9ο ΓΕΛ Πατρών Σχολικό έτος: 2012 – 2013 Τάξη: Α Β΄ Τετράμηνο ΕΚΘΕΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ «Η ηλιακή ακτινοβολία και οι επιδράσεις της στον άνθρωπο» Ερευνητική ομάδα: 1. 2. 3. 4. Αθανασοπούλου Κωνσταντίνα Δημακόπουλος Κωνσταντίνος Ζαπάντη Νίκη Θεοδωρόπουλος Παναγιώτης Επιβλέποντες καθηγητές: Αναστασόπουλος Δ., Κάππας Δ. Πάτρα, Απρίλιος 2013 1 Ευχαριστίες Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε ιδιαιτέρως τους δύο επιβλέποντες καθηγητές μας κ. Αναστασόπουλο και κ. Κάππα που κατά τη διάρκεια όλη του τετραμήνου μας βοήθησαν αρκετά και συνετέλεσαν στη πραγματοποίηση αυτής της εργασίας από την αρχή ως την ολοκλήρωση της. Επίσης, οι συμβουλές τους ήταν αρκετά χρήσιμες όσον αφορά στη διεξαγωγή της παρουσίασης της ερευνητικής μας εργασίας. 2 Περιεχόμενα 4. Περίληψη 4.1. Σκοπός εργασίας………………………………………………………………..5 4.2. Μεθοδολογία…………………………………………………………………….5 4.3. Συμπεράσματα…………………………………………………………………..5 5. Πρόλογος…………………………………………………………………………..7 6. Εισαγωγή………………………………………………………………………….8 7. Κύριο μέρος 7.1. Στόχοι…………………………………………………………………………….10 7.2. Μέθοδοι και τεχνικές……………………………………………………………11 7.3. Ερευνητικά ερωτήματα………………………………………………………….11 7.4. Δραστηριότητες…………………………………………………………………11 7.5. Αποτελέσματα 7.5.1. Τι είναι υπεριώδης, ηλιακή, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και οι κατηγορίες τους…………………………………………………………………………………...12 7.5.1.1. Φύση Η/Μ ακτινοβολίας…………………………………………………….17 7.5.1.2. Πώς μεταφέρεται η ηλιακή ακτινοβολία;…………………………………...18 7.5.1.3. Επίδραση ατμόσφαιρας στην ηλιακή ακτινοβολία…………………………19 7.5.2. Παράγοντες που επηρεάζουν την υπεριώδη ακτινοβολία…………………….20 7.5.3. Επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στον άνθρωπο…………………….22 7.5.4. Δείκτης UV…………………………………………………………………....25 7.5.5. Τι είναι η ζώνη ηλιακής ακτινοβολίας και τι επίδραση έχει στο κλίμα………14 7.5.6. Τι γίνεται όταν ένας πλανήτης απορροφά ηλιακή ακτινοβολία;……………..26 7.5.7. Ιοντίζουσες και μη ακτινοβολίες……………………………………………...28 7.5.8. Υπέρυθρες ακτίνες και επιδράσεις……………………………………………29 8. Συμπεράσματα…………………………………………………………………...34 9. Επίλογος………………………………………………………………………….35 3 10. Βιβλιογραφία 10.1. Βιβλία………………………………………………………………………....36 10.2. Ιστοσελίδες……………………………………………………………………36 4 4) Περίληψη 4.1. Σκοπός της εργασίας Σκοπός αυτής της εργασίας είναι αρχικά, να ερμηνευτούν κάποιες έννοιες σχετικές με την ηλιακή ακτινοβολία και τις επιδράσεις που μπορεί να έχει στον άνθρωπο, όπως: Τι είναι ηλιακή ακτινοβολία; Ποια είναι τα είδη της; Επηρεάζουν αρνητικά ή θετικά τον άνθρωπο και πώς; Τι είναι ηλεκτρομαγνητική και τι υπεριώδης ακτινοβολία; Τι είναι ιοντίζουσες και μη ακτινοβολίες; Τι γίνεται όταν η ακτινοβολία περνά από την ατμόσφαιρα και τι όταν την απορροφά ένας πλανήτης; Και άλλους συνάμα προβληματισμούς οι οποίοι αναπαράγονται μέσα από το συγκεκριμένο θέμα, τους οποίους και θα αναλύσουμε, απαντήσουμε παρακάτω. 4.2. Μεθοδολογία Η μεθοδολογία της εργασίας μας ήταν απλή και η έρευνά μας βιβλιογραφική, δηλαδή στηριχτήκαμε σε συλλογή δεδομένων από βιβλία, περιοδικά, διαδίκτυο και εφημερίδες. Συζητήσαμε, σχολιάσαμε, συμφωνήσαμε αλλά και διαφωνήσαμε, αντιπαραθέσαμε κάποια επιχειρήματα και φτάσαμε σε ορισμένα ικανοποιητικά αποτελέσματα τα οποία θα παραθέσουμε παρακάτω. 4.3. Συμπεράσματα Τα συμπεράσματα που βγάλαμε κατά την διαδικασία συγγραφής και ολοκληρώνοντας την εργασία ήταν αρκετά. Αναφορικά, μάθαμε για τα είδη της ηλιακής ακτινοβολίας. Ειδικότερα, εστιάσαμε στην ηλιακή υπεριώδης ακτινοβολία (UV) που αποτελεί ένα πολύ μικρό μέρος του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει στο έδαφος της Γης. Παρά την μικρή της ένταση, η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στον άνθρωπο, όταν αυτός εκτίθεται παρατεταμένα στον ήλιο. Η πλέον συνηθισμένη, ήπιας μορφής, επίπτωση είναι το κοκκίνισμα του δέρματος. Όμως η υπερβολική και για σειρά ετών έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε πιο σοβαρές βλάβες, όπως π.χ. γήρανση του δέρματος. Ακόμη ότι υπάρχουν συγκεκριμένα τρία είδη ηλιακής ακτινοβολίας και ότι η ακτινοβολία μπορεί να μεταφερθεί ακόμη και στο κενό. 5 5. Πρόλογος Ο ήλιος είναι η μόνη ουσιαστική πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας. Η ενέργεια του ήλιου φτάνει στη γη με τη μορφή ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία διακρίνεται εύκολα από τα άλλα είδη μεταφοράς ενέργειας, καθώς α) δεν απαιτείται παρουσία υλικού μέσου για τη διάδοσή της και β) η ακτινοβολία διαδίδεται με την ταχύτητα του φωτός. Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί τον σπουδαιότερο παράγοντα διαμόρφωσης του κλίματος της Γης, εξαιτίας της άνισης κατανομής της στην επιφάνεια αυτής. Είναι παρούσα σε όλες τις φυσικές και χημικές διεργασίες, καθώς και των φαινομένων που συμβαίνουν στη φύση, όπως είναι: Το μπλε χρώμα του ουρανού, το διάχυτο φως, το ουράνιο τόξο, η άλως, το λυκαυγές, το λυκόφως. 6 Από μία σκοπιά το φως είναι ένα από τα πιο οικεία φαινόμενα στη ζωή μας. Βλέπουμε επειδή έχουμε τα κατάλληλα όργανα (τα μάτια μας) που αισθάνονται την ένταση (φωτεινότητα) και το μήκος κύματος (χρώμα) του φωτός. Επίσης αισθανόμαστε το φως (γενικότερα την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) με διάφορους άλλους τρόπους. Παραδείγματος χάριν, αισθανόμαστε την ακτινοβολούμενη θερμότητα όταν βρισκόμαστε κοντά σε ένα θερμό αντικείμενο, επειδή το δέρμα μας αντιδρά στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Γενικότερα, αντιλαμβανόμαστε σχεδόν τα πάντα για τον κόσμο γύρω μας από την αλληλεπίδραση των διαφόρων αντικειμένων με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Με τον όρο φως εννοούμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που μπορούμε να δούμε με τα μάτια μας. Συχνά, ο όρος χρησιμοποιείται λίγο ευρύτερα, για να περιλάβει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που βρίσκεται λίγο έξω από την περιοχή που μπορούμε να δούμε, δηλαδή την υπεριώδη και την υπέρυθρη ακτινοβολία. Ο όρος ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αναφέρεται σε ένα φυσικό φαινόμενο που περιγράφει τη μεταφορά ενέργειας από μια θέση σε μια άλλη, και χαρακτηρίζεται από ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό πεδίο. Εναλλακτικά, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από σωματίδια, τα φωτόνια, τα οποία μεταφέρουν ενέργεια σε ευθείες διαδρομές μέσα στο χώρο. 7 6. Εισαγωγή Στα πλαίσια της ερευνητικής εργασίας της Α΄ λυκείου, η ομάδα μας «Θύελλα», ασχολήθηκε με την ακτινοβολία και τις επιδράσεις που μπορεί να προκαλέσει στον άνθρωπο. Στο παρόν κείμενο προσεγγίζουμε ένα αρκετά εξειδικευμένο κομμάτι της ακτινοβολίας. Συγκεκριμένα θα κατατεθούν κάποιες σκέψεις σχετικά με τις διάφορες μορφές της αλλά και τις αρνητικές, θετικές επιδράσεις της. Εν συνεχεία, σε αυτή την εργασία διερευνήσαμε τους τρόπους με τους οποίους μπορεί η ακτινοβολία να βλάψει τον άνθρωπο. Έπειτα, προσπαθήσαμε να αναλύσουμε τον όρο ακτινοβολία αλλά και να ασχοληθούμε με την κατανομή της υπεριώδους ακτινοβολίας ανά τα μέρη στην Ελλάδα. Μπορεί η υπεριώδης ακτινοβολία να μας βλάψει ακόμη και στις πιο συννεφιασμένες μέρες; Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την υπεριώδη ακτινοβολία; Τι είναι ο δείκτης UV; Ποια είναι η φύση της ηλιακής ακτινοβολίας, επηρεάζει την ατμόσφαιρα; Τι είναι υπέρυθρες ακτίνες; Όλα αυτά τα ερωτήματα θα αναλυθούν παρακάτω. 