Το φως και η φυσική του στην σηµερινή ανθρωπότητα

Το φως και η φυσική του στην σηµερινή ανθρωπότητα

δρ Στέφανος Θ. Τσιτοµενέας, Aντιπρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών

Φως ονοµάζεται κάθε ορατό ηλεκτροµαγνητικό κύµα. Τα κύµατα αυτά εκπέµπονται είτε από φυσικές πηγές, όπως είναι ο ήλιος, είτε από τεχνητές, όπως είναι οι διάφοροι λαµπτήρες. Μέχρι σήµερα η φυσική έχει αναδείξει πολλές ιδιότητες, επιδράσεις, εφαρµογές και προοπτικές, για το φως που είναι ένας πολύ σηµαντικός παράγοντας για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.

Η αίσθηση της όρασης διεγείρεται µόνο από ένα πολύ µικρό τµήµα του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος που αντιστοιχεί στα µήκη κύµατος της περιοχής 0,78-0,38µm ή καλύτερα από τα 780nm που είναι τα όρια του κόκκινου έως τα 380nm που είναι τα όρια του ιώδους. Το ορατό αυτό τµήµα εντάσσεται σε

µια ευρύτερη οπτική ζώνη µαζί µε τα γειτονικά τµήµατα του υπέρυθρου και του υπεριώδους.

Τα µεγέθη που χρησιµοποιούνται σε αυτή την µη-ιονίζουσα περιοχή του ΗΜ φάσµατος, εντάσσονται στην ραδιοµετρία µε βασικές µονάδες το Watt (W) για την ισχύ, το Joule (J) για την ενέργεια κλπ. Ειδικά όµως για τα ορατά κύµατα χρησιµοποιείται και η φωτοµετρία, µε κυριότερες µονάδες το Lumen (lm) για την φωτεινή ισχύ και το Lux (lx) για τον φωτισµό. Ενώ σπανιότερα χρησιµοποιείται και η Candela (cd) για την φωτεινή ένταση.

Ορισµός µεγέθους                                               Ονοµασία                                    Μονάδα

Iσχύς ή Ροή                                           Φωτεινή Ισχύς ή Ροή

(Luminous flux)

lm (cd.sr)

Ισχύς εκποµπής ανά µονάδα επιφανείας

Ισχύς εξόδου ανά µονάδα στερεάς  γωνίας

Ισχύς εκποµπής ανά µονάδα στερεάς  γωνίας και επιφανείας  Προσπίπτουσα ισχύς ανά µονάδα επιφανείας

Προσπίπτουσα ενέργεια ανά µονάδα

Φωτεινή εκποµπή

(Luminous exitance, Emittance)  Φωτεινή ένταση, Φωτοβολία  (Luminous intensity)  Φωτεινότητα, Λαµπρότητα  (Luminance, Brightness)

Φωτισµός

(Illuminance, Illumination)

Έκθεση στο φως

lm/m2  (cd.sr/m2)

cd (lm/sr) cd/m2  (lm/m2sr)

lx (lm/m2)

2

επιφανείας

(Light exposure, illumination)                   lm.s/m

Η φασµατική απόκριση του µατιού δεν είναι επίπεδη. ∆ηλαδή δεν είναι ίδια σε όλα τα χρώµατα και σε όλους τους φωτισµούς. Σε φωτεινό περιβάλλον το µάτι

παρουσιάζει την µεγαλύτερη ευαισθησία στο κίτρινο χρώµα, ενώ σε σκοτεινό αποκρίνεται καλύτερα στο πράσινο, στο οποίο έχει πολλαπλάσια αποτελεσµατικότητα (x2,6) έναντι αυτής που έχει σε φωτεινό. Ενώ υπάρχει και το µετείκασµα που διαρκεί κλάσµα του δευτερολέπτου, επιτρέποντας την αντίληψη κίνησης από την προβολή διαδοχικών εικόνων. Όπως επίσης  και µια ευρύτερη καθυστέρηση µερικών δευτερολέπτων, για την προσαρµογή του µατιού από το φωτεινό περιβάλλον σε σκοτεινό, οπότε εµποδίζεται η ευκρινής όραση που εµφανίζεται συχνά κατά την είσοδο σε σκοτεινό χώρο από µια έντονα φωτισµένη περιοχή.

