Почему легко обгореть, когда загораешь на пляже в полдень ?

[andrey__]

Физикой никогда особо не увлекался, поэтому ниже вы увидите рассуждения новичка. В журнале "Квант" (1988-03) вопрос поставлен так:

Цитата:

Известно, что, загорая в полдень, можно просто "сгореть". А вот опасность солнечного ожога в утренние и вечерние часы практически "нулевая". Почему?

Допустим, в 9 часов мы наблюдаем такую же яркость неба, как и в 12.

Проще всего предположить, что глаз имеет разную чувствительность в 9 и в 12, и на самом деле в полдень человек облучается сильнее - как видимым излучением, так и УФ. Меланина уже не хватает, и загорающий начинает обгорать. Может быть, даже незначительной разницы интенсивности облучения достаточно, чтобы меланина уже не хватало?

Во время восхода и захода солнца часть неба имеет красный оттенок, и лучи, падающие на землю - тоже. Днём освещение белое. То есть, чем ближе к полудню, тем больше коротковолновой составляющей при облучении напрямую. Но почему? И насколько больше?
Синие и фиолетовые электромагнитные волны хорошо рассеиваются атмосферой. Скорее всего, УФ-волны рассеиваются ещё сильнее (бред?).
Может утром ИК-излучение как-нибудь прогревает атмосферу, и тёплый воздух хуже рассеивает УФ-волны?

Сам я ни разу не загорал, но узнать ответ всё равно интересно. Даже ссылка на школьный учебник для меня будет полезна.

[photon]

Когда солнце в зените - лучи достигают загорающего, преодолевая минимальную толщину атмосферы, утром-вечером они проходят через атмосферу по касательной

[Pphantom]

photon в сообщении #1049889 писал(а):

Когда солнце в зените - лучи достигают загорающего, преодолевая минимальную толщину атмосферы, утром-вечером они проходят через атмосферу по касательной

Можно добавить, что при этом создаваемые освещенности отличаются на три порядка.

[Xey]

А не накладывается ли тепловой ожог кожи на ожог УФ лучами?
В 9 часов прохладно в 12 и в 15 жара.

[Sender]

Да вроде терморегуляционная система организма не должна допускать тепловых ожогов. А если она не справится, будет тепловой удар, который наблюдается далеко не в каждом случае солнечного ожога.

[Munin]

andrey__ в сообщении #1049878 писал(а):

Допустим, в 9 часов мы наблюдаем такую же яркость неба, как и в 12.

А с чего бы это? В "Кванте" такого условия не было поставлено.

andrey__ в сообщении #1049878 писал(а):

То есть, чем ближе к полудню, тем больше коротковолновой составляющей при облучении напрямую. Но почему? И насколько больше?

Почитайте
Крауфорд. Волны. (Берклеевский курс физики - 3)
Дополнение Д.8 "Почему небо голубое?" (стр. 490)
Там написано про рэлеевское рассеяние света. После этого вы сможете понять ответы photon и Pphantom.

[andrey__]

Цитата:

А с чего бы это? В "Кванте" такого условия не было поставлено.

Всё что ниже цитаты в моём начальном сообщении - это я придумал сам! Просто мои рассуждения.

Цитата:

Допустим, в 9 часов мы наблюдаем такую же яркость неба, как и в 12.

Имею в виду, что небо нам вполне может интуитивно казаться одинаково ярким утром и днём, т.к. глаз подстраивает свою "экспозицию" под реальную освещённость.
Ещё, кстати, пример. Как я понял, до Земли от солнца приходит примерно одинаковое количество синих и фиолетовых волн. Рассеиваются они примерно одинаково. Значит реальный цвет неба должен быть фиолетовым (это действительно так, если бы глаз имел одинаковую чувствительность ко всем длинам волн?). Хотя все нормально говорят, что небо синее. Интересно, как какие-нибудь животные с цветным зрением видят небо?

Цитата:

Можно добавить, что при этом создаваемые освещенности отличаются на три порядка.

Но интуитивно она константная. Глаз настолько маленький, а уже такого масштаба иллюзии создаёт.

