облаков.

Палтридж и Платт (1976) отметили, что обычно используемое приближение для оценки Qe для кристаллов сложной формы заключается в использовании приближения эквивалентной сферы, уравнение.(5.17). Затем теорию Ми можно использовать для расчета вариации Qe как функции от x. Результат аналогичен рис. 5.4 для капель воды с отличиями из-за изменения показателей преломления между водой и льдом.

Хотя коэффициент отражения длинноволнового излучения невелик, Стивенс (1980) подсчитал, что он может оказывать значительное влияние на профили потока в облаке и, следовательно, на профили нагрева облаков. Это верно, когда восходящий поток от поверхности земли довольно велик.Таким образом, длинноволновая отражательная способность у основания облака, составляющая всего несколько процентов, может существенно повлиять на восходящие потоки при более низких температурах облака. Это может существенно изменить силу расходимости потока и, следовательно, скорость радиационного охлаждения вблизи вершины облака. Этот эффект наиболее выражен в тропиках.

В диагностических исследованиях и параметризации длинноволнового излучения широко используется концепция эффективного излучения. Кокс (1976) определил значения эмиттанса облаков на основе измерений профилей широкополосного потока излучения через облака.Таким образом, эмиттанс может быть определен

(5.19) ε (↑) = FB (↑) −FT (↑) FB (↑) −σTT4 для восходящей освещенности,

(5.20) ε (↓) = FB (↓) — FT (↓) σTB4 − FT (↓) для направленной вниз освещенности.

F (↑) и F (↓) относятся к измеренной вверх и вниз инфракрасной освещенности соответственно. Индексы T и B относятся к верхней и нижней части облачного слоя соответственно, а σ — постоянная Стефана-Больцмана. Определение эффективного эмиттанса объединяет эффекты отражения, излучения и пропускания облачными каплями, а также молекулами газа.Таким образом, эффективный коэффициент излучения не является скаляром, а является вектором, зависящим от направления, поскольку коэффициент излучения зависит от конкретного пути, по которому излучение проходит через атмосферу. Как заметил Стивенс (1980), когда холодное облако покрывает теплую поверхность и отражает некоторое длинноволновое излучение, оно может иметь значения эмиттанса, значительно превышающие единицу.

Инфракрасное излучение — обзор

10.15 Инфракрасная сушка и профилирование влажности

Инфракрасное (ИК) излучение обеспечивает максимальный эффект нагрева во всем спектре электромагнитных волн.Бумага и картон поглощают ИК-излучение в двух разных полосах:

•: При 1,4–1,6 мкм — представляет энергию, поглощенную структурой целлюлозы и водородными связями в листе
•: При 2,6–3,5 мкм — поглощается целлюлозой и поверхностной влагой

Как объяснялось ранее, коротковолновое ИК-излучение, которое создается только электрически нагреваемыми передатчиками, наиболее эффективно при сушке в основной части листа, а средние волны, которые могут исходить от газа эмиттеры с подогревом, лучше для сушки поверхности.Вышеупомянутые характеристики предполагают несколько возможных применений в области сушки бумаги:

•: Применения для контроля профиля влажности до клеильного пресса на бумаге и картоне или после клеильного пресса
•: Применения для инкрементальной сушки, где Для определенных сортов требуется дополнительная мощность, чтобы обеспечить скорость машины
•: Сушка покрытий на тяжелых сортах, где лучше испарять влагу изнутри листа, а не с поверхности
•: Окончательный профиль влажности управление после вытяжки
•: В мокрой части для горячего прессования или предварительной сушки

После определения потенциала инфракрасной сушки основным выбором будет выбор между электрическими и газовыми излучателями (книжный магазин.europa.eu). Очевидно, что для коротковолновых приложений единственным выбором будет электрический ИК. Некоторые средние излучатели имеют достаточно коротковолнового содержимого для некоторых целей. Однако для средневолновых приложений выбор более широк. Электрические излучатели, как правило, дешевле в установке, но имеют более высокие эксплуатационные расходы. Газовые излучатели дороже в установке, но дешевле в эксплуатации. Экономический баланс должен быть рассчитан для каждого экземпляра с учетом таких факторов, как физические ограничения пространства, наличие топлива, часы работы и т. Д.(Консультационная группа NIFES, 1998 г.). В некоторых случаях применение инфракрасной сушки может принести пользу, непропорциональную подведенной энергии, либо из-за «целевого» приложения энергии, либо из-за побочных эффектов. При использовании картона с покрытием коротковолновое ИК-излучение может улучшить гладкость на верхней и нижней сторонах вместе с пористостью. Последнее обеспечивает более быстрое высыхание основного листа через покрытие. Эффект глубокого проникновения коротковолнового ИК-излучения повышает общую эффективность обычных сушилок и, выводя глубоко укоренившуюся влагу на поверхность, эффективно расширяет зону сушки с постоянной скоростью.При нанесении покрытия на лезвие коротковолновое ИК-излучение может использоваться для ввода энергии, достаточной для повышения температуры листа и покрытия, чтобы обеспечить иммобилизацию связующего вещества, предотвращающую миграцию (NIFES Consulting Group, 1998). Обладая малым весом до 100 г / м2, средневолновые ИК-излучатели обычно имеют достаточно коротковолнового содержимого для выполнения этой функции. За такими легковесами потребуется отражатель. Основное преимущество коротковолновой системы для профилирования влажности состоит в том, что при работе при температуре от 700 до 2100 ° C диапазон тепловыделения составляет 33: 1.Средневолновая система, работающая между 500˚C и 900˚C, имеет диапазон изменения только 5: 1. Однако доступны более совершенные системы, работающие при температуре до 1200 ° C; однако диапазон изменения по-прежнему составляет около 5: 1, хотя тепловыделение примерно на 50% больше, чем у устройств с более низкой температурой. В отличие от ранее объясненного, газовые средневолновые излучатели имеют КПД до 50%, в то время как электрические коротковолновые излучатели достигают только около 30%, хотя его можно увеличить до 60% путем правильного выбора частоты.На тонкой бумаге перед проклейкой ИК-сушилка будет регулировать профиль до + 0,2% и позволит увеличить целевое среднее значение на 1%, что должно позволить увеличить скорость машины на 5%. Одним из основных преимуществ инфракрасного излучения с газовым обогревом является то, что более влажные участки автоматически поглощают больше энергии, чем участки сушилки (NIFES Consulting Group, 1998). Это большое преимущество при профилировании влажности.

Система ИК-профилирования основана на модульных модулях ИК-генерации, размещенных бок о бок по ширине бумагоделательной машины рядом с концом сушильной секции.Каждый модуль обычно имеет ширину 150 мм и представляет собой отдельную зону управления. ИК-профилировщик может эффективно высушить неравномерные полосы влаги или значительно сгладить профиль влажности. Инфракрасные излучатели, особенно электрические, обладают быстрым откликом и используются для коррекции узких полос влаги. ИК-модули могут быть газовыми или электрическими. Различные характеристики трех наиболее распространенных систем профилирования влажности показаны в таблице 10.2 (Ghosh, 2011; Cutshall, 1991). Из таблицы 10.2 очевидно, что распыление воды предпочтительнее другого оборудования для определения профиля влажности из-за его безопасности, низких эксплуатационных расходов, низкого энергопотребления и универсальных возможностей управления.В настоящее время почти все новые современные бумагоделательные машины оснащены распылителем воды в дополнение к паровому душем в прессовой части.

Таблица 10.2. Опции для управления различными системами управления увлажнением

9028

50–95

Умеренный

Характеристика	ИК (электрический)	ИК (газ)	Распыление воды	Паровой душ
Тип энергии	Электричество	Пар	Отработанный пар
Энергопотребление	Высокое	Высокое	Низкое	Экономия энергии
КПД (%)	17–35	30–50
Контроль полос	Ограниченный	Ограниченный	Неограниченный	Ограниченный
Разрешение CD (мм)	20–150	150	100–300
Угроза безопасности	Умеренно-высокая	Умеренно-высокая	Нет	Низкая
Maintena nce	Умеренный	Низкий	Умеренный	Низкий
Капитальные затраты	Высокий	Высокий	Умеренный	Низкий
Низкий	Средний	Контрольные расходы	Умеренный

Источники: на основе Ghosh (2011) и Cutshall (1991).