Η ατµοσφαιρική απορρόφηση στο ορατό µέρος της ηλιακής ακτινοβολίας είναι περίπου οµοιόµορφη. Το ηλιακό φως αντιστοιχεί θεωρητικά στην εκποµπή ακτινοβολίας από ένα

µέλαν σώµα που έχει θερµοκρασία 5250 oC, η οποία στην πράξη αντιστοιχείται µε την µέση θερµοκρασία της ηλιακής επιφάνειας.

Με τον ήλιο υψηλά, σε σχέση µε τον ορίζοντα, το φως του διαδίδεται σε µια ατµοσφαιρική αέρια µάζα, στην οποία η φασµατική απορρόφηση

επιτρέπει την επικράτηση του γαλαζιο-ιώδους χρώµατος που διαχέεται και χρωµατίζει τον ουρανό. Με τον ήλιο όµως χαµηλά στον ορίζοντα η αέρια µάζα µεγαλώνει και απορροφά το γαλαζιο-ιώδες, οπότε επικρατεί η διάχυση από το κόκκινο-πορτοκαλί χρώµα.

Από το 100% του ηλιακού φωτός που εισέρχεται στην ατµόσφαιρα µόνο ένα µέσο ποσοστό 52% φτάνει µέχρι την γήινη επιφάνεια. Στην οποία ένα µικρό µέρος (6%) ανακλάται και το µεγαλύτερο (46%) απορροφάται, προσφέροντας καθηµερινά υψηλά ποσά ενέργειας, ούτως ώστε να διατηρείται το ενεργειακό ισοζύγιο στον πλανήτη, µεταξύ των εισερχοµένων

και των εξερχόµενων ακτινοβολιών και έτσι η επιφανειακή θερµοκρασία να παραµένει σε ανεκτά επίπεδα, παρά το γεγονός ότι η Γη

ακτινοβολεί θερµικά.

Oι δεκάδων χιλιετιών περίοδοι τόσο στην εκκεντρότητα της γήινης τροχιάς περί τον ήλιο, όσο και στην κλίση του γήινου άξονα, µαζί µε την µετάπτωση του, επιφέρουν περιοδικές διακυµάνσεις στο ισοζύγιο εισερχόµενης και εξερχόµενης ακτινοβολίας στην Γη. Το οποίο έχει βασική παράµετρο το φυσικό φαινόµενο του θερµοκηπίου, δηλαδή την απορρόφηση ενός

µέρους  της  ακτινοβολούµενης  θερµότητας από   τα           ατµοσφαιρικά             αέρια.    Τελικό

αποτέλεσµα είναι οι υπέρ-χιλιετείς περιοδικές µεταβολές της µέσης επιφανειακής θερµοκρασίας, η οποία στις ηµέρες µας βρίσκεται σε αυξητική πορεία, επιταχυνόµενη όµως και από ποικίλες ανθρωπογενείς δραστηριότητες που προσθέτουν υδρατµούς και CO2 στην ατµόσφαιρα.

Η αντιµετώπιση της αυξανόµενης επιφανειακής θερµοκρασίας στην Γη και της συνεπαγόµενης κλιµατικής αλλαγής, µπορεί να επιτευχθεί µε µείωση του εισερχόµενου και απορροφούµενου ηλιακού φωτός µε την πρόσθετη ανάκλαση του, είτε από διαστηµικά δορυφορικά κάτοπτρα, είτε από τεχνητά νέφη που προστίθενται σε µεγάλα ατµοσφαιρικά υψόµετρα, είτε από επίγεια κάτοπτρα σε µη παραγωγικά εδάφη (ερήµους κλπ), συνδυασµένα

µε την τεχνητή αύξηση της ανακλαστικότητας ορισµένων επιφανειών σε κατοικηµένες περιοχές (σκέπαστρα, στέγες κλπ).

