Солнце - главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.
Структура Солнца
Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.
- Ядро.
- Зона лучистого переноса.
- Конвективная зона.
- Атмосфера: фотосфера, хромосфера, корона, солнечный ветер.
Диаметр солнечного ядра составляет 150-175 000 км, около 20-25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.
Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.
Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность - это и есть конвекция.
Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.
Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы - спикулы.
Последняя внешняя оболочка нашей звезды - корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны - 1-2 млн К, но есть участки с 20 млн К.
Солнечный ветер - это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.
Солнечное излучение
Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.
Солнце - самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:
- ультрафиолетовые лучи;
- видимый свет - 44% солнечной энергии (преимущественно желто-зеленый спектр);
- инфракрасные лучи - 48%;
- рентгеновское излучение;
- радиационное излучение.
Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.
Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.
Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.
Воздействие УФ лучей
Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.
На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:
- способствует выработке витамина D;
- обладает антисептическими свойствами;
- вызывает появление загара;
- усиливает работу кроветворных органов;
- повышает свертываемость крови;
- увеличивается щелочной резерв;
- дезинфицирует поверхности предметов и жидкости;
- стимулирует обменные процессы.
Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.
В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.
Воздействие ИК лучей: почему и как Солнце греет
Все тепло на Земле - это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.
Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.
Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:
- обеззараживают;
- улучшают метаболизм;
- стимулируют кровообращение;
- снимают болевые ощущения;
- нормализуют водно-солевой баланс;
- укрепляют иммунитет.
Почему зимой Солнце греет слабо
Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй - Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.
Если посмотреть на Солнце, когда оно частично закрыто облаками и прячется за этими комками атмосферной воды, вы можете увидеть знакомое зрелище: лучи света, пробивающиеся сквозь облака, и падающие на землю. Иногда они кажутся параллельными, иногда кажется, что они расходятся. Иногда может видеть форму Солнца через облака. Почему так происходит? Наш читатель на этой неделе спрашивает :
Можете ли вы объяснить мне, почему в облачный день можно видеть лучи солнца, пробивающиеся сквозь облака? Мне кажется, что поскольку Солнце гораздо больше Земли, и поскольку его фотоны доходят до нас по примерно параллельным путям, мы должны видеть всё небо равномерно освещённым, а не наблюдать небольшой шар света.
Большинство людей даже не задумываются над удивительным фактом существования солнечных лучей.
В типичный солнечный день всё небо освещено. Лучи Солнца падают на Землю почти параллельно, поскольку Солнце очень далеко и оно очень велико по сравнению с Землёй. Атмосфера достаточно прозрачна для того, чтобы весь солнечный свет доходил до поверхности Земли или рассеивался во всех направлениях. Последний эффект и отвечает за то, что в пасмурный день на улице что-то можно рассмотреть – атмосфера отлично рассеивает солнечный свет и заполняет им окружающее пространство.
Именно поэтому в яркий солнечный день ваша тень будет темнее остальной поверхности, на которую она падает, но всё-таки останется подсвеченной. В вашей тени можно рассмотреть землю точно так же, как если бы Солнце скрылось за облаками, и тогда всё остальное становится таким же неярким, как ваша тень, но всё-таки освещается рассеянным светом.
Памятуя об этом, вернёмся к феномену солнечных лучей. Почему, когда Солнце прячется за облаками, иногда можно видеть лучи света? И почему иногда они выглядят, как параллельные колонны, а иногда – как расходящиеся?
Первое, что нужно понять, это то, что рассеивание солнечного света, когда он сталкивается с частицами атмосферы и перенаправляется во все стороны, работает всегда – прячется Солнце за облаками или нет. Поэтому днём всегда присутствует базовый уровень освещения. Поэтому это и есть «день», и поэтому, чтобы найти днём темноту, вам нужно поглубже забраться в пещеру.