Профилирование влажности на бумагоделательных машинах для тонкой бумаги может значительно снизить колебания влажности при одновременном увеличении производительности (Elaahi and Lowitt, 1988). Поперечное (CD) профилирование в напорном ящике — это технология, объединяющая датчики и элементы управления для регулировки относительной влажности входящего листа, что позволяет более независимо оптимизировать базовый вес и ориентацию волокон при одновременном уменьшении вариаций в базовом весе CD (Anonymous, 1996). ). Напорный ящик Concept IV-MH, установленный на заводе Bowater в Катоба (Южная Каролина, США), обеспечивает 168 зон с использованием воды в лотке для контроля веса CD и улучшает профили веса (Pantaleo and Wilson, 1995).Infrarödteknik, Швеция (Michell, 1984) и Compact Engineering, Великобритания, продают системы ИК-профилирования для контроля профиля влажности полотна. В настоящее время применяется для производства высококачественной бумаги и плотного картона. Относительная экономия тепловой энергии при увеличении производства оценивается в 7% с увеличением потребности в электроэнергии (Michell, 1984; Elaahi and Lowitt, 1988). Martin et al. (2000a) оценили экономию энергии 0,7 ГДж / т бумаги, дополнительные потребности в электроэнергии 0.08 ГДж / т бумаги (приблизительно 22 кВтч / т бумаги) и капитальные вложения в размере 1,12 доллара на тонну бумаги (при условии, что единственная экономическая выгода, достигаемая с помощью IR-профилирования, связана с уменьшением затрат на энергию). Компания Compact Engineering утверждает, что IR-системы окупили себя в течение 1 года по всем приложениям, учитывая также постепенный рост производства.

Солнечное излучение и фотосинтетически активное излучение

Что такое солнечное излучение?

Солнечное излучение — это лучистая (электромагнитная) энергия солнца.Он обеспечивает Землю светом и теплом, а также энергией для фотосинтеза. Эта лучистая энергия необходима для метаболизма окружающей среды и ее обитателей ¹. Три соответствующих диапазона или диапазона в спектре солнечного излучения — это ультрафиолетовый, видимый (PAR) и инфракрасный. Из света, который достигает поверхности Земли, инфракрасное излучение составляет 49,4%, а видимый свет — 42,3%. ⁹. Ультрафиолетовое излучение составляет чуть более 8% от общей солнечной радиации.Каждая из этих полос по-разному влияет на окружающую среду.

Большая часть солнечного излучения, достигающего Земли, состоит из видимого и инфракрасного света. Лишь небольшое количество ультрафиолетового излучения достигает поверхности.

Количество и интенсивность солнечной радиации, которую получает место или водоем, зависит от множества факторов. Эти факторы включают широту, время года, время суток, облачность и высоту. Не вся радиация, испускаемая Солнцем, достигает поверхности Земли. Большая его часть поглощается, отражается или рассеивается в атмосфере.На поверхности солнечная энергия может поглощаться непосредственно от солнца, это называется прямым излучением, или от света, который рассеивается при попадании в атмосферу, что называется непрямым излучением ¹.

Как измеряется солнечная радиация?

Циклы длин волн измеряются в нанометрах (нм) от пика к пику. Чем короче длина волны, тем больше у нее энергии. Синий свет имеет больше энергии, чем красный свет.

Солнечное излучение измеряется длинами волн или частотой.Поскольку свет распространяется в волне, длина волны определяется как расстояние от пика до пика и измеряется в нанометрах (нм). Частота определяется как длина волны в циклах в секунду и выражается в герцах (Гц). Полосы с более короткими длинами волн производят более высокие частоты. Аналогично, чем длиннее длина волны, тем больше времени потребуется для завершения цикла, что дает более низкую частоту ¹.

Энергия длины волны увеличивается с частотой и уменьшается с увеличением длины волны ¹⁶.Другими словами, более короткие волны более энергичны, чем более длинные. Это означает, что ультрафиолетовое излучение более энергично, чем инфракрасное излучение. Из-за этой дополнительной энергии более короткие волны имеют тенденцию причинять больший вред, чем более длинные волны ¹⁶. Чем больше энергии имеет длина волны, тем легче разрушить молекулу, которая ее поглощает. Ультрафиолетовый свет (который имеет самую высокую энергию) может вызвать повреждение ДНК и других важных клеточных структур ¹⁶.

Что такое электромагнитный спектр?

Электромагнитный спектр охватывает все виды излучения ⁵.Часть спектра, которая достигает Земли от Солнца, составляет от 100 нм до 1 мм. Этот диапазон разбит на три диапазона: ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Ультрафиолет содержит волны с длиной волны 100-400 нм. Видимый свет находится в диапазоне 400-700 нм, а инфракрасный свет содержит длины волн от 700 нм до более 1 мм ¹. В видимом спектре света цвета определяются длиной. Более длинные волны кажутся красными, а более короткие — синими / фиолетовыми, поскольку они располагаются ближе к ультрафиолетовому спектру ⁵.

Солнечный свет или спектр солнечного излучения включает полосы от 100 нм до 1 мм, которые охватывают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение.

Ультрафиолетовое излучение

Почти все УФ-С, половина УФ-В и часть УФ-С поглощается озоном в стратосфере до того, как достигнет поверхности.

Ультрафиолетовое излучение можно разделить на три диапазона длин волн: УФ-А, УФ-В и УФ-С. Ультрафиолетовые лучи всех длин волн могут напрямую влиять на ДНК водных обитателей, а также создавать вредные фотохимические вещества. ¹.Чем короче длина волны, тем больший ущерб она может нанести.

UV-C включает длины волн от 100 до 280 нм. Этот диапазон излучения составляет всего 0,5% от всей солнечной радиации, но он может нанести наибольший ущерб организмам. Однако большая часть этого коротковолнового излучения поглощается стратосферными газами (озоном) и очень мало достигает поверхности ⁹.

УФ-В излучение может достигать больших глубин в соленой воде, чем в более пресной воде (Изображение любезно предоставлено Васильковым и др., JGR-Oceans, 2001 через НАСА).

UV-B (280-320 нм) — это энергетическая фотоактивирующая полоса излучения, которая лишь частично поглощается в стратосфере. ¹. Этот диапазон излучения известен тем, что вызывает рак кожи у людей и может нарушать фотосинтез у многих растений ¹⁶. Глубина проникновения УФ-В в воду зависит от мутности и химического состава воды. УФ-B достигает большей глубины в соленой воде, чем в пресной, и может достигать 20 м от поверхности океана ^1,9.

УФ-А (320-400 нм) имеет меньшую энергию, чем УФ-В, и не поглощается озоном в атмосфере. Однако с поверхности он может быть закрыт облачным покровом ⁹. УФ-A также называется черным светом и известен своей способностью вызывать флуоресценцию в некоторых материалах ³⁷. Хотя он хуже впитывается водой, он может проникать глубже, чем УФ-В или УФ-С ¹. УФ-А вызывает солнечные ожоги у людей. Он также более ингибирует фотосинтез, чем УФ-В. ¹.Исследования показали, что УФ-А может значительно снизить фотосинтез более чем на 70% ⁶. Это связано с тем, что УФ-А снижает эффективность транспорта электронов, что, в свою очередь, снижает фотосинтетическое производство.

Ультрафиолетовое излучение и фитопланктон

Фитопланктон — это микроскопические организмы, которые обитают в воде и используют фотосинтез для преобразования солнечного света в энергию ¹⁶. Эти организмы используют углекислый газ и производят кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, как и растения ¹⁷.Ультрафиолетовый свет может замедлить этот процесс в фитопланктоне. УФ-А и УФ-В излучения подавляют фотосинтетическое производство, тем самым снижая потребление углекислого газа и выход кислорода. В условиях естественного солнечного света УФ-А и УФ-В могут уменьшить фотосинтез более чем на 8% ⁴¹.

Фитопланктону требуется свет для фотосинтеза, но УФ-излучение может снизить их производство. Коллаж адаптирован из рисунков и микрофотографий Салли Бенсусен, Научное бюро проекта NASA EOS.

