Ionizujúce žiarenie pôsobí na organizmus z vonkajších aj vnútorných zdrojov žiarenia (v prípade prieniku rádioaktívnych látok do organizmu potravou, vodou, vzduchom alebo cez kožu). Možné kombinované účinky vonkajšieho a vnútorného žiarenia.
Škodlivý účinok rôznych typov rádioaktívnych lúčov závisí od ich penetračnej aktivity, a teda od hustoty ionizácie v tkanivách. Čím kratšia je dráha lúča, tým väčšia je hustota ionizácie a tým silnejší je škodlivý účinok (tabuľka 7).
Fyzikálne rovnaké množstvá absorbovanej energie však často spôsobujú rôzne biologické účinky v závislosti od typu energie žiarenia. Preto sa na posúdenie miery škodlivých účinkov ionizujúceho žiarenia na biologické objekty používa koeficient relatívnej biologickej účinnosti (RBE).
Ako je možné vidieť z tabuľky. 8, škodlivý účinok lúčov alfa, neutrónov a protónov je 10-krát väčší ako účinok röntgenových lúčov, ktorých biologický účinok sa bežne považuje za 1. Treba však pamätať na to, že tieto koeficienty sú podmienené. Veľa závisí od výberu ukazovateľa, ktorý sa použije na porovnanie biologickej účinnosti. Napríklad RBE možno určiť percentom úmrtnosti, stupňom hematogénnych zmien, sterilizačným účinkom na pohlavné žľazy atď.
Odozva organizmu na pôsobenie ionizujúceho žiarenia závisí od prijatej dávky žiarenia, dĺžky pôsobenia a celkového stavu ožarovaného tela (tab. 9).
Pre človeka je absolútna smrteľná dávka pri jednej expozícii asi 600 r.
Trvanie expozície má určitý význam pri vzniku rádioaktívneho poškodenia. Pri krátkodobej expozícii, meranej v sekundách, stupeň škodlivého účinku trochu klesá. Pri vystavení rovnakej dávke žiarenia, avšak trvajúcej niekoľko desiatok minút, sa škodlivý účinok zvyšuje. Frakcionované pôsobenie znižuje úmrtnosť. Celková dávka viacnásobných expozícií môže výrazne prekročiť jednu smrteľnú dávku.
Individuálna a druhová reaktivita organizmu má tiež veľký význam pri určovaní závažnosti rádioaktívneho poškodenia. Pri pokusoch na zvieratách sa zaznamenávajú široké limity individuálnej citlivosti - niektoré psy prežijú pri jednom ožiarení 600 r, zatiaľ čo iné umierajú od 275 r. Mladé a gravidné zvieratá sú citlivejšie na ionizujúce žiarenie. Staré zvieratá sú tiež menej odolné kvôli oslabeniu ich regeneračných procesov.
Mechanizmy patogénneho pôsobenia ionizujúceho žiarenia. V mechanizme radiačného poškodenia ľudského a zvieracieho tela možno rozlíšiť tri dôležité štádiá:
- a) primárny účinok rádioaktívneho žiarenia;
- b) účinok žiarenia na bunky;
- c) vplyv žiarenia na celý organizmus.
Mechanizmus primárneho pôsobenia ionizujúceho žiarenia určený fyzikálnymi, fyzikálno-chemickými a chemickými procesmi, ktoré sa vyskytujú v akomkoľvek biologickom substráte pod vplyvom žiarenia.
Fyzikálne procesy - ionizujúce žiarenie s vysokou energiou vyraďuje elektróny z atómov a molekúl na svojej ceste alebo spôsobuje ich pohyb. To vedie v zanedbateľne krátkom čase (10-16 sekúnd) k ionizácii a tvorbe excitovaných atómov a molekúl. Fyzikálno-chemické procesy spočívajú v tom, že ionizované a excitované atómy a molekuly, ktoré majú veľkú reaktivitu, spôsobujú tvorbu voľných radikálov. V živých štruktúrach voda podlieha ionizácii najrýchlejšie.
Ionizáciu sprevádzajú javy rekombinácie výsledných častíc. Zvlášť výrazné je pod vplyvom takých typov žiarenia, ktoré majú vysokú hustotu ionizácie (alfa lúče, neutróny). V procese vodného žiarenia vznikajú tieto voľné atómy a radikály: atómový vodík (H +), hydroxyl (OH +), hydroperoxid (HO 2) a peroxid vodíka (H 2 O 2).
Vplyv ionizujúceho žiarenia na látky rozpustené vo vode je spôsobený najmä produktmi rádiolýzy vody. Je teda známa vysoká rádiostabilita látok v zmrazenom stave alebo enzýmov v sušenom práškovom stave.
Proces ionizácie ovplyvňuje aj makromolekuly. Absorbovaná energia môže migrovať cez makromolekulu, pričom sa realizuje na jej najzraniteľnejších miestach. V proteínoch môžu byť týmito miestami SH skupiny, v DNA - chromoforové skupiny tymínu, v lipidoch - nenasýtené väzby.
Účinok žiarenia na bunky vzniká v dôsledku interakcie radikálov bielkovín, nukleových kyselín a lipidov s vodou, kyslíkom, vodíkom atď., kedy v dôsledku všetkých týchto procesov vznikajú organické peroxidy a dochádza k rýchlym oxidačným reakciám. Hromadia sa mnohé zmenené molekuly, v dôsledku čoho sa znásobuje počiatočný radiačný efekt. To všetko sa odráža predovšetkým v štruktúre biologických membrán, menia sa ich sorpčné vlastnosti a zvyšuje sa permeabilita (vrátane membrán lyzozómov a mitochondrií). Zmeny v membránach lyzozómov vedú k uvoľneniu a aktivácii DNázy, RNázy, katepsínov, fosfatázy, enzýmov hydrolýzy mukonblisacharidov a radu ďalších enzýmov.
Uvoľnené hydrolytické enzýmy sa môžu jednoduchou difúziou dostať do akejkoľvek bunkovej organely, do ktorej ľahko preniknú vďaka zvýšenej priepustnosti membrány. Pod vplyvom týchto enzýmov dochádza k ďalšiemu rozkladu makromolekulárnych zložiek bunky, vrátane nukleových kyselín a bielkovín. Odpojenie oxidačnej fosforylácie v dôsledku uvoľnenia množstva enzýmov z mitochondrií zase vedie k inhibícii syntézy ATP, a tým k narušeniu biosyntézy proteínov.
Základom radiačného poškodenia buniek je teda porušenie ultraštruktúr bunkových organel a súvisiace metabolické zmeny. Okrem toho ionizujúce žiarenie spôsobuje v tkanivách tela tvorbu celého komplexu toxických produktov, ktoré zosilňujú radiačný účinok – takzvaných rádiotoxínov. Medzi nimi sú najaktívnejšie oxidačné produkty lipoidov - peroxidy, epoxidy, aldehydy a ketóny. Lipidové rádiotoxíny vznikajúce bezprostredne po ožiarení stimulujú tvorbu ďalších biologicky aktívnych látok – chinónov, cholínu, histamínu – a spôsobujú zvýšený rozklad bielkovín. Pri podávaní neožiareným zvieratám majú lipidové rádiotoxíny účinky pripomínajúce radiačné poškodenie.
Pri dostatočne vysokých dávkach žiarenia sú zmeny v bunkách a tkanivách determinované najmä rozvojom degeneratívno-deštruktívnych procesov a štrukturálnych zmien v chromozomálnom aparáte, čo vedie k bunkovej smrti počas mitózy alebo vzniku neživotaschopných bunkových potomkov. Inhibícia mitotickej aktivity buniek je jedným zo špecifických prejavov biologického účinku ionizujúceho žiarenia.
Ionizujúce žiarenie pôsobí na bunky tým silnejšie, čím je väčšia ich reprodukčná schopnosť, čím dlhší je mitotický proces, tým sú bunky mladšie a menej diferencované. Na základe morfologických znakov vnímavosti sú orgány a tkanivá rozdelené v tomto zostupnom poradí: lymfoidné orgány (lymfatické uzliny, slezina, týmus, lymfatické tkanivo iných orgánov), kostná dreň, semenníky, vaječníky, sliznica tráviaceho traktu. Koža s príveskami, chrupavka, rastúce kosti a vaskulárny endotel sú ešte menej postihnuté. Parenchýmové orgány sú vysoko rádiorezistentné: pečeň, nadobličky, obličky, slinné žľazy, pľúca.
Stupeň radiačného poškodenia buniek rovnakého typu závisí od mnohých faktorov:
- 1) stupeň diferenciácie - embryonálne a nediferencované bunky sú ovplyvnené vo väčšej miere ako z nich vytvorené diferencované bunky;
- 2) metabolizmus – zvýšená intenzita bunkového metabolizmu je sprevádzaná zvýšenou rádiosenzitivitou;
- 3) mitotická aktivita - aktívne sa deliace bunky sú spravidla citlivejšie ako nedeliace sa. Bunkové jadro je citlivejšie na žiarenie ako cytoplazma;
- 4) štádiá mitózy – citlivosť buniek je najvyššia v štádiu profázy a metafázy.
Rádiosenzitivita sa dramaticky mení v rôznych štádiách fylogenetického vývoja. Citlivosť zvierat na žiarenie klesá v tomto poradí: embryo, plod, mladé zviera, dospelý organizmus.
Účinok ionizujúceho žiarenia na telo ako celok. Patogénny účinok ionizujúceho žiarenia je vo všeobecnosti určený tak priamym škodlivým účinkom na bunky a tkanivá tela, ako aj podráždením nervového systému az toho vyplývajúcimi celkovými reakciami organizmu, označovanými ako choroba z ožiarenia.
