Види випромінювань природного світла

Основними характеристиками, які визначають випромінювальну здатність Сонця, послуговують сонячні постійні: світлова і теплова. Світлова сонячна постійна Е_с^о являє собою освітленість площини, що розміщена перпендикулярно до променів Сонця на відстані, котра дорівнює астрономічній одиниці “D_С”. На межі земної атмосфери [29] вона приблизно дорівнює 135000 – 137000 лк. Відповідна цій освітленості середня яскравість Сонця дорівнює 2×10⁹ Кд/м².

При заданому коефіцієнті пропускання світла атмосферою – r_a, який залежить від висоти стояння Сонця h_o і прозорості повітря – р, освітленість від Сонця на горизонтальній поверхні Е_с^г визначиться за формулою

Е_с^г = Е_с^{^} sin h_o, (1.24)

де Е_с^{^} - освітленість від Сонця на площині, перпендикулярній напрямку сонячного потоку

(1.25)

де М – так звана повітряна маса, яку пронизують промені на своєму шляху через атмосферу Землі. Вона змінюється від висоти Сонця і визначається за таблицею.

Теплова сонячна постійна показує кількість променевої енергії, що надходить на поверхню, перпендикулярно поставлену до променів Сонця протягом 1 хв і віддалену від нього на одну астрономічну одиницю. Чисельно за європейською шкалою вона дорівнює 1,875 кал/см²×хв.

Звідси бачимо, що променева енергія Сонця дуже велика, і за підрахунками променевий потік, який надходить за 1 сек на 1 км² земної поверхні, складає близько 700000 кВт. Оптичний спектр променевої поверхні включає ультрафіолетове, видиме та інфрачервоне випромінювання.

Ультрафіолетове випромінювання або короткохвильове визначається фізично від 1 до 400 нм. Відповідно до рішення Міжнародної комісії з освітлення (МКО) розрізняють три області ультрафіолетового (УФ) випромінювання:

УФ-А – від 315 до 400 нм;

УФ-В – від 280 до 315 нм;

УФ-С – від 100 до 280 нм.

Видиме випромінювання викликає у людей зорові відчуття. Нижня межа чуттєвого сприйняття світла у різних людей знаходиться в межах 380-400 нм, а верхня – 780-800 нм.

Розрізняють монохроматичне і складне видиме випромінювання. На відміну від більшості тварин людина здатна розрізняти монохроматичні випромінювання. Монохроматичні випромінювання характеризуються вузькою областю довжини хвиль. Складне випромінювання поєднує сукупність монохроматичних випромінювань. Прикладом складного випромінювання є денне світло, як це показано на рисунку 1.7.:

Рис. 1.7. Видиме світло

При дії на око монохроматичних випромінювань у ньому виникають відчуття кольору. Середнє око найбільш чутливе до жовто-зеленого випромінювання з довжиною хвилі l = 555 нм. В умовах присмеркового освітлення чутливість зміщується у бік зелено-блакитної області з l = 510 нм. Найбільш заспокійливо діє на людину зелений колір, як найбільш звичний для оточуючої природи, і не викликає відхилень подразників. Відношення людини до кольорів в умовних інтенсивностях подразливості можливо виразити графіком (рис. 1.8.):

Якщо червоний, жовтогарячий і жовтий кольори збуджують або насторожують, то блакитний, синій та фіолетовий заспокоюють, знижують почуття небезпеки, а відповідно до настрою можуть і пригнічувати людську психіку. Ця властивість людського організму дещо нагадує поведінку людини при дії на неї звуку високих і низьких частот.

Відносна спектральна світлова ефективність дорівнює відношенню спектральної чутливості середнього людського ока до даного монохроматичного випромінювання порівняно з найвищою спектральною чутливістю ока. Ця відносна спектральна світлова ефективність дозволяє оцінювати світлове відчуття людини.

Вищерозглянуте фізичне розуміння монохроматичних випромінювань природного світла і сприйняття людиною його спектра не збігається інколи з поняттями наших предків про колір. Поняття про колір середовища в нашого народу існувало з прадавнього періоду. Про це свідчить народна творчість у колядках, гаївках, веснянках, приказках і українських замовляннях. Саме з них стає зрозуміло, що ставлення до кольору в нашого народу носило символічний характер.

Символіка кольорів, як і символіка чисел, за всіх часів і у всіх народів ніби повинна б прочитуватися однаково. Проте це не так. В дійсності різні епохи й культури розрізняли спектральну шкалу по-різному і надавали її ділянкам різної ваги. Для архітектора це вагомий фактор ретроспективного переосмислення існуючої спадщини в архітектурі й живопису.