8 7. Κύριο μέρος 7.1. Στόχοι Με τους στόχους θέλουμε να δείξουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα τα οποία πραγματοποιούν το στόχο τον οποίο έχουμε αναφέρει ήδη από πριν. Τους στόχους κατά τη διάρκεια της εργασίας μας τους χωρίσαμε σε τέσσερις κατηγορίες. Πρώτα τους γνωστικούς, έπειτα τους συναισθηματικούς, τους ψυχοκινητικούς και τους συμμετοχικούς. Οι γνωστικοί μας στόχοι ήταν οι εξής: α) Κατά τη διάρκεια του ενός αυτού μήνα είχαμε πάνω από όλα θέσει ως στόχο την απόκτηση κάποιων γνώσεων όχι μόνο εγκυκλοπαιδικών αλλά και πρακτικών π.χ. πώς προστατευόμαστε από την υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτό το πετύχαμε έπειτα από συγκρίσεις, επεξηγήσεις, αποδείξεις, ερμηνείες, ταξινομήσεις, αναλύσεις καθώς και συνθέσεις. Φυσικά, για να επιτελεσθούν όλα τα παραπάνω χρειάστηκε διάθεση και όρεξη από το κάθε μέλος της ομάδος αλλά και συνεργασία και ομαδική συμμετοχή καθώς ο ένας «συμπλήρωνε» τον άλλο. β) Τους συναισθηματικούς στόχους τους θέσαμε πριν ξεκινήσουμε τη συγγραφή της εργασίας, αφότου αναλάβαμε το υποερώτημα με το οποίο θα ασχολούμασταν. Οι στόχοι μας αυτοί αφορούν στάσεις απέναντι σε θέματα που ερευνήσαμε, όπως υποκίνηση, υποστήριξη, ενθάρρυνση και υιοθέτηση. Όλοι ενδιαφερόμασταν για το θέμα που διαλέξαμε και αυτό μας υποκίνησε στο να το εμβαθύνουμε, να το περατώσουμε και να το αναλύσουμε όσο περισσότερο μπορούσαμε. Στο τέλος, υιοθετήσαμε μια διαφορετική στάση απέναντι στα πράγματα. Τώρα πια δεν θα βγαίνουμε ξέγνοιαστοι στην παραλία χωρίς αντηλιακό ή θα κάνουμε ηλιοθεραπεία απεριόριστα! γ) Οι ψυχοκινητικοί μας στόχοι αφορούν σωματικές λειτουργίες, ανάπτυξη και καλλιέργεια δεξιοτήτων όπως παρουσίαση σε κοινό, ενεργή συμμετοχή και παρεμβάσεις στην λήψη αποφάσεων. Φτάνοντας προς το τέλος της εργασία –ίσως και από τις αρχές- μας κατέλαβε το άγχος της παρουσίασης. Θα πούμε τα λόγια μας καλά; Θα μπερδευτούμε; Θα προλάβουμε να την ολοκληρώσουμε; Αλλά όπως φάνηκε και την ολοκληρώσαμε και δεν μπερδευτήκαμε και αποκτήσαμε ένα αίσθημα ανακούφισης που όλο αυτό τελείωσε. δ) Τέλος, οι συμμετοχικοί στόχοι οι οποίοι αφορούν κάθε διαπροσωπική σχέση που εμπλέκεται στην εργασία μας όπως η εργασία σε ομάδες, οι συνεργασίες, ο σεβασμός στην διαφορετική άποψη, η κοινωνικοποίηση και η επικοινωνία. Δεν ήταν δύσκολο να έχουμε τις συγκρούσεις και τις διαφωνίες μας κατά τη διάρκεια της εργασίας αλλά από την αρχή είχαμε γράψει ένα συμβόλαιο το οποίο έλεγε πως ο καθένας έχει μια συγκεκριμένη ευθύνη, οφείλει να σέβεται τον άλλο, να συνεργάζεται αρμονικά, να εμπλέκεται όπως μπορεί στην εργασία, να λέει ελεύθερα τη γνώμη του και άλλα παρόμοια. Αφού τα θέσαμε αυτά ως στόχο επιτεύχθηκαν καθώς φτάσαμε στην τελική ευθεία. 9 7.2. Μέθοδοι και Τεχνικές Όπως αναφέραμε και παραπάνω χρησιμοποιήσαμε κάποια συγκεκριμένη μεθοδολογία για να φτάσουμε στα παρακάτω αποτελέσματα. Αυτή κυμαινόταν στους εξής άξονες: πείραμα - έρευνα πεδίου - επίλυση προβλημάτων - καταιγισμός ιδεών. Έπειτα, σε αντιπαράθεση επιχειρημάτων – διάλεξη - επισκόπηση απόψεων και επί το πλείστον σε βιβλιογραφική έρευνα. Η μεθοδολογία της εργασίας μας ήταν απλή και η έρευνά μας βιβλιογραφική, δηλαδή στηριχτήκαμε σε συλλογή δεδομένων από βιβλία, περιοδικά, διαδίκτυο. Αρχικά, προβληματιστήκαμε με θέματα και ερευνητικά ερωτήματα τα οποία θέσαμε μόνοι μας αλλά και συνάμα με την βοήθεια των επιβλεπόντων καθηγητών μας. Συζητήσαμε μέσα στην τάξη για ζητήματα της καθημερινότητάς μας και προσεγγίσαμε βιωματικά τις πτυχές του θέματος ανατρέχοντας συχνά στη δική μας εμπειρία, συγκεντρώσαμε υλικό από επιστημονικά περιοδικά και άρθρα αλλά και από ντοκιμαντέρ, μελετήσαμε πάνω στο θέμα και μάθαμε να ερευνούμε. Διαβάσαμε γνωστά επιστημονικά βιβλία καθώς και σχολικά βιβλία της πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, αλλά δεν σταθήκαμε μόνο εκεί. Ακόμη, δεν μελετήσαμε μονόπλευρα αλλά διαβάσαμε πολλές απόψεις για το ίδιο θέμα και κατασταλάξαμε στην πιο προσιτή και κατανοητή σε εμάς. Έπειτα, τα αναλύσαμε επί τούτου με δικά μας λόγια και προχωρήσαμε και σε σχολιασμούς. 7.3. Ερευνητικά ερωτήματα Το ερευνητικό μας ερώτημα ήταν «η ακτινοβολία, πώς μεταφέρεται στη γη και ποιες οι επιδράσεις της στον άνθρωπο». Η ερευνά μας ήταν βιβλιογραφική και στηριχτήκαμε κυρίως στις πληροφορίες που πήραμε από το διαδίκτυο, βιβλία και εγκυκλοπαίδειες. 7.4. Δραστηριότητες Δεν κάναμε κάποια επιπλέον δραστηριότητα εκτός από την συλλογή πληροφοριών. 7.5. Αποτελέσματα Εδώ πλέον θα αναφέρουμε τα αποτελέσματα της Ερευνητικής μας Εργασίας σε σχέση με τους στόχους που είχαμε βάλει και με τις δραστηριότητες μας για να τους πραγματοποιήσουμε. 10 7.5.1. Τι είναι ηλιακή, τι υπεριώδης και τι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, σε τι υποκατηγορίες χωρίζονται; Ο ήλιος είναι η μόνη ουσιαστική πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας. Η ενέργεια του ήλιου φτάνει στη γη με τη μορφή ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία διακρίνεται εύκολα από τα άλλα είδη μεταφοράς ενέργειας, καθώς α) δεν απαιτείται παρουσία υλικού μέσου για τη διάδοση της και β) η ακτινοβολία διαδίδεται με την ταχύτητα του φωτός. Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί τον σπουδαιότερο παράγοντα διαμόρφωσης του κλίματος της Γης, εξαιτίας της άνισης κατανομής της στην επιφάνεια αυτής. Είναι παρούσα σε όλες τις φυσικές και χημικές διεργασίες, καθώς και των φαινομένων που συμβαίνουν στη φύση, όπως είναι: Το μπλε χρώμα του ουρανού, το διάχυτο φως, το ουράνιο τόξο, η άλως, το λυκαυγές και το λυκόφως. Αποτελέσματα της ηλιακής ακτινοβολίας είναι: • • • • Η άνιση θέρμανση της Γης που συντελεί στη δημιουργία των ανέμων και στην κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Στην εξάτμιση του νερού και στο σχηματισμό νεφών, ποταμών. Στη φωτοσύνθεση των φυτών. Στα αποθέματα ορυκτών καυσίμων. Το Ηλιακό Φάσμα (η ακτινοβολία από τον ήλιο) αποτελείται από τρεις ζώνες: • • • Την Υπεριώδη Την Ορατή Την Υπέρυθρη 11 Η ουσιαστική ακτινοβολία που φτάνει στην ατμόσφαιρα ορίζεται μεταξύ 0.15 και 4μm. H υπεριώδης ζώνη (υπεριώδης ακτινοβολία) είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, που εκπέμπεται από τον ήλιο. Ενώ, μάλιστα, οι ακτίνες UVC απορροφώνται από το όζον της ατμόσφαιρας, τους υδρατμούς, το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, οι UVΑ και το 10% των UVΒ στην επιφάνεια της γης. Διαιρείται σε: • • • UV-C ( μικρού μήκους) 0.10 - 0.28 μm UV-B ( μεσαίου μήκους) 0.28 – 0.315 μm UV-A ( μεγάλου μήκους) 0.315 –0.37 μm Και οι τρεις ομάδες είναι αόρατες από το ανθρώπινο μάτι και ασκούν σημαντική επίδραση στις βιοχημικές διεργασίες των οργανισμών: • • • Η UV-C ακτινοβολία. Στη βιόσφαιρα το κατώτερο όριο της ορίζεται στα 0.29 μm. Το όζον απορροφά όλη τη UV με μικρότερα μήκη κύματος. Είναι το πιο επικίνδυνο είδος της υπεριώδους ακτινοβολίας, καθώς με αυτήν έχουν επιτευχθεί εργαστηριακά μεταλλάξεις. Αυτή η ακτινοβολία κυμαίνεται στο κενό μεταξύ 40 nm και 280 nm. Η UV-B ακτινοβολία. Προκαλεί το ερύθημα του δέρματος από παρατεταμένη παραμονή στον ήλιο αλλά μπορεί να γίνει επικίνδυνη. Η UV-A ακτινοβολία. Η δράση της είναι πολύ ηπιότερη εξαιτίας του μεγαλύτερου μήκους κύματος -πιο μαλακή ακτινοβολία-. Είναι το πιο ακίνδυνο είδος υπεριώδους ακτινοβολίας. 