Choroba z ožiarenia. Podľa prietoku rozlišujú akútne a chronické choroba z ožiarenia. Akútna choroba z ožiarenia sa môže vyskytnúť v miernych, stredne ťažkých a ťažkých formách. Počas jeho priebehu sú štyri obdobia.
Prvé obdobie - počiatočné (primárne reakcie), pozorované bezprostredne po ožiarení, trvá niekoľko hodín až 1-2 dni. Známkou radiačného poškodenia počas tohto obdobia je oneskorenie mitotickej aktivity v hematopoetických bunkách. Počas tohto obdobia sa metabolické procesy zintenzívňujú a funkcie hlavných orgánov a systémov sa zvyšujú.
Druhé obdobie je latentné, skryté (obdobie zdanlivej pohody), charakterizované zmenami v krvi pacienta spojenými so začínajúcou inhibíciou hematopoézy. Trvanie tohto obdobia závisí od absorbovanej dávky. Takže pri dávkach 20-100 rad môže toto obdobie ukončiť chorobu. Pri dávke 150-200 rad môže latentné obdobie trvať niekoľko týždňov, pri 300-500 radoch - len niekoľko dní a pri dávke nad 500 radov trvá latentné obdobie len niekoľko hodín.
Tretie obdobie - výrazné javy alebo výška ochorenia . V miernych prípadoch trvá niekoľko dní, v ťažkých 2-3 týždne. Toto obdobie je charakteristické krvácaním do vnútorných orgánov, prudkým útlmom krvotvorby (obr. 5), zvýšenou permeabilitou bunkových membrán a potlačenou imunitou. V tomto období nastáva smrť. Príčinou smrti môže byť krvácanie, pridružená infekcia a iné komplikácie.
Štvrté obdobie je obdobím exodu alebo obnovy .
Chronická choroba z ožiarenia sa vyskytuje pri slabom, dlhodobom ožiarení tela a môže byť aj dôsledkom akútnej choroby z ožiarenia. Pri chronickej chorobe z ožiarenia sa rozlišujú tri obdobia: obdobie skorých zmien, rozvoj komplikácií a obdobie ťažkých, nezvratných zmien s fatálnym koncom.
Mechanizmus rozvoja choroby z ožiarenia Spolu s priamym poškodením buniek je podmienený najmä reakciou organizmu nervového, endokrinného a spojivového tkaniva na škodlivé rádioaktívne žiarenie.
Reakciu nervového systému možno pozorovať vo všetkých fázach vývoja choroby z ožiarenia. Na začiatku svojho vývoja, keď dochádza k ionizácii vody a biosubstrátov tela, reagujú receptory nervového systému na zmeny vnútorného prostredia tela, čo vedie k excitácii všetkých častí nervového systému.
Poruchy funkcie centrálneho nervového systému sa prejavujú porušením podmienených reflexných spojení, oslabením procesu vnútornej inhibície. Funkčné zmeny v mozgovej kôre v rôznych obdobiach ožiarenia sú spojené so zvýšením impulzov prúdiacich do vyšších častí nervového systému cez retikulárnu formáciu. Menia sa aj funkcie všetkých subkortikálnych centier. Prejavom poškodenia vegetatívnych centier je teda porušenie termoregulácie, regulácie cievneho tonusu a srdcovej frekvencie v ožiarenom organizme. Pri chorobách z ožiarenia sa teda v nervovom systéme zisťujú najskoršie a najintenzívnejšie funkčné zmeny a štrukturálne poruchy v ňom nie sú také výrazné ako napríklad v kostnej dreni (P. D. Gorizontov).
Na vzniku choroby z ožiarenia sa významne podieľajú aj endokrinné poruchy. Funkcie všetkých žliaz s vnútornou sekréciou sú v tej či onej miere narušené vplyvom ionizujúceho žiarenia. Najvýraznejšie zmeny sú pozorované v pohlavných žľazách, hypofýze a nadobličkách. Tieto zmeny závisia od dávky žiarenia a môžu sa prejaviť buď zvýšením sekrécie alebo jej znížením. Veľký význam má zjavne narušenie obvyklej konzistencie sekrécie rôznych žliaz s vnútornou sekréciou.
Radiačné poškodenie pohlavných žliaz pri chronickej expozícii prenikavým žiarením môže nastať veľmi skoro – ešte pred objavením sa klinických príznakov choroby z ožiarenia. Zmeny, ku ktorým dochádza v pohlavných žľazách, vedú k sterilite, úbytku potomstva a zvýšenému počtu mŕtvo narodených.
Dysfunkcia hypofýzy, sprevádzaná zmenami v sekrécii množstva trojitých hormónov, vedie k rôznym sekundárnym následkom v dôsledku dysfunkcie zodpovedajúcich žliaz. Zvlášť dôležitá je nedostatočnosť nadobličiek, ktorá prudko znižuje reaktivitu a odolnosť tela voči všetkým druhom škodlivých vplyvov prostredia.
Dlhodobé účinky žiarenia. Z dlhodobých následkov ožiarenia sú najviac skúmané (okrem chronickej choroby z ožiarenia) skrátenie strednej dĺžky života, vznik šedého zákalu, poruchy embryonálneho vývoja a výskyt zhubných nádorov.
Ožarovanie zvyšuje počet zhubných nádorov a urýchľuje ich výskyt (v experimente). Najčastejšie sa tvoria nádory hematopoetického tkaniva (leukémia), prsníka, kože, pečene, štítnej žľazy.
Nádory môžu vzniknúť z celkového aj lokálneho ožiarenia.
Vystavenie ionizujúcemu žiareniu sa tiež používa ako silné protinádorové činidlo. Ožarovanie sa vždy vykonáva lokálne. Režim expozície sa volí tak, že väčšina energie žiarenia je absorbovaná v nádore a v jeho blízkosti. Účinok rádiového žiarenia je najúčinnejší v prípade nádorov so zvýšenou mitotickou aktivitou a zníženou rádiorezistenciou.
slnečné lúče
Ultrafialové lúče (UVR). Ultrafialové lúče (vlnová dĺžka od 1880 do 3800 A) prenikajú len do najpovrchnejších vrstiev kože a majú biologický a patologický účinok na organizmus.
Všeobecný biologický účinok ultrafialových lúčov na človeka je vyjadrený tromi spôsobmi:
2. Vplyvom ultrafialových lúčov v koži sa fotochemicky tvorí vitamín D 3 z provitamínu 7-dehydrocholesterolu. Minimálne množstvo ultrafialových lúčov potrebné na to je 1/8-1/10 erytémovej dávky za deň.
3. Baktericídny účinok ultrafialových lúčov je najvýraznejší v rozsahu vlnových dĺžok od 2000 do 2800 A (krátkovlnné ultrafialové). Baktericídny účinok je sprevádzaný aj stimuláciou imunologickej reaktivity: zvyšuje sa tvorba protilátok a zvyšuje sa komplementárna aktivita krvného séra.
1. Kožná reakcia - ultrafialové lúče strednej vlny (2800-3150 A) spôsobujú erytém. Erytém vzniká v dôsledku tvorby histamínu, ktorý je silným vazodilatátorom, v mieste ožiarenia. Má ostro ohraničené hranice, vyskytuje sa po určitom čase (od desiatok minút až po niekoľko hodín) a spravidla prechádza do pigmentácie - opaľovania s tvorbou a ukladaním melanínového pigmentu v koži. Opálenie je spôsobené prevažne dlhovlnnými ultrafialovými lúčmi (3150-3800 A).
Ultrafialové lúče najkratšieho dosahu (menej ako 2000 A) majú ozonizačný účinok (vákuové ultrafialové).
Patogénny účinok UFL sa prejavuje, keď je telo vystavené nadmernému žiareniu alebo v prítomnosti zvýšenej citlivosti (fotosenzitivity).
K úpalom striktne v mieste ožiarenia dochádza v dôsledku chemického pôsobenia UV lúčov – nadmernej tvorbe histamínu a iných biologicky aktívnych látok v ožarovaných tkanivách a ich následným toxickým účinkom, lokálnym aj celkovým.
Poškodenie očí UVL - fotooftalmia - sa vyskytuje častejšie pri absencii ochrany skléry očí v podmienkach zvýšeného žiarenia (u elektrických zváračov, pri práci v miestnostiach svetelnej terapie, v arktických a vysokohorských oblastiach atď.); sa objaví po 2-6 hodinách, prejavuje sa bolesťou v očiach, hyperémiou, opuchom spojovky a očných viečok, zníženou zrakovou ostrosťou. Pozoruje sa aj všeobecná reakcia tela - bolesť hlavy, únava, nespavosť, tachykardia. Zvyčajne tieto príznaky vymiznú po 5-6 dňoch.
Všeobecná akcia UVL sa môže prejaviť aj ako všeobecné reakcie s vedúcou úlohou lokálnych symptómov, ako aj nezávislá reakcia na všeobecné ultrafialové žiarenie - úpal, kde hlavným faktorom je narušenie celkového stavu tela, predovšetkým funkcií centrálny nervový systém a obehové orgány.
V mechanizme všeobecného patogénneho pôsobenia UFL sú najdôležitejšie dve cesty: humorálne a neurogénne .
Humorálne mechanizmy . V mieste ožiarenia sa vplyvom UV lúčov tvoria toxické produkty - histamín, acetylcholín, ožiarený cholesterol, ergosterol, proteín-lipoidné komplexy, ktoré pôsobia toxicky na stenu kapilár v mieste ich vzniku, na nerv. bunky a citlivé nervové zakončenia v dôsledku absorpcie do celkového krvného obehu.
