Sonnenlicht - Sunlight

Sonnenlicht auf zwei verschiedenen Seiten des glänzenden US - Bundesstaat von New Jersey . Sonnenaufgang am Jersey Shore am Spring Lake , Monmouth County (oben) und Sonnenuntergang am Ufer am Sunset Beach , Cape May County (unten). Beide werden durch hohe Stratuswolken gefiltert .
Sonnenaufgang über dem Golf von Mexiko und Florida von Apollo 7 .

Sonnenlicht ist ein Teil der von der Sonne abgegebenen elektromagnetischen Strahlung , insbesondere infrarotes , sichtbares und ultraviolettes Licht. Auf der Erde wird Sonnenlicht durch die Erdatmosphäre gestreut und gefiltert und ist als Tageslicht sichtbar, wenn die Sonne über dem Horizont steht . Wenn die direkte Sonneneinstrahlung nicht durch Wolken blockiert wird , wird sie als Sonnenschein empfunden , eine Kombination aus hellem Licht und strahlender Wärme . Wenn es von Wolken blockiert oder von anderen Objekten reflektiert wird , wird das Sonnenlicht gestreut . Quellen geben einen "Durchschnitt über die gesamte Erde" von "164 Watt pro Quadratmeter über einen 24-Stunden-Tag" an.

Die ultraviolette Strahlung in Sonnenlicht hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Gesundheit, da sie sowohl eine Voraussetzung für ist Vitamin D 3 Synthese und einem Mutagen .

Sonnenlicht braucht etwa 8,3 Minuten, um die Erde von der Sonnenoberfläche zu erreichen. Ein Photon, das im Zentrum der Sonne startet und jedes Mal, wenn es auf ein geladenes Teilchen trifft, seine Richtung ändert, würde zwischen 10.000 und 170.000 Jahre brauchen, um die Oberfläche zu erreichen.

Sonnenlicht ist ein Schlüsselfaktor bei der Photosynthese , dem Prozess, der von Pflanzen und anderen autotrophen Organismen verwendet wird, um Lichtenergie , normalerweise von der Sonne, in chemische Energie umzuwandeln , die verwendet werden kann, um Kohlenhydrate zu synthetisieren und die Aktivitäten der Organismen anzutreiben.

Messung

Forscher können die Intensität des Sonnenlichts mit einem Sonnenscheinrekorder , Pyranometer oder Pyrheliometer messen . Um zu berechnen, wie viel Sonnenlicht den Boden erreicht, müssen sowohl die Exzentrizität der elliptischen Umlaufbahn der Erde als auch die Abschwächung durch die Erdatmosphäre berücksichtigt werden. Die extraterrestrische Sonnenbeleuchtungsstärke ( E ext ), korrigiert um die elliptische Umlaufbahn mit der Tageszahl des Jahres (dn), ist in guter Näherung gegeben durch

wobei dn=1 am 1. Januar; dn=32 am 1. Februar; dn=59 am 1. März (außer in Schaltjahren, wo dn=60) usw. In dieser Formel wird dn–3 verwendet, da in der Neuzeit das Erdperihel der Sonne am nächsten und daher das Maximum E ext tritt jedes Jahr um den 3. Januar auf. Der Wert von 0,033412 wird mit der Gewissheit bestimmt, dass das Verhältnis zwischen dem Quadrat des Perihels (0,98328989 AU) und dem Quadrat des Aphels (1.01671033 AU) ungefähr 0,935338 betragen sollte.

Die Sonneneinstrahlungskonstante ( E sc ) beträgt 128×10 3  Lux . Die um die dämpfende Wirkung der Atmosphäre korrigierte direkte normale Beleuchtungsstärke ( E dn ) ergibt sich wie folgt:

wobei c die atmosphärische Extinktion und m die relative optische Luftmasse ist . Durch die atmosphärische Auslöschung sinkt die Lux-Zahl auf etwa 100 000 Lux.

