¿Por qué el sol me da calor?

Los rayos X te calientan. Es solo que los rayos X son más peligrosos por fotón (pueden causar un daño importante a las células y al ADN, y se sabe que causan tumores y cáncer), por lo que limitan la cantidad de tiempo que está expuesto al mínimo necesario para una imagen clara

La energía total de pararse bajo la luz del sol durante varios segundos es mucho más alta que la energía de todos los rayos X que es probable que tome en su vida, razón por la cual lo siente pero no siente los rayos X.

Apéndice:

Energía total de una radiografía. Encontré esta página con dosis de radiación de tratamientos de radiología comunes. La dosis máxima de radiación indicada es de 10 milisieverts (mSv). 1 Sv se define como un julio (J) de energía por kilogramo (kg) de masa corporal. Suponiendo que una persona promedio pesa alrededor de 70 kg, 10 mSv corresponden a 0,7 J de energía absorbida. Tenga en cuenta que la energía real es probablemente un poco más baja, porque las definiciones de sievert también tienen en cuenta los efectos biológicos (por lo que una dosis para un órgano interno tiene un peso más alto por julio real que una dosis para un dedo o algo así). Pero esto debería ser una aproximación decente.

Energía total de la luz solar. El sol emite alrededor de 1300 vatios por metro cuadrado (W/m²) en el espacio cerca de la tierra, que se reduce a alrededor de 650 W/m² a la mitad del día después de atravesar la atmósfera. 1 vatio se define como 1 julio por segundo (J/s). Eso es alrededor de 650 julios de energía por segundo por metro cuadrado.

Según este sitio, la superficie de un cuerpo humano es de entre 1 y 2 m². Al menos la mitad de eso está en el lado de su cuerpo que no mira hacia el sol, y obtendrá menos radiación si el sol brilla en el extremo de su cuerpo (como su cabeza/hombros) en lugar de la parte delantera o trasera de su cuerpo. Si asumimos que el sol está justo sobre tu cabeza y estás recostado de espaldas mirando hacia el sol, entonces tienes de 0,5 a 1 m² a la luz del sol (es un poco menos porque parte de esa superficie es paralela a la la luz del sol, pero estamos en el estadio de béisbol).

Bien, combinando todo lo anterior, la luz del sol brilla con 650 J/(s*m²) * [0,5 a 1] m² = 325 a 650 J/s. Por lo tanto, un segundo de luz solar directa es de 465 a 930 veces más energía que una imagen de rayos X, por lo que se siente mucho más caliente.

Además de la respuesta de @MichaelS, debe considerar dónde se deposita la energía de cada fuente:

La energía de la luz solar se deposita sobre/en la piel donde hay numerosas terminaciones nerviosas. Se "mide" un aumento en la temperatura de la piel y su cerebro es consciente de ello.

La energía de rayos X que es absorbida por el cuerpo es absorbida principalmente por los huesos y algunos cartílagos, con muy pocas (o ninguna) terminaciones nerviosas, por lo que el cerebro no es consciente de la absorción.

Hay dos cosas principales a considerar: las características de energía y absorción de diferentes longitudes de onda de fotones.

El Sol emite mucha energía, obviamente. Incluso a la distancia de la Tierra del Sol, la concentración de energía está lejos de ser insignificante: cuando esta energía impacta en su cuerpo y se absorbe, en su mayoría provoca calentamiento (un poco complicado por la longitud de onda, pero ya llegaremos a eso). ¿Cuánta energía es eso? Bueno, en reposo, el cuerpo humano adulto irradia alrededor de 300-600 W, o 300-600 J/s. Esto es en realidad aproximadamente de la misma magnitud que la energía de la insolación: el promedio varía mucho según la latitud, en su mayoría, y es diferente en diferentes épocas del año, por supuesto. Por ejemplo, el sur de España tiene una media de unos 200 W por metro cuadrado (más en verano, menos en invierno), mientras que el ecuador tiene unos 1000. La cantidad de energía que absorbes depende de la superficie que estés exponiendo. , y en qué ángulo. Pero nosotros'

¿Cómo se compara la radiografía? Bueno, las máquinas de rayos X en realidad funcionan con una potencia de salida extremadamente baja. Según wikipedia, 300 J es la dosis letal de rayos X, ¡así que incluso un solo segundo de exposición a los rayos X equivalente energéticamente a la luz solar normal lo mataría! Esto hace que sea obvio que su examen de rayos X de rutina está muy, muy por debajo del tipo de energía que recibe del Sol, y demasiado bajo para ser detectado por los sentidos humanos; no olvide que todo en la habitación también está irradiando, y a temperatura ambiente, esto es nuevamente del mismo orden de magnitud que la luz solar y su propia radiación de calor (es por eso que realmente no "siente" perder esos 300 W de calor; aproximadamente la misma cantidad se absorbe de la ambiente). Los rayos X son completamente insignificantes en comparación.