Intenzívne ožarovanie kože UV lúčmi spôsobuje hemolýzu červených krviniek – takzvanú fotohemolýzu, ktorá sa zosilňuje najmä v prítomnosti fotosenzibilizátorov. Fotosenzibilizátory – niektoré farbivá (eozín, fluoresceín), porfyríny, lecitín, cholesterol – zvyšujú škodlivé účinky UV žiarenia.
U niektorých ľudí s narušeným metabolizmom porfyrínov (porfýria) vznikajú popáleniny a stav ťažkého kolapsu v dôsledku otravy toxickými produktmi ožiareného porfyrínu už pri malom ožiarení slnkom.
Neurogénne mechanizmy . Možná reflexná excitácia niektorých vegetatívnych centier (vazomotorické, vagové, termoregulačné centrá) cez kožné receptory podráždené chemikáliami v mieste ich vzniku.
Je tiež možné, že tieto isté toxické produkty majú centrogénny účinok na životne dôležité nervové centrá v dôsledku absorpcie do krvného obehu, lymfy a mozgovomiechového moku – teda poruchy krvného obehu, ako je kolaps, ktorý môže niekedy skončiť smrťou (úpal).
Blastomogénny účinok Osoba môže byť vystavená UV žiareniu s vlnovou dĺžkou od 2900 do 3841 A pri dlhšom vystavení. U zvierat môžu byť nádory spôsobené žiarením so širším rozsahom vlnových dĺžok. Absorpcia UV lúčov hornými vrstvami kože do určitej miery určuje lokalizáciu ľudských nádorov, ktoré sa pod ich vplyvom vyvíjajú, napríklad skvamózna a bazocelulárna rakovina kože. U zvierat s tenšou kožou sa sarkómy vyskytujú vo významnom percente prípadov. U ľudí sa nádory vyvíjajú na otvorených, nechránených oblastiach tela a u pokusných zvierat - na častiach tela, ktoré nemajú vlasy.
Výskyt kožných nádorov stúpa s množstvom absorbovanej energie. Odhaduje sa teda, že v Spojených štátoch medzi 42° a 30° severnej zemepisnej šírky sa výskyt rakoviny kože zdvojnásobuje s každým 4° priblížením k rovníku. Rakovina kože spôsobená UV žiarením sa vyskytuje po dlhom latentnom období. Výskytu rakoviny predchádzajú dlhodobé deštruktívne a zápalové zmeny na koži, nazývané solárna keratóza.
Mechanizmus blastomogénneho účinku ultrafialových lúčov nie je ani zďaleka jasný. Existujú dva možné spôsoby, ako to urobiť:
- a) UFL, podobne ako rádioaktívne žiarenie, má mutagénne vlastnosti (pozri „Úloha dedičnosti, konštitúcie a veku v patológii“);
- b) vplyvom UV lúčov sa v koži môžu vytvárať niektoré karcinogénne látky.
Fialové lúče (3800-4500 A) môže mať na telo chemický účinok, podobný ultrafialovému žiareniu, ale oveľa menej výrazný.
Viditeľné lúče slnečného spektra s vlnovou dĺžkou 5000-7000 A nemajú výrazný škodlivý účinok, pretože sú absorbované hlavne pokožkou a neprenikajú hlboko do tela.
Prostredníctvom oka, orgánu špecializovaného na vnímanie lúčov slnečného spektra v rozsahu od 4000 do 7600 A, môže svetelná stimulácia ovplyvniť celé telo. Podráždenie zrakových receptorov svetelnými lúčmi sa okrem zrakových centier prenáša aj do vegetatívnych centier hypotalamu a vedie ich do stavu slabej excitácie, čo následne prispieva k zvýšeným oxidačným procesom, zvýšenému krvnému tlaku a dokonca k vznik akejsi eufórie (v jasnom, slnečnom dni sú ľudia viac usmievaví a spoločenskejší ako v pochmúrnych, zamračených dňoch).
Prirodzený rytmus osvetlenia určuje denný rytmus zvieracej a ľudskej činnosti, rytmus množstva fyziologických procesov, úzko prepojených reflexnými a podmienenými reflexnými mechanizmami s rytmom dňa a noci a rytmus sezónnych výkyvov osvetlenia. Poruchy normálneho rytmu fyziologických funkcií spojené s rytmom prirodzeného cyklu dňa a noci vedú v niektorých prípadoch k rozvoju bolestivých stavov (neuróz), ktorých liečba si vyžaduje obnovenie normálneho rytmu svetelnej stimulácie. Takéto porušenia môžu byť výsledkom nesprávnych pracovných a životných podmienok, 24-hodinového dňa a 24-hodinovej noci za polárnym kruhom atď.
Infračervené lúče. Infračervené lúče majú na telo hlavne tepelný účinok. Lúče s vlnovými dĺžkami od 7600 do 14 000 A majú veľkú prenikavosť a prehrievajú tkanivá akoby zvnútra. Lúče s vlnovou dĺžkou viac ako 14 000 A sú absorbované povrchovými tkanivami a môžu vyvolať pálivý efekt.
Zvýšenie teploty v dôsledku tkanivovej absorpcie energie infračervených lúčov je sprevádzané zrýchlením rôznych fyzikálno-chemických a fyziologických reakcií tela, lokálnych (zvýšená vaskulárna permeabilita, ich expanzia - pasívna hyperémia, exsudácia atď.) všeobecné (zvýšený metabolizmus, telesná teplota atď.) Ťažké prípady - porušenie termoregulačných mechanizmov a úpal) charakter.
Laserové žiarenie
Laser alebo optický kvantový generátor je fyzikálne zariadenie, ktoré umožňuje vyžarovať monochromatické lúče svetla mimoriadnej intenzity s malým uhlom divergencie. Nezaostrený laserový lúč má šírku 1-2 cm a s indukovaným ohniskom od 1 do 0,01 mm alebo menej. Preto je možné koncentrovať obrovskú svetelnú energiu do oblasti niekoľkých mikrónov a dosiahnuť veľmi vysoké teploty. Energiu každého laserového záblesku možno merať v stovkách a tisíckach joulov. Laserový lúč je schopný taviť diamant, oceľ a iné materiály.
Existujú pulzné a kontinuálne lasery; oba sa používajú v medicíne. K pôsobeniu laserového lúča na živé tkanivo dochádza vo veľmi krátkych intervaloch (stotisíciny sekundy), a preto zjavne nie je cítiť bolesť. Hĺbka prieniku sa dá nastaviť pomocou optického systému a zvyčajne dosahuje 20-25 mm.
Stupeň absorpcie laserových lúčov závisí od farby ožarovaného objektu. Najviac ich absorbujú pigmentované tkanivá, červené krvinky, melanómy atď. Laserové lúče ničia a roztápajú živé tkanivá; Obzvlášť citlivé sú na ne nádorové tkanivá.
Mechanizmus škodlivého účinku laserových lúčov na biologické objekty pozostáva z niekoľkých faktorov:
- 1) tepelný účinok samotného lúča a sekundárne zvýšenie teploty podložných tkanív v dôsledku absorpcie tepelnej energie;
- 2) mechanické pôsobenie v dôsledku výskytu elastických vibrácií, ako sú ultrazvukové alebo dokonca rázové vlny. K určitému „výbušnému efektu“ dochádza v dôsledku okamžitého prechodu pevných a kvapalných látok tela do plynného stavu a prudkého zvýšenia intersticiálneho tlaku (až niekoľko desiatok a stoviek atmosfér):
- 3) biologický účinok – toxické látky vznikajú v tkanivách a bunkách po vystavení laserovému lúču. Možno od nich závisí progresívna nekróza buniek po ožiarení;
- 4) inaktivácia alebo zmena špecifického pôsobenia tkanivových enzýmov.
Je povolená možnosť ionizácie zložiek tkaniva a výskyt magnetických polí.
Stupeň a výsledok dopadu laserového lúča závisí od vlastností samotného žiarenia (typ lasera, výkon, dĺžka pôsobenia, hustota žiarenia, frekvencia pulzov), fyzikálno-chemických a biologických vlastností ožarovaných tkanív (stupeň pigmentácie). , krvný obeh, heterogenita tkanív, ich elasticita, tepelná vodivosť atď.).
Nádorové bunky sú vďaka svojim biologickým a fyzikálno-chemickým vlastnostiam citlivejšie na laserový lúč ako zdravé. Práve v onkológii je tento druh žiarenia zatiaľ najviac využívaný. Okrem toho sa laser používa na bezkrvné operácie v chirurgii, oftalmológii atď.
Z energie elektromagnetických vĺn vyžarovaných slnkom sa na zemský povrch dostane len 1 % ultrafialových lúčov, 39 % viditeľných svetelných lúčov a 60 % infračervených lúčov. Zvyšok je odrazený, rozptýlený alebo absorbovaný atmosférou. Napätie slnečného žiarenia závisí od uhla dopadu svetla a priehľadnosti atmosféry, od dennej a ročnej doby. Keď je atmosférický vzduch znečistený prachom a dymom, zadrží sa až 20-40% a okenné sklo zadrží až 90% najcennejšieho ultrafialového žiarenia.
Biologický účinok slnečného žiarenia na telo zvieraťa je spojený s jeho kvalitatívnym zložením na povrchu Zeme. Slnečné lúče majú tepelné a chemické účinky. Tepelné účinky pochádzajú skôr z infračervených lúčov a chemické účinky pochádzajú skôr z ultrafialových lúčov. Tieto lúče majú rôznu hĺbku prieniku do kože a tkanív tela zvieraťa. Infračervené lúče prenikajú najhlbšie (do 2 - 5 cm). Používajú sa v terapii na hĺbkové zahrievanie tkaniva alebo zahrievanie novorodencov a mláďat.