Die Gesamtenergiemenge, die die Sonne im Zenit am Boden erhält, hängt von der Entfernung zur Sonne und damit von der Jahreszeit ab. Sie ist im Januar etwa 3,3% höher als der Durchschnitt und im Juli 3,3% niedriger (siehe unten). Wenn die extraterrestrische Sonnenstrahlung 1367 Watt pro Quadratmeter beträgt (der Wert, wenn der Abstand Erde-Sonne 1 astronomische Einheit beträgt ), dann beträgt das direkte Sonnenlicht auf der Erdoberfläche, wenn die Sonne im Zenit steht, etwa 1050 W/m 2 , aber die die Gesamtmenge (direkt und indirekt aus der Atmosphäre), die auf den Boden trifft, beträgt etwa 1120 W/m 2 . In Bezug auf die Energie besteht das Sonnenlicht auf der Erdoberfläche aus etwa 52 bis 55 Prozent Infrarot (über 700 nm ), 42 bis 43 Prozent sichtbar (400 bis 700 nm) und 3 bis 5 Prozent Ultraviolett (unter 400 nm). An der Spitze der Atmosphäre ist das Sonnenlicht etwa 30% intensiver, mit etwa 8% Ultraviolett (UV), wobei der größte Teil des zusätzlichen UV aus biologisch schädlichem kurzwelligem Ultraviolett besteht.

Direktes Sonnenlicht hat eine Lichtausbeute von etwa 93  Lumen pro Watt Strahlungsstrom . Die Multiplikation der Zahl 1050 Watt pro Quadratmeter mit 93 Lumen pro Watt ergibt, dass helles Sonnenlichtauf einer senkrechten Fläche auf Meereshöheeine Beleuchtungsstärke von etwa 98.000 Lux ( Lumen pro Quadratmeter)liefert. Die Beleuchtung einer horizontalen Fläche wird erheblich geringer sein, wenn die Sonne nicht sehr hoch am Himmel steht. Gemittelt über einen Tag tritt die höchste Sonneneinstrahlung auf einer horizontalen Fläche im Januar am Südpol auf (siehe Sonneneinstrahlung ).

Dividiert man die Bestrahlungsstärke von 1050 W/m 2 durch die Größe der Sonnenscheibe in Steradiant, ergibt sich eine durchschnittliche Strahlungsdichte von 15,4 MW pro Quadratmeter pro Steradiant. (Allerdings ist die Strahlungsdichte im Zentrum der Sonnenscheibe aufgrund der Verdunkelung der Ränder etwas höher als der Durchschnitt über die gesamte Scheibe .) Die Multiplikation mit π ergibt eine obere Grenze der Bestrahlungsstärke, die mit Spiegeln auf eine Oberfläche fokussiert werden kann: 48,5 MW/m 2 .

Zusammensetzung und Kraft

Sonnenstrahlungsspektrum über der Atmosphäre und an der Oberfläche. Es werden extreme UV- und Röntgenstrahlen erzeugt (links neben dem gezeigten Wellenlängenbereich), die jedoch sehr kleine Mengen der Gesamtausgangsleistung der Sonne ausmachen.

Das Spektrum der Sonnenstrahlung der Sonne kommt dem eines schwarzen Körpers mit einer Temperatur von etwa 5.800  K nahe . Die Sonne sendet EM-Strahlung über den größten Teil des elektromagnetischen Spektrums aus . Obwohl die Sonne als Ergebnis des Kernfusionsprozesses Gammastrahlen erzeugt , wandeln interne Absorption und Thermalisierung diese superhochenergetischen Photonen in niederenergetische Photonen um, bevor sie die Sonnenoberfläche erreichen und in den Weltraum emittiert werden. Infolgedessen emittiert die Sonne bei diesem Prozess keine Gammastrahlen, aber Gammastrahlen von Sonneneruptionen . Die Sonne sendet auch Röntgenstrahlen , ultraviolettes , sichtbares Licht , Infrarot und sogar Radiowellen aus ; die einzige direkte Signatur des Kernprozesses ist die Emission von Neutrinos .