Ahora, longitud de onda. Lo más importante aquí es que las diferentes longitudes de onda de la luz tienen un comportamiento diferente cuando interactúan con diferentes tipos de materia. La longitud de onda depende de la energía de los fotones individuales, lo que a su vez afecta la forma en que esos fotones interactúan con la materia.

La luz visible es más o menos el rango donde los fotones individuales tienen suficiente energía para inducir cambios químicos, pero no lo suficiente para romper los enlaces más fuertes; esto es lo que la hace perfecta para ver, influye fácilmente en las moléculas sensibles a la luz en nuestros ojos. pero no los destruye (ya nosotros) por completo. Es fácil entender los principios como "opacidad" con luz visible: si algo absorbe la luz, es opaco; si refleja luz, es "brillante"; y finalmente, si no interactúa con la luz, es transparente. Por ejemplo, el vidrio transparente suele ser transparente y brillante, por lo que refleja parte de la luz visible incidente y absorbe muy poca, dejando pasar la mayor parte. Las nubes tienden a reflejar mucho la luz visible, lo que las hace claramente blancas desde la parte superior,

En energías más bajas se encuentra el infrarrojo (literalmente "por debajo del rojo", siendo el rojo la luz visible de menor energía). Esto es lo que comúnmente llamamos "radiación de calor", porque domina con mucho a las bajas temperaturas que comúnmente encontramos; casi toda su propia radiación es infrarroja, por ejemplo. En realidad, domina incluso a temperaturas mucho más altas, pero dado que también causan la emisión de luz visible, tendemos a tomar eso como lo más importante, aunque la mayor parte de la energía todavía se emite como infrarrojo. La radiación visible comienza alrededor de los 480 °C, de un color rojo apagado; la superficie del sol está alrededor de los 6000 °C. La luz del sol se compone energéticamente principalmente de luz infrarroja (~50%) y luz visible (~40%). El vidrio suele ser opaco a la luz infrarroja: esta es una de las cosas que hace que los invernaderos funcionen; el material en el invernadero absorbe parte de la luz visible incidente, pero cuando esa energía se irradia hacia el exterior, se irradiará como infrarrojo, incapaz de atravesar el vidrio. Las nubes absorben el infrarrojo cercano con bastante eficacia, por lo que incluso las nubes muy poco profundas en el verano pueden hacerte sentir "frío": la luz del sol que te alcanza puede perder una gran parte de esa porción del 50% mencionada anteriormente. Las nubes profundas pueden bloquear casi toda la energía proveniente del sol, tanto infrarroja como visible. - la luz del sol que te llega puede perder una gran parte de ese 50% mencionado anteriormente. Las nubes profundas pueden bloquear casi toda la energía proveniente del sol, tanto infrarroja como visible. - la luz del sol que te llega puede perder una gran parte de ese 50% mencionado anteriormente. Las nubes profundas pueden bloquear casi toda la energía proveniente del sol, tanto infrarroja como visible.

En energías más altas tenemos ultravioleta ("por encima del violeta"). La luz ultravioleta (solo una pequeña fracción son "rayos X"; técnicamente, son ultravioleta, pero generalmente se agrupan por separado), es alrededor del 8% de la luz solar por energía en la parte superior de la atmósfera de la Tierra, y alrededor del 4% cuando finalmente llega a través de la atmósfera y la capa de ozono. Entonces, en términos del flujo de energía total, en su mayoría son insignificantes. Su principal peligro proviene de su energía por fotón: tienen suficiente energía para despojar a los átomos de sus electrones y romper incluso los enlaces moleculares fuertes; lo más importante para nosotros, son lo suficientemente potentes como para dañar nuestro ADN. La luz ultravioleta de menor energía tiende a ser absorbida por el vidrio transparente con bastante facilidad, por lo que no se bronceará cuando tome el sol detrás de una ventana (los salones de bronceado usan diferentes tipos de vidrio, transparente a la banda "deseada" de luz ultravioleta). A medida que llegas a las energías realmente altas, descubres que cada vez menos fotones son absorbidos por la materia, y cuando lo son, provocan grandes cambios.