Svetelné lúče prenikajú do pokožky niekoľko milimetrov, zatiaľ čo ultrafialové lúče prenikajú do kože len desatiny milimetrov.
Vplyv slnečného žiarenia na zvieratá je veľmi dôležitý a rôznorodý. Jeho lúče spôsobujú podráždenie zrakového nervu, ako aj citlivých nervových zakončení uložených v koži a slizniciach. Okrem toho stimulujú nervový systém a žľazy s vnútorným vylučovaním a prostredníctvom nich pôsobia na celé telo. Vplyvom slnečného žiarenia sa u zvierat zvyšuje aktivita oxidačných enzýmov, prehlbuje sa dýchanie, absorbujú viac kyslíka, uvoľňujú viac oxidu uhličitého a vodnej pary. V periférnej krvi sa zvyšuje počet červených krviniek a hemoglobínu. Zlepšuje sa aj trávenie krmiva a ukladanie bielkovín, tukov a minerálov v tkanivách.
Pri nedostatku svetla telo zažíva ľahké hladovanie, čo veľmi ovplyvňuje metabolizmus. V dôsledku toho sa výrazne znižuje produktivita a odolnosť voči chorobám, zaznamenáva sa pomalé hojenie rán, výskyt kožných chorôb a zakrpatený rast u mladých zvierat. Na začiatku jari v dôsledku oslabenia obranyschopnosti organizmu spôsobeného prudkým poklesom intenzity slnečného žiarenia v predchádzajúcich zimných mesiacoch stúpa počet ochorení dýchacích ciest u zvierat, pozoruje sa šírenie niektorých infekcií. Počas zimných mesiacov sú preto zvieratá pravidelne vypúšťané na prechádzky pod holým nebom počas najslnečnejších hodín dňa. Ľahké hladovanie sa najzriedkavejšie pozoruje, keď sa dobytok chová vo voľnom ustajnení a ošípané sa držia vo voľnom výbehu. Svetelné lúče majú významný vplyv aj na reprodukčné schopnosti zvierat.
Veľmi silné osvetlenie však nie je zvieratám ľahostajné, preto sa vykrmované zvieratá chovajú v stredne osvetlených a dokonca zatemnených miestnostiach.
Príliš ostré slnečné svetlo má nepriaznivé účinky na zvieratá, ktoré naň nie sú zvyknuté, v podobe popálenín a niekedy aj úpalu. Na ochranu zvierat pred úpalom sa inštalujú tienisté prístrešky, využíva sa tieň stromov a ruší sa ťažká práca na koňoch počas najteplejších hodín dňa.
Zvieratá, najmä vtáky, sú veľmi citlivé na trvanie a intenzitu svetelných podmienok. Preto v praxi priemyselného chovu hydiny bol svetelný režim jasne vyvinutý v súlade s fyziologickým stavom vtáka.
Pre živočíchy má veľký význam ultrafialová časť slnečného spektra. Ultrafialové lúče zlepšujú činnosť dýchacích a obehových orgánov, zásobovanie tkanív kyslíkom. Spôsobujú tiež všeobecný stimulačný účinok v dôsledku rozšírenia krvných ciev v koži. Zároveň sa zvyšuje rast vlasov, aktivuje sa funkcia potných a mazových žliaz, zhrubne zrohovatená vrstva, zhrubne epidermis. V tomto ohľade sa zvyšuje odolnosť pokožky, zlepšuje sa rast a regenerácia tkaniva a hojenie rán a vredov. Ultrafialové lúče normalizujú metabolizmus fosforu a vápnika a podporujú tvorbu vitamínu D. Ultrafialové žiarenie slúži ako silný adaptogénny faktor, široko používaný v chove hospodárskych zvierat na zachovanie zdravia a zvýšenie produktivity zvierat a hydiny.
Ultrafialové lúče majú baktericídny účinok na ničenie baktérií. Slnečné žiarenie sa preto oddávna považuje za silný, spoľahlivý a bezplatný prírodný dezinfekčný prostriedok vonkajšieho prostredia. Niektoré formy mikróbov a vírusov zomierajú na priamom slnku do 10 až 15 minút.
Veľký význam pri prevencii svetelného hladovania má umelé ultrafialové ožarovanie pomocou ortuťovo-kremenných lámp a používanie infračervených žiaroviek na zahrievanie zvierat. Spôsob ich použitia, dávkovanie a prevádzkové postupy musia kontrolovať veterinárni špecialisti. Pracovníci obsluhujúci zvieratá v čase ožarovania musia dodržiavať príslušné bezpečnostné opatrenia. Boli vyvinuté a používajú sa príslušné normy na používanie lámp s infračerveným a ultrafialovým žiarením.
Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.
Značná časť slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem pokrýva vlnový rozsah v rozmedzí 0,15 - 4,0 mmk. Množstvo slnečnej energie, ktorá dopadá na zemský povrch v pravom uhle, sa nazýva slnečná konštanta. Rovná sa 1,4·10-3 J (m2/s).
Väčšina žiarenia vo viditeľnej oblasti spektra dopadá na zemský povrch, 30
% - infračervené a dlhovlnné ultrafialové žiarenie. Povrch Zeme dosahuje:
Infračervené lúče (f - 3·10v11 Hz, -3·10v12, λ od 710 - 3000 nm) – 45 % (IR-
žiarenie tvorí 50 % žiarenia Slnka).
Viditeľné lúče (3 10v12 – 7,5 10v 16, λ 400 – 710 nm) – 48 %
Ultrafialové lúče (7,5 10v 16-10v17, A 400-10 nm) -7 %.
Malá časť slnečného žiarenia uniká späť do atmosféry. Množstvo odrazeného žiarenia závisí od odrazivosti (albeda) povrchu. Sneh teda dokáže odrážať 80 % slnečného žiarenia, takže sa pomaly ohrieva. Trávnatý povrch odráža 20 % a tmavé pôdy iba 10 5 prichádzajúceho žiarenia.
Väčšina slnečnej energie absorbovanej pôdou a nádržami sa minie na odparovanie vody. Pri kondenzácii vody sa uvoľňuje teplo, ktoré ohrieva atmosféru. K ohrievaniu atmosféry dochádza aj v dôsledku absorpcie 20-25% slnečného žiarenia.
Infra červená radiácia.
Infračervené žiarenie (IR žiarenie) je elektromagnetické žiarenie neviditeľné pre ľudské oko. Optické vlastnosti hmoty v IR žiarení sa výrazne líšia od vlastností vo viditeľnom spektre. Napríklad vrstva vody hrubá niekoľko cm je nepreniknuteľná pre IR žiarenie s λ >1 μm.
Asi 20 % infračerveného žiarenia slnečného spektra je absorbovaných prachom, oxidom uhličitým a vodnou parou v 10-kilometrovej vrstve atmosféry susediacej s povrchom Zeme. V tomto prípade sa absorbovaná energia premení na teplo.
IR žiarenie tvorí väčšinu žiarenia žiaroviek (neznesiteľné teplo pri filmovaní v zvukových scénach) a plynových výbojok. IR žiarenie vyžarujú rubínové lasery.
Dlhovlnná časť infračerveného žiarenia (> 1,4 µm) je zadržiavaná hlavne povrchovými vrstvami kože, čo spôsobuje pocit pálenia (tepelné lúče). Stredno- a krátkovlnná časť IR lúčov a červená časť optického žiarenia prenikajú do hĺbky 3 cm, pri veľkom množstve energie môžu spôsobiť prezretie. Úpal je výsledkom lokálneho prehriatia mozgu.
Viditeľné žiarenie je svetlo.
Približne polovica žiarenia pochádza z vĺn s vlnovými dĺžkami medzi 0,38 a 0,87 mmk. Toto je spektrum viditeľné ľudským okom a vnímané ako svetlo.
Jedným z viditeľných aspektov vplyvu energie žiarenia je osvetlenie. Je známe, že svetlo lieči prostredie (vrátane jeho baktericídneho účinku). Polovica celkovej slnečnej tepelnej energie je obsiahnutá v optickej časti slnečnej sálavej energie. Svetlo je nevyhnutné pre normálne fungovanie fyziologických procesov.
Účinok na telo:
Stimuluje životne dôležitú aktivitu;
Posilňuje metabolizmus;
Zlepšuje celkovú pohodu;
Zlepšuje náladu;
Zvyšuje výkon.
Nedostatok svetla:
Negatívny vplyv na funkcie nervového analyzátora (zvyšuje sa jeho únava):
Zvýšená únava centrálneho nervového systému;
Produktivita práce klesá;
Počet pracovných úrazov sa zvyšuje;
Vyvíjajú sa depresívne stavy.
S Nedostatočná informovanosť je v súčasnosti spojená s chorobou, ktorá má niekoľko mien:„jesenno-zimná depresia“, „emocionálne sezónne ochorenie“, „sezónna afektívna porucha“ (SAD). Čím nižšie je prirodzené osvetlenie oblasti, tým častejšie sa táto porucha vyskytuje. Podľa štatistík má 5-10% ľudí príznaky tohto komplexu symptómov (75% sú ženy).
Tma vedie k syntéze melatonínu, ktorý u zdravých ľudí reguluje načasovanie nočných spánkových cyklov tak, aby bol liečivý a podporoval dlhý život. Ak sa však ráno vplyvom svetla na epifýzu produkcia melatonínu nezastaví, v priebehu dňa vzniká letargia a depresia v dôsledku neprimerane vysokých denných hladín tohto hormónu.
Príznaky SAD:
Príznaky depresie;
Ťažkosti s prebudením;
Znížená produktivita v práci;
Znížené sociálne kontakty;
Zvýšená potreba sacharidov;
Nabrať váhu.