А что же такое лучи? Они происходят от промежутков или тонких участков облаков (или деревьев или других непрозрачных объектов), не блокирующих солнечный свет. Этот идущий напрямую свет кажется более ярким, чем его окружение, но его заметно, только если он контрастирует с тёмным, теневым фоном! Если это свет будет повсюду, в нём не будет ничего примечательного, наши глаза приспособятся к нему. Но если яркий луч света оказывается светлее своего окружения, ваши глаза отмечают это и сообщают вам о разнице.
А что насчёт формы лучей? Вы можете подумать, что облака работают, как линзы или призмы, отклоняя или преломляя лучи и заставляя их расходиться. Но это не так; облака поглощают и переиспускают свет одинаково во всех направлениях, поэтому они и непрозрачны. Эффект с лучами возникает только там, где облака не поглощают большую часть света. При проведении измерений оказывается, эти лучи на самом деле параллельны, что соответствует большому расстоянию до Солнца. Если вы понаблюдаете за лучами, направленными не к вам и не от вас, а перпендикулярно линии вашего зрения, вы именно это и обнаружите.
Причина, по которой нам кажется, что лучи «сходятся» к Солнцу та же самая, по которой нам кажется, что рельсы или полотно дороги сходится в одной точке. Это параллельные линии, одна часть которых оказывается ближе к вам, чем другая. Солнце находится очень далеко, и точка, из которой исходит луч, находится дальше от вас, чем точка его соприкосновения с Землёй! Это не всегда очевидно, но именно поэтому лучи принимают форму лучей, что хорошо заметно, когда становится видно, насколько близко вы находитесь к концу луча.
Поэтому наличием луча мы обязаны перспективе окружающих его теней и возможности наших глаз различать яркость прямого света и окружающей его относительной темноты. А причина, по которой лучи кажутся сходящимися, лежит в перспективе, и в том, что точка приземления этих на самом деле параллельных лучей света находится ближе к нам, чем их начальная точка в нижней части облаков. Вот такая наука у солнечных лучей, и вот почему они выглядят именно так!
Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН.
Вы уже знаете, что солнечная система сформировалась приблизительно 5 миллиардов лет назад в результате сжатия газово-пылевого облака (см. «Наука и жизнь» № ). размеры её весьма внушительны: диаметр орбиты самой дальней карликовой планеты Плутон составляет 15 триллионов километров, световой луч преодолевает их за 11 часов. между тем солнечная система составляет лишь очень малую часть нашей Галактики - млечного Пути, чей диаметр около 100 тысяч световых лет. мы, земляне, живём практически на полпути от центра Галактики до её края - 27 тысяч световых лет в обе стороны.Cолнце - единственная звезда и центральное тело солнечной системы - вращается вокруг галактического центра со скоростью 220 км/с и совершает полный оборот за 226 миллионов лет - таков для нас галактический год. По сравнению с земным годом (365 дней) размеры Галактики представляются просто грандиозными.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Смена времён года происходит на Земле во время движения планеты вокруг Солнца.
Жизненный цикл Солнца.
Внутреннее строение Солнца.
Гелиоцентрическая система Коперника
Солнце по-гречески называется Гелиос. Греки считали, что Гелиос живёт на востоке в прекрасном дворце, окружённом временами года - летом, зимой, весной и осенью. Когда утром Гелиос выезжает из своего дворца, звёзды гаснут, ночь сменяется днём. Звёзды вновь появляются на небе, когда вечером Гелиос исчезает на западе, где он пересаживается из колесницы в прекрасную лодку и переплывает море к месту восхода.
В Древней Руси тоже поклонялись богу Солнца. Его называли Ярило и в честь него каждый год весной устраивали празднества и гулянья.