Да, спасибо за ответы!

[Munin]

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Всё что ниже цитаты в моём начальном сообщении - это я придумал сам! Просто мои рассуждения.

Вот про ваши рассуждения я и говорю: с чего бы это? Яркость неба в 9 и в 12 часов очень сильно отличается.

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Имею в виду, что небо нам вполне может интуитивно казаться одинаково ярким утром и днём, т.к. глаз подстраивает свою "экспозицию" под реальную освещённость.

Я надеюсь, вы сами должны понимать, что восприятие глазом и реакция кожи - две разные вещи.

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Ещё, кстати, пример. Как я понял, до Земли от солнца приходит примерно одинаковое количество синих и фиолетовых волн. Рассеиваются они примерно одинаково. Значит реальный цвет неба должен быть фиолетовым 8-) (это действительно так, если бы глаз имел одинаковую чувствительность ко всем длинам волн?).

Здесь всё неправильно.
- Синих и фиолетовых волн приходит разное количество.
- Рассеиваются они по-разному.
- Реальный цвет неба так и бывает фиолетовым - в вышине, около зенита, в ясную погоду. Небо вообще бывает очень разного цвета, и "подгонка" всех этих цветов под одно понятие "голубой" - это эффект психического восприятия.

Верно только то, что если бы глаз имел одинаковую чувствительность ко всем длинам волн, то многие цвета казались бы нам более "фиолетовыми". Например, голубые звёзды и голубой цвет плазмы - выглядели бы фиолетовыми.

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Хотя все нормально говорят, что небо синее. Интересно, как какие-нибудь животные с цветным зрением видят небо?

Это можно рассчитать. У разных животных есть разные цветовые пигменты. Для них можно измерить чувствительность к разным длинам волн, то есть разобрать, к каким цветам они чувствительны - найти аналог человеческих RGB. Например, у большинства млекопитающих, по сравнению с человеком (и обезьянами) цветовая слепота - они различают только красный цвет, но не оттенки зелёного/синего. С другой стороны, насекомые часто видят в ультрафиолете. И наконец, известна креветка с 12, кажется, цветовыми пигментами, к тому же умеющая воспринимать поляризованный свет - это ей нужно, чтобы ориентироваться в пёстром коралловом рифе.

Но цвет неба при этом не самый интересный. Интересней другие предметы. Например, многие цветы в ультрафиолете имеют другую раскраску, чем в "человеческом" видимом свете - причём зачастую более яркую и контрастную.

И наконец, никакие животные не могут видеть так, как созданные человеком приборы. В астрономии широко используются наблюдения в разных диапазонах: в инфракрасном, ультрафиолетовом свете, в рентгене, в узких спектральных линиях. В результате получается гораздо более содержательное изображение, чем видимое глазом. Для красоты, и для более лёгкого научного анализа, их собирают вместе в изображения в искусственных цветах. Именно таковы большинство космических фотографий, которые можно найти в интернете.

[Pphantom]

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Имею в виду, что небо нам вполне может интуитивно казаться одинаково ярким утром и днём, т.к. глаз подстраивает свою "экспозицию" под реальную освещённость.

Обычно не кажется. Тем более, когда Солнце около зенита.

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Как я понял, до Земли от солнца приходит примерно одинаковое количество синих и фиолетовых волн. Рассеиваются они примерно одинаково. Значит реальный цвет неба должен быть фиолетовым (это действительно так, если бы глаз имел одинаковую чувствительность ко всем длинам волн?).

В каком-то смысле - да, однако качественное описание цветов очень уж сильно привязано к особенностям нашего зрения, поэтому такими характеристиками при другой спектральной чувствительности пользоваться малоосмысленно.

andrey__ в сообщении #1049909 писал(а):

Но интуитивно она константная. Глаз настолько маленький, а уже такого масштаба иллюзии создаёт.

Это не глаз, это мозг (надеюсь, он все же не маленький) - все человеческие органы чувств логарифмируют сигнал.