Το φως του ήλιου συντελεί και σε ποικίλες φωτοχηµικές αντιδράσεις στην κατώτερη ατµόσφαιρα που έχουν ως αποτέλεσµα την επικίνδυνη αιθαλοµίχλη (smog) που περιέχει

µικροσωµατίδια και νανοσωµατίδια, τα οποία επιδρούν στην πνευµονική λειτουργία υποβαθµίζοντας την υγεία και αυξάνοντας την νοσηρότητα των ευπαθών ανθρώπων.

Τα ραβδία του αµφιβληστροειδή επιτρέπουν την προσαρµογή της όρασης στο αµυδρό φως της ετερόφωτης Σελήνης που απλά ανακλά έως και το 7% του προσπίπτοντος ηλιακού φωτός.

Με βάση αυτό προτείνεται και η τοποθέτηση δορυφορικών κατόπτρων, εγγύτερα προς την Γη, τα οποία θα κατευθύνουν την ανάκλαση του ηλιακού φωτός προς την γήινη επιφάνεια, για τον

νυκτερινό φωτισµό στις πολικές ζώνες που έχουν εξάµηνη νύκτα, αλλά και σε κάποιες άλλες περιοχές, για την αδιάκοπη συνέχιση των εργασιών ή δραστηριοτήτων κατά τις νυκτερινές ώρες, χωρίς την κατανάλωση ενέργειας, για τον τεχνητό φωτισµό.

Στις περιοχές χωρίς νυκτερινό φωτισµό, η υψηλή ευαισθησία που έχουν τα µάτια σε σκοτεινό περιβάλλον, επιτρέπει την στοιχειώδη νυκτερινή όραση µε το φως του γαλαξία µας και των άστρων.

Την νυκτερινή όραση βοηθάει επίσης και το σέλας που παρατηρείται κυρίως στις πολικές ζώνες και σπανιότερα σε µικρότερα πλάτη, το οποίο είναι η ορατή αλληλεπίδραση της ιονίζουσας ηλιακής ακτινοβολίας µε την γήινη ατµόσφαιρα.

Το φως από τις δασικές πυρκαγιές καθοδηγεί τους πυροσβέστες στις νυκτερινές κατασβέσεις και ιδιαίτερα στην έγκαιρη ανίχνευση και αντιµετώπιση των τυχόν αναζωπυρώσεων.

Το φως από τις εκλάµψεις των κεραυνών είναι η πρόσκαιρη διέγερση των   ατµοσφαιρικών

αερίων από την ηλεκτρική εκκένωση. Το φαινόµενο της παραγωγής έντονου και σχεδόν λευκού φωτός από µια ελεγχόµενη ηλεκτρική εκκένωση, αξιοποιήθηκε παλαιότερα µε την συγκρότηση ειδικών φωτιστικών στοιχείων που εξέπεµπαν ισχυρότατο φως για την προβολή κινηµατογραφικών ταινιών.

Τα κυριότερα χαρακτηριστικά των σηµερινών λαµπτήρων είναι η απόδοση, η διάρκεια ζωής και το κόστος. Η απόδοση αντιπροσωπεύει την σχέση της παραγόµενης φωτεινής ισχύος ως προς την ισχύ της ηλεκτρικής κατανάλωσης (Lumens/Watt).

Ήδη οι λαµπτήρες θερµαινόµενου νήµατος (incandescent) έχουν περάσει στο περιθώριο ως αντι-οικονοµικοί και την θέση τους παίρνουν οι λαµπτήρες φθορισµού (fluorescent) και όχι φθορίου που αναφέρουν κάποιοι αστοιχείωτοι. Πάντως τα φωτιστικά στοιχεία στερεού σώµατος τύπου LED (Light Emmiting Diode) θα υποκαταστήσουν προοδευτικά όλους τους άλλους      λαµπτήρες.      Ως      ηλεκτρονικοί      λαµπτήρες

χαρακτηρίζονται τόσο οι LED όσο και κάποιοι τύποι λαµπτήρων φθορισµού, επειδή η λειτουργία τους υποστηρίζεται από ένα ηλεκτρονικό κύκλωµα, ενσωµατωµένο στην βάση/κάλυκα της λυχνίας.