Этот эффект может быть вредным не только для фитопланктона.Эти одноклеточные растения ответственны за большую часть переноса углерода между атмосферой и океаном, процесс, известный как «биологический углеродный насос» ¹⁷. Большая часть океанической жизни под поверхностью зависит от фитопланктона, прямо или косвенно потребляя его ¹⁷. Фитопланктон также способствует образованию «морского снега» — мертвого органического материала, который падает на дно океана в качестве топлива для глубоководных организмов. Когда ультрафиолетовое излучение снижает фотосинтетическое производство фитопланктона, оно отрицательно сказывается на мировом углеродном цикле и морской пищевой цепи ¹⁶.

Инфракрасный свет

Инфракрасное излучение вызывает нагревание поверхности и атмосферы Земли.

Инфракрасный свет находится на противоположной стороне спектра от ультрафиолетового. Это излучение имеет длину волны> 700 нм и обеспечивает 49,4% солнечной энергии ⁹. Инфракрасное излучение легко поглощается молекулами воды и углекислого газа и преобразуется в тепловую энергию ¹⁰. Более длинные волны вызывают тепло, возбуждая электроны в веществах, которые их поглощают.Таким образом, инфракрасное излучение вызывает нагревание поверхности Земли. Инфракрасный свет отражается больше, чем УФ или видимый свет из-за его большей длины волны ¹⁰. Это отражение позволяет инфракрасному излучению передавать тепло между поверхностью, водой и воздухом.

В водоеме инфракрасный свет может достигать только определенного расстояния от поверхности. 90% инфракрасного излучения поглощается на первом метре поверхности воды, и только 1% может достигать двух метров в чистой воде ¹.Вот почему поверхность большинства водоемов теплее глубины.

Что такое фотосинтетически активная радиация?

Фотосинтетически активное излучение (ФАР) — это диапазон длин волн света, который лучше всего подходит для фотосинтеза. Фотосинтез — это процесс, который требует световой энергии и оптимально протекает в диапазоне от 400 до 700 нанометров (нм) ¹. Этот диапазон также известен как видимый свет.

Фотосинтетически активное излучение — это диапазон видимого света, который растения могут использовать для фотосинтеза.

Видимый свет охватывает электромагнитный спектр от видимого синего / фиолетового до красного. Синий свет имеет более высокую энергию и более короткую длину волны, чем зеленый или красный свет. Красный свет имеет самую низкую энергию в видимом спектре ¹². Когда видимый свет достигает Земли, поверхность будет поглощать или отражать волны различной длины, создавая видимый цвет. Длина волны, отраженная поверхностью, имеет цвет ¹². Если поверхность отражает все видимые длины волн, она будет белой ¹².

Большинство растений кажутся зелеными, поскольку хлорофилл в их клетках отражает зеленый свет ⁸. Вода часто кажется синей, поскольку этот цвет проникает глубже всего, прежде чем впитаться. ¹. Находясь на суше, растения используют для фотосинтеза почти весь видимый диапазон. Однако даже под водой, когда доступен только синий свет, фотосинтез все равно может происходить.

Почему важны солнечная и фотосинтетически активная радиация?

Солнечное излучение обеспечивает тепло, свет и энергию, необходимые для всех живых организмов.Инфракрасное излучение обеспечивает теплом все места обитания, на суше и в воде ²⁴. Без солнечной радиации поверхность Земли была бы примерно на 32 ° C холоднее ²⁵.

Солнечное излучение обеспечивает необходимое тепло и свет для жизни на Земле. Фотосинтетически активное излучение — это полоса, обеспечивающая энергию для фотосинтеза.

Свет также обеспечивается солнечным излучением. Хищники не смогли бы эффективно охотиться на добычу без солнечного света, а жертва не могла бы использовать преимущества темных областей, если бы хищники были адаптированы к темным местам обитания ¹.Человеческие глаза адаптированы к видимому спектру, хотя некоторые другие виды могут видеть ультрафиолетовый свет в дополнение к цветам ²⁶.

В частности, важен уровень фотосинтетически активной радиации (ФАР), которую получает область. Это связано с тем, что разные растения реагируют на разные длины волн PAR ¹. Большинство растений отражают зеленые волны, поглощая остальную часть видимого светового спектра. Кроме того, тенистые растения реагируют на более низкие уровни PAR, в то время как солнечные растения собирают PAR более эффективно при более высоких уровнях освещенности ⁷.Другими словами, по мере увеличения солнечного излучения (интенсивности) солнечные растения подвергаются более высокому уровню фотосинтеза. Листья подсолнечника маленькие и толстые, со специальными ячейками, обеспечивающими более высокие показатели. ²⁰. Затененные растения проводят фотосинтез при более низком уровне интенсивности излучения. Их листья тоньше, длиннее и содержат меньше клеток хлорофилла. Это облегчает фотосинтез в условиях низкой освещенности ²⁰.

Хотя основным преимуществом фотосинтеза является энергия для растений, он дает и другие важные результаты.Кислород — побочный продукт фотосинтеза ¹. Этот процесс обеспечивает производство большего количества кислорода, чем используется организмами в окружающей среде. Если фотосинтез не производит достаточно растворенного кислорода под водой, он может создать аноксические условия, при которых рыба и другие организмы не могут жить ¹. Фотосинтез также потребляет углекислый газ, тем самым снижая уровень углекислого газа в воздухе и воде ¹.

Солнечная освещенность

Годовая солнечная освещенность поверхности, полученная в 2008 году.Экватор получает солнечное излучение с большей интенсивностью (освещенностью), чем северное и южное полушария. Данные собраны П. Вангом, П. Стаммесом, Р. ван дер А, Г. Пинарди, М. ван Розендаль (2008), FRESCO +

Солнечное излучение — это интенсивность, с которой радиация проникает в атмосферу Земли. Соответствующий способ подумать о солнечном излучении — это посмотреть на разницу между 20-ваттной лампочкой и 100-ваттной лампочкой. Оба излучают видимый свет с одинаковыми длинами волн, но яркость и интенсивность сильно различаются.Лампа мощностью 100 ватт имеет более высокую интенсивность или освещенность. Солнечное излучение — это количество лучистого потока на площади, которое измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт / м²) ⁹.

Что влияет на солнечное излучение?

Солнечное излучение, получаемое конкретным местом или водоемом, зависит от высоты над уровнем моря, угла наклона солнца (в зависимости от широты, сезона и времени суток) и рассеивающих элементов, таких как облака ⁹. Чем выше высота, тем короче путь от атмосферы.Это может означать более высокую освещенность, но не более высокие температуры. Эта интенсивная радиация способствует засушливому климату, а более разреженный воздух означает, что больше ультрафиолетового излучения достигает поверхности на этих высотах.

Угол наклона солнца определяет солнечное излучение. Чем больше угол, тем меньше интенсивность солнечного света.

Чем меньше угол наклона солнца, тем большее количество озона свет должен пройти через ⁹. Это также фактор ультрафиолетового излучения. Озон поглощает ультрафиолетовый свет и может снизить интенсивность излучения.

Угол наклона солнца зависит от широты, времени года и времени суток. Расстояние, которое должно пройти излучение, будет минимальным, когда солнце находится прямо над головой. Вот почему годовая чистая солнечная освещенность над экватором больше, чем над северными и южными широтами. Солнечное излучение будет уменьшаться по мере отклонения полушария от солнца.

В течение дня угол наклона солнца к любому заданному месту будет уменьшаться от восхода до полудня, а затем увеличиваться до захода солнца.Под большими углами (утром и вечером) солнечное излучение должно проходить через большую часть атмосферы, что снижает его освещенность. Вот почему солнечный свет вечером кажется менее интенсивным, чем в полдень.

Облачность и загрязнение воздуха также могут снизить количество радиации, достигающей поверхности Земли. Облака и аэрозоли в атмосфере могут рассеивать и поглощать все диапазоны излучения ⁹. По мере увеличения облачности угол падения солнца становится менее важным при измерении освещенности.Это связано с увеличением диффузии (рассеяния) излучения ¹⁰. Увеличенная облачность уменьшает освещенность, из-за чего солнечный свет становится менее интенсивным. В наши дни солнечная радиация все еще достигает поверхности Земли, просто с меньшей освещенностью. В этих условиях люди могут обгореть на солнце, не осознавая последствий, пока не станет слишком поздно.