На протяжении очень долгого времени люди считали, что в центре Вселенной покоится неподвижная Земля, а вокруг неё движутся все небесные тела, включая Солнце. (Такая модель называется геоцентрической: греческое слово «geo» означает «Земля».) У астрономов возникала масса трудностей в изучении движения звёзд и планет. Получалось, что они движутся по замысловатым траекториям, выделывая сложные петли и зигзаги. Но вот наконец в XVI веке польский астроном Николай Коперник разработал гелиоцентрическую систему мира. В её основе лежали следующие утверждения:
В центре мира находится не Земля, а Солнце;
Земля вращается вокруг своей оси;
Земля, как и все другие планеты, обращается вокруг Солнца по окружности.
С открытием Коперника всё встало на свои места: стало понятно, как движутся планеты вокруг Солнца, и нашло объяснение видимое движение Солнца среди звёзд.
Солнце удерживает своим притяжением планеты и их спутники, астероиды, метеориты и прочие тела, которые вращаются вокруг него в одном направлении по эллиптическим орбитам. Самой большой угловой скоростью обладает ближайшая к Солнцу планета Меркурий - она совершает полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток; самая удалённая планета Нептун - за 165 лет. Между ними расположились Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Уран.
Плутон, открытый в 1930 году, считался планетой до 24 августа 2006 года. В тот день на основании результатов по-следних исследований Международный астрономический союз лишил его этого статуса.
Почему Солнце всходит и заходит?
Земля - третья планета Солнечной системы - совершает полный оборот вокруг Солнца, как известно, за 365 дней. Два раза в году - 21 марта и 23 сентября - Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе, а день равен ночи (ровно по 12 часов). 21 марта называется днём весеннего равноденствия (начало астрономической весны). 23 сентября - день осеннего равноденствия (начало астрономической осени).
А когда же начинаются астрономические зима и лето? Зима - 22 декабря (самый короткий день зимнего солнцестояния), а лето - 22 июня (самый длинный день летнего солнцестояния). В эти дни Солнце, конечно, не восходит точно на востоке и не заходит точно на западе. Оно появляется летом на северо-востоке, а зимой - на юго-востоке; заходит летом - на северо-западе, а зимой - на юго-западе. Так Солнце прогуливается по небу каждый день на протяжении нескольких миллиардов лет!
Гномон и световая астрономическая линейка
Первым астрономическим инструментом для наблюдений за Солнцем была обыкновенная палка. Ею пользовались когда-то древние астрономы. Палка - инструмент, конечно, очень простой, но если воткнуть её вертикально в землю, то можно наблюдать за тенью, которую она отбрасывает, когда освещается Солнцем. В астрономии её называют «гномон». Чем выше поднимается Солнце, тем короче тень от гномона. Самая короткая тень бывает в полдень, когда Солнце находится на юге, в наиболее высокой точке своего пути.
Люди придумали разные способы, с помощью которых можно определить расстояние до небесных тел - Луны, Солнца, звёзд. Для этого потребовались и математика, и очень точные измерительные приборы, и многое другое. Но самым главным помощником в определении расстояния до звёзд и планет стал световой луч. Проворнее луча нет ничего, только он может за одну секунду пролететь целых 300 тысяч километров. Например, световой луч от Солнца достигает Земли за 8 минут 20 секунд и пролетает за это время почти 150 миллионов километров - именно на таком расстоянии от Солнца находится наша Земля.
Вообразить себе 150 миллионов километров очень трудно, в обычной жизни людям с такими расстояниями не приходится иметь дело. Если человек отправляется из Москвы в Санкт-Петербург, ему предстоит проехать или пролететь всего около 700 километров. Тысячи километров отделяют Москву от Владивостока. Десятки тысяч километров потребуется преодолеть, чтобы совершить кругосветное путешествие. Конечно, быстрее всех Землю облетали космонавты. Например, Юрий Алексеевич Гагарин - первый в мире космонавт - облетел Землю за 108 минут с первой космической скоростью - 8 км/с. А до Солнца даже при второй космической скорости - 11,2 км/с - пришлось бы лететь несколько месяцев.