Obwohl die Sonnenkorona eine Quelle extremer Ultraviolett- und Röntgenstrahlung ist, machen diese Strahlen nur einen sehr kleinen Teil der Leistung der Sonne aus (siehe Spektrum rechts). Das Spektrum fast aller elektromagnetischen Sonnenstrahlung , die auf die Erdatmosphäre trifft, umfasst einen Bereich von 100  nm bis etwa 1  mm (1.000.000 nm). Dieses Band signifikanter Strahlungsleistung kann in aufsteigender Reihenfolge der Wellenlängen in fünf Bereiche unterteilt werden :

  • Ultravioletter C- oder (UVC)-Bereich, der einen Bereich von 100 bis 280 nm umfasst. Der Begriff Ultraviolett bezieht sich auf die Tatsache, dass die Strahlung eine höhere Frequenz hat als das violette Licht (und somit auch für das menschliche Auge unsichtbar ist ). Aufgrund der Absorption durch die Atmosphäre gelangt nur sehr wenig an die Erdoberfläche. Dieses Strahlungsspektrum hat keimtötende Eigenschaften , wie sie in keimtötenden Lampen verwendet werden .
  • Der Ultraviolett-B- oder (UVB)-Bereich reicht von 280 bis 315 nm. Es wird auch stark von der Erdatmosphäre absorbiert und verursacht zusammen mit UVC die photochemische Reaktion, die zur Bildung der Ozonschicht führt . Es schädigt direkt die DNA und verursacht Sonnenbrand . Neben dieser Kurzzeitwirkung fördert es die Hautalterung und fördert maßgeblich die Entstehung von Hautkrebs, wird aber auch für die Vitamin-D- Synthese in der Haut von Säugetieren benötigt.
  • Ultraviolett A oder (UVA) erstreckt sich über 315 bis 400 nm. Diese Bande wurde einmal als weniger schädlich für gehalten DNA , und daher wird in der kosmetischen künstlichen verwendet Solarien ( Solarien und Solarium ) und PUVA - Therapie für Psoriasis . Es ist jedoch heute bekannt, dass UVA auf indirektem Weg (Bildung von freien Radikalen und reaktiven Sauerstoffspezies ) erhebliche Schäden an der DNA verursacht und Krebs verursachen kann.
  • Sichtbarer Bereich oder Lichtspanne 380 bis 700 nm. Wie der Name schon sagt, ist dieser Bereich mit bloßem Auge sichtbar. Es ist auch der stärkste Leistungsbereich des Gesamtstrahlungsspektrums der Sonne.
  • Infrarotbereich von 700 nm bis 1.000.000 nm (1  mm ). Es umfasst einen wichtigen Teil der elektromagnetischen Strahlung, die die Erde erreicht. Wissenschaftler teilen den Infrarotbereich anhand der Wellenlänge in drei Arten ein:
    • Infrarot-A: 700 nm bis 1.400 nm
    • Infrarot-B: 1.400 nm bis 3.000 nm
    • Infrarot-C: 3.000 nm bis 1 mm.

Veröffentlichte Tabellen

Tabellen der direkten Sonnenstrahlung an verschiedenen Hängen von 0 bis 60 Grad nördlicher Breite, in Kalorien pro Quadratzentimeter, herausgegeben 1972 und herausgegeben von der Pacific Northwest Forest and Range Experiment Station, Forest Service, US Department of Agriculture, Portland, Oregon, USA, im Web erscheinen.

Intensität im Sonnensystem

Das Sonnenlicht auf dem Mars ist dunkler als auf der Erde. Dieses Foto eines Sonnenuntergangs auf dem Mars wurde von Mars Pathfinder aufgenommen .

Verschiedene Körper des Sonnensystems empfangen Licht einer Intensität, die umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung von der Sonne ist.

Eine Tabelle, die die Menge der Sonnenstrahlung vergleicht, die von jedem Planeten im Sonnensystem an der Spitze seiner Atmosphäre empfangen wird:

Planet oder Zwergplanet Entfernung ( AE ) Sonneneinstrahlung (W/m 2 )
Perihel Aphelion maximal Minimum
Quecksilber 0,3075 0.4667 14.446 6.272
Venus 0,7184 0,7282 2.647 2.576
Erde 0,9833 1.017 1.413 1.321
Mars 1.382 1.666 715 492
Jupiter 4.950 5.458 55,8 45,9
Saturn 9.048 10.12 16,7 13,4
Uranus 18.38 20.08 4.04 3.39
Neptun 29.77 30.44 1,54 1,47
Pluto 29,66 48,87 1,55 0,57

