Космические источники электромагнитного излучения

Фундаментальные физические энергии

Известно, что ЭНЕРГИЯ (от греческого ENERGEIA – действие, деятельность) – общая количественная мера различных форм движений материи. В физике, соответственно различным физическим процессам, различают энергию механическую, тепловую, электромагнитную, гравитационную, ядерную и другую. Вследствие существования закона сохранения энергии энергия связывает воедино все явления природы.

Так, к фундаментальным физическим энергиям Вселенной (ФФЭВ) ученые относят совокупность внешнесредовых энергий Космоса и Земли, взаимодействующих с биосферой и биосистемами Земли. Во‑первых, это – энергии солнечного электромагнитного излучения в составе: гамма‑, рентгеновского, ультрафиолетового излучений, излучений видимого света и инфракрасного излучения. Из них первые три вида излучений являются энергиями, первично поражающими живые организмы на Земле, а остальные два вида энергий относятся к жизненной энергии всех земных организмов, без которых они не способны существовать. Во‑вторых, это – энергии потока микрочастиц (электроны, протоны и др.), падающих из Космоса. И, наконец, в‑третьих, это – от вспышек на Солнце альфа– и бета‑излучения, а также негринная и другие неизвестные еще энергии, и энергии внешнего и внутреннего ядерного излучения Земли.

Известно, что ГАММА‑ИЗЛУЧЕНИЕ – это коротковолновое, невидимое глазом электромагнитное излучение. Его источники – Солнце, фоновое Космическое излучение, некоторые пульсары (нейтронные звезды), сверхновые звезды, Млечный Путь, области галактического центра, многих галактик и квазаров. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, при аннигиляции (уничтожении, исчезновении) электронно‑позитронных пар и др.

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – невидимое глазом электромагнитное излучение космических тел в диапазоне энергий фотонов от 100 эВ до 105 эВ, проникающее через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. К его галактическим источникам относятся Солнце, нейтронные звезды и, возможно, черные дыры, шаровые звездные скопления, к внегалактическим источникам – квазары, отдаленные галактики и их скопления. Оно может возникать при торможении быстрых электронов в веществе и переходах электронов с внешних электронных оболочек на внутренние оболочки. Необходимо добавить, что эти лучи свободно проходят через наше тело, мы их не ощущаем.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – невидимое глазом электромагнитное излучение. Различают ближнее (400–200 нм) и дальнее, или вакуумное (200‑10 нм), УФ излучение. К его основным источникам относятся – Солнце, горячие Звезды, высокотемпературная плазма, ускоренные электроны, некоторые лазеры и др. На долю ультрафиолетового излучения приходится около 9 % всей энергии излучения Солнца. Оно ионизирует газы верхних слоев земной атмосферы, что приводит к образованию ионосферы.

В видимой области солнечный спектр близок к спектру абсолютно черного тела при температуре около 6000 К; имеет энергетический максимум в области 430–500 нм. Солнечный спектр – непрерывный спектр, на который наложено более 20 тыс. линий поглощения (т. н. Фраунгоферовых линий) различных химических элементов. Видимая область электромагнитного спектра воспринимается человеком в виде света. Свет, в узком смысле, – электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4,0 х 10¹⁴‑7,5 х 10¹⁴ Гц). Длина волн от 760 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый) (см. ниже). В широком смысле – то же, что и оптическое излучение. Оптическое излучение – электромагнитные световые волны, к которым, помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого света, относятся ультрафиолетовое и инфракрасное (ИК) излучения.

Известно, что ЭНЕРГИЯ ВИДИМОГО СВЕТА РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ в ВИДЕ ВОЛН, а ПОГЛОЩАЕТСЯ в ВИДЕ ЧАСТИЦ – ФОТОНОВ. ФОТОН – квант электромагнитного излучения, нейтральная элементарная (неделимая) частица с нулевой массой и спином 1; переносчик электромагнитного взаимодействия (ЭМВ) между заряженными частицами. Не имея массы покоя, он постоянно движется в вакууме со скоростью света (300 ООО км/с). Вакуум (от латинского vacuum – пустота) – СОСТОЯНИЕ ГАЗА при ДАВЛЕНИЯХ, БОЛЕЕ НИЗКИХ, чем АТМОСФЕРНОЕ. Понятие «ВАКУУМ» применимо к газу в откаченном объеме и в свободном пространстве, например, к Космосу.

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ) – невидимое глазом электромагнитное излучение, которое составляет около 50 % излучения Солнца. К галактическим источникам относятся холодные красные карлики (звезды с температурой поверхности Т = 1000–1500 К), ряд планетарных туманностей, пылевые облака, переизлучающие ультрафиолетовое и видимое излучение находящихся в них горячих звезд, а к внегалактическим источникам – ядра галактик (в том числе и нашей) и квазары.

Необходимо сказать, что СУЩЕСТВУЕТ ЗЕМНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – это тепловое излучение земной поверхности с длинами волн от 3 до 80 мкм (инфракрасная, невидимая область электромагнитных волн).

Как правило, в космическом потоке частиц, падающих на Землю, и электромагнитном излучении доминирует излучение Солнца, поскольку оно находится от Земли не так уж далеко – всего на расстоянии 107 солнечных диаметров. При этом Земля, находящаяся на расстоянии 149 млн. км от Солнца, получает от него около 2 х 10¹⁷ Вт лучистой энергии.

Если бы от потоков космических излучений не было защиты, жизнь не возникла и не сохранилась бы на нашей планете. Основным заслоном на их пути являются магнитосфера и атмосфера Земли, образующие собой как бы экран, сито, через которое они преобразуются в результате взаимодействия с молекулами атмосферных газов. Это защищает БИОСФЕРУ от жестокого космического излучения.

А что нам еще известно о Солнце и Земле? Об этом читатели могут узнать в Приложениях 2 и 3.

Дата добавления: 2015-05-06