Когда люди узнали, на каком расстоянии от Земли находится Солнце, они поняли, что оно очень большое. С чем же сравнить Солнце, чтобы понять, как оно велико? Наверное, лучше всего - с Землёй, на которой мы живём. Попробуем вообразить себе большущий пустой шар такой величины, как Солнце, и много «маленьких» шариков размером с Землю. Сколько же «маленьких» шариков поместится в одном большом? Оказывается, 1 миллион 300 тысяч! Диаметр Земли - 12 756,2 километра, а Солнца - в 109 тысяч раз больше. В Солнце сосредоточено около 99,8 процента массы всех тел Солнечной системы, вместе взятых, - это приблизительно 2 10 27 тонн.
Почему Солнце светит и греет?
Мы бы не могли существовать, если бы Солнце вдруг перестало светить и греть. На Земле стало бы так холодно, что замёрзла бы не только вода в реках, морях и океанах, но даже и воздух, которым дышат люди, животные и растения. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле, влияет на погоду и климат, участвует в фотосинтезе.
А светит и греет Солнце потому, что оно очень горячее: у поверхности - почти 6 тысяч градусов, а в центре - 15 миллионов градусов. При такой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскалённые газы. Значит, Солнце - огромный, массивный шар, состоящий из раскалённого газа. На самом деле на Солнце не могут существовать даже крохотные частички - атомы, из которых вообще состоит всё живое и неживое в природе. Атомы, очень прочные на Земле, на Солнце расщепляются на ещё более мелкие частицы. Каждую секунду в энергию превращается 4,26 миллиона тонн солнечного вещества, но это ничтожное количество по сравнению с массой Солнца. Даже на огромном расстоянии Солнце может растопить льды, поднять температуру воды в реках и морях, согреть или остудить Землю - оно может всё!
Солнце обладает сильнейшим магнитным полем. Изменение магнитного поля - его называют солнечной активностью - вызывает разные эффекты: солнечные пятна, вспышки, солнечный ветер, выбросы в виде протуберанцев - гигантских фонтанов раскалённого газа, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем. Протуберанцы могут достигать в высоту 600 тысяч километров - это примерно в 50 раз больше диаметра Земли, а в ширину - 20 тысяч километров. Таким образом, объём среднего протуберанца в 100 раз больше объёма Земли, но, так как он состоит из разреженных газов, его масса очень мала.
Временами на поверхности Солнца появляются пятна. Их так и называют - «солнечные пятна». Они состоят из газа, но не такого горячего, как само светило. Температура Солнца у поверхности, если вы помните, 6 тысяч градусов, в пятнах -4 или 5 тысяч градусов. Оттого что пятна холоднее, мы видим их более тёмными. Сейчас известно, что пятна - области выхода в атмосферу наиболее сильных магнитных полей.
Ещё у нашего светила есть солнечная корона - внешний слой солнечной атмосферы. Корона состоит из поднимающегося из глубин Солнца раскалённого газа и плазмы и является источником сильного радиоизлучения. Из-за хаотичного изменения плотности, температуры и скорости выбрасываемого вещества возникают ударные волны. Структура короны постоянно меняется. Астрономы в специальные солнечные телескопы наблюдают, как под действием магнитного поля в короне возникают очень красивые фигуры - их называют «лучи», «перья», «опахала», «арки», «петли». Только не пытайтесь смотреть на Солнце в простой бинокль или телескоп - можно ослепнуть. На солнечных телескопах - их называют «внезатменные коронографы» - стоят специальные фильтры, смотреть в них неопасно.
Вокруг солнечной короны «дует» солнечный ветер. Он представляет собой поток ионизированных частиц, в основном гелиево-водородной плазмы, истекающий из короны со скоростью более 1000 км/с в окружающее космическое пространство. Такие нешуточные «бури» и «тайфуны» бушуют вокруг Солнца, не затихая ни на минуту. С солнечным ветром связано много природных явлений на Земле - это, например, полярные сияния и магнитные бури, заставляющие стрелку компаса беспорядочно колебаться.