[GraNiNi]

andrey__ в сообщении #1049878 писал(а):

То есть, чем ближе к полудню, тем больше коротковолновой составляющей при облучении напрямую. Но почему? И насколько больше?

На этот вопрос уже ответили.
Вот иллюстрация к ответу photon.

Правда, эта картинка не в масштабе.
В реальности, толщина атмосферы, которую вынуждены преодолевать солнечные лучи на рассвете и закате - примерно 500 км, (против 20 км в зените), поэтому и УФ в них почти нет, да и греют они (ИК излучение) тоже слабо.

[Munin]

Pphantom в сообщении #1050010 писал(а):

Это не глаз, это мозг (надеюсь, он все же не маленький) - все человеческие органы чувств логарифмируют сигнал.

Кроме этого, есть ещё куча психологических зрительных иллюзий. "Небу положено быть голубым" - и в результате, незадачливый обыватель не видит разницы между тёмно-синим небом в зените, белесой дымкой над горизонтом, пасмурной хмурью, желтоватым смогом и т. п.

Например, художников специально учат видеть цвет не "такой, какой должен быть", а такой, какой есть на самом деле. Дерево не просто зелёное, а сверху голубее, снизу желтее, не говоря даже о тени. Облака бывают жёлтые, синие, серые. И т. п.

Я как-то в морозный зимний день видел вокруг Солнца "собачки" (parhelia), такие яркие, что я засомневался, которое из изображений - настоящее Солнце :-) Так меня удивило, что вокруг ходили люди, и никто на небо не глядел, и не удивлялся редкому явлению.

Если присмотреться и прислушаться к своим ощущениям, то легко заметить, что (при ясной погоде):
- небо совершенно разное по яркости в полдень и утром/вечером;
- небо совершенно разное в зените, на средних высотах, и около горизонта;
- рядом с Солнцем (на угловых расстояниях уже даже $10^\circ\text{--}20^\circ$) небо существенно ярче, чем вдали от него.
Разные погодные условия добавляют разнообразие почти необозримое.

Так что, прежде чем задавать вопросы о наблюдениях, хорошо бы ещё сначала качественно пронаблюдать.

[iifat]

Таки, помнится, обычно это дело объясняли истончением озонового слоя под действием ультрафиолета.

[Korvin]

Pphantom в сообщении #1050010 писал(а):

Это не глаз, это мозг (надеюсь, он все же не маленький) - все человеческие органы чувств логарифмируют сигнал.

Логарифмирует оттого, что часть принимается за целое. И тогда следующая порция сигнала добавляется к уже существующему целому, что при пробеге по всему сигналу дает сумму гармонического ряда, что и есть логарифм.

[Xey]

Из этого

Pphantom в сообщении #1049892 писал(а):

photon в сообщении #1049889 писал(а):

Когда солнце в зените - лучи достигают загорающего, преодолевая минимальную толщину атмосферы, утром-вечером они проходят через атмосферу по касательной

Можно добавить, что при этом создаваемые освещенности отличаются на три порядка.

и из этого

Pphantom в сообщении #1050010 писал(а):

все человеческие органы чувств логарифмируют

(видимо и загар в логарифме от экспозиции) понятно, что загорать надо вблизи полудня и позже (позже хотя бы жарко), а утро на пляже - бесполезная трата времени.

[Munin]

photon
Просто если не пользоваться солнечными очками, то долго на солнце не пролежишь :-)

-- 03.09.2015 16:55:49 --

Korvin в сообщении #1050172 писал(а):

Логарифмирует оттого, что часть принимается за целое. И тогда следующая порция сигнала добавляется к уже существующему целому, что при пробеге по всему сигналу дает сумму гармонического ряда, что и есть логарифм.

Это как-то очень заумно сказано. Сигнал поступает не порциями.

Xey в сообщении #1050179 писал(а):

видимо и загар в логарифме от экспозиции

Ахъеслиб! Начать с того, что он вообще функция не экспозиции, а двух разных переменных: интенсивности света и времени загорания. И реагирует на них по-разному, а как именно - это надо в физиологию углубляться.