Môže dôjsť k zníženiu aktivity imunitného systému, čo sa prejavuje zvýšením náchylnosti na infekčné (vírusové a bakteriálne) ochorenia.
Tieto znaky miznú na jar a v lete, keď sa dĺžka denného svetla výrazne zvyšuje.
Jesenno-zimná depresia sa v súčasnosti lieči svetlom. Dobrý účinok má svetelná terapia s intenzitou 10 000 luxov ráno. To je približne 20-krát viac ako bežné vnútorné osvetlenie. Voľba trvania terapie je pre každého individuálna. Najčastejšie postup trvá 15 minút. Počas tejto doby môžete vykonávať akúkoľvek činnosť (čítať, jesť, upratovať byt a pod.). Pozitívny účinok sa pozoruje v priebehu niekoľkých dní. Všetky príznaky sa po niekoľkých týždňoch úplne zastavia. Vedľajšie účinky môžu zahŕňať bolesti hlavy.
Účinok liečby je spojený s reguláciou činnosti epifýzy, ktorá moduluje tvorbu melatonínu a serotonínu. Melatonín je zodpovedný za zaspávanie a serotonín je zodpovedný za prebúdzanie.
Tiež zobrazené:
psychoterapia;
Antidepresíva.
IN Súčasne možno v súčasnosti pozorovať iný typ narušenia biologických rytmov, ktorý súvisí s moderným životným štýlom. Dlhodobé umelé svetlo vedie k zníženiu inhibičného účinku melatonínu na činnosť pohlavných žliaz. To pomáha urýchliť pubertu.
Ultrafialové (UV) žiarenie
Ultrafialové žiarenie patrí do krátkovlnnej časti slnečného spektra. Na jednej strane hraničí s najjemnejšou časťou ionizujúceho žiarenia (röntgenové žiarenie) a na druhej strane s viditeľnou časťou spektra. Tvorí 9 % všetkej energie vyžarovanej Slnkom. Na hranici s atmosférou sa absorbuje 5 % prirodzeného slnečného žiarenia, 1 % sa dostane na povrch Zeme.
Ultrafialové žiarenie zo Slnka ionizuje plyny v horných vrstvách zemskej atmosféry, čo vedie k vytvoreniu ionosféry. Krátke UV lúče sú vo výške asi 200 km blokované vrstvou ozónu. Preto na zemský povrch dopadajú len lúče 400-290 nm. Ozónové diery umožňujú prenikanie krátkovlnnej časti UV spektra.
Intenzita pôsobenia závisí od:
geografická poloha (zemepisná šírka);
Čas dňa,
Poveternostné podmienky.
Biologické vlastnosti UV žiarenia závisia od vlnovej dĺžky. Existujú 3 rozsahy UV žiarenia:
1. Oblasť A (400-320 nm) - fluorescenčné, opaľovacie Ide o dlhovlnné žiarenie, ktoré je dominantnou časťou V atmosfére sa prakticky neabsorbuje, preto sa dostáva na povrch Zeme. Vyžarujú ho aj špeciálne lampy používané v soláriách.
Akcia:
Spôsobuje žiaru niektorých látok (luminofóry, niektoré vitamíny);
Slabý všeobecný stimulačný účinok;
Premena tyrozínu na melanín (ochrana tela pred nadmerným UV žiarením).
Premena tyrozínu na melanín prebieha v melanocytoch. Tieto bunky sa nachádzajú v bazálnej vrstve epidermis. Melanocyty sú pigmentové bunky neuroektodermálneho pôvodu. Sú rozdelené nerovnomerne po celom tele. Napríklad v koži čela je ich 3x viac ako na horných končatinách. Bledí ľudia a ľudia tmavej pleti obsahujú rovnaký počet pigmentových buniek, no obsah melanínu v nich je rozdielny. Melanocyty obsahujú enzým tyrozinázu, ktorý sa podieľa na premene tyrozínu na melanín.
2. Oblasť B (320 – 280 nm) – stredová vlna, opaľovacie UV žiarenie. Významnú časť tohto rozsahu pohlcuje stratosférický ozón.
Akcia:
Zlepšenie fyzického a duševného výkonu;
Zvýšená nešpecifická imunita;
Zvyšovanie odolnosti organizmu voči pôsobeniu infekčných, toxických, karcinogénnych činidiel.
Posilnenie regenerácie tkaniva;
Zvýšený rast.
Je to spôsobené stimuláciou aminokyselín (tyrozín, tryptofán, fenylalanín atď.), Pririmidínových a purínových zásad (tymín, cytozín atď.). To vedie k rozpadu molekúl bielkovín (fotolýza) s tvorbou biologicky aktívnych látok (cholín, acetylcholín, histamín atď.). BAS aktivujú metabolické a trofické procesy.
3. Oblasť C (280 – 200 nm) – krátkovlnné, baktericídne žiarenie. Aktívne ho absorbuje ozónová vrstva atmosféry.
Akcia:
Syntéza vitamínu D;
Baktericídne pôsobenie.
Iné typy UV žiarenia, ako aj viditeľné žiarenie, majú baktericídny účinok, aj keď menej výrazný.
Nie! B! Stredné a krátkovlnné UV lúče vo veľkých dávkach môžu spôsobiť zmeny v nukleových kyselinách a viesť k bunkovým mutáciám. Zároveň dlhovlnné žiarenie podporuje obnovu nukleových kyselín.
4. Rozlišuje sa aj oblasť D (315 – 265 nm), ktorá má výrazný antirachi-
tická akcia.
Ukázalo sa, že na uspokojenie dennej potreby vitamínu D je potrebných asi 60 minimálnych erytémových dávok (MED) na exponovaných miestach tela (tvár, krk, paže). Aby ste to dosiahli, musíte zostať na slnku každý deň 15 minút.
Nedostatok UV žiarenia vedie k:
Rachitída;
Zníženie všeobecného odporu;
Metabolické poruchy (vrátane osteoporózy?).
Nadmerné UV žiarenie vedie k:
Zvýšená potreba tela esenciálnych aminokyselín, vitamínov, Ca solí atď.;
Inaktivácia vitamínu D (premena cholekalceferolu na indiferentné a toxické látky);
Tvorba peroxidových zlúčenín a epoxidových látok, ktoré môžu spôsobiť chromozomálne aberácie, mutagénne a karcinogénne účinky.
Exacerbácia niektorých chronických ochorení (tuberkulóza, gastrointestinálny trakt, reumatizmus, glomerulonefritída atď.);
Rozvoj fotoftalmie (fotokonjunktivitída a fotokeratitída) 2–14 hodín po ožiarení. K rozvoju fotoftalmie môže dôjsť v dôsledku pôsobenia: A - priameho slnečného žiarenia, B - rozptýleného a odrazeného svetla (sneh, piesok v púšti), C
– pri práci s umelými zdrojmi;
Dimerizácia kryštalického proteínu (kryštalínu), ktorý vyvoláva rozvoj katarakty;
U jedincov s odstránenou šošovkou (aj oblasť A) je zvýšené riziko poškodenia sietnice.
U osôb s fermentopatiou až dermatitídou;
Vývoj zhubných nádorov kože (melanóm, bazalióm, spinocelulárny karcinóm),
Imunosupresia (zmeny pomeru subpopulácií lymfocytov, zníženie počtu Langerhansových buniek v koži a zníženie ich funkčnej aktivity) → zníženie odolnosti voči infekčným ochoreniam,
Zrýchlené starnutie pokožky.
Prirodzená ochrana tela pred ultrafialovým žiarením:
1. Tvorba opaľovania spojená s výskytom melanínu, ktorý:
schopný absorbovať fotóny a tým oslabiť účinok žiarenia;
je pascou na voľné radikály vznikajúce pri ožarovaní kože.
2. Keratizácia vrchnej vrstvy pokožky s následným peelingom.
3. Tvorba trans-cis formy kyseliny urokanovej (urokaovej). Táto zlúčenina je schopná zachytávať kvantá UV žiarenia. Vylučuje sa ľudským potom. V tme dochádza k spätnej reakcii s uvoľňovaním tepla.
Kritériom citlivosti pokožky na UV žiarenie je prah spálenia pri opaľovaní. Vyznačuje sa časom počiatočného vystavenia UV žiareniu (teda pred vytvorením pigmentácie), po ktorom je možná bezchybná oprava DNA.
IN Rozlišujú sa stredné zemepisné šírky 4 typy pleti:
5. Obzvlášť citlivá svetlá pokožka. Rýchlo sčervenie a zle sa opaľuje. Jednotlivci sa vyznačujú modrými alebo zelenými očami, prítomnosťou pieh a niekedy aj červenými vlasmi. Prah popálenia pri opaľovaní – 5-10 minút.
6. Citlivá pokožka. Ľudia tohto typu majú modré, zelené alebo sivé oči, svetlohnedé alebo hnedé vlasy. Prah horenia pre opaľovanie je 10-20 minút.
7. Normálna pleť (20-30 min.). Ľudia so sivými alebo svetlohnedými očami, tmavohnedými alebo hnedými vlasmi.
8. Necitlivá pokožka(30-45 min.). Jedinci s tmavými očami, tmavou pokožkou a tmavou farbou vlasov.
Je možná modifikácia fotosenzitivity kože. Látky, ktoré zvyšujú citlivosť pokožky na svetlo, sa nazývajú fotosenzibilizátory.
Fotosenzibilizátory: aspirín, brufen, indocid, librium, bactrim, lasix, penicilín, rastlinné furanokumaríny (zeler).
Rizikové skupiny pre rozvoj kožných nádorov:
svetlá, mierne pigmentovaná pokožka,
spálenie slnkom pred dosiahnutím veku 15 rokov,
prítomnosť veľkého počtu materských znamienok,
prítomnosť materských znamienok s priemerom väčším ako 1,5 cm.