Каким же образом внутри Солнца всё время поддерживается температура в миллионы градусов? Это очень сложный и важный вопрос, над которым долго размышляли многие астрономы и физики. Сейчас почти все они не сомневаются в том, что в центральной части Солнца идут термоядерные реакции, в результате которых водород превращается в гелий. Причём плотность вещества там в 150 раз больше плотности воды и в 7 раз больше плотности самого тяжёлого металла на Земле - осмия. Такой необыкновенный «костёр» пылает внутри Солнца миллиарды лет и будет пылать ещё по крайней мере столько же. И пока он там пылает, Солнце будет посылать свет и тепло каждому из нас и всему живому на Земле.
Солнце - термоядерный обогреватель Земли
Наше — довольно обычная звезда для Млечного Пути — не самая яркая, не самая большая и имеет возраст всего 4,5 миллиарда лет. На настоящий момент Солнце единственная известная нам звезда, чьи свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, нам известной. К счастью для нас, Солнце еще светило в тем времена, когда несколько сотен тысяч лет назад появились первые люди. Но откуда у Солнца может быть столько топлива? Почему оно до сих пор не погасло, как свеча или костер? И когда же наша звезда окончательно выгорит?
Почему светит Солнце?
Этот вопрос поднимался учеными уже в XIX веке. В то время ученым было известно только два способа, которыми Солнце могло бы генерировать энергию: либо оно создавало тепло и свет в результате гравитационного сжатия — оно стягивалось к центру и излучало энергию (в виде тепла, ощущаемого нами на ), поэтому со временем стало бы уменьшаться. Либо Солнце горело буквально как уголь в печи — в результате химической реакции, знакомой нам всем, и возникающей, когда мы разжигаем огонь. Взяв за основу то, что любая из перечисленных гипотез могла бы поддерживать объяснение функционирования Солнца, ученые тех лет точно рассчитали, какое время наше светило могло бы существовать, если бы на нем происходил соответствующий процесс. Но ни один результат не совпал с той цифрой, которую исследователи знали о возрасте — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него не было бы топлива уже задолго до того, как мы появились на сцене эволюции. Стало очевидно, что на Солнце происходило что-то другое.
Уравнение Энштейна
Несколько десятилетий спустя, вооружившись знаменитым уравнением Эншнейна E = mc2, которое предсказывало, что любая масса должно иметь эквивалентное количество энергии, британские астрономы 1920-х годов предположили, что Солнце фактически превращало свою массу в энергию. Однако вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу и почерневший углерод (излучая свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Термоядерное топливо Солнца
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречается с другим атомом водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкивают друг друга. Это предотвращает встречу одного из протонов друг с другом. Но ядро Солнца сильно разогрето и находится под таким давлением, что атомы перемещаются с большой кинетической энергией, которая позволяет им преодолевать силу, связывающую их структуру, и электроны начинают отделяться от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно находящиеся внутри ядра атома водорода, могут касаться друг друга и объединяются в ядра других элементов в результате процесса, называемого термоядерным синтезом
. Эта реакция происходит с высвобождением колоссального количества энергии.
Так же, как и внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца врезаются друг в друга каждую секунду. В результате таких столкновений чаще всего случается, что четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. В результате такого синтеза часть массы этих четырех микроскопических протонов оказывается «потеряна», поскольку атом гелия весит меньше, чем суммарно четыре протона. Но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто навсегда исчезнуть, эта масса превращается в неимоверное количество энергии — каждую секунду Солнце излучает 3,9 × 10 в степени 26 Вт мощности. (Это такое огромное количество энергии, что, честно говоря, нельзя привести никакой аналогии с земными процессами. Возможно, это число можно оценить следующим образом: такое количество ватт намного больше, чем все электричество, которое весь мир будет тратить текущими темпами более нескольких сотен тысяч столетий).
Сколько будет гореть Солнце?
