Місце зеленої рослини в економіці природи. Промениста енергія

Ви перебуваєте: Місце зеленої рослини в економіці природи

Коли в термоядерній 'топленні' Сонця водень перетворюється в гелій, енергія вивільняється у формі випромінювання різних видів. Ці різні види випромінювання, що утворюють безперервний спектр енергій, різняться по довжинах хвиль (мал. 1.3). Довжини хвиль зручно виражати в нанометрах (один нанометр - це мільярдна частина метра, 10-9 м). Видима частина спектра охоплює довжини хвиль від 400 до 700 нм. (У деяких людей поріг сприйнятливості з боку коротких і довгих хвиль трохи зрушать, але в якості середніх зазначені межі цілком можна прийняти.) Нижня межа (400 нм) відповідає синьо-фіолетовому кінцю спектра, а верхній (700 нм) - червоному його кінцю; окремі кольори спектра розташовуються в наступному порядку: фіолетовий, синій, зелений, жовтий, жовтогарячий, червоний. Рослини сприймають випромінювання майже точно в тому ж інтервалі довжин хвиль, що й людське око, якщо тільки не вважати деяких груп бактерій, здатних використовувати інфрачервоні промені, невидимі для ока.

На початку нашого століття німецький фізик Макс Планк установив, що промениста енергія існує у вигляді окремих 'порцій', або квантів (інакше фотонів), і що енергія цих квантів прямо пропорційна частоті випромінювання.

Оскільки швидкість поширення всіх видів випромінювання однакова (3-1010 див/с), а добуток частоти випромінювання на довжину хвилі дорівнює швидкості світла частота випромінювання може бути визначена по довжині хвилі й 'навпаки. Ясно, що чим більше довжина хвилі, тем нижче частота й тем менше енергія квантів. Так, квант ультрафіолетового випромінювання має більшу енергію, що квант синього світла, а цей останній у свою чергу несе більше енергії, чому квант червоного світла.

При зіткненні з якою-небудь молекулою квант променистої енергії може бути поглинений цією молекулою. У результаті поглинання енергії молекула переходить в 'збуджений стан', і в такому стані вона виявляється здатної вступити в реакцію, яка була для цієї молекули фактично неможливої, коли вона перебувала на більш низькому енергетичному рівні. Щоб викликати певну хімічну реакцію, квант повинен мати енергію, що перевищує якусь критичну величину, характерну для даної реакції. Кванти рентгенівських і короткохвильових ультрафіолетових променів можуть, наприклад, вибивати з атомів електрони, перетворюючи атоми в іони. Кванти видимої області спектра несуть менше енергії й не здатні викликати іонізацію; однак якщо вони поглинаються пігментами хлоропластів, то вони можуть осущест вити перетворення З2 у глюкозу. Кванти інфрачервоного (теплового) діапазону не здатні викликати ні однієї із цих реакцій, але вони можуть викликати інші перебудови молекул, що вимагають менших кількостей енергії.

Сонячна радіація, досить складна по своєму складу, досягає поверхні Землі в сильно зміненому виді. Наприклад, озоновий шар атмосфери ('озоновий щит Землі') інтенсивно поглинає ультрафіолетові промені. Це досить сприятливий факт, тому що якби ультрафіолетове випромінювання досягало земний поверхні неослабленим, то воно сильно ушкоджувало б усе живе на нашій планеті. Останнім часом деякі вчені висловлюють побоювання, що озоновий щит Землі може виявитися частково зруйнованим у результаті діяльності людину, зокрема під впливом вихлопів надзвукових літаків і внаслідок нагромадження в атмосфері фторорганических з'єднань, використовуваних в аерозольних балонах. Такий ефект мав би, звичайно, пагубні наслідки для життя на Землі. Інфрачервоне випромінювання Сонця поглинається головним чином присутніми в атмосфері водяними парами, а також у якійсь мірі двоокисом вуглецю, хоча її зміст в атмосфері дуже невелике; завдяки цьому поглинанню температура на поверхні Землі підтримується в межах, прийнятних для живих організмів. Проходить крізь атмосферу й досягає поверхні Землі по перевазі те випромінювання, яке відповідає видимої й інфрачервоної областям. Саме це випромінювання становить основу енергетики всіх живих систем на Землі. Певну частину цієї променистої енергії вловлюють і запасають у процесі фотосинтезу зелені рослини