Spinduliuotės fizika

Matomos ir ultravioletinės šviesos poveikis

Gyvybė Žemėje negalėjo egzistuoti be saulės šviesos. Augalai naudoja saulės spindulių energiją fotosintezės metu, kad gautų angliavandenius ir baltymus, kurie yra pagrindiniai organiniai maisto ir energijos šaltiniai gyvūnams. Šviesa daro didelę įtaką daugeliui biologinių sistemų. Daugelį pavojingų stiprių ultravioletinių saulės spindulių efektyviai sugeria viršutinė atmosfera. Dideliame aukštyje ir prie pusiaujo ultravioletinių spindulių intensyvumas yra didesnis nei jūros lygyje ar šiaurinėse platumose.

Labai trumpo bangos ilgio ultravioletinė šviesa, mažesnė kaip 2200 angstromų, yra labai toksiška ląstelėms; tarpiniame diapazone didžiausias ląstelių žudymo efektyvumas yra maždaug 2600 angstromų. Ląstelės nukleorūgštys, iš kurių sudaryta genetinė medžiaga, stipriai sugeria spindulius šioje srityje. Šis bangos ilgis, lengvai prieinamas gyvsidabrio garų, ksenono ar vandenilio lanko lempose, yra puikus oro germicidinio valymo efektyvumas.

Kadangi matomos ir ultravioletinės šviesos skverbimasis į kūno audinius yra nedidelis, pasekmė yra tik šviesa odai ir regos aparatui. Kai krintanti šviesa veikia savo odą be papildomų išorinių polinkių veiksnių, mokslininkai kalba apie vidinį veiksmą. Priešingai, daugybė cheminių ar biologinių veiksnių gali odą paveikti šviesos poveikiu; pastarieji reiškiniai yra sugrupuoti pagal fotodinaminius veiksmus. Matoma šviesa, skiriama po mirtinų ultravioletinių spindulių dozių, gali atkurti pažeistas ląsteles. Šis reiškinys, vadinamas fotoregeneracija, lėmė įvairių fermentų sistemų, galinčių atkurti genų pažeistas nukleorūgštis normalioje formoje, atradimą. Tikėtina, kad fotoreguliacijos mechanizmai nuolat veikia kai kuriuose augaluose, veikiami tiesioginių saulės spindulių.

Žemės paviršių nuo mirtinų ultravioletinių saulės spindulių apsaugo viršutiniai atmosferos sluoksniai, kurie sugeria daug ultravioletinių spindulių, ir stratosferoje esančios ozono molekulės, sugeriančios didžiąją dalį artimojo ultravioletinio spindulio. Nepaisant to, manoma, kad fermentinis mechanizmas, veikiantis asmenų odos ląsteles, nuolat atstato genų nukleorūgščių ultravioletinių spindulių padarytą žalą. Daugelis mokslininkų mano, kad chlorfluorangliavandeniliai, naudojami aerozolių purškiamuosiuose gaminiuose ir įvairiose techninėse srityse, ardo stratosferos ozono sluoksnį, todėl žmones veikia intensyvesnė ultravioletinė spinduliuotė žemės lygyje.

Yra keletas įrodymų, kad ne tik bendras šviesos stiprumas, bet ir specialios kompozicijos daro skirtingą poveikį organizmams. Pvz., Moliūguose raudona šviesa skatina žiedinių gėlių auginimą, o mėlyna šviesa lemia nejudančių gėlių vystymąsi. Patelių ir vyrų santykis gupijose padidėja raudona šviesa. Raudona šviesa taip pat pagreitina kai kurių navikų dauginimosi greitį specialiose pelių padermėse. Patekusios šviesos intensyvumas turi įtakos šviesą matuojančių organų raidai; Pavyzdžiui, primatų, auginamų visiškoje tamsoje, akys yra labai atsilikusios.