Οι λαµπτήρες φθορισµού λειτουργούν µε τον ιονισµό κάποιων αγώγιµων ατµών (συνήθως Hg) που είναι σε ανάµειξη µε ένα ευγενές αέριο (Ar, Ne, Xe) µέσα σε ένα γυάλινο σωλήνα. Η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύµατος διεγείρει τους ατµούς στην παραγωγή µη ορατών φωτονίων που εντάσσονται στην φασµατική περιοχή του υπεριώδους (UV). Το υπεριώδες φως προσβάλει µια φωσφορίζουσα επικάλυψη που υπάρχει στο εσωτερικό τοίχωµα του σωλήνα, η οποία διεγείρεται και εκπέµπει το ορατό φως.

Ο ελεγχόµενος ιονισµός των αγώγιµων ατµών επιτυγχάνεται µε την ηλεκτροδοσία δια µέσου ενός στραγγαλιστικού πηνίου (ballast), ενώ η έναυση γίνεται µε ένα εκκινητή (starter). Υπάρχουν διάφοροι τύποι λαµπτήρων φθορισµού που χαρακτηρίζονται από το είδος των αγώγιµων ατµών, µε κυριότερους τους υδραργύρου (mercury), αλογόνου       (halogen),       αλογονούχων

µετάλλων (metal halide), τουνγκστενίου (tungsten) κλπ.

Τα καλύτερα χαρακτηριστικά, απόδοσης και διάρκειας ζωής, παρουσιάζουν  οι λαµπτήρες LED που φαίνεται ότι τελικά θα επικρατήσουν στον τεχνητό φωτισµό. Τα πλεονεκτήµατα των LED είναι ότι: Μειώνουν το λειτουργικό κόστος, αφού έχουν υψηλή απόδοση που αντισταθµίζει το υψηλό κόστος αγοράς. Μπορούν να σχεδιαστούν για να εκπέµπουν οποιοδήποτε έγχρωµο φως. Έχουν ενσωµατωµένο φακό και δεν χρειάζονται ανακλαστήρα. Η ρύθµιση της φωτεινότητας (dimming) δεν επηρεάζει το χρώµα τους. Είναι ελαφρά και στερεά σώµατα που µεταφέρονται εύκολα και σπάνε δύσκολα. Μπορούν να σχεδιαστούν για να εναλλάσσουν κατάσταση από φως ηµέρας (daylight) σε θερµό φως (warm light) µε µικρές διαφορές στην ρευµατοδοσία του τρίχρωµου στοιχείου (κόκκινο- πράσινο-µπλε) που παράγει το λευκό φως. Έχουν µεγάλη διάρκεια ζωής. ∆ίδουν αµέσως τον προβλεπόµενο φωτισµό. Παράγουν λίγη παρασιτική θερµότητα κλπ.

Για να είναι αποδοτική κάθε δραστηριότητα πρέπει να έχει και τον κατάλληλο φωτισµό. Ο πίνακας παρουσιάζει τον απαραίτητο φωτισµό που πρέπει να υπάρχει, για να µπορεί να πραγµατοποιείται η αντίστοιχη δραστηριότητα.