Hoci ultrafialové ožarovanie má primárny význam pri vzniku malígnych novotvarov,
koža, významným rizikovým faktorom je kontakt s karcinogénnymi látkami -
mi, ako je nikel obsiahnutý v atmosférickom prachu a jeho mobilné formy v pôde.
Ochrana pred nadmerným UV žiarením:
1. Je potrebné obmedziť čas strávený na intenzívnom slnečnom svetle, najmä v období 10.00 - 14.00 hodín, čo je vrchol pre aktivitu UVR. Čím je tieň kratší, tým je aktivita UVR deštruktívnejšia.
2. Mali by ste nosiť slnečné okuliare (sklenené alebo plastové s UV ochranou).
3. Aplikácia fotoprotektorov.
4. Aplikácia opaľovacích krémov.
5. Strava s vysokým obsahom esenciálnych aminokyselín, vitamínov, makro- a mikroprvkov (predovšetkým živín s antioxidačnou aktivitou).
6. Pravidelné vyšetrenie u dermatológa u ľudí s rizikom vzniku rakoviny kože. Signály pre okamžitý kontakt s lekárom sú objavením sa nových
tmavé škvrny, strata jasných hraníc, zmena pigmentácie, svrbenie a krvácanie.
Treba pamätať na to, že UV žiarenie sa intenzívne odráža od piesku, snehu, ľadu, betónu, čo môže zvýšiť intenzitu UV žiarenia o 10-50%. Malo by sa pamätať na to, že UVR, najmä UVA, ovplyvňuje človeka aj počas zamračených dní.
Fotoprotektory sú látky s ochranným účinkom pred škodlivým UV žiarením. Ochranný účinok je spojený s absorpciou alebo disipáciou energie fotónu.
Fotoprotektory;
kyselina para-aminobenzoová a jej estery;
Melanín získaný z prírodných zdrojov (ako sú huby). Fotoprotektory sa pridávajú do opaľovacích krémov a pleťových vôd.
Opaľovacie krémy.
Existujú 2 typy - s fyzikálnym účinkom a s chemickým účinkom. Krém sa má aplikovať 15-30 minút pred opaľovaním a potom každé 2 hodiny.
Fyzikálne opaľovacie krémy obsahujú zlúčeniny ako oxid titaničitý, oxid zinočnatý a mastenec. Ich prítomnosť vedie k odrazu UVA a UVB lúčov.
Medzi opaľovacie krémy s chemickým účinkom patria prípravky s obsahom 2-5% benzofenónu alebo jeho derivátov (oxybenzón, benzofenón-3). Tieto zlúčeniny absorbujú UVR a v dôsledku toho sa rozpadajú na 2 časti, čo vedie k absorpcii UVR energie. Vedľajším účinkom je tvorba dvoch fragmentov voľných radikálov, ktoré môžu poškodiť bunky.
Opaľovací krém SPF-15 filtruje asi 94% UVR, SPF-30 blokuje 97% UVR, hlavne UVB. UVA filtrácia v chemických opaľovacích krémoch je nízka, predstavuje 10 % absorpcie UVB.
Nie je náhoda, že preskúmanie začíname týmto environmentálnym faktorom. Žiarivá energia zo slnka, čiže slnečné žiarenie, je hlavným zdrojom tepla a života na našej planéte. Len vďaka tomu mohla v dávnej minulosti na Zemi vzniknúť organická hmota a v procese evolúcie dosiahnuť tie stupne dokonalosti, ktoré v súčasnosti pozorujeme v prírode. Hlavné vlastnosti energie žiarenia ako faktora prostredia sú určené vlnovou dĺžkou. Na tomto základe sa v rámci celého svetelného spektra rozlišuje viditeľné svetlo, ultrafialové a infračervené časti (obr. 10). Ultrafialové lúče pôsobia na živé organizmy chemicky, infračervené naopak tepelne.
Ryža. 10. Spektrá slnečného žiarenia c. rôzne stavy (po: Odum, 1975).
1 - nemení sa atmosférou; 2 - na úrovni mora za jasného dňa; 3 - prešiel cez súvislú oblačnosť; 4 - prešiel cez vegetačný zápoj.
Medzi hlavné parametre vplyvu tohto faktora na životné prostredie patria: 1) fotoperiodizmus - prirodzená zmena svetla a tmy počas dňa (v hodinách); 2) intenzita osvetlenia (v luxoch); 3) napätie priameho a rozptýleného žiarenia (v kalóriách na jednotku povrchu za jednotku času); 4) chemické pôsobenie svetelnej energie (vlnová dĺžka).
Slnko neustále vyžaruje obrovské množstvo žiarivej energie. Jeho výkon alebo intenzita žiarenia na hornej hranici atmosféry sa pohybuje od 1,98 do 2,0 cal/cm 2 -min. Tento indikátor sa nazýva slnečná konštanta. Slnečná konštanta sa však zjavne môže trochu líšiť. Je potrebné poznamenať, že v posledných rokoch sa jas Slnka zvýšil približne o 2%. Keď sa slnečná energia približuje k povrchu Zeme, prechádza hlbokými premenami. Väčšinu z nej zadržiava atmosféra. Svetelným vlnám ďalej prekáža vegetácia, a ak ide o viacúrovňovú uzavretú stromovú plantáž, potom sa na povrch pôdy dostane veľmi malá časť počiatočnej slnečnej energie. Pod korunou hustého bukového lesa je toto množstvo 20-25-krát menšie ako na otvorenom priestranstve. Ide však nielen o prudký pokles množstva svetla, ale aj o to, že v procese prenikania hlboko do lesa sa mení spektrálne zloženie svetla. V dôsledku toho prechádza kvalitatívnymi zmenami, ktoré sú veľmi významné pre rastliny a živočíchy.
Keď už hovoríme o ekologickom význame svetla, treba zdôrazniť, že najdôležitejšia je tu jeho úloha pri fotosyntéze zelených rastlín, pretože výsledkom je tvorba organickej hmoty, rastlinnej biomasy. To posledné predstavuje primárnu biologickú produkciu, na ktorej využití a premene závisí všetko ostatné živé na Zemi. Intenzita fotosyntézy sa v rôznych geografických oblastiach značne líši a závisí od ročného obdobia, ako aj od miestnych podmienok prostredia. Dodatočné osvetlenie môže výrazne zvýšiť rast dokonca aj druhov stromov a kríkov, nehovoriac o bylinkách. I. I. Nikitin klíčil žalude 10 dní pri nepretržitom svetle, potom 5 mesiacov. Pestoval som sadenice na svetle s jasom 4 tisíc luxov. Výsledkom bolo, že duby dosiahli výšku 2,1 m po presadení do zeme, 8-ročný pokusný dub dával ročný nárast o 82 cm, zatiaľ čo kontrolné stromy - iba 18 cm.
Je pozoruhodné, že hoci životná aktivita a produktivita zvierat sú v priamej (pre fytofágy) alebo nepriamo (pre zoofágy) závislé od primárnej produkcie rastlín, spojenie medzi nimi a zvieratami nie je ani zďaleka jednostranné. Zistilo sa, že fytofágne živočíchy, ako je los, požieraním zelenej rastlinnej hmoty a poškodzovaním fotosyntetických orgánov sú schopné
výrazne znížiť intenzitu fotosyntézy a produktivitu rastlín. V centrálnej černozemnej rezervácii (región Kursk) losy zjedli iba 1-2% fytomasy mladých dubových lesov, ale ich produktivita klesla o 46%. V systéme živná rastlina - fytofág teda existuje priama aj spätná väzba.
Fotoperiodizmus hrá obrovskú úlohu v živote všetkých živých bytostí. Keď sa tento faktor študuje, je zrejmé, že fotoperiodická reakcia je základom mnohých biologických javov, pričom je priamym faktorom, ktorý ich určuje alebo vykonáva signalizačné funkcie. Výnimočný význam fotoperiodickej reakcie je do značnej miery spôsobený jej astronomickým pôvodom, a teda vysokým stupňom stability, čo sa napríklad nedá povedať o teplote prostredia, ktorá je tiež mimoriadne dôležitá, ale mimoriadne nestabilná.
Už samotný fakt rozdelenia zvierat do dvoch veľkých skupín podľa času aktivity – dennej a nočnej – jasne naznačuje ich hlbokú závislosť od fotoperiodických podmienok. Dokazuje to aj vzor, ktorý v roku 1920 zaviedli americkí vedci W. Garner a G. Allard, podľa ktorého sa rastliny vo vzťahu k svetlu a teplote delia na druhy s dlhým a krátkym dňom. Neskôr sa zistilo, že podobná fotoperiodická reakcia je charakteristická aj pre zvieratá, a preto má všeobecný ekologický charakter.
Pravidelná zmena dĺžky denného svetla v priebehu ročných období určuje čas začiatku diapauzy pre mnohé druhy hmyzu a iných článkonožcov, najmä roztočov. A. S. Danilevsky a jeho kolegovia rafinovanými experimentmi dokázali, že diapauza je stimulovaná práve skrátením dňa, a nie poklesom teploty vzduchu, ako sa doteraz predpokladalo (obr. 11). Prirodzený nárast dĺžky denného svetla na jar teda slúži ako jasný signál na ukončenie stavu diapauzy. Populácie druhov žijúcich v rôznych zemepisných šírkach sa zároveň líšia špecifickými fotoperiodickými požiadavkami. Napríklad pre motýľa dok (A crony eta rumicis) sa v Abcházsku vyžaduje dĺžka dňa najmenej 14 hodín 30 minút, v regióne Belgorod - 16 hodín 30 minút, v regióne Vitebsk - 18 hodín a neďaleko Leningradu - 19 hodín Inými slovami, s každou 5° zemepisnou šírkou smerom na sever sa dĺžka dňa potrebná na ukončenie diapauzy u tohto druhu predlžuje asi o hodinu a pol.