У нашого народу одні кольори не помічалися або виглядали узагальнено, нечітко, інші вирізнялися та активно символізувалися. При цьому чим колір архаїчніший, чим раніше він засвоєний був людською культурою, тим менше він “фізичний” за властивостями і тим більше символічний.

При цьому кольори-символи виразно поділялись на групу “перших” або “старших” кольорів і всіх інших.

До старших кольорів відносились: золотий, білий, червоний. Особливе місце посідав чорний колір. Він ніби належав до першої групи, але завжди використовувся в протиставленні першим трьом. Чорний колір символізував особливу визначеність та сакральність сили носія цього кольору (чорний дуб, чорний ліс, чорне море, чорна гора, чорний кінь (вороний), чорний ворон, чорна кров і т.д.). Це колір “нічний”, “потойбічний” і тим ніби “нижній”, але при цьому не можна сказати, що він “поганий”, “демонічний”. Тут переважно залежить від персонажа чи носія цього кольору.

Золотий колір мав первісно фізичну, а згодом міфологічну природу. В кольоровому спектрі на одному його кінці концентруються кольори пурпуровий, ясно-червоний, оранжевий, жовтий. Але жовтий за золотим майже фізично зникає. Всі ці кольори, а перш за все золотий, у національних культурах різних народів дістали семантику священності, ієрархічного верховенства. Золотий – колір сакральності, царственості, особливої магічної сили.

Білий колір великою мірою поділяє символічне значення золотого кольору. Він також дійовий, священний, божественний. Якщо золотий – “царський” колір, то білий – колір “жрецький”.

Червоний із прадавніх часів відзначений в архаїці. Очевидно, він є найперший кольоровий символ у людській культурі. Червона вохра простежується від палеоліту. Нею на той час фарбують тіло, вкривають знаряддя праці, використовують у ритуалах поховання.

Символічна генеалогія червоного кольору – кольору крові – дозволила йому ввійти до чотирьох найбільш священних кольорів і набути значення верховності (центральності) та магічної сили. Червоний (“красний”) колір здавна ототожнювався з поняттям краси. Саме слово “красний” початково означало “кольоровий”, навіть ширше “позначений кольором”, “прикрашений”. Проте перенесення значення “червоний” на слово “красний” не було випадковим. Червоний колір набуває фізичного змісту і посідає верхнє місце спектральної шкали. За ним ідуть оранжевий і жовтий. Попереду лише білий, однаковий за силою з ним - як такий, що може створитися від злиття всіх кольорів.

Оранжево-жовтий колір символічний і священний у буддизмі (в слов’ян поглинутий золотим), “потойбічний”, усеохопний білий колір, уже, власне, й не колір, а світло, ввібрав у себе відповідну “побічну” символіку. Червоний колір, навпаки, віддавши царственість переважно золотому, а цілокупність – білому, взяв на себе значення священності земної краси і тепла. Давніші його позначення – рудий, рижий – відійшли в більш прагматичну сферу на позначення кольору тварин, речовин тощо.

Народна лексика використовує також колір сірий (сивий, сизий, буланий) як колір “недобілий”, “напівчорний - напівбілий”, колір світання і сутінків. Відповідно до цього сірий (сивий, буланий) кінь, орел чи хорт.

Синій колір у Давній Русі завжди вживався для визначення кольору моря, це колір темно-червоний, колір “синіх жил”, “венозної крові” й печінки. У наступні епохи з¢являється означення “синього неба”. Тобто епітет "синього" моря перейшов до "синього" неба. Зелений застосовувався виключно для означення кольору рослинності. Жовтий у прадавню епоху використовувався лише для означення трьох предметів: кості, змії жовтопузої і воску, а вся священна сила цього кольору передавалась назвою "золотий". Існував і нині літературно вживається тип забарвлення "рябий". Цікаво, що архаїчною свідомістю він позначає знак обраності, священності. Ряба курка так само “священна”, як і білий півень.

Інфрачервоне випромінювання – третя довгохвильова складова сонячного спектра з довжиною хвиль, що перевищує 780 нм. Згідно з МКО, розрізняють інфрачервоне (ІЧ) випромінювання:

ІЧ-А – із довжиною хвиль 780-1400 нм.

ІЧ-В – із довжиною хвиль 1,4-3 мкм.

ІЧ-С – із довжиною хвиль 3 мкм-1мм.

Інфрачервоне випромінювання приносить із собою теплову енергію Сонця, яка невидима для ока людини, бо її тіло само випромінює тепло на хвилі l = 900 нм. Як бачимо, око пристосувалось до цього, максимально наблизивши верхню межу видимого спектра до свого власного випромінювання.