Солнце сопровождает нас в течение всей нашей жизни. Когда мы днем поднимаем глаза к небу, мы видим его сияющий свет. Если бы кто-то подошел к вам и спросил: "Какая польза от солнца?" - вы не задумываясь ответили бы, что солнце дает нам свет и тепло. Ответ, хотя и несколько поверхностный, но правильный. Но как произошло так, что солнце посылает нам свет и тепло? Случайно ли это? Возможно ли, чтобы этот огромный огненный шар в небе являлся гигантской "лампой", сотворенной, чтобы служить нам? Современные научные исследования показывают, что на последние два вопроса мы можем ответить: "Да". "Да" - потому что солнечный свет - это поразительное по своему совершенству творение.
ОПТИМАЛЬНАЯ ДЛИНА СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
И свет, и тепло - это виды электромагнитного излучения. Во всех своих проявлениях электромагнитное излучение подобно расходящимся волнам от брошенного в воду камня. И точно так же, как волны могут быть разной высоты и расходиться на разные расстояния, электромагнитное излучение имеет различную длину волн.
Эта аналогия, однако, приблизительна, поскольку существуют огромные различия в длине электромагнитных волн. Некоторые обладают длиной в несколько километров, другие - короче миллиардной доли сантиметра, третьи собраны в единый неделимый спектр и обнаруживаются повсюду. Для простоты дела ученые делят этот спектр на части в зависимости от длины волны, каждая часть его получает отдельное название. Например, самые короткие волны (одна триллионная часть сантиметра) называются гамма-лучами: эти лучи содержат в себе огромные запасы энергии. Самые длинные волны называются радиоволнами: их длина может доходить до семи километров, но они несут очень мало энергии. (В результате радиоволны практически безвредны для нас, в то время как облучение гамма-лучами может быть смертельным.) Свет является формой электромагнитного излучения, которая находится между этими двумя полюсами.
Следует отметить необыкновенный диапазон электромагнитного спектра: самая большая длина волны в 1025 раза больше самой короткой. Если записать эту цифру полностью, то она будет выглядеть так:
10, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000.
Столь большое число мало что означает для нас. Поэтому давайте попробуем представить его, сделав несколько сравнений. Например, в четырех миллиардах лет (установленный возраст Земли) содержится 1017 секунд. Если вы захотите сосчитать от 1 до 1025 и будете делать это со скоростью одного числа в секунду без остановки день и ночь, то вам понадобится в сто миллионов раз больше времени, чем возраст Земли! Если бы мы захотели сложить стопку из игральных карт числом в 1025, то у нас получилась бы огромная гора, вершиной уходящая далеко в космос. Иными словами, спектр различных волн, по которым распространяется энергия Вселенной, огромен. Интересно, что электромагнитная энергия, излучаемая Солнцем, занимает лишь очень малую часть этого спектра. 70 % солнечного излучения имеет длину волны от 0,3 до 1,50 микрона, и в пределах этого узкого диапазона спектра различаются три типа волн: видимый свет, около инфракрасные лучи, ультрафиолетовые лучи. Эти три типа излучения составляют лишь незначительную часть общего спектра. Помните сравнение с картами? По отношению ко всему спектру ширина спектра солнечного излучения соответствует лишь одной карте.
Почему солнечное излучение ограничено таким узким спектром?
Ответ на этот вопрос очень важен, поскольку поддерживать жизнь на Земле способно только излучение, длина волны которого находится в этом узком диапазоне.
Английский физик Ян Кэмпбел рассматривает этот вопрос в своей книге "Энергия и атмосфера". Он пишет:
"Совершенно удивительно, что излучение, необходимое для жизни на Земле, сосредотачивается в чрезвычайно малом диапазоне электромагнитного спектра".1
Давайте более подробно рассмотрим поражающий воображение замысел сотворения света.
ОТ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ДО ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Мы уже говорили о том, что соотношение самых длинных и самых коротких электромагнитных волн составляет 1:1025. Мы также указывали на то, что количество передаваемой энергии зависит от длины волны: более короткие волны несут больше энергии, чем длинные. Другое отличие состоит во взаимодействии излучения волн разной длины с материей.