Los rayos X tienen la energía suficiente para pasar casi sin obstáculos a través del cuerpo humano; básicamente, en esos niveles de energía, lo más importante es la densidad de la materia. Esto es lo que hace que los rayos X sean tan útiles en medicina: muchos rayos X pasan o se dispersan a través de nosotros y podemos usar esa información para construir una imagen bastante precisa de nuestro interior, mostrando claramente, por ejemplo, huesos y órganos internos. El inconveniente es que cuando los rayos X golpean una cadena de ADN, causan daños: si el ADN absorbe (o incluso dispersa) suficientes rayos X, puede abrumar fácilmente nuestra capacidad para corregir los errores, causando envenenamiento por radiación ( las células que no pueden reparar su ADN se autodestruyen, básicamente) y el cáncer (algunas de las células mencionadas anteriormente noauto destrucción). La dosis letal es patéticamente pequeña en comparación con las energías que encontramos todos los días, tanto que si sientes el calor de una fuente de rayos X, es casi seguro que morirás.

Hay múltiples "tipos" de fotones: diferentes longitudes de onda tienen diferentes efectos sobre ti.

Los rayos X funcionan en algún lugar alrededor del rango de 1nm del espectro. Es una radiación ionizante que en su mayoría puede atravesar materiales blandos pero puede dañar las células al pasar. Por lo tanto, generalmente obtiene solo la cantidad mínima necesaria de fotones para crear la imagen y no mucho más.

El Sol emite muchas longitudes de onda diferentes, parte de las cuales es el rango infrarrojo. Es posible que sepa que uno es radiación térmica (de la que es solo una parte, otra parte es la luz visible).

El infrarrojo es el rango de unos pocos µm a 1 mm. Puede atravesar algunos materiales opacos, pero no muy profundos en su cuerpo.

Al final, solo obtiene una pequeña cantidad de fotones de rayos X y efectivamente "hacen algo" principalmente dentro de usted, no hay muchos receptores de temperatura allí. Mientras que la luz del sol es parcialmente absorbida por las capas superiores de su piel donde los receptores de temperatura "viven" (la otra parte se refleja para que otros puedan verlo + El sol emite un poco de rayos X, ondas de radio y otras partes del espectro también, pero esos en su mayoría son filtrados por la atmósfera de la Tierra). Y obtienes una gran cantidad de fotones de la luz solar porque no son tan dañinos (no en la misma cantidad que los rayos X, pero también puedes quemarte con el sol después de un tiempo; esa es la parte UV del espectro en su mayoría, solo entre rayos X y visible). /infrarrojo)

Parece que, a pesar de las largas respuestas, nadie te ha dado la respuesta real, jajaja. Una fracción muy grande de la salida de luz del sol es infrarroja. El agua tiende a absorber bien las longitudes de onda infrarrojas (en lugar de reflejarlas o dejarlas pasar). El cuerpo es aproximadamente 60% agua. Por lo tanto: el cuerpo tiende a absorber una gran fracción de la luz emitida por el sol. Eso es todo.

Aquí puede ver un gráfico de qué tan bien el agua absorbe varias longitudes de onda. Observe la caída cerca de las longitudes de onda visibles: es por eso que puede ver a través del agua, la luz pasa. Observe también cómo sube el gráfico en las longitudes de onda infrarrojas; el agua absorbe IR.

Puede probar esto usted mismo de la siguiente manera. Las bombillas incandescentes (las que tienen filamento) funcionan de manera similar al sol: emiten luz porque el filamento se calienta y, cuando los objetos se calientan, emiten mucha luz. Si pones tu mano frente a una bombilla incandescente sentirás mucho calor, porque la mayor parte de la luz que emite es infrarroja. Esta es la razón por la cual las bombillas incandescentes se están eliminando gradualmente, porque se desperdicia mucha energía produciendo longitudes de onda infrarrojas, que son invisibles. Pon tu mano frente a una bombilla fluorescente y no sentirás mucho calor. Funcionan con un mecanismo diferente y producen principalmente luz visible, por lo que son mucho más eficientes y no te calentarán mucho.

La energía total de una radiografía es muy pequeña, por lo que incluso si absorbió toda la energía de una radiografía (que no lo hace, ese es el punto de una radiografía, hacer que algunos de los rayos pasen a través de ti), no sentirías nada.