Эффективность реакции термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце постоянно излучает тепло, — энергия, выделяемая путем превращения всего одного килограмма водорода в гелий эквивалентна той, которая выделяется при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце достаточно массивно и относительно молодо, считают, что оно использовало только около половины своего топлива — водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь свой водород в гелий, и звезда умрет. Но не переживайте. Этого не произойдет еще примерно 5 миллиардов лет.
Как так получилось, что солнечный свет, когда-то рассматриваемый как божественная сила в некоторых культурах, стал классифицироваться как канцероген 1-го класса Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ)? Это вопрос, поставленный фотобиологом доктором Александром Вуншем, генеральным директором Medical Light Consulting в Гейдельберге, Германия.
Это фундаментальный вопрос, поскольку он раскрывает дихотомию между солнечным светом в древней и современной культурах. Когда-то почитаемый как целебная сила, сегодня солнечный свет считается виновником болезней, и людям настоятельно рекомендуется в значительной степени избегать этого естественного элемента.
Раньше солнечный свет боролся с «болезнями тьмы»
Солнечный свет использовался в медицинских целях в Древней Греции и Аравии. В Древнем Египте он использовался для борьбы с микробами. Первое «официальное» сообщение о медицинском потенциале Солнца произошло от Геродота в VI веке до нашей эры.
Он посетил район Средиземного моря, где хранились черепа после битвы, и отметил значительное различие в толщине между египетским и персидским черепами. В то время как египетские черепа были плотными, персидские черепа были тонкими и довольно хрупкими. Вунш сказал:
"Итак, это первая идея или первый отчет из прошлого о том, что существует связь между солнечным светом и прочностью костей человека.
Об этом рассуждал Геродот: солнечный свет упрочняет кости, черепа, он думал, что да, египтяне, они бреют головы, они молились солнцу [и] у них непокрытая кожа.
Персы носили большие шляпы и защищались от солнечного облучения. Он был первым, кто получил представление о вещах, которые мы позже узнали о витамине D. "
Формы поклонения солнцу существовали менее 100 лет назад, и вплоть до 1950-х годов солнечный свет широко использовался для лечения так называемых болезней темноты: туберкулеза и рахита.
Доктор Нильс Финсен одним из первых исследовал влияние солнечного света с научной точки зрения, и в 1903 году он получил Нобелевскую премию за разработку метода использования солнечного света для лечения кожного проявления туберкулеза, известного как волчанка. Согласно Вуншу:
" … [С]естры - Финсен назвал их "эльфами света" - использовали концентрированный солнечный свет, который фокусировался с помощью кварцевых линз на пораженный участок кожи, используя ручки с выдолбленными камерами, покрытыми с обеих сторон кварцевой хрустальной линзой.
Сжатие облученной кожи значительно улучшило проникновение света. Две подгонки были использованы для подключения гибких труб, проводящих охлаждающую воду, для предотвращения тепловых ожогов кожи. Этот вид лечения работал отлично …"
Единственная проблема заключалась в том, что достаточно сильный солнечный свет был доступен только в течение ограниченного числа дней в году в северных широтах.
Затем он придумал форму лечения, используя электрические лампы углеродной дуги, которые способствовали созданию того, что сейчас известно как фототерапия, или использование света при лечении физических и психических заболеваний.
Гелиотерапия: использование солнечного света для лечения
Работа Финсена по лечению волчанки с использованием солнечного света проложила путь для работы швейцарского доктора Огюста Ролльера. «Этот человек впоследствии стал мастером современной гелиотерапии, солнечным врачом», - сказал Вунш, ссылаясь на использование солнечного света в качестве формы терапевтического лечения болезней.
Роллер успешно справлялся не только с кожным проявлением туберкулеза, но и с системным проявлением болезни. Он лечил пациентов солнечным светом, постепенно адаптируя их к воздействию солнца.