Тепло, температура и солнечное излучение

Солнечный свет отвечает за нагревание Земли, океанов и атмосферы за счет инфракрасного излучения.И вода, и земля отражают часть этого излучения, чтобы нагреть атмосферу или другие объекты, соприкасающиеся с поверхностью. Чем темнее объект или поверхность, тем быстрее они поглощают свет и нагреваются. ³¹.

Температура воздуха

Температура воздуха косвенно зависит от солнечной радиации. Хотя сам воздух не поглощает инфракрасное излучение, он получает тепло от поверхности Земли. Этот эффект возникает за счет теплопередачи за счет теплопроводности и конвекции ³¹.

Инфракрасное излучение, поглощаемое поверхностью Земли, нагревает окружающий воздух.

Земля поглощает инфракрасное излучение и преобразует его в тепловую энергию. Поскольку поверхность поглощает тепло от солнца, она становится теплее окружающей атмосферы. Затем тепло передается посредством теплопроводности (контакта) от более теплой Земли к более холодной атмосфере ²⁴. Сам по себе воздух плохо проводит тепло, поэтому конвекция или подъем и падение теплого и холодного воздуха нагревает остальную атмосферу, не контактирующую с поверхностью ³¹.Поднимающийся теплый воздух часто называют термиком. По мере того, как нагретый воздух поднимается, более холодный воздух опускается на поверхность, где продолжается процесс конвекции.

Поверхность Земли также отражает часть инфракрасного излучения обратно в воздух. Это отраженное излучение может улавливаться и поглощаться газами в атмосфере или повторно излучаться обратно на Землю ²⁵. Этот процесс называется парниковым эффектом. Без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы около -18 ° C вместо нынешних + 18 ° C ²⁵.

Температура воды

90% инфракрасного излучения поглощается на первом метре поверхности воды. Затем тепло передается по воде за счет ветра и конвекции.

Инфракрасный свет солнца поглощается водоемами и преобразуется в тепловую энергию. Это низкоэнергетическое излучение возбуждает электроны и нагревает верхний слой воды. Почти все инфракрасное излучение поглощается в пределах одного метра от поверхности ¹. Затем это тепло передается на большие глубины за счет движения ветра и конвекции ¹.Хотя тепло медленно передается через толщу воды, оно часто не достигает самого дна. Это связано с расслоением водной толщи.

В океане и многих озерах вода может расслаиваться или образовывать отдельные слои воды. Эти слои отличаются своей температурой, плотностью и часто разной концентрацией растворенных веществ (например, соли или кислорода). Различные слои воды разделены крутыми градиентами температуры, известными как термоклины ¹.Даже при конвекции и ветре большей части солнечного тепла трудно преодолеть эти препятствия. Вместо этого нижний слой воды будет оставаться около 4 ° C, в то время как температура поверхностной воды будет колебаться как суточно (ежедневно), так и сезонно ¹.

Что такое фотосинтез?

Фотосинтез — это процесс, при котором растения и другие организмы, также известные как фотоавтотрофы, используют энергию солнечного света для производства глюкозы. Этот процесс может происходить как на суше, так и под водой ¹⁸.

Глюкоза — это разновидность сахара, которая позже превращается в аденозинтрифосфат (АТФ) посредством клеточного дыхания. ³. АТФ — это молекула, несущая энергию, которая используется в метаболических реакциях живых организмов. Эта молекула необходима почти для всех организмов ⁴. Фотоавтотрофы используют солнечный свет, шесть молекул углекислого газа и двенадцать молекул воды для производства одной молекулы глюкозы, шести молекул кислорода и шести молекул воды. Эта реакция снижает уровень углекислого газа в воздухе или воде, производя глюкозу для АТФ.

Фотосинтез может происходить под водой, пока доступно достаточно света. В океане значительное количество фотосинтетически активной радиации можно обнаружить на глубине до 200 м под поверхностью ²⁹. В этой эвфотической зоне (зоне солнечного света) может происходить фотосинтез. Для этого процесса требуется только свет, углекислый газ и вода ¹⁸. Пока фотосинтезирующий организм на суше или под водой имеет достаточно этих молекул, он может производить глюкозу и кислород.

Фотосинтез и температура

Температура влияет на скорость фотосинтеза различных водорослей.

Фотосинтез — это серия химических реакций, протекающих с помощью ферментов. Ферменты являются катализаторами биологических процессов и помогают ускорить химические реакции ¹¹. Фотосинтез также требует тепла, чтобы активировать процесс. Поскольку тепло увеличивает кинетическую энергию (заставляя реагенты чаще сталкиваться друг с другом), более высокая температура может ускорить химические реакции в дополнение к инициированию процесса ¹¹.

Хотя повышенная температура может ускорить фотосинтез, слишком много тепла может быть вредным ¹¹. При определенной температуре ферменты денатурируются и теряют свою форму. Денатурированные ферменты больше не ускоряют химические реакции, а вместо этого замедляют фотосинтез. Таким образом, температура является важным фактором фотосинтетического производства, как для активации, так и для поддержания процесса. Вот почему существуют разные оптимальные температуры фотосинтеза для разных организмов ¹.

Как мутность влияет на подводный фотосинтез?

Мутность — это отсутствие прозрачности воды, вызванное наличием взвешенных частиц ¹. Эти частицы поглощают солнечный свет и могут вызывать отражение света от частиц в воде. Чем больше частиц присутствует в воде, тем меньше фотосинтетически активной радиации будут получать растения и фитопланктон. Эта потеря солнечного света снижает скорость фотосинтеза. Если фотосинтетическое производство ограничено, уровень растворенного кислорода в воде снизится. ¹³.Кроме того, помутнение может нанести значительный ущерб водной среде обитания из-за поглощения инфракрасного излучения и повышения температуры воды выше нормального уровня.

Почему для фотосинтеза нельзя использовать ультрафиолетовый или инфракрасный свет?

Оптимальное фотосинтетически активное излучение — это диапазон 400-700 нм, который охватывает спектр видимого света.

Видимый свет — единственная полоса света в спектре, которая считается фотосинтетически активной. Он обладает идеальным количеством энергии для возбуждения электронов, необходимых для начала фотосинтеза, а не для повреждения ДНК или разрыва связей.

Ультрафиолет нельзя использовать для фотосинтеза, потому что он имеет слишком много энергии. Эта энергия разрывает связи в молекулах и может разрушить ДНК и другие важные структуры в организмах ⁸. Когда растения и другие фотоавтотрофы пытаются использовать УФ-А (320-400 нм) для фотосинтеза, эффективность переноса электронов снижается, что, в свою очередь, снижает скорость фотосинтеза. ⁶. С другой стороны спектра инфракрасный свет не содержит много энергии. Недостаточная энергия не возбуждает электроны в молекулах в достаточной степени, чтобы их можно было использовать для фотосинтеза.Инфракрасный свет преобразуется в тепловую энергию вместо ⁸.

Типичные уровни солнечной радиации

Уровни солнечной радиации зависят от времени суток и угла наклона Солнца к Земле. Этот угол зависит от широты и сезона. Чем больше угол наклона Солнца, тем больше озона должен пройти солнечный свет, чтобы достичь поверхности ⁹. Помимо угла наклона солнца, на уровень радиации могут влиять атмосферные условия. Облачный покров, загрязнение воздуха и дыра в озоновом слое — все это изменяет количество солнечной радиации, которая может достигать поверхности.Все эти факторы вызывают различия в типичных уровнях излучения.

Ежедневные колебания

Летом солнечная радиация (измеренная по освещенности) будет максимальной над экватором и полушарием, наклоненным к солнцу.

На большей части поверхности Земли принимаемое солнечное излучение измеряется солнечной радиацией. Освещенность будет увеличиваться от восхода до полудня, а затем уменьшаться до заката ³⁶. Полученные пиковые уровни солнечной энергии будут варьироваться в зависимости от широты и сезона ¹⁵.

Как видно на графике слева, у экватора самая крутая кривая солнечного излучения, что дает ему самые короткие периоды восхода и захода солнца. К тому же продолжительность дня не сильно меняется в течение года. Это происходит потому, что угол наклона Солнца не сильно колеблется над экватором.