Ryža. 11. Fotoperiodická reakcia typu dlhého dňa - motýľ kapustový (1) a typu krátkeho dňa - priadka morušová (2) (po: Danilevsky, 1961).
Fotoperiodizmus je teda hlavným faktorom sezónnej aktivity článkonožcov. Navyše podobné štúdie botanikov ukázali, že mnohé javy v sezónnom živote rastlín, dynamika ich rastu a vývoja súvisia aj s fotoperiodickými reakciami. Napríklad fotoperiodický faktor slúži ako signál na skorú prípravu rastlín na zimu bez ohľadu na poveternostné podmienky. To všetko robí z fotoperiodizmu veľmi významný faktor pri zavádzaní poľnohospodárskych rastlín do nových oblastí, pri ich pestovaní v skleníkoch atď.
Napokon porovnanie výsledkov experimentov na fotoperiodike fytofágneho hmyzu a ich živných rastlín odhalilo medzi nimi hlbokú vzájomnú závislosť. Obidve reagujú na vplyv toho istého faktora prostredia podobným spôsobom, preto ich trofické spojenia majú hlboký ekologický a fyziologický základ.
Mimoriadne zaujímavé výsledky prinieslo aj štúdium fotoperiodických reakcií vyšších stavovcov. Zvieratám so srsťou sa tak na jeseň vytvára čoraz hustejšia a bujnejšia srsť. V zime dosahuje najväčší rozvoj a maximálne tepelnoizolačné vlastnosti. Tieto ochranné funkcie srsti zosilňuje hrubá vrstva tuku, ktorá sa tvorí pod kožou koncom leta a na jeseň. V zime naplno fungujú spomínané morfofyziologické adaptácie. Dlho sa verilo, že hlavným faktorom určujúcim sezónny vývoj srsti a tuku je teplota vzduchu, jej pokles v jesenných a zimných mesiacoch. Experimenty však ukázali, že spúšťací mechanizmus tohto procesu nie je spojený ani tak s teplotou, ako skôr s fotoperiodizmom. V laboratórnom viváriu a dokonca aj na kožušinovej farme môžete norky americké alebo iné zvieratá umiestniť do klietok s riadeným osvetlením a od polovice leta umelo skrátiť denné svetlo. Výsledkom je, že proces línania u pokusných zvierat začína oveľa skôr ako v prírode, bude prebiehať intenzívnejšie, a preto sa skončí nie v zime, ale začiatkom jesene.
Fotoperiodický základ je aj základom najdôležitejšieho sezónneho javu v živote sťahovavých vtákov - ich migrácie as tým úzko súvisiace procesy prepíjania operenia, hromadenia tuku pod kožou a na vnútorných orgánoch atď. Samozrejme, toto všetko sú adaptácie na znášať nepriaznivé teplotné a kŕmne podmienky tým, že sa im „vyhnete“. Hlavnú signalizačnú úlohu však v tomto prípade nehrajú zmeny teplôt, ale svetelné podmienky – skrátenie dĺžky dňa, čo sa dá dokázať experimentmi. V laboratóriu, ktoré pôsobí na fotoperiodickú odozvu vtákov, nie je príliš ťažké uviesť ich do špecifického predmigračného stavu a potom do migračného vzrušenia, hoci teplotné podmienky zostanú stabilné.
Ukazuje sa, že cyklický charakter sexuálnej aktivity zvierat a cyklický charakter ich reprodukcie sú tiež fotoperiodické. Možno je to obzvlášť prekvapujúce, pretože biológia reprodukcie patrí k vlastnostiam organizmu, ktoré sú najjemnejšie formované a majú najkomplexnejšiu koordináciu vzťahov.
Pokusy na mnohých druhoch vtákov a cicavcov dokázali, že zvýšením dĺžky denného svetla je možné aktivovať pohlavné žľazy (obr. 12), priviesť zvieratá do stavu sexuálneho vzrušenia a dosiahnuť produktívne párenie aj v období jeseň-zima. mesiacov, ak, samozrejme, dôjde k pozitívnej reakcii na svetlo, obe pohlavia nájdu vplyv. Medzitým sa samice niektorých druhov (napríklad vrabcov) v tomto ohľade ukázali byť oveľa inertnejšie ako samce a vyžadujú si dodatočnú etologickú stimuláciu.
Ryža. 12. Vplyv svetla na vývoj pohlavných žliaz u samcov a samíc vrabca domového usmrteného po chovaní v odlišných podmienkach (po: Polikarpova, 1941).
a - od slobody 31. januára; b - z komory s izbovou teplotou 29. januára; c - z komory s prídavným svetlom 28. januára.
Zaujímavosťou reprodukčnej biológie sú niektoré cicavce – sobolia, kuna, množstvo ďalších druhov fúzačov, ale aj srnčia zver. U nich nie je oplodnené vajíčko najskôr implantované do steny maternice, ale<в течение длительного времени находится в состоянии покоя, так называемой латентной стадии. У соболя эта стадия продолжается несколько месяцев и лишь приблизительно за полтора месяца до рождения щенков происходит имплантация яйца и очень быстрое эмбриональное развитие. Таким образом, беременность распадается как бы на длительный период предбеременности, или латентный, и короткий, порядка 35-45 дней, период вынашивания, т. е. собственно эмбрионального развития. Благодаря этому замечательному приспособлению животные получают возможность с минимальными энергетическими затратами переживать тяжелое зимнее время. Оказывается, что продолжительность латентного периода также регулируется фотопериодической реакцией и, если воспользоваться последней, может быть существенно сокращена.
Vplyv pomeru periód svetla a tmy a zmien intenzity svetla počas dňa na aktivitu zvierat je veľmi veľký. Napríklad denné vtáky sa prebúdzajú za úsvitu pri „bdelom osvetlení“ určitej intenzity v závislosti od výšky slnka vzhľadom na horizont. Nástup správneho „prebudenia“ slúži ako signál, ktorý stimuluje vtáky k väčšej aktivite. Kosy začínajú prejavovať známky života pri 0,1 luxu, keď je les ešte takmer úplne tmavý; Kukučka potrebuje na prebudenie 1 lux, penica čiernohlavá - 4, penica obyčajná - 12, vrabec domový - 20 luxov. V súlade s tým, keď je dobré počasie, vtáky v danej oblasti sa prebúdzajú v určitom čase a v určitom poradí, čo naznačuje existenciu „vtáčích hodín“. Napríklad na lesnej farme „Forest on Vorskla“ v regióne Belgorod v máji až júni zaznievajú prvé hlasy vtákov v priemere v týchto časoch: slávik - o 2 hodine 31 minúte, kosy a spevavce - 2 hodiny 31 minút, kukučka - 3 hodiny 00 minút, penica čiernohlavá - 3 hodiny 30 minút, sýkorka veľká - 3 hodiny 36 minút, vrabec obyčajný - 3 hodiny 50 minút.
Každodenné zmeny svetelných podmienok majú zásadný vplyv na život rastlín a predovšetkým na rytmus a intenzitu fotosyntézy, ktorá sa zastavuje v tmavých hodinách dňa, v zlom počasí av zime (obr. 13).
Napokon, slnečná energia môže zohrávať veľmi dôležitú úlohu ako zdroj tepla, ktorý ovplyvňuje živé bytosti priamo alebo hlboko ovplyvňuje ich životné prostredie v miestnom alebo globálnom meradle.
Vo všeobecnosti z vyššie uvedených útržkovitých informácií je zrejmé, že svetelný faktor zohráva v živote organizmov mimoriadne dôležitú a všestrannú úlohu.
Ryža. 13. Závislosť fotosyntézy na svetelnej energii v rôznych populáciách rastlín (podľa: Odum, 1975).
1 - stromy v lese; 2 - listy osvetlené slnkom; 3 - zatienené listy.
Žiarivá energia zo slnka, prichádzajúci na Zem, predstavuje najvýznamnejší zdroj energie, ktorý má ľudstvo k dispozícii. Slnko, rovnako ako iné hviezdy, je horúci plyn. Vo vnútri Slnka sa nachádza oblasť vysokého tlaku, kde teplota dosahuje 15 - 20 miliónov stupňov. Na Slnku je malé množstvo kyslíka, a preto k spaľovacím procesom, chápaným v bežnom zmysle, nedochádza vo výraznej miere. V Slnku vzniká enormná energia vďaka syntéze ľahkých prvkov vodíka a hélia.
Žiarivá energia zo slnka, absorbovaný povrchom pôdy sa mení na teplo a prenáša sa do podložných vrstiev pôdy. Časť slnečnej energie sa odráža od povrchu pôdy. Ak je teplota povrchu pôdy nižšia ako teplota povrchovej vrstvy atmosféry, potom pôda vydáva teplo nahromadené v dôsledku prichádzajúceho slnečného žiarenia.
Žiarivá energia zo slnka, prichádzajúci na Zem, predstavuje najvýznamnejší zdroj energie, ktorý má ľudstvo k dispozícii. Slnko, rovnako ako iné hviezdy, je horúci plyn. Vo vnútri Slnka sa nachádza oblasť vysokého tlaku, kde teplota dosahuje 15 - 20 miliónov stupňov.
Žiarivá energia zo slnka, premenený na teplo, možno použiť, obchádzajúc elektrolýzu, priamo na termochemický rozklad vody. Už skôr sa ukázalo, že dvojstupňové termochemické cykly sú nepravdepodobné pri použití tepla z jadrových reaktorov. Teploty potrebné pre dvojstupňový termochemický cyklus rozkladu vody však možno dosiahnuť pomocou slnečnej energie.