Die tatsächliche Helligkeit des Sonnenlichts, die an der Oberfläche beobachtet würde, hängt auch von der Anwesenheit und Zusammensetzung einer Atmosphäre ab . Zum Beispiel reflektiert die dichte Atmosphäre der Venus mehr als 60 % des Sonnenlichts, das sie empfängt. Die tatsächliche Ausleuchtung der Oberfläche beträgt etwa 14.000 Lux, vergleichbar mit der auf der Erde „tagsüber bei bedeckten Wolken“.

Sonnenlicht auf dem Mars wäre an einem leicht bewölkten Tag mehr oder weniger Tageslicht auf der Erde, und wie auf den Bildern der Rover zu sehen ist, gibt es genug diffuse Himmelsstrahlung, dass Schatten nicht besonders dunkel erscheinen würden. Somit würde es Wahrnehmungen geben und sich sehr wie das Tageslicht der Erde "anfühlen". Das Spektrum an der Oberfläche ist aufgrund der Streuung durch rötlichen Staub in der Marsatmosphäre etwas röter als auf der Erde.

Zum Vergleich: Das Sonnenlicht auf dem Saturn ist beim durchschnittlichen Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang etwas heller als das Sonnenlicht der Erde (siehe Tageslicht für Vergleichstabelle). Selbst auf Pluto wäre das Sonnenlicht immer noch hell genug, um fast dem durchschnittlichen Wohnzimmer zu entsprechen. Um Sonnenlicht so schwach wie Vollmondlicht auf der Erde zu sehen, ist eine Entfernung von etwa 500 AE (~69  Lichtstunden ) erforderlich; nur eine Handvoll Objekte im Sonnensystem wurden entdeckt, von denen bekannt ist, dass sie weiter als diese Entfernung umkreisen, darunter 90377 Sedna und (87269) 2000 OO 67 .

Schwankungen der Sonneneinstrahlung

Saisonale und orbitale Variation

Auf der Erde variiert die Sonnenstrahlung mit dem Winkel der Sonne über dem Horizont , mit längerer Sonnendauer in hohen Breiten im Sommer und schwankt bis gar kein Sonnenlicht im Winter in der Nähe des entsprechenden Pols. Wenn die direkte Strahlung nicht durch Wolken blockiert wird, wird sie als Sonnenschein empfunden . Die Erwärmung des Bodens (und anderer Objekte) hängt von der Absorption der elektromagnetischen Strahlung in Form von Wärme ab .

Die Strahlungsmenge, die von einem planetarischen Körper abgefangen wird, variiert umgekehrt mit dem Quadrat der Entfernung zwischen dem Stern und dem Planeten. Die Umlaufbahn und Schiefe der Erde ändern sich mit der Zeit (über Tausende von Jahren), bilden manchmal einen nahezu perfekten Kreis und strecken sich manchmal bis zu einer Umlaufexzentrizität von 5% (derzeit 1,67%). Da die Bahnexzentrizität Änderungen, die durchschnittliche Entfernung von der Sonne (die große Halbachse variiert nicht wesentlich verschlechtert , und so die gesamte Einstrahlungs über ein Jahr nahezu konstant bleibt aufgrund zweiten Keplerschen Gesetz ,

wobei die Invariante "Flächengeschwindigkeit" ist. Das heißt, die Integration über die Umlaufperiode (auch invariant) ist eine Konstante.

Nimmt man die Sonneneinstrahlungsleistung  P als zeitliche Konstante und die Sonneneinstrahlung nach dem Quadratgesetz an , so erhält man auch die mittlere Einstrahlung als Konstante.