Полушарие, наклоненное к солнцу, достигнет такого же пикового уровня радиации, что и экватор, но с более плавными изгибами, что означает более длинные восходы и закаты. В этом полушарии в целом будут более длинные дни.Противоположное полушарие (наклоненное от Солнца) будет иметь более короткие восходы и закаты, а также более короткие периоды дневного света ¹⁵.

На географических Северном и Южном полюсах (90 ° широты) солнечное излучение, кажется, остается постоянным в течение одного дня ¹⁵. Это потому, что полюса являются точкой вращения Земли. Хотя суточные значения, похоже, не меняются, уровень солнечной радиации, получаемой на полюсах, будет медленно изменяться в течение года.

Ежемесячные колебания

Чем дальше город от экватора, тем сильнее будет колебание получаемой солнечной радиации в течение года.

Уровни солнечной радиации зависят от близости к солнцу и угла наклона солнца. Таким образом, разные регионы земного шара имеют разные типичные уровни радиации в каждый сезон. На экваторе типичная солнечная радиация довольно постоянна круглый год ¹⁵. Есть небольшие колебания, но нет резких скачков или падений. В Северном полушарии радиация увеличивается с течением года, пока не достигнет пика примерно в июне или июле. Затем уровни радиации медленно снижаются в течение остальной части года. ¹⁴.В Южном полушарии уровни радиации противоположные. В начале года уровни высоки, а затем медленно опускаются до самой низкой точки примерно в июне. После июня они снова начинают расти до конца года ¹⁴.

Дыра в озоновом слое

Дыра в озоновом слое — это участок атмосферы со значительно меньшим содержанием озона, чем в остальной стратосфере (изображение любезно предоставлено NASA GSFC Scientific Visualization Studio).

Озон — это молекулярный газ, состоящий из трех атомов кислорода (O ₃).Этот газ помогает защитить Землю, поскольку он поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения. Большая часть УФ-С, большая часть УФ-В и примерно половина УФ-А поглощается кислородом и озоном в озоновом слое. Этот слой в основном находится в стратосфере на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли.

«Дыра в озоновом слое» находится в атмосфере над Антарктикой. Эта область не полностью лишена озона, но вместо этого представляет собой участок атмосферы со значительно более низким уровнем озона, чем обычно. ²⁷.Хотя причина разрыва иногда является предметом споров, исследования показали, что озон разрушается, когда он вступает в реакцию с хлором, азотом, водородом или бромом ²⁷. Когда эти химические вещества попадают в атмосферу, они могут удалить присутствующий озон. Независимо от причины, дыра в озоновом слое позволяет большему количеству УФ-излучения достигать Земли. Если увеличение УФ-излучения становится чрезмерным, оно может быть вредным как для наземных, так и для водных сред обитания ²⁷.

Последствия необычных уровней

УФ-В-излучение может повредить цепи ДНК.

Необычно высокий или низкий уровень солнечного света может вызвать проблемы как на суше, так и на воде. Слишком много ультрафиолетового света может вызвать необратимое повреждение ДНК и важных фотосинтетических структур, а слишком большое количество инфракрасного света может вызвать перегрев. ¹. Повреждение ДНК вызывается УФ-В излучением. В то время как большинство живых клеток адаптировались и могут восстанавливать простые повреждения, повышенное воздействие ультрафиолетового излучения может привести к необратимой мутации клеток или их гибели ¹⁶.

В пасмурные дни или если ранее солнечное место затеняется, фотосинтетическое производство может быть остановлено.Это не только останавливает производство кислорода, но и увеличивает потребление кислорода через дыхание растений. ¹. Уменьшение инфракрасного света также охладит затемненную поверхность или водоем, который, в свою очередь, охладит окружающий воздух.

Вода

Удаление тенистых деревьев от городского ручья повышает температуру воды, что делает ее непригодной для ловли холодноводных рыб, таких как форель. (Фото: Кристан Кокерилл через Environmental Monitor).

Когда вода подвергается воздействию чрезмерного количества солнечного света, инфракрасное излучение нагревает воду.Чем теплее вода в организме, тем быстрее будет испарение. Это может снизить уровень воды и поток воды. Кроме того, теплая вода не может удерживать столько растворенного кислорода, как холодная. Это означает, что в более теплой воде для водных организмов доступно меньше растворенного кислорода ²¹. Слишком много инфракрасного света также может привести к денатурированию ферментов, используемых в фотосинтезе, что может замедлить или остановить процесс фотосинтеза. ¹¹.

На другой стороне спектра излучение может быть ограничено пасмурными днями, теневыми источниками или низкими углами наклона солнца.Если уровень солнечного излучения ниже обычного в течение длительного периода времени, фотосинтез может снизиться или полностью прекратиться. Без солнечного света фитопланктон и растения будут потреблять кислород, а не производить его. Эти условия могут вызвать резкое падение уровня растворенного кислорода в воде, что может привести к гибели рыбы ²⁰.

Земля

Затененные растения, такие как хосты, могут быть повреждены чрезмерной жарой и солнечным светом.

Как и в воде, уровень земной радиации может быть ограничен пасмурной погодой ²⁰.Это особенно важно для растений, поскольку фотосинтетический процесс и физиология растений в целом зависят от солнечного света.

Устьица — это поры на внешнем слое листьев растений. Они открываются в присутствии солнечного света и пропускают воду, углекислый газ и кислород в растение ²². Затем эти молекулы используются для производства глюкозы посредством фотосинтеза. В холодные бессолнечные дни устьица закрываются, потому что солнечной энергии не хватает для продолжения фотосинтеза. ²³.Слишком много интенсивного солнечного света также может остановить производство фотосинтеза, поскольку устьица закрываются в солнечные, жаркие и засушливые дни, чтобы предотвратить потерю воды. ²³.

Солнечный свет может влиять не только на открытие и закрытие устьиц растений. В то время как у некоторых растений есть специализированные белки, защищающие их от солнечных ожогов, у других их нет, а интенсивное солнечное излучение может повредить их листья ³². У растений, которые не приспособлены к полному или интенсивному солнечному свету, например хосты или рододендроны, может развиться тепловой стресс.Многие растения, в том числе тенистые, подвержены ожогу листьев, когда части растения погибают из-за чрезмерной потери воды из-за транспирации ³³. Помимо замедления или остановки фотосинтеза, тепловой стресс и ожог листьев могут сделать растения более восприимчивыми к болезням или нашествиям насекомых.

Сколько света?

Количество излучения, получаемого Землей, варьируется, и большая его часть отражается обратно в атмосферу. На этой карте показана чистая поглощенная солнечная радиация.(Изображение любезно предоставлено Деннисом Хартманном, Вашингтонский университет через НАСА).

Сколько света производит солнце? Это сложный вопрос, поскольку есть разные способы учитывать и измерять свет. Есть яркость (проецируемая мощность) и видимый свет, которые можно измерить как яркость (яркость) или освещенность (падающий свет). Яркость и освещенность применимы только к длинам волн в диапазоне видимого света ³⁷. Солнечный свет обычно определяется в единицах яркости, поскольку только половина солнечного излучения, которое достигает Земли, является видимым светом, но все излучение обеспечивает энергию.

Энергия излучения может быть измерена в джоулях, хотя чаще ее измеряют как поток излучения или мощность излучения, которая выражается как энергия во времени. Базовая единица измерения мощности — ватт (джоули в секунду). Солнце излучает 384 600 000 000 000 000 000 000 000 000 ватт (3,846 x 10 ²⁶ Вт) ³⁸. Для сравнения: в среднем лампа накаливания потребляет 40-100 Вт. Эта энергия излучается Солнцем в сфере, из которой некоторые упадут на Землю. Энергия, которая достигает Земли, измеряется как солнечное излучение (энергия в секунду на квадратный метр).Учитывая расчетную мощность излучения Солнца, интенсивность солнечной энергии, которая достигает верхних слоев атмосферы Земли (прямо обращенных к Солнцу), составляет 1360 Вт / м² ³⁹.

Сколько солнечной энергии достигает Земли? Разделите мощность солнца на площадь поверхности сферы (с радиусом, равным расстоянию между Землей и Солнцем). В любой заданной точке на поверхности этой гипотетической сферы (одна из таких точек — Земля) полученная освещенность составляет приблизительно 1360 Вт / м².