Наиболее короткие волны (в порядке увеличения длины волны) называются гамма-лучами, рентгеновскими лучами и ультрафиолетовыми лучами. Вследствие высокого содержания энергии они обладают способностью расщеплять атомы. Все они также способны расщеплять молекулы - особенно органические. Фактически они в состоянии дробить материю на атомном и молекулярном уровнях.
Излучение с длиной волны больше видимого света начинается с инфракрасных лучей и захватывает весь спектр до радиоволн. Его влияние на материю не очень большое, потому что энергия, которую оно несет, не слишком велика.
Воздействие на материю, о котором речь шла выше, связано с химическими реакциями. Дело в том, что большинство химических реакций могут протекать только при наличии необходимого количества энергии. Энергия, требующаяся для начала реакции, называется энергетическим порогом. Если ее меньше или больше энергетического порога, реакция не сможет начаться, и в том и другом случае энергия будет потрачена впустую.
В электромагнитном спектре есть очень узкий диапазон, обладающий энергией, точно соответствующей энергетическому порогу. Это длина волн в диапазоне от 0,70 до 0,40 микрона, и если вы захотите посмотреть на него, просто поднимите голову, оглянитесь вокруг, и вы увидите то, что называют видимым светом. Видимый свет как особый вид излучения способствует протеканию химических реакций в ваших глазах, благодаря чему вы можете видеть.
Видимый свет составляет до 41% солнечного света, хотя и занимает меньше 1/1025 общего объема электромагнитного спектра.
В известной статье "Жизнь и свет", опубликованной в журнале "Scientific America", известный физик Джордж Уолд, рассматривая этот вопрос, писал: "Полезное излучение, способствующее правильному течению химических реакций, в основном представляет собой излучение Солнца".2 Тот факт, что Солнце излучает свет, столь точно соответствующий потребностям жизни, еще одно свидетельство в пользу Божественного замысла. Какую пользу представляют остальные части солнечного света, например до-инфракрасное излучение? Оно начинается там, где заканчивается видимый свет, и занимает очень малую часть общего спектра - меньше 1/1025. 3
Нужно ли инфракрасное излучение? Да, но было бы бесполезно смотреть вокруг, вы не увидите его невооруженным глазом. Однако его легко почувствовать: тепло, которое греет ваше лицо в ясный летний или весенний день, вызвано инфракрасными лучами, излучаемыми Солнцем.
Инфракрасное излучение Солнца несет тепловую энергию, которая согревает Землю, и оно столь же важно для жизни, как и видимый свет. Замечательно то, что Солнце, по-видимому, было создано, чтобы служить этим двум целям, потому что видимый свет и инфракрасные лучи составляют большую часть спектра солнечного света.
А что же его третья часть? Есть ли от нее какая-либо польза? Безусловно! Это до-ультрафиолетовый свет, составляющий мельчайшую фракцию солнечного света. Как и все ультрафиолетовое излучение, он обладает высоким уровнем энергии и может повреждать живые клетки. Ультрафиолетовые лучи солнца наименее вредные, поскольку они располагаются ближе всего к видимому свету. Хотя чрезмерное облучение солнечными ультрафиолетовыми лучами может вызывать рак и мутации клеток, этот свет обладает одним важным достоинством.
Сконцентрированный в мельчайшей части спектра, он необходим для синтеза витамина D у людей и других позвоночных (без витамина D невозможно формирование и питание костей; у людей, длительное время лишенных солнца, кости размягчаются и деформируются).
Другими словами, весь свет, излучаемый Cолнцем, необходим для жизни, ничто не расходуется попусту. Но удивительно то, что, будучи ограничено интервалом величиной 1/1025 общего электромагнитного спектра, солнечное излучение, тем не менее, достаточно для того, чтобы согревать нас, давать возможность видеть и позволять протекать жизненно важным химическим реакциям. Даже если бы все другие необходимые для жизни условия были соблюдены, а излучаемый Cолнцем свет располагался в любом другом диапазоне электромагнитного спектра, на Земле не было бы жизни. Хотя практически невозможно объяснить осуществление этого условия с вероятностью 1/1025 простым совпадением, солнечный свет выполняет еще одну очень важную функцию: он кормит нас!
Источники:
1. Ian M. Campbell, Energy and the Atmosphere, s. 1-2 2. George Wald, "Life and Light", Scientific American, 1959, vol. 201, s. 92-108 3. The near infrared range occupies the rays which extends from 0.70 micron, where visible light ends, to 1.50 micron.