Aber die jahreszeitliche und geographische Verteilung und Intensität der Sonnenstrahlung, die an der Erdoberfläche empfangen wird, variiert. Der Einfluss des Sonnenwinkels auf das Klima führt zu einer Änderung der Sonnenenergie im Sommer und Winter. In Breitengraden von 65 Grad kann dies beispielsweise aufgrund der Umlaufbahnvariation der Erde um mehr als 25 % variieren. Da sich Veränderungen im Winter und Sommer tendenziell ausgleichen, ist die Änderung der durchschnittlichen jährlichen Sonneneinstrahlung an einem bestimmten Standort nahe Null, aber die Umverteilung der Energie zwischen Sommer und Winter beeinflusst die Intensität der jahreszeitlichen Zyklen stark. Solche Veränderungen im Zusammenhang mit der Umverteilung der Sonnenenergie gelten als wahrscheinliche Ursache für das Kommen und Gehen der jüngsten Eiszeiten (siehe: Milankovitch-Zyklen ).

Variation der Sonnenintensität

Weltraumgestützte Beobachtungen der Sonnenstrahlung begannen 1978. Diese Messungen zeigen, dass die Sonnenkonstante nicht konstant ist. Es variiert auf vielen Zeitskalen, einschließlich des 11-jährigen Sonnenzyklus der Sonnenflecken. Bei einer weiteren Zeitreise ist man auf Einstrahlungsrekonstruktionen angewiesen, die Sonnenflecken der letzten 400 Jahre oder kosmogene Radionuklide für 10.000 Jahre verwenden. Solche Rekonstruktionen wurden gemacht. Diese Studien zeigen, dass zusätzlich zu der Variation der Sonneneinstrahlung mit dem Sonnenzyklus (dem Schwabe-Zyklus) die Sonnenaktivität mit längeren Zyklen variiert, wie dem vorgeschlagenen 88-Jahr ( Gleisberg-Zyklus ), 208 Jahr ( DeVries-Zyklus ) und 1.000 Jahr ( Wirbelzyklus ).

Sonneneinstrahlung

Solarkonstante

Sonnenstrahlungsspektrum am oberen Rand der Atmosphäre, auf einer linearen Skala und aufgetragen gegen die Wellenzahl

Die Sonnenkonstante ist ein Maß für die Flussdichte , ist die Menge der einfallenden elektromagnetischen Sonnenstrahlung pro Flächeneinheit, die auf eine Ebene senkrecht zu den Strahlen in einem Abstand von einer Astronomischen Einheit (AE) einfallen würde (ungefähr der mittlere Abstand vom Sonne zur Erde). Die „Solarkonstante“ umfasst alle Arten von Sonnenstrahlung, nicht nur das sichtbare Licht . Sein Durchschnittswert wurde auf ungefähr 1366 W/m 2 geschätzt, der leicht mit der Sonnenaktivität variiert , aber kürzliche Neukalibrierungen der relevanten Satellitenbeobachtungen zeigen, dass ein Wert näher an 1361 W/m 2 realistischer ist.

Gesamtsonnenstrahlung (TSI) und spektrale Sonnenstrahlung (SSI) auf der Erde

Seit 1978 hat eine Reihe von sich überschneidenden Satellitenexperimenten der NASA und der ESA die totale Sonneneinstrahlung (TSI) – die Menge der Sonnenstrahlung, die an der Spitze der Erdatmosphäre empfangen wird – mit 1,365 Kilowatt pro Quadratmeter (kW/m 2 ) gemessen . Die TSI-Beobachtungen werden mit den Satellitenexperimenten ACRIMSAT /ACRIM3, SOHO /VIRGO und SORCE /TIM fortgesetzt . Beobachtungen haben Variationen des TSI auf vielen Zeitskalen ergeben, einschließlich des solaren magnetischen Zyklus und vieler kürzerer periodischer Zyklen. TSI liefert die Energie, die das Erdklima antreibt, daher ist die Fortsetzung der TSI-Zeitreihendatenbank entscheidend, um die Rolle der solaren Variabilität beim Klimawandel zu verstehen.

Seit 2003 überwacht der SORCE Spectral Irradiance Monitor (SIM) die Spectral Sonneneinstrahlung (SSI) – die spektrale Verteilung der TSI. Die Daten deuten darauf hin, dass SSI bei UV-(Ultraviolett-)Wellenlängen weniger klar und wahrscheinlich komplizierter mit den Klimareaktionen der Erde korrespondiert als früher angenommen, was breite Wege neuer Forschung auf dem Gebiet der "Verbindung von Sonne und Stratosphäre, Troposphäre, Biosphäre, Ozean und das Klima der Erde".

