Radiačná fyzika

Účinky viditeľného a ultrafialového svetla

Život nemohol existovať na Zemi bez svetla zo Slnka. Rastliny využívajú energiu slnečných lúčov pri fotosyntéze na výrobu uhľohydrátov a proteínov, ktoré slúžia ako základné organické zdroje potravy a energie pre zvieratá. Svetlo má silný regulačný vplyv na mnohé biologické systémy. Väčšina silných ultrafialových lúčov Slnka, ktoré sú nebezpečné, je efektívne absorbovaná hornou atmosférou. Vo vysokých nadmorských výškach av blízkosti rovníka je intenzita ultrafialového žiarenia vyššia ako na úrovni morí alebo v severných zemepisných šírkach.

Ultrafialové svetlo s veľmi krátkou vlnovou dĺžkou pod 2200 angstrómov je pre bunky vysoko toxické; v strednom rozmedzí je najväčšia účinnosť usmrcovania buniek približne 2600 angstromov. Nukleové kyseliny bunky, z ktorej je zložený genetický materiál, silne absorbujú lúče v tejto oblasti. Táto vlnová dĺžka, ľahko dostupná vo výbojkách ortuťových, xenónových alebo vodíkových oblúkoch, má veľkú účinnosť na germicídne čistenie vzduchu.

Pretože prenikanie viditeľného a ultrafialového svetla do telesných tkanív je malé, následkom toho sú iba účinky svetla na pokožku a na vizuálne prístroje. Keď dopadajúce svetlo pôsobí na pokožku bez ďalších vonkajších predispozičných faktorov, vedci hovoria o vnútornom pôsobení. Naopak, rad chemických alebo biologických činidiel môže pokožku kondicionovať pôsobením svetla; tieto posledné javy sú zoskupené podľa fotodynamického pôsobenia. Viditeľné svetlo, keď sa podáva po letálnych dávkach ultrafialového žiarenia, je schopné spôsobiť regeneráciu exponovaných buniek. Tento jav, označovaný ako fotoreport, viedol k objavu rôznych enzýmových systémov, ktoré sú schopné obnoviť poškodené nukleové kyseliny v génoch do ich normálnej formy. Je pravdepodobné, že v niektorých rastlinách, ktoré sú vystavené priamemu pôsobeniu slnečného žiarenia, sú fotoreferenčné mechanizmy nepretržite funkčné.

Povrch Zeme je chránený pred smrteľnými ultrafialovými lúčmi Slnka vrchnými vrstvami atmosféry, ktoré absorbujú ďaleké ultrafialové žiarenie, a molekulami ozónu v stratosfére, ktoré absorbujú väčšinu ultrafialového žiarenia blízkeho. Napriek tomu sa predpokladá, že enzymatický mechanizmus pôsobiaci v kožných bunkách jednotlivcov neustále opravuje poškodenie nukleových kyselín génov spôsobené ultrafialovým lúčom. Mnohí vedci sa domnievajú, že chlórfluórované uhľovodíky používané v aerosólových sprejových výrobkoch a pri rôznych technických aplikáciách vyčerpávajú stratosférickú ozónovú vrstvu, čím vystavujú osoby intenzívnejšiemu ultrafialovému žiareniu na úrovni zeme.

Existujú dôkazy, ktoré naznačujú, že nielen celková intenzita svetla, ale aj špeciálne zloženie majú na organizmy odlišné účinky. Napríklad v tekvicach červené svetlo uprednostňuje pestovanie kvetov pestienkov a modré svetlo vedie k vývoju kvetov staminátov. Pomer žien k mužom u guppies sa zvyšuje pomocou červeného svetla. Zdá sa tiež, že červené svetlo zvyšuje rýchlosť proliferácie niektorých nádorov v špeciálnych kmeňoch myší. Intenzita dopadajúceho svetla má vplyv na vývoj orgánov snímajúcich svetlo; Napríklad oči primátov chovaných v úplnej tme sú vo vývoji značne spomalené.