Žiarivá energia zo slnka, predovšetkým ultrafialová časť slnečného spektra, má významné biologické účinky. Jeho vplyvom vzniká v koži vitamín I, ktorý je nevyhnutný pre správny metabolizmus fosforu a vápnika v tele, najdôležitejších zložiek kostného a mozgového tkaniva.
Množstvo žiarivá energia zo slnka, ktorá dorazí za 1 minútu na plochu 1 cm2 umiestnenú mimo zemskej atmosféry kolmo na slnečné lúče v priemernej vzdialenosti od Zeme k Slnku, sa nazýva slnečná konštanta. Predpokladá sa, že pri maximálnej slnečnej aktivite sa slnečné žiarenie mierne zvýši, ale nepresiahne zlomok percenta. I Slnečná aktivita výrazne ovplyvňuje pozemské procesy, prejavujúce sa slnečno-pozemskými prepojeniami v reakcii Zeme (jej vonkajších obalov vrátane biosféry) na zmeny tejto aktivity.
S žiarivá energia slnka Osvetlenie zemského povrchu je príbuzné, určené trvaním a intenzitou svetelného toku. V dôsledku rotácie Zeme dochádza k periodickému striedaniu tmavých a svetlých hodín dňa, ako aj k zmene dĺžky denného svetla. Keďže tento faktor má správnu periodicitu, jeho význam pre život je mimoriadne veľký.
Počas fotosyntézy žiarivá energia zo slnka sa premieňa na chemickú energiu a nachádza sa vo forme potenciálnej energie v organickej hmote rastlín – produkt fotosyntézy.
Žiarenie je tzv žiarivá energia slnka pád na ožiarený povrch.
Zvýšenie hustoty toku žiarivá energia zo slnka, ako už bolo uvedené, je možné vykonávať pomocou zrkadlových a šošovkových systémov, ale v budúcnosti sa bude hlavná pozornosť venovať zrkadlovým koncentračným systémom, čo neznižuje všeobecnosť základných ustanovení rozvinutého prístupu k formalizovanému popisu posudzovaný proces.
Zdrojom prirodzeného svetla je žiarivá energia slnka. Prirodzené priemerné vonkajšie osvetlenie prudko kolíše počas roka podľa mesiaca a dennej hodiny, maximum dosahuje v júni a minimum v decembri v centrálnej zóne našej krajiny.
Nevyčerpateľným zdrojom tepelnej energie je žiarivá energia slnka, čo spôsobuje aj tvorbu vetra, vodných tokov a iných druhov energie. Priemyselné využitie energie slnečného žiarenia vo forme tepla je však stále obmedzené.
SOLAR CONSTANT - celkové množstvo žiarivá energia zo slnka, dopadajúce mimo zemskej atmosféry do oblasti jednotkovej plochy umiestnenej kolmo na slnečné lúče na porov.
Zdroj prirodzeného svetla - prúd žiarivá energia slnka, dopadajúce na zemský povrch vo forme priameho a rozptýleného svetla. Je najhygienickejšia – má priaznivé spektrálne zloženie. V závislosti od zemepisnej šírky, ročného obdobia a poveternostných podmienok sa môže úroveň prirodzeného svetla dramaticky meniť v pomerne širokých medziach.
SOLÁRNY SYSTÉM – zariadenie, ktoré zachytáva žiarivá energia zo slnka a transformovať ho na iné vhodné na praktické účely.
Hlavným zdrojom tepla pre pôdu je žiarivá energia slnka. Určitý význam môže mať teplo uvoľnené počas exotermických reakcií spôsobených mikroorganizmami v pôdnej vrstve.
Prvý tepelný faktor je spôsobený nerovnomerným rozložením žiarivá energia zo slnka nad povrchom Zeme. V polárnych oblastiach sa až 95 % slnečných lúčov odráža od snehu a ľadu. Vysvetľuje to skutočnosť, že vo vysokých zemepisných šírkach lúče vstupujú do atmosféry pod šikmým uhlom, čo znamená, že ich svetelná energia je rozložená na veľkej ploche zemského povrchu. Kĺzajúce sa slnečné lúče, prenikajúce do atmosféry nie v pravom uhle, prechádzajú cez hrubšiu vrstvu vzduchu. Preto je tu vždy zima a neustále sa vytvára vysoký tlak. Naopak, v rovníkovej zóne slnečné lúče dopadajú na povrch Zeme v pravom uhle a veľmi ju zahrievajú. V dôsledku toho sa tu vytvára zóna nízkeho tlaku. Preto sa vzduch presúva z polárnych oblastí do oblasti rovníka, t.j. z vysokotlakových zón po nízkotlakové. Rovníkové vzduchové hmoty, ktoré sa intenzívne a rýchlo zahrievajú, stúpajú a vo vysokých vrstvách atmosféry sa rozchádzajú na sever a juh a ochladzujú sa.
SOLÁRNA ELEKTRÁRNA - solárna inštalácia, ktorá premieňa žiarivá energia zo slnka v elektrickom
Predpokladajme, že môžeme zbierať žiarivá energia slnka, ktorý ročne dopadá na zemský povrch; Ak dokážeme premeniť túto žiarivú energiu na energiu, ktorá by bola pre nás užitočná, tak sa ukazuje, že takouto premenou pokryjeme všetky zdroje energie, ktoré v súčasnosti na zemi existujú.
Využívanie zdrojov energie ako napr žiarivá energia zo slnka v polovodičových inštaláciách a fotočlánkoch, využitie vnútorného tepla Zeme, energie morského prílivu a odlivu atď. To všetko spolu s rozvojom riadených termonukleárnych reakcií umožní zvýšiť množstvo vyrobenej elektrickej energie mnohonásobne viac v porovnaní so súčasnou úrovňou.
Tento režim (stálosť QI) je v skutočnosti implementovaný v termogenerátoroch pomocou žiarivá energia slnka alebo teplo rozpadu rádioaktívnych izotopov.
Povlaky s vysokou hodnotou emisivity sú široko používané v inštaláciách žiarivá energia zo slnka. Praktická solárna technológia sa v súčasnosti vyvíja rýchlym tempom.
Medzi klimatickými faktormi, svetlo a teplo zaujímajú dôležité miesto v živote rastlín, spojené s žiarivá energia slnka; voda; zloženie a pohyb vzduchu. Atmosférický tlak a niektoré ďalšie javy zahrnuté do pojmu klíma nie sú pre život a rozšírenie rastlín významné.
V budúcnosti je možné postaviť úspornejšie solárne elektrárne využívajúce polovodiče (solárne batérie) na priamu premenu žiarivá energia zo slnka do elektrickej energie. ]
Svetlo je hlavným environmentálnym faktorom, ktorý určuje základ životnej činnosti rastlinného organizmu - fotosyntéza, proces premeny zelenými rastlinami žiarivá energia slnka do energie chemických väzieb organických látok. K tomuto procesu dochádza pri absorpcii oxidu uhličitého a uvoľňovaní voľného kyslíka. Za účasti pigmentov absorbujúcich svetlo - chlorofylu a niektorých ďalších - oxid uhličitý a voda reagujú za vzniku hlavnej potravy rastlín - uhľohydrátov.]
V našom výskume vychádzame z úvahy, že zmenou optických vlastností povrchu pôdy je možné zvýšiť absorpciu žiarivá energia zo slnka cez deň a znížiť emisie tepelnej energie v noci. Naše minuloročné pokusy s fóliou z acetátu celulózy ukázali, že táto fólia môže slúžiť ako vynikajúca ochrana pred žiarením, ale zatiaľ je príliš drahá na pestovanie na poli.
Vo veľkom rozsahu sa vyvíjajú práce na vytvorení solárnych elektrární založených buď na použití solárnych koncentrátorov v spojení s termodynamickým cyklom (parná turbína), alebo na využití technológie priamej konverzie. žiarivá energia zo slnka do elektriny.
Energiu dodávanú Slnkom je teda možné využiť na výrobu práce vo veternej turbíne iba vtedy, ak medzi jednotlivými časťami atmosféry vznikne teplotný rozdiel vytvorený absorpciou žiarivá energia zo slnka a jeho čiastočné vyžarovanie do vesmíru. Na vykonanie práce sa teda nevyužije všetko teplo prijaté z ohrievača, ale iba jeho časť, zatiaľ čo zvyšok tepla sa odovzdá chladničke.
Atmosféra určuje svetlo a reguluje tepelné režimy Zeme, prispieva k prerozdeľovaniu tepla na zemeguli. Žiarivá energia zo slnka- prakticky jediný zdroj tepla pre povrch Zeme - je čiastočne absorbovaný atmosférou. Energiu, ktorá sa dostane na zemský povrch, čiastočne absorbuje pôda a vodné útvary, moria a oceány a čiastočne sa odrazí do atmosféry.
Elektromagnetická radiácia ( žiarivá energia zo slnka) - elektromagnetické vlny šíriace sa rýchlosťou 300 tisíc km/s. Korpuskulárne žiarenie pozostáva najmä z protónov pohybujúcich sa rýchlosťou 300 - 1500 km/s a je takmer úplne zachytené zemskou magnetosférou.
Slnečné žiarenie je významným faktorom pri tvorbe klímy. Kvôli prašnosti miest žiarivá energia zo slnka absorbované prachovými časticami. Podľa amerických a anglických výskumníkov do veľkých miest dopadá o 15 % menej slnečného žiarenia, o 10 % viac dažďa, o 10 % viac zamračených dní a za posledných 80 rokov sa frekvencia hmly zdvojnásobila.
