Фотологія - Сонце визначає кількісно
Кількісне сонце
Радіус 700 000 км, загальна маса 2,10 27 тонн, зовнішня абсолютна температура близько 6000 ° K, але внутрішня близько 15,10 6 ° K, така сучасна астрономам здається сонячною зіркою, навколо якої обертається Земля та іншими планетами . Вважається, що надзвичайна енергія, яку постачає Сонце, походить від безперервного перетворення водню, його основної складової, в гелій, а його маса така, що, за оцінками, ця реакція може тривати, не послаблюючись, протягом декількох мільярдів років. Її світла поверхня, або фотосфера, випромінює видимі промені (довжиною хвилі приблизно від 0,4 до 0,7 мкм) на землю, а інші промені більшої та коротшої довжини хвилі частково зупиняються нашою атмосферою, так що на практиці поверхня нашої земної кулі в основному приймає безпосередньо від Сонця промені, довжина хвилі яких становить від 0,25 до 0,30 мкм (межа ультрафіолету) та 2,5-3 мкм (інфрачервона межа).
Крім того, інша частина сонячних променів поглинається земною атмосферою, яка нагрівається, а потім випромінює промені більшої довжини хвилі (приблизно від 3 до 35 або 40 мкм) всередину.
Земля отримує різні випромінювання, що надходять від Сонця, але їх інтенсивність нескінченно слабша за ті, що щойно були перераховані; вони особливо помітні під час вивержень, які періодично збуджують поверхню цієї зірки. Це насамперед радіохвилі (довжина хвилі яких коливається приблизно від 1 см до 20 м); їхню інтенсивність, часто незначну, можна у разі виверження Сонця помножити на тисячу, а то й на мільйон. Вони також є променями з дуже високою енергією (X і гамма, наприклад), довжина хвилі яких складає декілька часток мікрона, які з’являються в полярних полярних сяйвах у верхніх шарах атмосфери, або після багаторазових ударів молекулами повітря (збагаченого з озоном на великій висоті), досягають рівня землі значно ослабленим. Вимірювання, проведені за допомогою штучних супутників, дозволили в останні роки значно вдосконалити наші знання в цій галузі.
Загальна енергія, отримана від сонця за один день землею (радіусом R), приймаючи за сонячну константу (кількість калорій/грам на квадратний сантиметр і за хвилину, перехоплене в середньому перерізом нашої земної кулі), число 1.94, задається наступним співвідношенням:
Із загальної кількості 700 ly приблизно 300 ly (приблизно 43%) надходять безпосередньо від Сонця та неба (як відносно короткі промені довжини хвилі - 0,25-3 мкм, як згадувалося вище); надлишок походить від. атмосфери, у вигляді інфрачервоних променів більшої довжини хвилі.
Тепер, з моменту PLANCK, EINSTEIN, DE BROGLIE (назвати лише фізиків, які надали найновіші погляди в цьому питанні), було визнано, що випромінювання складається з нескінченності корпускул енергії, фотонів, пов'язаних з електромагнітними хвилі. Крім того, це поняття досить важко повністю засвоїти, але необхідно визнати це, якщо хочеться врахувати всі наслідки радіації. Сам EINSTEIN визначає ці фотони як дрібні зерна, "горошинки" світла, що рухаються з дуже великою швидкістю, не піддаючись перевищенню (300 000 км за секунду в абсолютному вакуумі). Кожен фотон несе "квант енергії",
змінна з довжиною хвилі, пов’язаною з нею, і з якою вона пов’язана простим виразом:
Наприклад, і приблизно, енергія фіолетового фотона в кінці видимого спектру дорівнює 3,12 еВ, енергія червоного фотона на іншому кінці того ж спектру становить 1,77 еВ.
Саме в цьому сенсі можна сказати, що енергія сонячного випромінювання визначається кількісно. Наші 300 л/день, кількісно визначаючи енергію, одержувану в середньому на поверхні земної кулі, в цій теорії представлені надзвичайно великою кількістю фотонів. За аналогією з числом N (6.10 23), добре відомим хімікам і яке представляє кількість реальних молекул, що містяться в молекулі - грамі речовини, фізики використовують спеціальну одиницю: "Ейнштейн", яка відповідає сумі енергії, що подається за допомогою N (6.10 23) фотонів, який залежно від довжини хвилі, пов'язаної з ними, також виражається в калоріях/грам, ватах або джоулях.
Ось невеличка таблиця, яка узагальнює основні характеристики деяких видимих променів:
Сонячне випромінювання включає, як відомо, випромінювання різної довжини хвилі та енергії; це випливає як з теоретичних міркувань, так і з експериментальних даних. Приблизно, таким чином, ми можемо підрахувати, що за середній день кожен квадратний сантиметр горизонтальної поверхні нашої земної кулі отримує від сонця та неба від 3 до 4,10 21 фотона. Звичайно, ця оцінка проводиться з дуже широким наближенням.