Oberflächenbeleuchtung und Spektrum

Sonnenlicht, das durch Wolken scheint und dämmerungsaktive Strahlen hervorruft

Das Spektrum der Oberflächenbeleuchtung hängt von der Sonnenhöhe aufgrund von atmosphärischen Effekten ab, wobei die blaue Spektralkomponente während der Dämmerung vor und nach Sonnenaufgang bzw. Sonnenuntergang und Rot während des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs dominiert. Diese Effekte sind bei der Fotografie mit natürlichem Licht offensichtlich , wo die Hauptbeleuchtungsquelle das Sonnenlicht ist, das durch die Atmosphäre vermittelt wird.

Während die Farbe des Himmels normalerweise durch Rayleigh-Streuung bestimmt wird , tritt eine Ausnahme bei Sonnenuntergang und Dämmerung auf. "Die bevorzugte Absorption des Sonnenlichts durch Ozon über lange Horizontwege verleiht dem Zenithimmel seine Blaufärbung, wenn die Sonne in Horizontnähe steht."

Weitere Informationen finden Sie unter diffuse Himmelsstrahlung .

Spektrale Zusammensetzung des Sonnenlichts an der Erdoberfläche

Man kann sagen , dass die Sonne leuchtet , was ein Maß für das Licht innerhalb eines bestimmten Empfindlichkeitsbereichs ist. Viele Tiere (einschließlich Menschen) haben einen Empfindlichkeitsbereich von ungefähr 400–700 nm, und unter optimalen Bedingungen erzeugt die Absorption und Streuung durch die Erdatmosphäre eine Beleuchtung, die für den größten Teil dieses Bereichs annähernd einer Beleuchtungsart gleicher Energie entspricht . Der nutzbare Bereich für das Farbsehen beim Menschen liegt beispielsweise bei etwa 450–650 nm. Abgesehen von Effekten, die bei Sonnenuntergang und Sonnenaufgang auftreten, ändert sich die spektrale Zusammensetzung vor allem in Bezug auf die direkte Einstrahlung des Sonnenlichts. Bei indirekter Beleuchtung führt die Rayleigh-Streuung in der oberen Atmosphäre dazu, dass blaue Wellenlängen dominieren. Wasserdampf in der unteren Atmosphäre erzeugt weitere Streuung und Ozon, Staub und Wasserpartikel absorbieren auch bestimmte Wellenlängen.

Spektrum der sichtbaren Wellenlängen ungefähr auf Meereshöhe; Beleuchtung durch direktes Sonnenlicht im Vergleich zu direktem Sonnenlicht, das durch Wolkenbedeckung gestreut wird, und mit indirektem Sonnenlicht durch unterschiedlich starke Bewölkung. Die gelbe Linie zeigt das Leistungsspektrum der direkten Sonneneinstrahlung unter optimalen Bedingungen. Zur Vergleichbarkeit sind die anderen Beleuchtungsverhältnisse um den im Schlüssel angegebenen Faktor skaliert, sodass sie bei ca. 470 nm (Blaulicht) übereinstimmen.

Leben auf der Erde

Sonnenlicht dringt durch ein Baumkronendach in Deutschland

Die Existenz von fast allem Leben auf der Erde wird durch das Licht der Sonne angetrieben. Die meisten Autotrophen wie Pflanzen nutzen die Energie des Sonnenlichts in Kombination mit Kohlendioxid und Wasser, um Einfachzucker zu produzieren – ein Prozess, der als Photosynthese bekannt ist . Diese Zucker werden dann als Bausteine ​​und in anderen Synthesewegen verwendet, die dem Organismus das Wachstum ermöglichen.

Heterotrophe , wie Tiere, nutzen das Licht der Sonne indirekt, indem sie die Produkte von Autotrophen konsumieren, entweder durch den Verzehr von Autotrophen, durch den Verzehr ihrer Produkte oder durch den Verzehr anderer Heterotrophen. Die Zucker und andere molekulare Komponenten, die von den Autotrophen produziert werden, werden dann abgebaut, wodurch gespeicherte Sonnenenergie freigesetzt wird und der Heterotrophe die zum Überleben erforderliche Energie erhält. Dieser Vorgang wird als Zellatmung bezeichnet .

