Auringonvalo ja säteily – määritelmä, vaikutukset ja merkitys elämälle

Auringonvalo ja säteily: selkeä määritelmä, vaikutukset terveyteen ja ekosysteemeihin sekä niiden merkitys elämälle — opi fotosynteesistä, D-vitamiinista ja suojautumisesta.

Auringonvalo on auringosta peräisin olevaa valoa ja energiaa. Kun tämä energia saavuttaa maan pinnan, sitä kutsutaan auringonpaisteeksi. Auringonvalo on itse asiassa auringon säteilyä. Se on auringon säteilyä ja lämpöä sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Auringon säteilyn eri aallonpituudet muodostavat sähkömagneettisen spektrin: uv-säteily (lyhytaaltoinen), näkyvä valo (kapeampi alue, jonka silmämme havaitsee) ja infrapunasäteily (pitkäaaltoisempi lämpösäteily). Tyypillisiä arvoja ovat esimerkiksi aurinkovakio noin 1361 W/m² maan ylärajalla ja auringonvalon aallonpituudet näkyvässä valossa suunnilleen 380–740 nm.

Ilmakehän vaikutus ja säteilyn jakautuminen

Ilmakehä vaikuttaa vastaanotetun auringon säteilyn määrään ja laatuun. Kun auringon säteily kulkee ilmakehän läpi, ilmakehä absorboi ja sirontaa tapahtuu: osa säteilystä absorboituu ilmakehään (esim. kaasut ja aerosolit — tässä on käytetty esimerkkinä arvoa 16 %), osa heijastuu takaisin avaruuteen (esim. noin 6 %) ja merkittävä osa heijastuu pilvistä (esim. noin 28 %). Noin 47 % siitä saavuttaa Maan pinnan. Nämä prosentit ovat likiarvoja ja vaihtelevat sää- ja olosuhteiden mukaan. Pilvet, jää- ja lumipeite sekä maan eri pinnat vaikuttavat heijastuvuuteen (albedoon).

Ilmakehässä tapahtuva sironta selittää myös taivaan värin: lyhyemmät aallonpituudet (sininen) siroutuvat voimakkaammin kuin punainen, minkä vuoksi päivätaivas näyttää siniseltä ja auringonlaskut punertavilta. Osa hyvin lyhytaaltoisesta säteilystä absorboituu lähes kokonaan yläilmakehässä — esimerkiksi UVC-säteily (alle ~280 nm) absorboituu lähes täysin otsonikerrokseen.

Säteilyn laatu: UV, näkyvä ja infrapuna

Auringon säteilyn tärkeimmät osat ihmisen ja elollisen maailman näkökulmasta ovat:

• Ultraviolettisäteily (UV): jaetaan yleensä UVA (noin 320–400 nm), UVB (noin 280–320 nm) ja UVC (<280 nm). Ultraviolettisäteily on biologisesti aktiivista: osa siitä auttaa D-vitamiinin muodostuksessa, mutta liiallisena vaurioittaa soluja. Otsonikerros imee suurimman osan UVC:stä ja merkittävän osan UVB:stä.
• Näkyvä valo: noin 380–740 nm — kasvisi ja eläimet käyttävät tätä alueen energiaa havaitsemiseen ja fotosynteesiin. Kasvien vihreän värin syy on osittain se, että fotosynteesissä tärkeä klorofylli absorboi sinistä ja punaista valoa tehokkaammin kuin vihreää, jolloin vihreä heijastuu.
• Infrapunasäteily (lämpösäteily): pidempiä aallonpituuksia, jotka lämmittävät pinnat ja ilmakehän. Ilmakehä ja kasvihuonekaasut vaikuttavat siihen, kuinka tämä lämpö säilyy Maan pinnalla (kasvihuoneilmiö).

Merkitys ekosysteemeille ja fotosynteesille

Ilman auringonvaloa maapallolla ei voisi olla elämää sellaisena kuin sen tunnemme. Kasvit tarvitsevat auringonvaloa fotosynteesiin. Fotosynteesin aikana kasvit käyttävät auringonvalon, veden ja hiilidioksidin energiaa glukoosin (sokerin) tuottamiseen. Biokemiallisesti valoenergia siirretään valoreaktioissa ATP:ksi ja NADPH:ksi, joita käytetään hiilen sitomiseen Calvinin syklissä.

Glukoosi voidaan myöhemmin käyttää kasvin energiaksi tai eläimet voivat syödä kasvin ja siinä olevan glukoosin. Kasvien kasvua ohjaa myös valon laatu (aallonpituus), intensiteetti ja päiväpituus (fotoperiodismi) — esimerkiksi jotkut lajit kukkivat tietyn päivänpituuden vallitessa. Ilman riittävää auringonvaloa mutta riittävän veden kanssa kasvi saattaa kasvaa nopeasti erittäin korkeaksi eli etioloitua, mutta näyttää keltaiselta ja heikentyneeltä, koska lehtivihreän muodostus on heikentynyt, vaikka lehdet saattavat tuntua kosteilta.