12 Κύρια πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας είναι ο ήλιος. Φτάνει στη γη μέσω της επανεκπομπής της από τη στρατόσφαιρα. Είναι επικίνδυνη ακτινοβολία και το στρώμα του όζοντος προστατεύει την επιφάνεια της γης από αυτήν. Αυτός είναι ο λόγος που η τρύπα του όζοντος είναι σοβαρό οικολογικό πρόβλημα. Η ορατή ζώνη (0.38-0.77 μm) αποτελεί το ορατό μέρος του φάσματος. Είναι γνωστή ως ζώνη φωτεινών κυμάτων, που δίνει τον φωτισμό. Περιλαμβάνει όλα τα χρώματα της ίριδας. 13 Η υπέρυθρη ζώνη (0.77 μm) είναι αόρατες ακτίνες που προκαλούν το αίσθημα της θερμότητας. Διακρίνονται σε μικρού, μεσαίου και μεγάλου μήκους. Η ολική ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει πάνω σε μια οριζόντια ή κεκλιμένη επιφάνεια, έχει δυο συνιστώσες: την άμεση και την διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία. Άμεση ηλιακή ακτινοβολία είναι αυτή η οποία φτάνει απ' ευθείας από τον ηλιακό δίσκο στην επιφάνεια του εδάφους χωρίς να έχει υποστεί σκέδαση (αλλαγή κατεύθυνσης) κατά τη διαδρομή της μέσα στην ατμόσφαιρα. Εξαρτάται από την απόσταση Ήλιου-Γης, την ηλιακή απόκλιση, το ηλιακό ύψος, το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, το υψόμετρο του τόπου, την κλίση της επιφάνειας επί της οποίας προσπίπτει, καθώς και από την απορρόφηση και διάχυση την οποία υφίσταται μέσα στην ατμόσφαιρα. Διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία είναι το ποσό της ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια του εδάφους μετά την ανάκλαση ή σκέδαση μέσα στην ατμόσφαιρα, αλλά και μετά από ανάκλαση πάνω στην επιφάνεια της Γης. Η διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία εξαρτάται από το ηλιακό ύψος, το υψόμετρο του τόπου, τη λευκαύγεια του εδάφους, το ποσό και το είδος των νεφών, καθώς και από την παρουσία διαφόρων κέντρων σκεδάσεως (αερολυμάτων, υδροσταγόνων κ.α.) που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που διανύει η ηλιακή ακτινοβολία μέσα στην ατμόσφαιρα, τόσο μικρότερο είναι το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της Γης. Για τον λόγο αυτό η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πολύ μεγαλύτερη κατά την θερινή περίοδο σε σχέση με τη χειμερινή. Τέλος, όσο πιο κάθετα προσπίπτει η ηλιακή ακτινοβολία πάνω σε μια επιφάνεια στην Γη τόσο μεγαλύτερη είναι η έντασή της. Η ηλιακή ακτινοβολία παρουσιάζει την μέγιστη ένταση της κατά την διάρκεια του μεσημεριού (μέγιστο ηλιακό ύψος), τόσο κατά τη θερινή όσο και κατά τη χειμερινή περίοδο. Η ηλιακή ενέργεια είναι μεγαλύτερη κατά τη θερινή περίοδο, λόγω την 14 θέσης του ήλιου, αλλά και λόγω της αύξησης των ωρών ηλιοφάνειας (μείωση των νεφώσεων). Από πού προέρχεται όμως η ακτινοβολία; Όλοι δεχόμαστε ακτινοβολία από ένα μεγάλο σύνολο φυσικών και τεχνητών πηγών που βρίσκονται παντού γύρω μας. Η ακτινοβολία επιδρά στον οργανισμό κατά τρόπο πολύπλοκο, άλλοτε ευεργετικά και άλλοτε βλαβερά, ανάλογα με το είδος, την έντασή της και την ενέργεια που μεταφέρει. Πώς αντιλαμβανόμαστε την ύπαρξή της; Ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται την ύπαρξη μόνο μιας πολύ μικρής περιοχής του φάσματος των ακτινοβολιών: το ορατό φως μέσω της όρασης και τις υπέρυθρες ακτινοβολίες μέσω της θερμότητας. Οι υπόλοιπες ακτινοβολίες ήταν μέχρι πρότινος άγνωστες για τον άνθρωπο. Ο κόσμος τους άρχισε να γίνεται αντιληπτός τον τελευταίο αιώνα, λόγω της ανάπτυξης τεχνητών μέσων ανίχνευσής τους. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι εκπομπή στον χώρο ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας υπό μορφή κυμάτων που ονομάζονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα παράγονται από επιταχυνόμενα ηλεκτρικά φορτία. Αυτό έχει ως συνέπεια να δημιουργηθεί μια ταλάντωση που διαδίδεται πλέον στο χώρο με τη μορφή ενός ταυτόχρονα ηλεκτρικού 15 και μαγνητικού πεδίου. Τα δύο αυτά πεδία είναι, αφενός μεν, κάθετα μεταξύ τους, αφετέρου και κάθετα με τη διεύθυνση διάδοσης του παραγόμενου κύματος, του λεγόμενου ηλεκτρομαγνητικού κύματος. 7.5.1.1. Ποια είναι η φύση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας; Ο ήλιος εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με σωματιδιακή μορφή, που αποτελείται από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνια - νετρόνια) μικρής έντασης και κυρίως κυματική μορφή. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από διάφορα μήκη κύματος (φάσμα): ραδιοκύματα με μήκος κύματος 1,25 μέχρι 1630m, ηλιακό φάσμα με μήκος κύματος 0,29-4,0 m, ακτίνες χ με μικρό μήκος κύματος. Είναι αόρατη και υπεύθυνη για το αίσθημα θερμότητας. Η γη απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει μέχρι αυτήν και κατόπιν την επανεκπέμπει στο διάστημα σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Η ηλιακή ακτινοβολία θεωρείται το αποτέλεσμα εκπομπής απορροφήσεως διαφόρων ηλιακών στοιβάδων (φωτόσφαιρα, ανατρεπτικής, χρωμόσφαιρας, στέμματος) και γι’ αυτό η σύσταση της είναι πολυπλοκότατη. Επιπλέον αν προστεθούν και οι σημαντικές επιδράσεις που ασκεί η γήινη ατμόσφαιρα στις διάφορες συνιστώσες της, τότε γίνονται αντιληπτές οι τεράστιες δυσκολίες που υπεισέρχονται στη μελέτη από την επιφάνεια της γης. Μόνο τελευταία με τη χρησιμοποίηση πυραύλων, τεχνιτών δορυφόρων ή οργάνων με μεγάλη ευαισθησία επιτεύχθηκε λεπτομερέστερη μελέτη της ηλιακής ακτινοβολίας. 16 7.5.1.2. Πώς μεταφέρεται η ηλιακή ακτινοβολία; Με τον όρο ακτινοβολία εννοούμε την εκπομπή και διάδοση ενέργειας υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία). Με την έννοια αυτή η μεταφορά ενέργειας μπορεί να γίνει είτε στο κενό είτε, μέσα από κάθε διαπερατό για την ακτινοβολία υλικό μέσο, σε αντίθετη με άλλους τρόπους μεταφοράς ενέργειας (Αγωγή, Μεταφορά) που η μεταφορά γίνεται μόνο με την 17 παρουσία υλικού μέσου. Το φαινόμενο μεταφοράς ενέργειας με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία παρουσιάζεται με δύο μορφές τη σωματιδιακή και την κυματική. Η ενέργεια που εκπέμπεται, μεταφέρεται ή απορροφάται από ένα σώμα με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, σπάνια είναι μονοχρωματική, δηλαδή ενός μόνο συγκεκριμένου μήκους κύματος. Κατά κανόνα αποτελείται από ένα σύνολο ανεξάρτητων μονοχρωματικών ακτινοβολιών. Τα μήκη κύματος της τελικής ακτινοβολίας βρίσκονται μέσα σε ορισμένο διάστημα. 7.5.1.3 Τι επίδραση έχει η ατμόσφαιρα στην ηλιακή ακτινοβολία; Η ηλιακή ακτινοβολία εξασθενεί καθώς διέρχεται την ατμόσφαιρα λόγω της διάχυσης, την ανάκλασης προς το διάστημα και της απορρόφησης που υφίσταται σε όλα τα μέρη του φάσματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η οπτική μάζα την οποία διασχίζει η ακτινοβολία τόσο μεγαλύτερη είναι η εξασθένιση της λόγω απορρόφησης. Η διάχυση είναι η αλλαγή διεύθυνσης του φωτός λόγω αλληλεπιδράσεων γης με τα μόρια του αέρα και μικρά σωματίδια που αιωρούνται μέσα στην ατμόσφαιρα. Η ανάκλαση οφείλεται στα αιωρήματα και στα νέφη της ατμόσφαιρας. Η απορρόφηση γίνεται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας με διαφορετικό τρόπο. 