In der Vorgeschichte begann der Mensch, diesen Prozess weiter auszudehnen, indem er pflanzliches und tierisches Material für andere Zwecke nutzte. Sie nutzten zum Beispiel Tierhäute zum Wärmen oder Holzwaffen zur Jagd. Diese Fähigkeiten ermöglichten es den Menschen, mehr Sonnenlicht zu gewinnen, als dies allein durch Glykolyse möglich war, und die menschliche Bevölkerung begann zu wachsen.

Während der neolithischen Revolution hat die Domestikation von Pflanzen und Tieren den menschlichen Zugang zur Sonnenenergie weiter verbessert. Ackerflächen wurden mit ungenießbarem Pflanzenmaterial angereichert und lieferten Zucker und Nährstoffe für zukünftige Ernten. Tiere, die den Menschen zuvor nur Fleisch und Werkzeuge zur Verfügung gestellt hatten, nachdem sie getötet wurden, wurden nun ihr ganzes Leben lang zur Arbeit eingesetzt, angetrieben von für den Menschen ungenießbaren Gräsern . Fossile Brennstoffe sind die Überreste uralter pflanzlicher und tierischer Stoffe, die mit der Energie des Sonnenlichts gebildet und dann für Millionen von Jahren in der Erde eingeschlossen wurden.

Kulturelle Aspekte

Die Wirkung des Sonnenlichts ist für die Malerei relevant , was sich beispielsweise in Werken von Eduard Manet und Claude Monet zu Außenszenen und Landschaften zeigt.

Téli verőfény (" Wintersonne ") von László Mednyánszky , Anfang des 20. Jahrhunderts

Viele Menschen empfinden direktes Sonnenlicht als zu hell für den Komfort, insbesondere beim Lesen von weißem Papier, auf das das Sonnenlicht direkt scheint. Tatsächlich kann der direkte Blick in die Sonne langfristige Sehschäden verursachen. Um die Helligkeit des Sonnenlichts auszugleichen, tragen viele Menschen eine Sonnenbrille . Autos , viele Helme und Mützen sind mit Visieren ausgestattet , um die Sonne vor direkter Sicht zu schützen , wenn die Sonne in einem niedrigen Winkel steht. Durch Wände , Jalousien , Markisen , Rollläden , Vorhänge oder nahegelegene schattenspendende Bäume wird der Sonnenschein oft am Eindringen in Gebäude gehindert . Sonnenexposition wird biologisch für die Bildung von Vitamin D in der Haut benötigt, einer lebenswichtigen Verbindung, die benötigt wird, um starke Knochen und Muskeln im Körper zu bilden.

In kälteren Ländern bevorzugen viele Menschen sonnige Tage und meiden oft den Schatten . In heißeren Ländern ist das Gegenteil der Fall; In der Mittagszeit bleiben viele Leute lieber drinnen, um kühl zu bleiben. Wenn sie nach draußen gehen, suchen sie Schatten, die von Bäumen, Sonnenschirmen usw.

In vielen Weltreligionen, wie dem Hinduismus , gilt die Sonne als Gott, da sie die Quelle des Lebens und der Energie auf der Erde ist. Es bildete auch die Grundlage für die Religion im alten Ägypten .

Sonnenbaden

Sonnenanbeter in Finnland

Sonnenbaden ist eine beliebte Freizeitbeschäftigung , bei der eine Person in direkter Sonneneinstrahlung sitzt oder liegt. Die Menschen sonnen sich oft an bequemen Orten, an denen es viel Sonnenlicht gibt. Einige übliche Orte zum Sonnenbaden sind Strände , Freibäder , Parks , Gärten und Straßencafés . Sonnenanbeter tragen normalerweise eine begrenzte Menge an Kleidung oder einige gehen einfach nackt . Für einige ist eine Alternative zum Sonnenbaden die Verwendung eines Solariums , das ultraviolettes Licht erzeugt und unabhängig von den Wetterbedingungen in Innenräumen verwendet werden kann. Solarien sind in einer Reihe von Staaten der Welt verboten.

