ما هو ضوء الشمس و أصله و تكوينه و أهميته ؟

نسمي ضوء الشمس الطيف الكامل للإشعاع الكهرومغناطيسي القادم من النجم المركزي لنظامنا الشمسي ، الشمس . إن وجوده في السماء يحدد الفرق بين الليل والنهار ، ويشكل جزءًا حيويًا من تصورنا للعالم على جميع المستويات.

الشمس هي أهم مصدر ثابت للضوء والحرارة نعرفه ، وبفضله يتمتع كوكب الأرض بظروف مثالية للحياة . يخترق الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينبعث منه هذا النجم الغلاف الجوي ويصل شدة إضاءة تبلغ 93 لومن لكل واط من الطاقة الكهرومغناطيسية ، عبر أطياف الضوء الثلاثة: الأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية.

تعتمد الطريقة التي يصل بها ضوء الشمس إلى سطح الأرض إلى حد كبير على الموقع المداري للكوكب ، وميله ودورانه ، وكذلك النسبة المئوية للطاقة التي يتبددها الغلاف الجوي ، وخاصة طبقة الأوزون .

يتلقى كوكبنا حوالي 4000 ساعة من ضوء الشمس سنويًا في مناطقه الاستوائية ، وتشير التقديرات إلى أنه بدون هذه المرشحات الطبيعية ، ستكون شدته لدرجة أن كوكبنا سيكون أكثر سخونة وأكثر شبهاً بالصحراء ، على غرار جارنا المريخ . .

أصل ضوء الشمس

ضوء الشمس هو نتاج تفاعلات الاندماج النووي التي تحدث في قلب الشمس ، حيث يتحول الهيدروجين بكثرة إلى هيليوم وعناصر أخرى أثقل ، بسبب تأثير الجاذبية الهائلة للنجم (الذي يحتوي على أكثر من 99٪ من كتلة النظام الشمسي).

تنتج هذه القنبلة الذرية الأبدية في الفضاء مستويات مختلفة من الحرارة والإشعاع الكهرومغناطيسي ، والتي تصل في الطبقة الخارجية ، الغلاف الضوئي ، إلى التوازن الحراري وأعلى درجات الحرارة ، بالإضافة إلى الموجات الكهرومغناطيسية المتعددة ، والتي يكون طيفها المرئي هو ما نسميه ضوء الشمس أو الضوء الطبيعي. .

تكوين ضوء الشمس

يتكون ضوء الشمس من انتشار الطاقة وليس المادة عبر الفضاء ، أي في شكل إشعاع ينتقل عبر خمس مناطق مختلفة من الطول الموجي ، وهي :

• ضوء الأشعة فوق البنفسجية سي (UVC). الضوء بأعلى تردد له ، في نطاق يتراوح بين 100 و 280 نانومتر. يمتص الغلاف الجوي معظمها ، لحسن الحظ ، لأن لها تأثيرًا شديدًا على الحياة والحمض النووي . يأتي اسمه من حقيقة أنه يقع في نطاق أعلى بكثير من الضوء البنفسجي ، وهو أعلى نطاق يمكن للعين البشرية أن تلتقطه ، أي أنه نوع غير مرئي من الضوء.
• الأشعة فوق البنفسجية ب (UVB). بمدى يتراوح بين 280 و 315 نانومتر ، ينتج تأثيرًا قويًا على الغلاف الجوي ، حيث يطلق معظم تفاعلاته الكيميائية الضوئية ، مثل إنتاج طبقة الأوزون. وبهذه الطريقة تصل أيضًا إلى سطح الأرض بكميات قليلة جدًا.
• ضوء الأشعة فوق البنفسجية (UVA). بمدى يتراوح بين 315 و 400 نانومتر ، فإن شكل الإشعاع عالي التردد هو الأكثر تأثيرًا على سطح الأرض ، دون أن يكون مرئيًا للعين البشرية. نحن مدينون لها بجلدنا السمرة ، ولكننا مدينون أيضًا بإمكانية الإصابة بسرطان الجلد.
• ضوء النطاق المرئي. تمتد في نطاق يتراوح بين 400 و 700 نانومتر ، وهي تدور حول الأشكال المختلفة للضوء التي تشكل الطيف المرئي. إذا اخترق ضوء الشمس منشورًا ، مثل قطرات المطر في الغلاف الجوي ، فيمكننا أن نرى كيف تنقسم إلى أطوال موجية مختلفة ، والتي تشكل في أعيننا ألوانًا مختلفة : البنفسجي (بالقرب من 400 نانومتر) ، والأزرق (بالقرب من 450 نانومتر) ، والأخضر (حوالي 520 نانومتر). ) ، الأصفر (حوالي 600 نانومتر) ، البرتقالي (حوالي 650 نانومتر) ، والأحمر (حوالي 700 نانومتر).
• ضوء نطاق الأشعة تحت الحمراء. بمدى يتراوح بين 700 نانومتر و 1000 ميكرومتر ، فإن الإشعاع هو الذي يوفر أكبر قدر من الحرارة من الشمس. لا يمكن اكتشافه بالعين البشرية ويمكن تقسيمه بدوره إلى ثلاثة أنواع: الأشعة تحت الحمراء القريبة (من 800 نانومتر إلى 2500 نانومتر) ، منتصف الأشعة تحت الحمراء (2500 نانومتر إلى 50 ميكرومتر) والأشعة تحت الحمراء البعيدة (50 إلى 1000 ميكرومتر).