Vaikutukset ihmiseen: terveys ja riskit

Auringon säteily voi olla sekä hyväksi että haitaksi ihmisen terveydelle. Valossa ollessaan ihmiskeho käyttää auringonvalon ultraviolettisäteilyä tuottaakseen omaa D-vitamiinia, joka on tärkeä luuston terveydelle ja immuunijärjestelmälle. Auringonvalo säätelee myös vuorokausirytmiä (sirkadiaaninen rytmi), vaikuttaa mielialaan ja voi ehkäistä kaamosmasennusta.

Toisaalta ilman aurinkosuojaa liiallinen UV-altistus voi aiheuttaa auringonpolttamia, ihon ennenaikaista vanhenemista (photoaging) ja lisätä ihosyövän riskiä. Silmille UV voi aiheuttaa mm. sarveiskalvon vaurioita ja lisätä kaihin riskiä. Siksi suositellaan aurinkosuojavoiteiden käyttöä (sopiva SPF), suojavaatetusta, hattuja ja UV-suojattuja aurinkolaseja etenkin keskellä päivää voimakkaan auringonpaisteen aikana.

Ilmasto, vuodenajat ja aurinkokulma

Auringon kulma vaikuttaa vuodenaikoihin maapallolla sekä päivän ja yön pituuteen. Maan akselin kallistuma (~23,4°) aiheuttaa sen, että eri alueet saavat eri määriä säteilyä eri aikoina vuodesta: korkea aurinkokulma tuo enemmän intensiivistä säteilyä ja tekee esimerkiksi tropiikista lämpimän, kun taas matala kulma levittää energian laajemmalle alueelle ja tekee arktisesta kylmemmän.

Auringon säteilyn vaihtelu – kuten aurinkohäiriöt ja pitkäaikaiset aktiivisuusjaksot — vaikuttavat myös Maan säteilytaseeseen. Voimakkaat aurinkomyrskyt voivat aiheuttaa häiriöitä satelliiteissa ja sähköverkoissa sekä näkyä revontulina korkeilla leveysasteilla.

Mittaus, suojautuminen ja käytännön vinkkejä

Säteilyä mitataan mm. wateissa neliömetriä kohti (W/m²) sekä UV-indekseillä, jotka kertovat iholle haitallisen UV-säteilyn määrän. Käytännön suojautuminen sisältää:

• Vältä suoraa auringonvaloa keskipäivällä (yleensä klo 10–16) kun UV-intensiteetti on suurimmillaan.
• Käytä aurinkovoidetta, jonka suojakerroin (SPF) sopii ihotyypillesi ja laita sitä riittävästi ja usein.
• Suojavaatteet, hattu ja UV-suojatut aurinkolasit suojaavat ihoa ja silmiä.
• Muista, että lumi, vesi ja hiekka heijastavat valoa ja lisäävät altistusta.

Yhteenveto

Auringonvalo ja -säteily ovat elämän perusedellytys: ne tuottavat energian fotosynteesiin, säätelevät ilmastoa ja vaikuttavat ihmisten terveyteen ja hyvinvointiin. Samalla niiden liiallinen määrä aiheuttaa terveysriskejä, minkä vuoksi ymmärrys säteilyn luonteesta, ilmakehän roolista ja asianmukaisesta suojautumisesta on tärkeää. Auringon ja ilmakehän vuorovaikutus muokkaa planeettamme olosuhteita, ja pienetkin muutokset säteilyssä voivat näkyä sekä paikallisesti että globaaleina vaikutuksina.

Auringonvalon voimakkuus aurinkokunnan planeetoilla

Aurinkokunnan eri kappaleet saavat erivahvuista auringonvaloa. Seuraavassa taulukossa verrataan kunkin aurinkokunnan planeetan vastaanottaman valon määrää:

Planeetta	Periheli - Afeli etäisyys (AU)	Auringonsäteilyn maksimi ja minimi (W/m²)	Pakottava lämpötilan vaihtelu, kun albedo = 1 (°C)
Elohopea	0.3075 – 0.4667	14,446 – 6,272	94.6
Venus	0.7184 – 0.7282	2,647 – 2,576	2.2
Maa	0.9833 – 1.017	1,413 – 1,321	4.7
Mars	1.382 – 1.666	715 – 492	21.1
Jupiter	4.950 – 5.458	55.8 – 45.9	6.0
Saturnus	9.048 – 10.12	16.7 – 13.4	5.0
Uranus	18.38 – 20.08	4.04 – 3.39	2.8
Neptunus	29.77 – 30.44	1.54 – 1.47	0.6

Auringonvalo Antelope Canyonissa, Arizonassa.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Miksi kutsutaan auringosta tulevaa energiaa?

K: Kuinka suuri osa auringon säteilystä saavuttaa maapallon pinnan?

K: Mihin kasvit tarvitsevat auringonvaloa?

K: Mitä tapahtuu, kun kasvi ei saa riittävästi auringonvaloa, mutta sillä on riittävästi vettä?

K: Miten auringon säteily voi olla hyödyllistä ihmisen terveydelle?

K: Miten liika ultraviolettivalo voi olla haitaksi meille?

K: Miten auringon kulma vaikuttaa vuodenaikoihin maapallolla sekä päivän pituuteen?

Hae kirjaimella