18 7.5.2. Ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την υπεριώδη ακτινοβολία; • ΤΟ ΟΖΟΝ: Η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται ισχυρά από το όζον που βρίσκεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας (στρατόσφαιρα). Η ελάττωση της περιεκτικότητας της ατμόσφαιρας σε όζον έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της υπεριώδους ακτινοβολίας στο έδαφος, και αντίστροφα. • ΤΑ ΣΥΝΝΕΦΑ: Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι εντονότερη όταν δεν υπάρχουν σύννεφα. Τα σύννεφα γενικά εξασθενίζουν την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά το πόσο αποτελεσματικά συμβαίνει αυτό εξαρτάται από το πάχος και το είδος των νεφών. Αραιά ή διασκορπισμένα σύννεφα έχουν πολύ μικρή επίπτωση (περίπου 10%), ενώ τα χαμηλά και μαύρα σύννεφα προκαλούν σημαντική εξασθένιση (μέχρι και 80%). Υπό ορισμένες συνθήκες και για πολύ μικρές περιόδους μεμονωμένα και λαμπερά σύννεφα μπορούν να οδηγήσουν σε μικρή αύξηση της ακτινοβολίας. Όταν ο ηλιακός δίσκος είναι ορατός, τότε η εξασθένιση της υπεριώδους από τα σύννεφα είναι σχεδόν αμελητέα. • ΤΟ ΥΨΟΜΕΤΡΟ: Η υπεριώδης ακτινοβολία γίνεται ισχυρότερη όσο απομακρυνόμαστε κατακόρυφα από την επιφάνεια της θάλασσας, επειδή η ποσότητα των συστατικών της ατμόσφαιρας που την απορροφούν ελαττώνεται με το ύψος. Μετρήσεις έδειξαν ότι η υπεριώδης ακτινοβολία αυξάνεται κατά περίπου 10% για κάθε 1000 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. 19 • ΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ: Ένα αντικείμενο ή ένα άτομο δέχεται ακτινοβολία απευθείας από τον ήλιο και διάχυτη από τον ουρανό, αλλά και από ανακλάσεις στο έδαφος. Το ποσοστό της ανακλώμενης ακτινοβολίας εξαρτάται από το είδος της επιφάνειας του εδάφους. Τα δένδρα, το γρασίδι, το χώμα και το νερό ανακλούν λιγότερο από το 10% της υπεριώδους ακτινοβολίας, σε αντίθεση με το φρέσκο χιόνι το οποίο ανακλά μέχρι και το 80%, η την στεγνή άμμο που ανακλά περίπου το 20% της ηλιακής ακτινοβολίας. Εξαιτίας των ανακλάσεων, άτομα που βρίσκονται σε χιονισμένες περιοχές, ή σε αμμώδεις παραλίες, δέχονται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία. • ΤΟ ΝΕΡΟ: Περίπου το 95% της υπεριώδους ακτινοβολίας διαπερνά το νερό (π.χ. στη θάλασσα) και το 50% διεισδύει σε βάθος περίπου 3 μέτρων. Όταν λοιπόν κολυμπάμε το σώμα μας βρίσκεται μόλις λίγα εκατοστά κάτω από την επιφάνεια του νερού, και κατά συνέπεια δεν προστατεύεται από την υπεριώδη ακτινοβολία. • Η ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ ΟΡΙΖΟΝΤΑ: Σε μία ανέφελη ημέρα, η υπεριώδης ακτινοβολία είναι ισχυρότερη κατά τις μεσημεριανές από ότι κατά τις πρωινές ή απογευματινές ώρες. Όσο πιο ψηλά βρίσκεται ο ήλιος από τον ορίζοντα, τόσο πιο έντονη είναι η ακτινοβολία. Για αυτό το λόγο το καλοκαίρι έχουμε εντονότερη ακτινοβολία από ότι το χειμώνα. 20 7.5.3. Επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στον άνθρωπο Ήλιος και Επιδερμίδα: Όλα τα άτομα δεν είναι ίσα απέναντι στον ήλιο και εμφανίζουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, γενετικά προσδιορισμένα. Τα χαρακτηριστικά αυτά καθορίζουν το φωτότυπο του κάθε ατόμου και εκφράζουν την ικανότητα μαυρίσματος. Κάθε επιδερμίδα αντιδρά στην ηλιακή ακτινοβολία ανάλογα με τα φυσικά της χαρακτηριστικά και κυρίως ανάλογα με το φωτότυπό της. Οι φωτότυποι, που κατατάσσονται σε μια κλίμακα λαμβάνοντας υπόψη: το χρώμα της επιδερμίδας (από την πιο ανοιχτόχρωμη έως την πιο σκούρα επιδερμίδα), το χρώμα των μαλλιών, την παρουσία ή μη εφηλίδων (φακίδες), την φωτοευαισθησία, την ποιότητα μαυρίσματος. Επιπλέον, ανεξάρτητα από το φωτότυπο, η ξηρότητα της επιδερμίδας επιδεινώνεται κάτω από τον ήλιο. Το ίδιο συμβαίνει και με τη λιπαρότητα, η οποία επιδεινώνεται λόγω της πάχυνσης της επιδερμίδας που προκαλεί η έκθεση στον ήλιο. Επιπτώσεις του ήλιου στην υγεία: 21 Επιπλέον, είναι γνωστό ότι προκαλείται γήρανση και εγκαύματα του δέρματος. Χρησιμοποιώντας τα στοιχεία που συλλέγονται συστηματικά από την επιστημονική βιβλιογραφία, ο Π.Ο.Υ. έχει προσδιορίσει εννέα δυσμενείς εκβάσεις υγείας που προκαλούνται σαφώς από UVR έκθεση. Οι εννέα ασθένειες που αξιολογήθηκαν ήταν: • Δερματικό κακοήθες μελάνωμα (CMM): το μελάνωμα του δέρματος είναι ένας κακοήθης καρκίνος με υψηλά ποσοστά θνησιμότητας. Μεταξύ 50% και 90% του φορτίου της ασθένειας από το μελάνωμα οφείλεται στην έκθεση UVR, όπως υπολογίζει ο WHO. • Ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα (SCC): αυτό είναι ένα άλλο είδος κακοήθους καρκίνου δέρματος που προχωρεί γενικά λιγότερο γρήγορα από το μελάνωμα και είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει το θάνατο ή την τρέχουσα ανικανότητα. Από το συνολικό νοσολογικό φορτίο του καρκινώματος αυτού, το 50 - 70% αποδίδεται στην έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία. • Βασικοκυτταρικό καρκίνωμα (BCC): αυτός ο καρκίνος του δέρματος εμφανίζεται κυρίως στους ηλικιωμένους και αυξάνεται αργά από τοπική εξάπλωση. Η επίπτωση και η θνησιμότητα από το καρκίνωμα αυτό είναι κατά 50 - 90% αποδοτέο στην έκθεση UVR. • Ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του επιπεφυκότα και του κερατοειδούς χιτώνα του οφθαλμού (SCCC): αυτό είναι ένας σπάνιος όγκος της επιφάνειας του ματιού. Περίπου 50 - 70% του φορτίου των ασθενειών λόγω SCCC αποδίδεται στην έκθεση UVR. Οι παρακάτω καταστάσεις είναι επίσης η συνέπεια υπερβολικής έκθεσης σε UVR, αλλά υπάρχει ιδιαίτερη αβεβαιότητα για το νοσολογικό φορτίο των εκτιμήσεων, δεδομένου ότι λίγα στοιχεία είναι διαθέσιμα στην επίπτωση ή/ και το UV-αποδοτέο μέρος: • Φωτογήρανση: η χρόνια επίδραση από την ηλιακή ακτινοβολία συνδέεται με την ανάπτυξη δερματικών αλλοιώσεων, αποκαλούμενων «υπερκεράτωση λόγω ηλιακής ακτινοβολίας». Στις σπάνιες περιπτώσεις, αυτές είναι προ-καρκινικές αλλοιώσεις. Το φορτίο της ασθένειας των δερματικών αυτών αλλοιώσεων είναι 100% αποδοτέο στην έκθεση UVR. • Ηλιακό έγκαυμα: τα ηλιακά εγκαύματα μπορεί να είναι σοβαρά και το φορτίο που προκύπτει είναι 100% αποδοτέο στην έκθεση UVR. • Φλοιώδης καταρράκτης: 5% του συνολικού νοσολογικού φορτίου των ατόμων με καταρράκτη αποδίδεται άμεσα στην έκθεση UVR. • Πτερύγιο: 40 - 70% του νοσολογικού φορτίου της ασθένειας αποδίδεται στην έκθεση UVR. 22 • Επανενεργοποίηση επιχείλιου έρπητα (RHL): η υπερβολική έκθεση UVR προκαλεί την καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος και την επανενεργοποίηση του ιού έρπη, 25 - 50% του νοσολογικού φορτίου της ασθένειας στη UV έκθεση. Βιολογικές επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας: Το δέρμα και τα μάτια είναι τα όργανα που υφίσταται την μεγαλύτερη έκθεση στις υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου. Αν και τα μαλλιά και τα νύχια είναι περισσότερο εκτεθειμένα, είναι λιγότερο σημαντικά από ιατρικής άποψης. Η έκθεση στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να καταλήξει σε άμεσα και σε χρόνια προβλήματα υγείας του δέρματος, των ματιών και του ανοσοποιητικού συστήματος, καθώς και σε βλάβες στο DNA. Ενώ η υπεριώδης ακτινοβολία Β (UV-B) προκαλεί έγκαυμα και διάφορες μορφές καρκίνου του δέρματος, η υπεριώδης ακτινοβολία Α (UV-A) επιδρά στον υποδόριο ιστό και μπορεί να αλλάξει η δομή του κολλαγόνου και των ινών ελαστίνης του δέρματος, επιταχύνοντας έτσι την γήρανσή του. Οι αρνητικές συνέπειες των εγκαυμάτων είναι αθροιστικές. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι το δέρμα έχει την ικανότητα να αφομοιώσει την υπεριώδη ακτινοβολία με την παραγωγή μελανίνης (μαύρισμα), η οποία προστατεύει από την έκθεση στην UV ακτινοβολία. Το ανθρώπινο μάτι όμως δεν έχει τέτοια ικανότητα. Όταν η υπεριώδης ακτινοβολία αλληλεπιδράσει με το DNA προκαλεί μια αναδιάταξή του όπου υπάρχουν δύο συνεχόμενες βάσεις θυμίνης δημιουργώντας τα διμερή θυμίνης. Tο σχήμα του DNA αλλάζει τοπικά στο σημείο όπου σχηματίζονται τα διμερή, με αποτέλεσμα οι πολυμεράσες τόσο του DNA όσο και του RNA να τα προσπερνούν, αλλάζοντας με αυτό το τρόπο το πλαίσιο ανάγνωσης, με αποτέλεσμα την εμφάνιση μεταλλάξεων. Οι οργανισμοί έχουν αναπτύξει αρκετούς διαφορετικούς μηχανισμούς για να επιδιορθώσουν τα διμερή θυμίνης, όπως το ένζυμο φωτοϋλάση που ενεργοποιείται με μπλε ακτινοβολία και διαχωρίζει τα διμερή. Άλλοι μηχανισμοί αποκόπτουν το σημείο που σχηματίστηκαν τα διμερή και η DNA πολυμεράση συμπληρώνει τις ελλιπείς βάσεις. Η ικανότητα του ανθρώπινου σώματος να προστατεύει και να αποκαθιστά τις βλάβες που προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία, μειώνεται κατά τη διάρκεια της ζωής μας. Ορισμένα άτομα παρουσιάζουν αντιδράσεις φωτοευαισθησίας στην έκθεση σε ακτινοβολία UV (photosensitivity) λόγω γενετικών-μεταβολικών ιδιαιτεροτήτων ή χρήση φαρμάκων. Γενικά, όσο μικρότερο το μήκος κύματος, τόσο μεγαλύτεροι οι κίνδυνοι από την έκθεση σε ακτινοβολία UV. 23 7.5.4. Τι είναι ο δείκτης UV; Ο Δείκτης UV (Ultra-Violet = Υπεριώδης) είναι ένα μέγεθος το οποίο καθιερώθηκε διεθνώς ως ένα απλό μέσο έκφρασης της επικινδυνότητας της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας, όπως π.χ. εκφράζει η θερμοκρασία το πόσο ζεστή ή κρύα είναι η ατμόσφαιρα. Πραγματικές τιμές του Δείκτη UV, αλλά και προβλέψεις για την επόμενη ημέρα, ανακοινώνονται από τα μέσα ενημέρωσης και από το Διαδίκτυο σχεδόν σε όλες της χώρες, όπως και στην Ελλάδα. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η τιμή του Δείκτη UV στην Ελλάδα μπορεί φτάσει μέχρι και 10 ή 11, τιμές που εκφράζουν εξαιρετικά ισχυρή ακτινοβολία και κατά συνέπεια την ανάγκη άμεσης λήψης μέτρων προστασίας από τον ήλιο. Όσο ο ήλιος πλησιάζει στον ορίζοντα τόσο μικρότερες τιμές έχει ο Δείκτης UV και κατά συνέπεια τόσο μικρότερος είναι ο κίνδυνος από την υπεριώδη ακτινοβολία. Όσο μεγαλύτερος είναι ο Δείκτης UV τόσο πιο εύκολα και πιο σύντομα μπορούν να εμφανισθούν τα ανεπιθύμητα αποτελέσματα της υπεριώδους ακτινοβολίας. 24 7.5.6. Ποια είναι η ζώνη ακτινοβολίας και ποια η επίδραση του κλίματος της ηλιακής ακτινοβολίας; Η μέση ενέργεια πυκνότητα από την ηλιακή ακτινοβολία ακριβώς επάνω από Γήινη ατμόσφαιρα, σε μια κάθετο αεροπλάνων στις ακτίνες, είναι περίπου 1367 Θ*Ω/m², μια αξία αποκαλούμενη ηλιακή σταθερά (αν και κυμαίνεται από μερικά μέρη ανά χίλια από καθημερινό). Επειδή η περιοχή επιφάνειας του α σφαίρα είναι 4 φορές ο τομέας επιφάνειας της διατομής του, χρονικά και στο χώρο υπολογισμένος κατά μέσο όρο έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία πέρα από τη γήινη επιφάνεια επάνω από την ατμόσφαιρα είναι ένα τέταρτο αυτής της αξίας, 342 Θ*Ω/m². Σε οποιουσδήποτε δεδομένους θέση και χρόνο, το ποσό που παραλαμβάνεται στην επιφάνεια εξαρτάται από την κατάσταση της ατμόσφαιρας και γεωγραφικό πλάτος. Στη γη, η ηλιακή ακτινοβολία είναι προφανής ως φως της ημέρας όταν είναι ο ήλιος επάνω από ορίζοντας. Αυτό είναι κατά τη διάρκεια της ημέρας, και επίσης μέσα καλοκαίρι κοντά στους πόλους νύχτα, αλλά καθόλου μέσα χειμώνας κοντά στους πόλους. Όταν η άμεση ακτινοβολία δεν εμποδίζεται κοντά σύννεφα, βιώνεται όπως ηλιοφάνεια, ένας συνδυασμός φωτεινού κίτρινου φωτός (φως του ήλιου υπό την ακριβή έννοια) και θερμότητα. Η θερμότητα στο σώμα, στα αντικείμενα, κ.λπ., αυτός παράγεται άμεσα από την ακτινοβολία πρέπει να διακριθεί από την αύξηση αέρας θερμοκρασία. Το ποσό ακτινοβολίας που παρεμποδίζεται από ένα πλανητικό σώμα ποικίλλει ως τετράγωνο της απόστασης μεταξύ του αστεριού και του πλανήτη. Της γης τροχιά και ανειλικρίνεια αλλαγή με το χρόνο, μερικές φορές επιτυγχάνοντας έναν σχεδόν τέλειο κύκλο, και σε άλλους χρόνους που τεντώνουν έξω σε μια εκκεντρικότητα 5%. Η συνολική έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία παραμένει σχεδόν σταθερή αλλά η εποχιακές και εγκάρσιες διανομή και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που παραλαμβάνονται στη γήινη επιφάνεια ποικίλλουν επίσης (παραδείγματος χάριν δείτε μια γραφική παράσταση). Παραδείγματος χάριν, στα γεωγραφικά πλάτη 65 βαθμών η 25 αλλαγή στην ηλιακή ενέργεια το καλοκαίρι & το χειμώνα μπορεί να ποικίλει κατά περισσότερο από 25% ως αποτέλεσμα της γήινης τροχιακής παραλλαγής. Επειδή οι αλλαγές το χειμώνα και το καλοκαίρι τείνουν να αντισταθμίσουν, η αλλαγή στην ετήσια μέση έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία σε οποιαδήποτε δεδομένη θέση είναι πλησίον μηδέν, αλλά η ανακατανομή της ενέργειας μεταξύ του καλοκαιριού και του χειμώνα έντονα έχει επιπτώσεις στην ένταση των εποχιακών κύκλων. Τέτοιες αλλαγές που συνδέονται με την ανακατανομή της ηλιακής ενέργειας θεωρούνται πιθανή αιτία για τον ερχομό και τη μετάβαση πρόσφατου ηλικίες πάγου. Από περίπου 0,25 σε περίπου 0,7 ηλιακές ακτίνες, το ηλιακό υλικό είναι καυτό και πυκνό αρκετά ώστε η θερμική ακτινοβολία να είναι επαρκής για να μεταφέρει την έντονη θερμότητα του πυρήνα προς τα έξω. Η ζώνη αυτή είναι χωρίς θερμική συναγωγή. Ενώ το υλικό γίνεται ψυχρότερο από τους 7 σε περίπου 2 εκατομμύρια βαθμούς Κέλβιν με την αύξηση του υψομέτρου, αυτή η διαβάθμιση θερμοκρασίας είναι μικρότερη από την αξία της αδιαβατικής θερμοβαθμίδας και ως εκ τούτου δεν μπορεί να οδηγήσει σε συναγωγή. Η ενέργεια μεταφέρεται που από την ακτινοβολία: τα ιόντα υδρογόνου και ηλίου εκπέμπουν φωτόνια, τα οποία φτάνουν μόνο σε μικρή απόσταση πριν απορροφηθούν από άλλα ιόντα. Η πυκνότητα πέφτει εκατό φορές (από 20 g/cm3 σε μόνο 0,2 g/cm3) από τη βάση προς την κορυφή της ζώνης της ακτινοβολίας. Η ζώνη ακτινοβολίας και τη συναγωγή σχηματίζουν ένα στρώμα-μετάβαση, το tachocline. Αυτό είναι μια περιοχή όπου η απότομη αλλαγή καθεστώτος μεταξύ της ακτινοβολούσας ζώνης με ενιαία περιστροφή και η της ζώνης συναγωγής θερμότητας με διαφορική περιστροφή καταλήγει σε ένα μεγάλο ψαλίδι-μια κατάσταση όπου διαδοχικά οριζόντια στρώματα περνούν το ένα το άλλο. Οι κινήσεις του υγρού που βρέθηκαν στη ζώνη συναγωγής παραπάνω, σιγά-σιγά εξαφανίζονται από την κορυφή του αυτού του στρώματος προς τα κάτω, ταιριάζοντας με τα ήρεμα χαρακτηριστικά της ακτινοβολούσας ζώνης στο κάτω μέρος. Προς το παρόν, αυτό είναι η υπόθεση ότι ένα μαγνητικό δυναμό σε αυτό το στρώμα δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο του ήλιου. 