Роллер, который написал учебники по гелиотерапии, подчеркивает, что состав различных частей светового спектра имеет решающее значение не только для максимальной пользы воздействия солнца, но и для защиты от возможных повреждений.
Например, хотя UVB синтезирует витамин D в вашей коже, он также может изменить структуры ДНК, а ультрафиолетовые лучи (UVA) в солнечном свете могут продуцировать в ткани реакционноспособные виды кислорода, что приводит к повреждению.
Чтобы справиться с этими побочными эффектами, вашей коже нужны другие части светового спектра, такие как ближний инфракрасный и красный свет, которые передают энергию вашим клеткам. Вунш продолжил:
«У Роллера был почти 50-летний опыт гелиотерапии к концу его медицинской карьеры, и он конкретно упоминает в своем последнем учебнике, что он никогда не видел рака кожи, вызванного гелиотерапией. И наоборот: он даже лечил рак кожи солнечным светом».
Раскрыт секрет синтеза витамина D
В 1928 году Адольф Винаус был награжден Нобелевской премией за открытие процесса синтеза витамина D.
Было обнаружено, что свет UVB приводит к фотосинтезу витамина D во внешних слоях кожи, и Винаус разработал первый медицинский препарат концентрированного витамина D, который до сих пор используется, например, для борьбы с рахитом у детей.
Солнечные лампы использовались даже для группового лечения, в том числе для шахтеров. Ежедневная доза ультрафиолетового излучения помогала им «усердно работать», сказал Вунш. Тем не менее, даже тогда большинство врачей считали, что солнечный свет превосходит искусственный свет, и это правдиво и сегодня.
Не только производство витамина D делает пребывание на солнце настолько полезным, но также доступ к его полному спектру света. Согласно Вуншу:
«... [И]стория показывает, что при разумном использовании, естественный, а также искусственный солнечный свет могут выступать в качестве основного инструмента вмешательства для предотвращения и лечения разрушительных заболеваний.
У наших предков были навыки, знания и технологии для использования солнечного света во всех климатических регионах нашей планеты, некоторые из этих знаний утеряны бесследно. До эпохи антибиотиков фототерапия была ультрасовременным методом лечения в медицине того времени. Там, где естественный солнечный свет был недоступен, искусственный солнечный свет был успешно использован для восполнения пробелов.»
Хотя наши предки научились лечить наиболее очевидные болезни тьмы с помощью солнца, многие люди сегодня по-прежнему страдают от недостатка солнечного света.
Предполагается, что ваша кожа подвергается солнечному воздействию постепенно
По словам Вунша, все растения и животные точно знают, сколько солнца для них полезно. «Растения закрываются или отворачивают листья до тех пор, пока не появятся их молекулярные световые зоны сбора. Животные ищут тень и защищают себя мехом», - говорит он.
Кожа человека не защищена от солнечного света волосами, как у многих других млекопитающих. Вместо этого человеческая кожа невероятно сложна и она разработала новые способы защитить себя от солнечной радиации при отсутствии густого волосяного покрова.
При постепенном воздействии солнечного света возникает механизм солнечной акклиматизации, который вызывает процесс утолщения. «... [Г]лавной целью утолщения является накопление естественной защиты от солнца путем специфического изменения оптических свойств эпидермиса», - объясняет Вунш.
Вашей коже может потребоваться до четырех недель, чтобы полностью адаптироваться к местным солнечным условиям, чтобы кератиноцитовый и корнеоцитовый слои кожи стали достаточно насыщены меланиновым пигментом. Кроме того, остаточная ДНК в кератиноцитах в остистом слое вашей кожи действует как дополнительная естественная защита от солнца.
ДНК способна трансформировать 99,9% фотонной энергии из коротковолновых фотонов непосредственно в тепло, что означает, что только 0,1 процента превращаются в потенциально опасные свободные радикалы. То же самое относится и к меланину. Химические солнцезащитные средства, однако, часто приводят к созданию свободных радикалов. Согласно Вуншу:
«... [Е]сли вы посмотрите на химические солнцезащитные кремы, те солнцезащитные средства, которые были использованы 20 лет назад, у них коэффициент конверсии фотонов составляет всего 10 процентов, а это означает, что 90 процентов фотонной энергии будут преобразованы в кислородные радикалы, в свободные радикалы.