أهمية ضوء الشمس

ضوء الشمس ضروري لكوكبنا ليكون على ما هو عليه بعدة طرق.

من ناحية ، يوفر إشعاعها الطاقة اللازمة لبدء تفاعلات كيميائية مختلفة في الغلاف الجوي وفي الغلاف الصخري البدائي

والتي كانت نتيجتها المباشرة هي تكوين طبقة الأوزون وتعديل مناخ الأرض ، مما أدى في النهاية إلى الظروف المواتية. لظهور الحياة.

بدون ضوء الشمس ، لن يكون التمثيل الضوئي ممكنًا وكان على الحياة أن تلجأ إلى طرق أخرى للإنتاج والانتشار والتطور.

توفر أشعة الشمس الحرارة في الغلاف الجوي ، مما يسمح للمواسم المناخية التي تشكل دورة الطبيعة . بدون ضوء الشمس ، من المحتمل أن يكون عالمنا باردًا وميتًا ، مثل الكواكب الخارجية للنظام الشمسي.

ضوء الشمس على النباتات

تعيش النباتات بفضل استخدام العناصر غير العضوية مثل الماء وثاني أكسيد الكربون (CO2) وضوء الشمس

وذلك بفضل عملية تخليق السكريات الصالحة للاستخدام كيميائيًا ، والمعروفة باسم التمثيل الضوئي. هذا هو السبب في ضرورة تعرض النباتات للشمس (بالدرجات حسب الأنواع بالطبع).

تتم عملية التمثيل الضوئي بواسطة الطحالب والبكتيريا الزرقاء وجميع أشكال الغطاء النباتي

وتتكون من سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحركها طاقة الشمس ، والتي تسمح بتكوين الجلوكوز وفقًا للصيغة التالية:

6CO2 + 6H2O + E = C6H12O6 + O2

هذه العملية ، كما سنرى ، تنتج أكسجينًا ثانويًا يتم إطلاقه في الغلاف الجوي ، مما يجعله يتنفس للحيوانات .

بمجرد الحصول على الجلوكوز من خلال عملية التمثيل الضوئي ، يمكن للنباتات أن تتأكسد بانتظام (التنفس الخلوي) ، والحصول على ATP الضروري للحفاظ على عملية التمثيل الغذائي ، والنمو ، والتكاثر ، وما إلى ذلك.

فوائد ضوء الشمس

التعرض لأشعة الشمس له العديد من الآثار الإيجابية على جسم الإنسان ، والتي تتجاوز تزويدنا بالحرارة والضوء الملموس لإدراك العالم من حولنا. من بين فوائده:

• استقلاب فيتامين د لا غنى عنه لتثبيت الكالسيوم.
• إطلاق أكسيد النيتريك. الذي يشمل تأثيره على الجسم تنظيم ضغط الدم.
• إنتاج الكولي كالسيفيرول. مضاد اكتئاب طبيعي تنخفض مستوياته لدى السكان المعرضين لفصول الشتاء القاتمة ومرتبط بالاكتئاب الصيفي.

مخاطر أشعة الشمس

هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كان ضوء الشمس مفيدًا على الإطلاق أم أنه عامل خطر أيضًا لأنواع معينة من سرطان الجلد أو سرطان الجلد.

من المعروف أن الأشكال عالية التردد من الأشعة فوق البنفسجية لها تأثير كبير على الحمض النووي ، لدرجة أنه يمكن تسخيرها كمبيد للجراثيم في المختبرات.

ومع ذلك ، فإن مستويات هذا الضوء التي تضرب عادة سطح الأرض ليست عالية ؛ حالة كان من الممكن أن تتغير خلال السنوات التي ضعفت فيها طبقة الأوزون بسبب تلوث الغلاف الجوي ، في نهاية القرن العشرين.