Уровень освещенности, который достигает поверхности, может варьироваться в зависимости от эллиптической орбиты Земли, солнечных вспышек и количества атмосферы, через которую должна пройти радиация (из-за угла наклона Солнца к поверхности или имеющегося облачного покрова).2), которая является единицей СИ для освещенности. Под прямыми солнечными лучами, когда солнце находится в зените (прямо над головой), измеренные значения в люксах могут достигать 130 000 ⁴⁰. В большинство солнечных дней (при отсутствии прямого света) освещенность обычно составляет 10 000-25 000 люкс. В пасмурный день падающий свет может достигать только 1000 люкс, а в сумерки — 10 люкс ⁴⁰. Чем больше угол наклона солнца, тем ниже будет люкс, поскольку люмен распространяется на большую площадь. Освещенность важно учитывать при оценке фотосинтетически активной радиации.

Сколько света на самом деле достигает поверхности Земли?

Только 56% солнечной радиации, которая достигает атмосферы, попадает на поверхность Земли.

Солнечное излучение должно пройти через множество преград, прежде чем достигнет поверхности Земли. Первый барьер — это атмосфера. Около 26% солнечной энергии отражается или рассеивается обратно в космос облаками и частицами в атмосфере ³⁴. Еще 18% солнечной энергии поглощается атмосферой.Озон поглощает ультрафиолетовое излучение, а углекислый газ и водяной пар могут поглощать инфракрасное излучение ³⁴. Остальные 56% солнечной радиации способны достигать поверхности. Однако часть этого света отражается от снега или других ярких поверхностей земли, поэтому только 48% могут быть поглощены землей или водой ³⁶. Примерно половина излучения, достигающего поверхности, составляет видимый свет, а половина — инфракрасный свет ¹. Эти проценты отражения и поглощения могут варьироваться в зависимости от облачности и угла наклона солнца.В пасмурную погоду до 70% солнечной радиации может поглощаться или рассеиваться атмосферой ³⁵.

Сколько света разрывает поверхность воды?

5–10% света, попадающего на поверхность воды, отражается или рассеивается. Фотография предоставлена: «Свет и вода» парня по имени Джерм через Flickr

. Когда свет достигает поверхности воды, может происходить отражение и рассеяние. Отражение происходит, когда солнечное излучение просто отражается от воды ¹.Это отражение связано с альбедо или отражательной способностью воды. Количество отраженного солнечного света зависит от угла наклона солнца, длины волны и погодных условий. Примерно 5–10% света, достигающего поверхности воды, отражается ¹. Более длинные волны отражаются немного больше, чем более короткие волны ¹⁰.

Рассеяние — это отклонение света молекулами в воде. Различные материалы, включая растворенные и взвешенные твердые частицы, а также организмы в воде, вызывают рассеивание света в разных направлениях ¹.Количество рассеиваемого света зависит от прозрачности воды.

Насколько глубоко солнечный свет проникает в океан?

Водную толщу океана можно разделить на зоны в зависимости от того, сколько света достигает определенной глубины.

Океан разделен на три зоны в зависимости от света. Первая зона, эвфотическая зона, или зона солнечного света, — это место, куда проникает солнечный свет. Фитопланктон живет в эвфотической зоне, потому что там достаточно света для фотосинтеза. Эта зона простирается примерно на 660 футов ниже поверхности океана.²

Следующая зона называется дисфотической (сумеречной) зоной. Некоторое количество света может достичь этой глубины, но этого недостаточно для фотосинтеза ²⁹.

Последняя зона начинается примерно на 3300 футов ниже поверхности океана и называется афотической (полуночной) зоной. Солнечный свет не может достичь этой зоны, и его свет исходит только от биолюминесцентных организмов ².

Насколько глубоко солнечный свет проникает в пресную воду?

Фотосинтез может происходить в литоральной и лимнетической зоне, поскольку для фотосинтеза доступно достаточно света.

Глубина проникновения света в пресную воду зависит от ее прозрачности. В воде с высоким уровнем мутности или взвешенных твердых частицах свет не достигает прозрачных водоемов. Эти взвешенные частицы могут как поглощать, так и рассеивать свет ¹. В большинстве рек и ручьев свет достигает русла, и фотосинтез может происходить по всей толще воды. Однако в особенно глубоких, покрытых водорослями или мутных озерах свет может не достигать определенных глубин.

Как и океан, глубокие озера разделены на три зоны. Первая зона называется литоральной зоной. Эта зона находится недалеко от берега, и солнечный свет достигает дна. Водные растения в прибрежной зоне могут расти на дне озера и при этом получать достаточно света для фотосинтеза ¹⁹. Следующая зона известна как лимнетическая зона и представляет собой поверхностный слой открытой воды. Фотосинтез может происходить в этой зоне, поскольку она пронизана светом. Глубина лимнетической зоны зависит от мутности воды.В более мутной воде лимнетическая зона будет мельче ¹⁹. Ниже лимнетической зоны находится профундальная зона. Это придонный (придонный) слой глубокого озера. Солнечный свет не может попасть в эту зону, поэтому фотосинтез не произойдет. Вместо этого организмы, постоянно проживающие в глубокой зоне (например, бактерии), полагаются на органическое вещество, падающее из более высоких зон ¹⁹.

Прохождение света через лед и снег

Покрытое льдом озеро может не получать достаточно света для водных растений для продолжения фотосинтеза.

На количество света, поглощаемого водоемом, может сильно влиять ледяной и снежный покров. Прозрачный бесцветный лед имеет такой же процент светопропускания, что и жидкая вода, который составляет около 72% ¹. Однако, если лед покрывается пятнами или мутным, процентное содержание может резко снизиться. Непрозрачный лед и сильный снегопад могут снизить процент светопропускания почти до нуля. Если водоем покрыт льдом и снегом в течение длительного периода времени, весь его метаболизм может замедлиться.

Фотосинтез, для которого требуется свет, производит кислород в качестве побочного продукта и помогает поддерживать уровень растворенного кислорода в водоеме.Растворенный кислород постоянно потребляется в метаболических реакциях живыми организмами в воде, независимо от снежного и ледяного покрова. Если снег и лед препятствуют фотосинтезу, дыхание растений будет способствовать истощению запасов кислорода вместо восстановления уровня растворенного кислорода. Когда это происходит, может возникнуть кислородное голодание или кислородное голодание, и многие организмы могут погибнуть. Это часто происходит в неглубоких продуктивных озерах и прудах и известно как вымогательство ¹.

Водные организмы и видимый свет

Глубина, на которую проникает свет, зависит от качества воды.Теплые цвета впитываются быстрее, чем холодные (изображение любезно предоставлено Кайлом Карозерсом, NOAA-OE).

Солнечный свет проникает в воду только на определенную глубину ²⁹. На расстоянии более 200 м света недостаточно для фотосинтеза. Человеческий глаз недостаточно чувствителен, чтобы обнаруживать солнечный свет на глубине 850 м над уровнем моря ²⁶. Даже самые зрительно приспособленные рыбы не видят солнечный свет на глубине ниже 1000 м. Однако у многих организмов, обитающих на этой глубине или ниже, глаза все еще функционируют.Вместо того, чтобы полагаться на солнечный свет, они используют собственную биолюминесценцию для света ²⁶.

Рыбы, обитающие у поверхности, обладают такими же визуальными способностями, как и организмы на суше. Они обладают цветовым зрением, потому что видимый спектр света проникает через поверхность воды ²⁶. Многие рыбы также оснащены УФ-зрением, что дает им возможность видеть животных, прозрачных в видимом свете ²⁶.

Такие виды, как креветки и кальмары, могут видеть поляризацию подводного света, а также обладают цветным и УФ-зрением.Благодаря этой способности они могут эффективно обнаруживать добычу, поскольку поляризация света изменяется, когда он отражается от чешуи ²⁶. Креветки-богомолы также могут использовать эту способность для спаривания, поскольку лопасти самца меняют цвет с другой поляризованной ориентацией ³⁰.

Цитируйте эту работу

Fondriest Environmental, Inc. «Солнечная радиация и фотосинэтично активная радиация». Основы экологических измерений. 21 марта 2014 г. Web. .