И даже современные солнцезащитные кремы имеют коэффициент конверсии фотонов от 80 до 81 процента. Если вы используете химические солнцезащитные кремы, они проникают в вашу кожу и производят дополнительные реактивные виды кислорода.»
Как еще на вас влияет солнечный свет?
Мы только начинаем понимать множество способов воздействия солнца на здоровье человека. В видео выше вы можете посмотреть мое интервью с Вуншем, в котором объясняется, почему солнце необходимо для оптимального здоровья.
Люди адаптированы к солнечному свету как к комплексному стимулу, который при соответствующей дозировке помогает поддерживать работу наших биологических систем. Вунш объясняет:
«Солнечный свет вызывает скоординированные эффекты эндокринной адаптации, он влияет на симпатическую и парасимпатическую активность и является основным циркадным и сезонным стимулом для биологических часов тела... Наша система через глаза и через кожу обнаруживает цвет света в окружающей среде, чтобы адаптировать гормональную систему к конкретным потребностям времени и места.
Другое дело, если мы сидим под солнцем в пустыне, или если мы сидим под лиственной крышей или под деревом где-то в лесу. Цвета вокруг нас через глаза рассказывают нашему мозгу, среднему мозгу [и] гормональным центрам управления, что происходит вокруг нас и что нужно делать, чтобы справиться с этой конкретной ситуацией.»
Учитывая многие важные преимущества воздействия солнца, классификация ВОЗ солнечного света в качестве канцерогена (и рекомендации по предотвращению солнечного воздействия) сродни тому, что кислород может вызвать рак, потому что это молекула-предшественник для свободных радикалов, и поэтому мы все должны перестать дышать, говорит Вунш.
Становится ясно, что регулярное облучение полным спектром света необходимо и полезно для большинства людей, и общественное здравоохранение выиграет от того, что поможет людям понять оптимальную «дозу» солнечного света, вместо того чтобы советовать им избегать солнца.
Чтобы узнать больше, почитайте 100-летнюю книгу «Световая терапия»
Если вам интересно узнать больше, Вунш рекомендует книгу «Световая терапия» доктора Джона Харви Келлога, которая изучает мощную силу света в качестве терапевтического метода воздействия. Хотя эта книга относится к светотерапии, используемой с 1876 по 1927 год, Келлог рассказывал о времени, когда светотерапия будет использоваться в каждой больнице.
Вунш считает, что сейчас для этого самое время, и люди готовы снова «увидеть свет» буквально и образно. Он приходит к выводу, что только свежий воздух так же полезен как солнечный свет в качестве профилактической меры (а воздействие солнечного света обычно идет рука об руку со свежим воздухом), отмечая:
«Отсутствие солнечного света, вероятно, является доминирующим фактором в повышении смертности от туберкулеза и дегенеративного расстройства путем предотвращения нормального развития и снижения жизненной силы в облачных регионах.
... [И]нтерес к светотерапии и свету как профилактическому методу терапии поднялся до такой степени, что скоро наступит тот день, когда каждый колледж и каждая государственная школа будут снабжены устройствами для принятия солнечных ванн, а искусственный солнечный свет, который излучают дуговые лампы, будет установлен в школах, фабриках, офисных зданиях, общежитиях колледжей, детских садах и в хорошо обставленных отелях и частных домах.
Значительная часть цивилизованного мира живет в тени, становится бледной и, как следствие, слабой. Пришло время, когда все человечество должно следовать завету Священного Писания и «ходить по свету». Это говорил Келлог 100 лет назад, и мне кажется, что это все еще актуальное послание для всех нас.»