26 7.5.7. Τι γίνεται όταν ένας πλανήτης απορροφά ηλιακή ακτινοβολία; Όταν ένας πλανήτης απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία (ακτινοβολία στο οπτικό μέρος του φάσματος), θερμαίνεται η επιφάνειά του και προσπαθεί να ψυχθεί εκπέμποντας στο υπέρυθρο (μεγάλο μήκος κύματος). Όταν η ατμόσφαιρά του περιέχει αέρια H2 O, CO2 (αέρια θερμοκηπίου) τα οποία ανακλούν μέρος της προς τα έξω υπέρυθρης ακτινοβολίας προς το έδαφος, την παγιδεύουν προς τα κατώτερα στρώματά της με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειά του πλανήτη (παρόμοιος τρόπος θέρμανσης του εσωτερικού των θερμοκηπίων). Μέρος βέβαια της υπέρυθρης ακτινοβολίας δραπετεύει γιατί τότε η θερμοκρασία του πλανήτη θα αυξανόταν συνεχώς. Η Γη εκπέμπει το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας της στο υπέρυθρο ως ένα ψυχρό μέλαν σώμα θερμοκρασίας 246 K (-27 C). Μόνο το 8% της γήινης υπέρυθρης ακτινοβολίας διαφεύγει στο διάστημα ενώ η υπόλοιπη απορροφάται από τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και των υδρατμών (H2O) που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα τα οποία την επανεκπέμπουν στο υπέρυθρο με αποτέλεσμα την επιστροφή της ακτινοβολίας στην επιφάνειά της Γης που την απορροφά και αυξάνει τη θερμοκρασία της. Με αυτόν τον τρόπο η θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας αυξάνει περίπου κατά 44 K πάνω από την ενεργό θερμοκρασία της (την θερμοκρασία που θα είχε αν μόνη πηγή θέρμανσής της ήταν ο ήλιος) και πάνω από το σημείο 273 K όπου παγώνει το 5.3. Ατμόσφαιρες πλανητών 143 νερό. Λόγω όμως της βιολογικής δραστηριότητας των φυτών (φωτοσύνθεση), το CO2 της γήινης ατμόσφαιρας δεν αυξάνεται συνεχώς αλλά διασπάται και το μεν Ο2 ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, ο δε άνθρακας (C) ενσωματώνεται στη ζώσα ύλη αρχικά και στη συνέχεια δεσμεύεται σε γεωλογικά ιζήματα μέχρι να επαναοξειδωθεί. Κατ΄ αυτόν τον τρόπο μεγάλα ποσά CO2 αποσύρονται από την κυκλοφορία της ατμόσφαιρας (το Ο2 επαναλευθερώνεται) και άρα στη Γη το φαινόμενο θερμοκηπίου λειτουργεί ήπια. Η αύξηση όμως της συγκέντρωσης των αερίων του θερμοκηπίου λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων (συνεχή καύση των πετρελαιοειδών, συνεχής ρύπανση της ατμόσφαιρας με GFSs, καταστροφή δασών και παραγωγή μεθανίου) έχει οδηγήσει σε ένταση του φαινομένου. Όμως ο κίνδυνος μιας τέτοιας αρνητικής εξέλιξης της γήινης ατμόσφαιρας είναι υπαρκτός, και η εξέλιξή του σε καταστροφικό φαινόμενο θερμοκηπίου όπως αυτό που επικρατεί στην Αφροδίτη λόγω της μεγάλης περιεκτικότητας σε CO2 (θερμοκρασία στην οποία τήκεται ο μόλυβδος και πίεση 91 φορές μεγαλύτερη της γήινης)! 27 Το όζον στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, καθώς απορροφάει τις υπεριώδεις ηλιακές ακτινοβολίες. Οι υπεριώδεις ηλιακές ακτινοβολίες αποτελούν το 10% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη. Χωρίζεται σε τρία είδη, τη UV-A, τη UV-B και την πιο επικίνδυνη, την UV-C. Η τελευταία είναι αυτή που απορροφάται από το όζον στη στρατόσφαιρα. Η UV-C, λοιπόν, είναι η πιο επικίνδυνη υπεριώδης ακτινοβολία, καθώς: Αποτελεί τη βασικότερη αιτία για το μελάνωμα, μια μορφή θανατηφόρου καρκίνου του δέρματος. Στην Αυστραλία, όπου η υπεριώδης ακτινοβολία είναι 15% περισσότερη από την Ευρώπη, εκτιμάται πως το 2011 οι περιπτώσεις μελανώματος θα είναι αυξημένες κατά 23% για τις γυναίκες και 28% για τους άντρες σε σχέση με το 2002. Επίσης, η ακτινοβολία UV-C αποτελεί αιτία του καταρράκτη, καθώς είναι αρκετά ισχυρή ώστε να περάσει μέσα από τον αμφιβληστροειδή του ματιού. Τελευταία, και ενδεχομένως η κυριότερη επίδραση της UV-C στους ζωντανούς οργανισμούς είναι η μετάλλαξη του DNA τους. Μάλιστα, είναι τόσο ισχυρή που οι επιστήμονες τη χρησιμοποιούν σε εργαστήρια και υπό κατάλληλες συνθήκες για να επιτύχουν μεταλλάξεις γονιδίων. Πιο συγκεκριμένα, η UV-C αλλοιώνει το DNA σε τέτοιο βαθμό ώστε αυτό σταδιακά να χάνει την ιδιότητά του να διαιρείται και να πολλαπλασιάζεται. 7.5.8. Μη ιοντίζουσες και ιοντίζουσες ακτινοβολίες Ιοντίζουσες είναι οι ακτινοβολίες που μεταφέρουν ενέργεια ικανή να εισχωρήσει στην ύλη, να προκαλέσει ιοντισμό των ατόμων της, να διασπάσει βίαια χημικούς δεσμούς και να προκαλέσει βιολογικές βλάβες στον ανθρώπινο οργανισμό. Ιοντισμός ενός ουδέτερου ατόμου είναι η βίαιη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από τις στοιβάδες του, λόγω εξωτερικού αιτίου, με αποτέλεσμα την παραγωγή δυο αντίθετα φορτισμένων ιόντων, του θετικού ατόμου και του αρνητικού ηλεκτρονίου. Οι γνωστότερες ιοντίζουσες ακτινοβολίες είναι οι ακτίνες Χ που χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική, καθώς και οι ακτινοβολίες a, b και c που εκπέμπονται από τους ασταθείς πυρήνες ατόμων. Οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες είναι διεισδυτικές. Η διεισδυτικότητά τους στην ύλη εξαρτάται από το είδος τους και την ενέργεια που μεταφέρουν. Η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται από την ακτινοβολία στην ύλη ανά χιλιόγραμμο μάζας καλείται δόση ακτινοβολίας. Η πιθανότητα βλάβης της υγείας σχετίζεται άμεσα με τη δόση και το είδος της ακτινοβολίας, καθώς και το είδος του ιστού. Στο φυσικό περιβάλλον στο οποίο ζούμε η ακτινοβολία προέρχεται από το έδαφος και την ατμόσφαιρα. Ειδικότερα, τα πετρώματα, το νερό και ο αέρας περιλαμβάνουν φυσικά ραδιενεργά στοιχεία, όπως είναι το κάλιο, το ράδιο, το 28 ουράνιο και το ραδόνιο. Το ραδόνιο είναι ευγενές αέριο που εκλύεται από το έδαφος και τα οικοδομικά υλικά και στο οποίο αποδίδεται το μεγαλύτερο μέρος της ετήσιας δόσης ακτινοβολίας που λαμβάνει ο οργανισμός μας. Η ακτινοβολία του εδάφους σε δεδομένη θέση εξαρτάται άμεσα από τη γεωλογική σύσταση των πετρωμάτων της περιοχής. Η επιφάνεια της γης δέχεται συνεχώς και κοσμική ακτινοβολία, η οποία προέρχεται από το εξωτερικό διάστημα, δηλαδή από τον ήλιο, καθώς και άλλες άγνωστες ακόμη αστρικές πηγές. Αύξηση της κοσμικής ακτινοβολίας έχουμε κατά τις εξάρσεις της ηλιακής δραστηριότητας. Η κοσμική ακτινοβολία κατά τη διέλευσή της μέσα από τα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας απορροφάται μερικώς και η έντασή της μειώνεται σταδιακά με αποτέλεσμα να είναι σχετικά εξασθενημένη στο επίπεδο της επιφάνειας της θάλασσας. Η τροφική αλυσίδα αποτελεί ακόμη μια φυσική πηγή πρόσληψης ραδιενεργών στοιχείων. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα του καλίου, ενός μετάλλου απαραίτητου σε κάθε οργανισμό. Ο άνθρωπος ανακάλυψε τις τεχνητές πηγές παραγωγής ακτινοβολιών κατά τα τέλη του 19ου αιώνα. Το 1895 κι ενώ ο Wilhelm Roentgen πειραματιζόταν με τους καθοδικούς σωλήνες κενού κατάφερε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ να φωτογραφίσει το χέρι της συζύγου του: ανακάλυψη επαναστατική για τον τομέα της ιατρικής εφόσον ήταν πλέον δυνατό να δούμε μέσα στο ανθρώπινο σώμα χωρίς χειρουργική επέμβαση. Έκτοτε η συστηματική έρευνα οδήγησε τόσο στην εκτεταμένη χρήση τους όσο και στη λήψη μέτρων για την προστασία από τις ενδεχόμενες βλαβερές επιπτώσεις τους. Οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες παράγονται και χρησιμοποιούνται καθημερινά: στην ιατρική - διάγνωση και θεραπεία: διαγνωστική ακτινολογία, θεραπευτική ακτινολογία στη βιομηχανία: ραδιογραφήσεις, ακτινοβολητές για αποστείρωση υλικών, συσκευές για έλεγχο ποιοτικών παραμέτρων, στην παραγωγή ενέργειας: πυρηνικά εργοστάσια, στη γεωργία, την έρευνα και την εκπαίδευση. Η χρήση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας στην ιατρική είναι διαδεδομένη σε όλο τον κόσμο. Στην Ελλάδα οι ιατρικές εφαρμογές των ακτινοβολιών καλύπτουν περίπου το 90% του συνολικών εφαρμογών τους. Η έκθεση σε ιοντίζουσα ακτινοβολία μπορεί να έχει άμεσα ή μακροπρόθεσμα βλαπτικά αποτελέσματα για την υγεία. Οι βασικές αρχές ακτινοπροστασίας από τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες συνοψίζονται στα ακόλουθα σημεία: Κάθε εφαρμογή που ενέχει έκθεση σε ιοντίζουσα ακτινοβολία, πρέπει να αποφέρει ικανοποιητικό όφελος στα εκτιθέμενα άτομα ή στο κοινωνικό σύνολο, έτσι ώστε να αντισταθμίζεται η πιθανή βλάβη την οποία αυτή μπορεί να προκαλέσει. Όλες οι πηγές και τα μηχανήματα παραγωγής ακτινοβολιών πρέπει να προσφέρουν κάτω από τις επικρατούσες συνθήκες λειτουργίας τους, την καλύτερη δυνατή προστασία και ασφάλεια, έτσι ώστε το μέτρο της ενεχόμενης έκθεσης, η πιθανότητα μη αναμενόμενης έκθεσης και ο αριθμός των εκτιθεμένων ατόμων, να είναι τόσο μικρά όσον αυτό είναι λογικά εφικτό, λαμβάνοντας υπόψη οικονομικούς και κοινωνικούς παράγοντες. Η ατομική έκθεση σε ακτινοβολία πρέπει να υπόκειται σε όρια δόσεων ή όρια κινδύνων, η υπέρβαση των οποίων θεωρείται μη αποδεκτή. Στο όριο αυτό δεν 29 περιλαμβάνονται δόσεις που οφείλονται σε ιατρικές εφαρμογές, στο υπόστρωμα φυσικής ακτινοβολίας ή στο ραδόνιο. Τα μέτρα ακτινοπροστασίας από τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες συνοψίζονται σε τρεις βασικούς κανόνες: απόσταση, θωράκιση, χρόνος. Η ένταση της ακτινοβολίας είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή. Κατάλληλη θωράκιση ανάλογα με το είδος της ακτινοβολίας (π.χ. κατάλληλο πάχος μπετόν / μολύβδου για ακτινοβολία Χ ή c). Όσο το δυνατό μικρότερος χρόνος εργασίας ή παραμονής σε χώρους με ακτινοβολία. Μη ιοντίζουσες είναι οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες σε συχνότητες που μεταφέρουν σχετικά μικρή ενέργεια, μη ικανή να προκαλέσει ιοντισμό, ικανή όμως να προκαλέσει ηλεκτρικές, χημικές και θερμικές επιδράσεις στον οργανισμό, που μπορούν να αποβούν άλλοτε επιβλαβείς και άλλοτε ευεργετικές για τη λειτουργία του. Στις ακτινοβολίες αυτές εντάσσονται: • τα στατικά ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία • τα χαμηλόσυχνα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται στο περιβάλλον διατάξεων ηλεκτρικής ενέργειας, • τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα που εκπέμπονται από κεραίες επικοινωνιών (π.χ. σταθμούς βάσης κινητής τηλεφωνίας), κεραίες ραδιοφωνίας και τηλεόρασης, συστημάτων ραντάρ κ.ά. • η υπεριώδης ακτινοβολία • η ορατή ακτινοβολία • η υπέρυθρη ακτινοβολία Οι βιολογικές επιδράσεις των μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών διαφέρουν ουσιαστικά από αυτές της ιοντίζουσας ακτινοβολίας και εξαρτώνται κυρίως από την ένταση και τη συχνότητά τους. Έτσι, τα χαμηλόσυχνα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία επιδρούν στο ανθρώπινο σώμα, επάγοντας πεδία και ρεύματα στο εσωτερικό του, ενώ τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα θερμαίνοντας τα κύτταρα και τους ιστούς. Για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία έχουν καθιερωθεί «βασικοί περιορισμοί» και «επίπεδα αναφοράς» που η τήρησή τους προστατεύει την υγεία από τις αποδεδειγμένες βλαβερές επιδράσεις. Οι «βασικοί περιορισμοί» έχουν προκύψει λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες και το γεγονός ότι η κατάσταση της υγείας και της ηλικίας των μελών του γενικού πληθυσμού ποικίλλει, έχουν υιοθετηθεί δηλαδή μεγάλοι συντελεστές ασφαλείας. Τα «επίπεδα αναφοράς» που αποτελούν τα άμεσα μετρήσιμα μεγέθη στο περιβάλλον διατάξεων εκπομπής προέρχονται από τους βασικούς περιορισμούς και παρέχουν το μέγιστο βαθμό προστασίας, καθώς έχουν ληφθεί υπόψη οι δυσμενέστερες συνθήκες σύζευξης της ακτινοβολίας των πεδίων με το εκτιθέμενο άτομο. 30 7.5.9. Τι είναι οι υπέρυθρες ακτίνες, υπέρυθρη ακτινοβολία και ποιες είναι οι επιδράσεις της; Οι υπέρυθρες ακτίνες είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα κάτω από την περιοχή της ερυθρής περιοχής του ορατού φωτός, τα οποία φροντίζουν για την υγειά και την ευεξία μας, σε αντίθεση με τις υπεριώδεις ακτίνες. Η υπέρυθρη θερμική ακτινοβολία δεν έχει καμία σχέση με την βλαβερή υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία ευθύνεται για τα εγκαύματα και τις κακώσεις του δέρματος. Τα υπέρυθρα κύματα είναι μια μορφή ενέργειας, η οποία μπορεί να ζεστάνει αντικείμενα χωρίς να ζεσταίνει τον αέρα γύρο τους. Η υπέρυθρη θερμική ακτινοβολία χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια για θεραπευτικούς σκοπούς και μπορεί να χαρακτηριστεί ως απολύτως ασφαλής. Η υπέρυθρη θέρμανση χρησιμοποιείται ήδη εδώ και μια δεκαετία σε χώρες με πολύ κρύο και υγρασία όπως Γερμανία, Αυστρία, Καναδά κλπ. και διαθέτει περίπου 1.500.000 θερμαντικά σώματα κάθε χρόνο στην παγκόσμια αγορά. Ο πρώτος, που κατασκεύασε την καμπίνα υπέρυθρης θέρμανσης, ήταν ο Δρ. Tadishi Ishikawa, το 1967 στην Ιαπωνία. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιήθηκε καταρχήν από τους γιατρούς και δόθηκε στο κοινό το 1981. Από τότε χρησιμοποιείται επιτυχώς 31 στον ιδιωτικό τομέα καθώς και από γιατρούς, θεραπευτές, κέντρα θεραπείας και αποκατάστασης και κλινικές. Η υπέρυθρη θερμότητα αποτελεί βασικό υποστηρικτικό μέσο για τις μεθόδους θεραπείας. Ακόμα και στις θερμοκοιτίδες, για να ζεσταίνουν τα νεογέννητα, θα χρησιμοποιηθούν συστήματα υπέρυθρης θερμότητας. Η υπέρυθρη θερμότητα, που εισχωρεί σε βάθος, έχει διάφορα πεδία χρήσης και επιδρά θετικά σε κάποιες ασθένειες, όπως: υψηλή και χαμηλή πίεση, διαταραχές στο κυκλοφορικό, αποτοξίνωση, στρες, ρευματισμοί, αρθρίτιδα κ.λπ. Χρησιμοποιείται από τους αθλητές (υπέρυθρη σάουνα) και συμβάλει στο να διατηρηθούν σε φόρμα οι μύες, ακόμα κι αν χρειάζεται να γίνει μια παύση άθλησης λόγω τραυματισμού. Η υπέρυθρη θερμότητα προκαλεί την απομάκρυνση τοξικών ουσιών από το σώμα και την καύση λίπους, γεγονός, που υποστηρίζει θετικά μια κούρα αδυνατίσματος. Η κυτταρίτιδα είναι ένα συστατικό σε μορφή ζελέ, το οποίο αποτελείται από νερό, λίπος και περιττά στοιχεία και αποθηκεύεται κάτω από το δέρμα. Η στοχευμένη χρήση υπέρυθρης θέρμανσης σε βαθύτερα στρώματα μπορεί να ξαναφέρει την ισορροπία στο δέρμα και να βοηθήσει το σώμα, να αποβάλλει όλες τις περιττές ουσίες με τον ιδρώτα. ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ: • • • Δεν προκαλούν φωτοχημικές επιδράσεις Προκαλούν ακαθόριστο θερμικό αποτέλεσμα που προκαλεί πρόσκαιρο ερύθημα (θερμικό ερύθημα) Η κατηγορία C διαδραματίζει ουσιαστικό ρόλο στη θέρμανση της ατμόσφαιρας 32 8) Συμπεράσματα και Αναστοχασμός Με τον όρο ακτινοβολία εννοούμε την εκπομπή και διάδοση ενέργειας υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία). Με την έννοια αυτή η μεταφορά ενέργειας μπορεί να γίνει είτε στο κενό είτε, μέσα από κάθε διαπερατό για την ακτινοβολία υλικό μέσο, σε αντίθετη με άλλους τρόπους μεταφοράς ενέργειας (Αγωγή, Μεταφορά) που η μεταφορά γίνεται μόνο με την παρουσία υλικού μέσου. Το φαινόμενο μεταφοράς ενέργειας με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία παρουσιάζεται με δύο μορφές τη σωματιδιακή και την κυματική. Η κατανομή της ενέργειας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ως συνάρτηση του μήκους κύματος σε ορισμένο διάστημα ονομάζεται φάσμα αυτής. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι άμεση ( φτάνει χωρίς σκεδάσεις στη γη) και διάχυτη ( με σκεδάσεις και ανακλάσεις). Υπάρχουν τρεις ζώνες ακτινοβολίας: η υπέρυθρη, η ορατή, η υπεριώδης. Η ορατή ζώνη αποτελεί το ορατό μέρος του φάσματος. Είναι γνωστή ως ζώνη φωτεινών κυμάτων, που δίνει τον φωτισμό. Περιλαμβάνει όλα τα χρώματα της ίριδας. Η υπέρυθρη ζώνη είναι αόρατες ακτίνες που προκαλούν το αίσθημα της θερμότητας. Διακρίνονται σε μικρού, μεσαίου και μεγάλου μήκους. Η υπεριώδης ζώνη ή υπεριώδης ακτινοβολία χωρίζεται σε UV-C ακτινοβολία. Το όζον απορροφά όλη τη UV με μικρότερα μήκη κύματος. Είναι το πιο επικίνδυνο είδος της υπεριώδους ακτινοβολίας, καθώς με αυτήν έχουν επιτευχθεί εργαστηριακά μεταλλάξεις. Η UV-B ακτινοβολία. Προκαλεί το ερύθημα του δέρματος από παρατεταμένη παραμονή στον ήλιο αλλά μπορεί να γίνει επικίνδυνη. Η UV-A ακτινοβολία. Η δράση της είναι πολύ ηπιότερη εξαιτίας του μεγαλύτερου μήκους κύματος -πιο μαλακή ακτινοβολία-. Είναι το πιο ακίνδυνο είδος υπεριώδους ακτινοβολίας. Οι επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι πολλές, όπως: φωτογήρανση: η χρόνια επίδραση από την ηλιακή ακτινοβολία συνδέεται με την ανάπτυξη δερματικών αλλοιώσεων, ηλιακό έγκαυμα, καταρράκτη, πτερύγιο, επανενεργοποίηση επιχείλιου έρπητα και δερματικό κακοήθες μελάνωμα. 33 9) Επίλογος Ολοκληρώνοντας αυτή την ερευνητική εργασία διαπιστώσαμε σημαντικά πράγματα όπως και αναφέραμε παραπάνω, στα συμπεράσματα. Γενικά, στις μέρες μας γίνεται πολύς λόγος για τις ακτινοβολίες, πού λόγω της ραγδαίας εξέλιξης της τεχνολογίας, ιδιαίτερα αυτής των κινητών τηλεφώνων, μας έχουν γίνει πολύ οικείες προκαλώντας όμως και μια έκδηλη ανησυχία για την επικινδυνότητά τους, αφού και μικρά παιδιά ακόμα κάνουν εκτεταμένη χρήση τους. Εν πρώτοις θα πρέπει να πούμε ότι κυριολεκτικά ο πλανήτης μας, συνεπώς και οι κάτοικοί του, κολυμπά σε κάθε είδους ακτινοβολίες είτε φυσικές είτε ανθρώπινης προέλευσης. Ξεκινώντας από την κοσμική ακτινοβολία και την ακτινοβολία υποβάθρου (κατάλοιπο της δημιουργίας του Σύμπαντος κατά την κρατούσα θεωρία της Μεγάλης Εκρήξεως) και την ηλιακή ακτινοβολία, και φτάνοντας στις ακτινοβολίες πού εκπέμπονται από πάσης φύσεως ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές. Θα πρέπει πάντως να υπογραμμίσουμε ότι από την ανακάλυψη του ηλεκτρικού ρεύματος και την χρησιμοποίησή του από τον Έντισον το 1879 για φωτισμό των πόλεων, και ιδιαιτέρως κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, η έκθεση σε τεχνητές πηγές ακτινοβολίας αυξήθηκε ραγδαία, εξαιτίας των απαιτήσεων για ηλεκτρισμό, σε συνδυασμό με την καταιγιστική ανάπτυξη της ασύρματης τεχνολογίας και των εφαρμογών της. Εν προκειμένω μας απασχόλησαν οι ακτινοβολίες πού οφείλονται σε φυσικές και τεχνητές πηγές, οι λεγόμενες ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες πού εκπέμπονται από ηλεκτροφόρα καλώδια και μωροδιακούς πομποδέκτες, από ραδιοφωνικούς και τηλεοπτικούς πομπούς, από φούρνους και ψυγεία, από τηλέφωνα και υπολογιστές, από οτιδήποτε άλλο λειτουργεί με ρεύμα, αλλά και η ακτινοβολία πού εκπέμπεται από τα ραδιενεργά υλικά κατά την εκδήλωση του φαινομένου της ραδιενέργειας. Στη φύση και στην καθημερινή ζωή υπάρχουν άπειρες πηγές εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το γήινο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, οι μαγνήτες, εκατοντάδες οικιακές συσκευές, το ραδιόφωνο, η τηλεόραση, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, το ηλιακό φως, οι μηχανές lazer, είναι πηγές εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. 34 10) Βιβλιογραφία 10.1. Βιβλία 1. American Society of Heating Refrigeration and Air-Conditioning Engineering, (2005). Atlanta: ASHRAE Handbook “Fundamentals” 2. Jordan, R.C. (1962), Daily Insolation on Surfaces Titled Toward and Equator. ASHRAE Journal 3. Labs, K. (1989), Earth Coupling. Cambridge: M.I.T. Press 4. Pitts, D.R., Sissom L.E. (1977), Theory and Problems of Heat Transfer. New York: McGraw-Hill 3. Αντωνίου, Ν., Δημητριάδης, Π., Καμπούρης, Κ., Παπατσίμπα, Λ. Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Υπουργείο Εθνικής Παιδείας και Θρησκευμάτων, επιμ. Θερμότητα. Φυσική Β΄ Γυμνασίου (Η΄έκδοση). Oργανισμός Eκδόσεων Διδακτικών Βιβλίων. 4. Αποστολάκης, Ε.Γ., Παναγοπούλου, Ε., Σάββας, Σ., Τσαγλιώτης, Ν., Πανταζής, Γ., Σωτηρίου, Σ., Τόλιας, Β., Τσαγκογέωργα Α., Καλκάνης Γ. Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Υπουργείο Εθνικής Παιδείας και Θρησκευμάτων, επιμ. Ενέργεια. Φυσική Στ΄Δημοτικού (Ε΄2008 έκδοση). Oργανισμός Eκδόσεων Διδακτικών Βιβλίων. 5. Βαζαίος, E. (1987), Εφαρμογές της Ηλιακής Ενέργειας, Γ' έκδοση. Αθήνα 6. Γαγλία, Α., Κοντογιαννίδης, Σ. (2008), Βάση Δεδομένων Ηλιακής Ακτινοβολίας, Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας. Αθήνα: Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών 7. Ιωάννου, Α., Ντάνος, Γ., Πήττας, Α., Ράπτης, Σ. Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Υπουργείο Εθνικής Παιδείας και Θρησκευμάτων, επιμ. Κύματα. Φυσική Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ΄Τάξης Γενικού Λυκείου (Η' 2008 έκδοση). Oργανισμός Eκδόσεων Διδακτικών Βιβλίων. 8. Κορνάρος, Γ. (1999), Κλιματικά Στοιχεία των Σταθμών της ΕΜΥ – Περίοδος 1955 έως 1997. Αθήνα: Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία – ΕΜΥ, Δ/νση Κλιματολογίας, Τμήμα Ελέγχου Επεξεργασίας. 9. Ματζαράκης, Π., Κατσούλης, Δ. (2006), Sunshine duration hours over the Greek region. Theor.Appl. Climatol. 10. Πελεκάνος, Α., Παπαχριστόπουλος, Κ. (1980), Σύνταξη πινάκων μετεωρολογικών στοιχείων για ηλιακές εφαρμογές, των κυριότερων πόλεων της Ελλάδας. Αθήνα: Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας 10.2. Ιστοσελίδες 1. Εισαγωγή στην Ηλιακή Ενέργεια, στο: www.ccs.neu.edu/home/feneric/solar (προσπελάστηκε στις 2/4/2013) 35 2. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία – Γνώσεις, στο: www.eekt.gr (προσπελάστηκε στις 14/4/2013) 3. Ηλιακή ακτινοβολία, στο: www.wikipedia.qwika.com 4/4/2013) (προσπελάστηκε στις 4. Ηλιακή ενέργεια, στο: www.encyclopedia.com/topic/solar_energy (προσπελάστηκε στις 5/4/2013) 5. Μπάης, Α., Η υπεριώδης ακτινοβολία και επιδράσεις στον άνθρωπο, στο: www.retscreen.net (προσπελάστηκε στις 10/4/2013) 6. Το Παράξενο «Μωσαϊκό» του Ήλιου, στο: www.aragma.gr (προσπελάστηκε στις 13/4/2013) 7.Υπεριώδης ακτινοβολία, στο: www.Wikipedia.gr (προσπελάστηκε στις 1/4/2013) 36