Дополнительная информация

Инфракрасное излучение — Energy Education

Рис. 1. Собака в инфракрасном спектре. ^[1]

Инфракрасное излучение (ИК) — это тип лучистой энергии с более длинными волнами, чем видимый людям видимый свет, но с более короткими длинами волн, чем радиоволны. Его диапазон простирается от довольно малых длин волн около красного цвета, 700×10 ^-9 м, до почти миллиметра, 3×10 ^-4 м.^[2]

Эффект IR

Хотя инфракрасное излучение не может быть замечено человеческим глазом, его определенно можно почувствовать. Инфракрасная энергия ощущается как тепло, потому что она взаимодействует с молекулами, возбуждая их, заставляя их двигаться быстрее, что увеличивает внутреннюю температуру объекта, поглощающего инфракрасную энергию. Хотя все длины волн лучистой энергии нагревают поверхности, которые их поглощают, инфракрасное излучение является наиболее распространенным в повседневной жизни из-за «обычных» объектов, которые излучают его как лучистое тепло (см. Излучение черного тела и закон Вина для получения дополнительной информации по этому поводу).^[3] Например, люди при температуре 37 ° C ^[4] излучают большую часть своего лучистого тепла в инфракрасном диапазоне, как показано на рисунке 1.

Рисунок 2. Двуокись углерода может взаимодействовать с инфракрасным излучением, что приводит к дисбалансу излучения, входящего и выходящего из атмосферы. ^[5]

Около 50% энергии Солнца, поступающей на Землю, находится в форме инфракрасного излучения, ^[6], поэтому баланс этого излучения в атмосфере имеет решающее значение для поддержания стабильной температуры и климата.Углекислый газ в атмосфере производит парниковый эффект, потому что CO ₂ способен поглощать и повторно излучать инфракрасное излучение, как показано на рисунке 2, в отличие от газов, которые составляют большую часть атмосферы (молекулярный кислород, O ₂ около 21% и азот, N ₂, около 78%). ^[7] Этот парниковый эффект необходим для приемлемых для жизни температур на Земле, однако повышение уровня парниковых газов способствует нестабильному потеплению на Земле, что вызывает серьезную озабоченность.Подробнее об этом дисбалансе читайте здесь.

Поскольку инфракрасный спектр имеет более низкую энергию, чем видимый свет, это ограничивает количество солнечной энергии, которое может быть использовано стандартными фотоэлектрическими элементами.

Использование IR

Рис. 3. Ночное видение преобразует инфракрасное излучение, излучаемое объектами, в видимый свет, видимый человеческим глазом. ^[8]

Инфракрасное излучение имеет множество применений, в том числе:

Отопление (варочное, сауны, промышленное)
Ночное видение (очки, фотоаппараты) ^[9]
Изображения (биологические, минеральные, оборонные, астрономические)
Климатология и метеорология

Для дальнейшего чтения

Список литературы

↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/Infrared_dog.jpg
↑ CRISP, Электромагнитные волны [Онлайн], Доступно: http://www.crisp.nus.edu.sg/~research/tutorial/em.htm
↑ Hyperphysics, Heat Radiation [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/stefan.html#c2
↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, гл.4, сек.E, стр.111-114
↑ PhET Simulations, Molecules and Light [Online], Доступно: https://phet.colorado.edu/en/simulation/molecules-and-light
↑ Руководство по пассивному нагреву и охлаждению, Введение в солнечную энергию [Документ], Доступно: http://www.azsolarcenter.com/design/documents/passive.DOC
↑ UCAR, Углекислый газ поглощает и повторно излучает инфракрасное излучение [Онлайн], Доступно: http://scied.ucar.edu/carbon-dioxide-absorbs-and-re-emits-infrared-radiation
↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Nightvision.jpg
↑ American Technologies Network Corporation, Как работает ночное видение [Online], Доступно: http://www.atncorp.com/HowNightVisionWorks

Опасности ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения

Сварочная дуга испускает излучение в трех основных диапазонах: —

Таблица 1

Тип	Длина волны (нанометров)
Инфракрасное (тепло)	> 700
Видимый свет	400-700
Ультрафиолетовое излучение	<400

Эти виды излучения не вызывают ионизацию тканей тела, но все же могут вызывать повреждение систем и мембран организма.

Ультрафиолетовое излучение (УФ)

UV генерируется всеми дуговыми процессами. Избыточное воздействие ультрафиолета вызывает воспаление кожи и, возможно, даже рак кожи или необратимое повреждение глаз. Однако основной риск у сварщиков — воспаление роговицы и конъюнктивы, известное как «дуговая глазка» или «вспышка».

Дуговый глаз

Дуговой глаз возникает из-за УФ-излучения. Это повреждает самый внешний защитный слой клеток роговицы. Постепенно поврежденные клетки погибают и выпадают из роговицы, обнажая высокочувствительные нервы в подлежащей роговице и сравнительно шероховатой внутренней части века.Это вызывает сильную боль, обычно описываемую как «песок в глазу». Боль становится еще более острой, если глаз подвергается воздействию яркого света.

Дуговой глаз появляется через несколько часов после экспонирования, что, возможно, даже не было замечено. Симптом «песок в глазу» и боль обычно длятся от 12 до 24 часов, но в более тяжелых случаях могут длиться дольше.

К счастью, глазная дуга — это почти всегда временное заболевание. В маловероятном случае продолжительного и часто повторяющегося воздействия может произойти необратимое повреждение.Человек должен быть упрямым и / или глупым, чтобы позволить себе неоднократно подвергаться таким рискам для глазной дуги без принятия некоторых мер предосторожности.

Лечение дугового глаза простое, отдых в темном помещении. Различные успокаивающие обезболивающие глазные капли могут вводить квалифицированный специалист или отделения неотложной помощи. Они могут обеспечить почти мгновенное облегчение.

Воздействие ультрафиолета на кожу

Ультрафиолетовое излучение от дуговых процессов не вызывает эффекта потемнения солнечного ожога; но вызывает покраснение и раздражение, вызванные изменениями мельчайших поверхностных кровеносных сосудов.В крайних случаях кожа может сильно обгореть и образоваться волдыри. Покрасневшая кожа может умереть и отслоиться примерно через день. При интенсивном, продолжительном или частом воздействии может развиться рак кожи, но у сварщиков мало свидетельств этого.

видимый свет

Интенсивный видимый свет, особенно приближающийся к длинам волн УФ или «синего света», проходит через роговицу и хрусталик и может ослеплять и, в крайних случаях, повреждать сеть оптически чувствительных нервов на сетчатке.Длины волн видимого света, приближающиеся к инфракрасному, имеют немного разные эффекты, но могут вызывать схожие симптомы. Эффекты зависят от продолжительности и интенсивности и в некоторой степени от естественного рефлекторного действия человека, направленного на закрытие глаза и исключение падающего света. Обычно это ослепление не дает длительного эффекта, но считается, что у сварщиков постепенно снижается их способность адаптироваться к экстремальным условиям освещения.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение имеет большую длину волны, чем частоты видимого света, и воспринимается как тепло.Основная опасность для глаз заключается в том, что длительное воздействие (в течение нескольких лет) вызывает постепенное, но необратимое помутнение хрусталика. К счастью, инфракрасное излучение, излучаемое обычной сварочной дугой, вызывает повреждение только на сравнительно небольшом расстоянии от дуги. При воздействии дугового тепла на коже вокруг глаз возникает немедленное жжение. Естественная реакция человека — двигаться или прикрываться, чтобы предотвратить нагревание кожи, что также снижает воздействие на глаза.

Существует очень мало свидетельств того, что сварщики могут подвергаться воздействию излучения необходимой интенсивности, достаточного для образования катаракты хрусталика под действием инфракрасного излучения.Газокислородная резка также может излучать высокие уровни инфракрасного излучения, поэтому всем, кто постоянно занят в процессах нагрева или термической резки, рекомендуется надевать противовоспалительную или ударопрочную защиту для глаз.

Как избежать опасностей

Несмотря на то, что УФ-, видимое и инфракрасное излучение оказывает разное воздействие, существует один общий механизм защиты, который является полностью эффективным; это должно обеспечить барьер для предотвращения попадания излучения на чувствительные поверхности.Поэтому сварщик должен быть оснащен защитным оборудованием, указанным ниже. Не следует забывать, что излучение может отражаться от блестящих поверхностей, и было зарегистрировано несколько случаев возникновения дуги, вызванных нежелательными отражениями. Стены и т. Д. Рабочей зоны должны иметь матовую поверхность.