Für viele Menschen mit heller Haut besteht ein Zweck des Sonnenbadens darin, die Hautfarbe zu verdunkeln (sonnen zu werden), da dies in einigen Kulturen als attraktiv angesehen wird und mit Outdoor-Aktivitäten, Urlaub/Ferien und Gesundheit in Verbindung gebracht wird. Manche Menschen bevorzugen nacktes Sonnenbaden, um eine „ganzflächige“ oder „gleichmäßige“ Bräune zu erhalten, manchmal im Rahmen eines bestimmten Lebensstils.

Kontrollierte Heliotherapie oder Sonnenbaden wurde zur Behandlung von Psoriasis und anderen Krankheiten eingesetzt.

Die Hautbräunung wird durch eine Zunahme des dunklen Pigments in den Hautzellen, den sogenannten Melanozyten , erreicht und ist ein automatischer Reaktionsmechanismus des Körpers auf eine ausreichende Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung von der Sonne oder von künstlichen Sonnenlampen. So verschwindet die Bräune allmählich mit der Zeit, wenn man diesen Quellen nicht mehr ausgesetzt ist.

Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Gesundheit, da sie sowohl eine Hauptquelle für Vitamin D 3 als auch ein Mutagen ist . Ein Nahrungsergänzungsmittel kann Vitamin D ohne diese mutagene Wirkung liefern , umgeht jedoch natürliche Mechanismen, die eine Überdosierung von Vitamin D, die intern durch Sonnenlicht erzeugt wird, verhindern würden. Vitamin D hat ein breites Spektrum an positiven Auswirkungen auf die Gesundheit, darunter die Stärkung der Knochen und möglicherweise die Hemmung des Wachstums einiger Krebsarten. Sonnenexposition wurde auch mit dem Zeitpunkt der Melatoninsynthese , der Aufrechterhaltung eines normalen zirkadianen Rhythmus und einem verringerten Risiko für saisonale affektive Störungen in Verbindung gebracht .

Es ist bekannt, dass langfristige Sonneneinstrahlung mit der Entwicklung von Hautkrebs , Hautalterung , Immunsuppression und Augenkrankheiten wie Katarakt und Makuladegeneration in Verbindung steht . Kurzfristige Überexposition ist die Ursache für Sonnenbrand , Schneeblindheit und Sonnenretinopathie .

UV-Strahlen und damit Sonnenlicht und Sonnenlampen sind die einzigen aufgelisteten Karzinogene , von denen bekannt ist, dass sie gesundheitliche Vorteile haben, und eine Reihe von Gesundheitsorganisationen gibt an, dass die Risiken von zu viel oder zu wenig Sonnenlicht abgewogen werden müssen. Es besteht allgemeiner Konsens, dass Sonnenbrand immer vermieden werden sollte.

Epidemiologische Daten zeigen, dass Menschen, die mehr Sonnenlicht ausgesetzt sind, weniger Bluthochdruck und kardiovaskuläre Sterblichkeit haben. Während Sonnenlicht (und seine UV-Strahlen) ein Risikofaktor für Hautkrebs sind, "kann Sonnenvermeidung mehr Kosten als Nutzen für die allgemeine Gesundheit mit sich bringen". Eine Studie ergab, dass es keine Beweise dafür gibt, dass UV die Lebensdauer im Gegensatz zu anderen Risikofaktoren wie Rauchen, Alkohol und Bluthochdruck verkürzt.

Wirkung auf Pflanzengenome

Erhöhte solare UV- B-Dosen erhöhen die Häufigkeit der DNA- Rekombination in Arabidopsis thaliana- und Tabakpflanzen ( Nicotiana tabacum ). Diese Zunahmen werden von einer starken Induktion eines Enzyms begleitet, das eine Schlüsselrolle bei der rekombinatorischen Reparatur von DNA-Schäden spielt. Somit beeinflusst das Niveau der terrestrischen solaren UV-B-Strahlung wahrscheinlich die Genomstabilität in Pflanzen.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links