Защита глаз

Сварщик защищает глаза с помощью стеклянного фильтра, который поглощает излучение с опасными длинами волн и ограничивает видимый свет, чтобы он мог видеть процесс сварки.Существует два основных типа: постоянные фильтры и светочувствительные фильтры, которые быстро реагируют на падающий свет от дуги и затемняют.

BS EN169 определяет диапазон постоянных оттенков фильтров с постепенно увеличивающейся оптической плотностью, которые ограничивают воздействие излучения, испускаемого различными процессами при разных токах. Следует подчеркнуть, что номера оттенков, указанные в стандарте, и соответствующие диапазоны тока приведены только для справки.

Собственные предпочтения оператора и приложения следует учитывать при выборе номера оттенка для конкретной задачи.Стандартные фильтровальные стекла теперь отмечены знаком CE, свидетельствующим о том, что они прошли независимые испытания на соответствие всем требованиям стандарта.

BS EN 379 определяет требования к доступным сейчас светочувствительным линзам переменной плотности. Их можно использовать с полной уверенностью, поскольку в стандарте есть требования к отказоустойчивости: даже если линза не потемнеет при зажигании дуги, может возникнуть ослепление, но это не приведет к необратимому повреждению глаз. Основным преимуществом таких реактивных линз является способность сварщика правильно видеть и располагать электрод перед зажиганием дуги.Это может значительно снизить количество дефектов возникновения дуги.

Хотя возникновение дугового разряда и другие радиационные эффекты представляют собой наиболее значительную опасность для сварщиков, более половины всех травм глаз вызваны летящими частицами шлака, шлифованием, сколами и т. Д. Поэтому настоятельно рекомендуется, чтобы все, кто работал рядом с дуговой сваркой во время занятий следует использовать средства защиты глаз, даже если искрение прекратилось.

Защита головы и лица

Очки с фильтрами относительно невелики и устанавливаются в темный непрозрачный экран, их можно держать в руке или поворачивать на повязке на голову, чтобы ее можно было поднимать или опускать движением головы.Экран должен быть спроектирован так, чтобы защищать все лицо, уши и части шеи от прямого излучения дуги. BS EN 175 устанавливает требования для основных типов.

Перчатки / рукавицы

Руки обычно являются самой близкой частью тела к дуге и обрабатываемой детали. Поэтому важно, чтобы перчатки сварщика обеспечивали теплоизоляцию, а также блокировали ультрафиолетовое излучение и видимый свет. Перчатки должны закрывать руку и запястье и перекрывать рукава.

При использовании ручной дуги металла и процессов MIG / MAG разбрызгивание также может быть проблемой, и поэтому перчатки должны быть в состоянии противостоять проникновению капель расплавленного металла. Комбинированное воздействие ультрафиолета и озона может быстро разрушить многие материалы перчаток. Долговечность материала должна быть принята во внимание в соответствии с требованиями управления технологическим процессом. Например, плотно сплетенные хлопчатобумажные или мягкие кожаные перчатки могут быть идеальными для слаботочной сварки TIG, когда требуется аккуратное управление горелкой, но при этом мало тепла и не образуются брызги.Для большинства других процессов дуговой сварки, при которых выделяются высокие уровни излучения и брызг, требуются более тяжелые или более прочные перчатки.

Одежда

Практически любая прочная непрозрачная ткань темного цвета блокирует ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Однако, как и в случае с перчатками, повреждение брызгами и комбинированное воздействие УФ / озона могут быть значительными в зависимости от области применения. Одежда сварщика должна закрывать все части тела, рук, шеи и груди, которые в противном случае могут быть подвержены прямому воздействию дугового излучения.

Сверхпрочный хлопчатобумажный комбинезон обычно является минимумом, необходимым для защиты. Искусственные волокна и пластмассы не подходят, так как они могут расплавиться от брызг или даже от инфракрасного излучения. Британский стандарт BS EN 470-1 определяет конструктивные особенности и устойчивость к брызгам одежды, подходящей для сварщиков.

Важно, чтобы сварщик не перегрелся. Он будет находиться близко к источнику сильного тепла, и полный костюм тяжелой защитной одежды может значительно усилить его дискомфорт.Эффективна местная защита в виде фартуков, капюшонов, накидок, гетр, полупальцов или наколенников из хромированной кожи. Таким образом, там, где это необходимо, может быть обеспечена необходимая степень защиты, а остальная часть тела сварщика может быть защищена адекватно и сравнительно недорого, например, с помощью спецодежды.

Обувь, обычно не подвергающаяся радиационному воздействию, также важна. Он должен быть в состоянии противостоять расплавленным брызгам, падающим на него сверху или наступающим на подошву, которая плавится.Ботинки с носком, предотвращающим раздавливание, рекомендуются для всех процессов, кроме сварки TIG, где обувь (с защитными носками) может подойти.

Защита помощников сварщика

Каждый, кто регулярно работает в пределах 2 м от сварочной дуги, должен быть защищен от воздействия на кожу и глаза так же, как и сварщик. У него должен быть по крайней мере комбинезон, перчатки и щиток для рук или головы, если требуется, чтобы смотреть на дугу. Кроме того, у него должны быть очки с защитой от вспышек с боковыми частями, чтобы защитить глаза от случайной дуги.Та же рекомендация применима к одному сварщику, работающему относительно близко от другого. Сварщики часто страдают глазом дуги из-за непреднамеренного воздействия не собственной дуги, а дуги другого сварщика, работающего на расстоянии одного или двух метров от них.

Тонированные очки с защитой от бликов могут быть выбраны из BS EN 169, например, номер шкалы 1,2–4. Если помощник должен работать на таком же расстоянии от дуги, что и сварщик, то для помощника следует выбрать тот же номер фильтра, что и для сварщика.

BS EN 175 содержит подробную информацию о характеристиках прочности и ударопрочности для различных типов средств защиты глаз / лица.

Линзы контактные

Сообщения о том, что излучение от дуговых процессов может сплавлять контактные линзы с глазом, полностью безосновательны. Медицинская консультативная служба Великобритании по вопросам занятости и другие исследовали этот вопрос и опубликовали заявления, в которых говорится, что нет риска прилипания контактных линз к роговице из-за падающего излучения от сварки.

Однако у тех, кто носит контактные линзы, может возникнуть дуга глаза, и они должны снимать линзу немедленно, если они почувствуют дискомфорт, который может возникнуть через несколько часов после фактического воздействия. Сварка также подвергает глаза воздействию тепла и пыли, поэтому, возможно, придется снимать и мыть линзы чаще, чем обычно.

Защита глаз для окружающих

Там, где это практически возможно, должны быть предусмотрены экраны, стены или перегородки для предотвращения попадания излучения дуги в глаза других людей, работающих или проходящих через эту зону.Перегородки или стены должны быть окрашены в матовые цвета, чтобы свести к минимуму блики и блики.

Экраны или шторы могут быть либо стационарно закреплены, либо на переносных рамах, где сварка может производиться в различных местах магазина. У сварочных дистрибьюторов можно приобрести гибкий полупрозрачный пластиковый материал, который положительно отфильтрует УФ-блики и другое вредное бело-голубое излучение.

Очевидно, непрозрачные текстильные или пластиковые материалы также задерживают излучение и обеспечивают полную защиту, но они также ограничивают видимость.

Самые жесткие окна из поликарбоната или даже обычные стеклянные окна также будут отражать или поглощать достаточно вредного излучения, чтобы не повредить глаза человеку, наблюдающему дугу через материал. Однако очевидно, что блики будут передаваться и могут вызвать ослепление, если наблюдатели и окна находятся слишком близко (то есть ближе 3 м от дуги). Если такие материалы будут использоваться для длительного наблюдения за дугой, следует попросить поставщика подтвердить, что материал подходит.

Если никакие экраны или окна невозможны, то безопасность должна быть обеспечена таким образом, чтобы незащищенным наблюдателям не разрешалось приближаться ближе, чем на 10 м к дуге.