Φωτισµός	Τιµή φωτισµού
Φωτισµός οδών	50~100 lx  =(lm/  2) m
Κατοικία	100~200 lx
Γραφείο	500~1000 lx
Σχολική αίθουσα	300 lx
Σχολικό εργαστήριο	500 lx
Βιοµηχανία/βιοτεχνία	200~500 lx
Κατάστηµα	300~500 lx
Συναρµολόγηση & λεπτουργία	1000~1500 lx
Στούντιο Κινηµατογράφου ή TV	6000~15000 lx

Εκτός όµως από τον φωτισµό, στην σηµερινή εποχή απαιτούνται και ειδικές έγχρωµες ισχυρές φωτεινές πηγές, για την σήµανση και την σηµατοδοσία, στην οποία προοδευτικά επικρατούν τα LED. Υπάρχουν επίσης και οι ποικίλες φωτεινές οθόνες ηλεκτροφωταυγείας, (Εlectro-Luminescence, EL), για την προβολή δεδοµένων, κειµένων, εικόνων και τηλεοπτικών προγραµµάτων. Ενώ λειτουργία οθόνης έχει και το φωτεινό χαρτί (lightpaper)

µε την ενσωµάτωση πλήθους µικροσκοπικών LED σε συνύπαρξη µε την όποια εκτύπωση.

Οι παλαιότερες φωτεινές οθόνες καθοδικού σωλήνα (Cathode Ray Tube, CRT) µε την περιορισµένη επιφάνεια και τον µεγάλο όγκο, έχουν υποκατασταθεί από τις µεγάλες, εύχρηστες και λεπτές αλφαριθµητικές µήτρες και από τις οθόνες LED, από τις οθόνες υγρών κρυστάλλων (Τhin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT-LCD), όπως επίσης από τις οθόνες πλάσµατος (Plasma Display Panel, PDP) που συγκροτούνται από πλήθος µικρών κυψελίδων αερίου, το οποίο ιονίζεται ηλεκτρικά.

Το φως και η θερµότητα που εκπέµπονται από την καύση των ξύλων στις εστίες προκαλούν και µια θετική ψυχική αντιµετώπιση, διεγείροντας µια πανάρχαια ευχαρίστηση που είχαν οι άνθρωποι, όταν βρισκόντουσαν γύρω από µια ελεγχόµενη χρήση της φωτιάς, µέσα στον ζωτικό τους χώρο.

Η  σταθερή  ταχύτητα  c@3·108    m/sec  της  διάδοσης  όλων  των ηλεκτροµαγνητικών  κυµάτων  στο  κενό,  ισούται  µε  το  γινόµενο  του

µήκους  κύµατος  λ  επί  την  συχνότητα  f  (λ·f=c).  Όταν  όµως  το  φως διαδίδεται σε κάποιο υλικό µε δείκτη διάθλασης n, τότε η ταχύτητα

µικραίνει από c σε uα=c/n, όπως αντίστοιχα και το µήκος κύµατος από λ σε λα=λ/n, χωρίς καµία αλλαγή του χρώµατος δηλαδή της συχνότητας (λa·f = uα <c).

Όλες οι φυσικές και οι τεχνητές πηγές ακτινοβολούν πολύχρωµο και ασύµφωνο φως,

µέσα σε ένα λοβό (δηλαδή στερεά γωνία) µεγάλου ανοίγµατος για τις φυσικές πηγές και ρυθµισµένο ανάλογα προς την εφαρµογή για τις τεχνητές. Tα laser όµως αποτελούν εξαίρεση,

διότι εκπέµπουν µονόχρωµο και σύµφωνο φως,

µέσα σε µια πάρα πολύ µικρή στερεά γωνία. Αυτό επιτρέπει την εύκολη είσοδο του φωτός laser µέσα στις οπτικές ίνες και την διάδοση του

µε µικρές απώλειες.

Η µελανίνη στο ανθρώπινο δέρµα και η αιµογλοβίνη του αίµατος έχουν την υψηλότερη απορρόφηση του φωτός, µε την δεύτερη να απορροφά πιο πολύ το γαλάζιο φως. Συνεπώς οι

σκουρόχρωµες επιδερµίδες έχουν το προνόµιο να απορροφούν περισσότερο φως, κάτι που θα µπορούσε να συµβεί και στους χαρακτηριζόµενους ως γαλαζοαίµατους, εάν ευσταθούσε η φήµη ότι έχουν αίµα µε γαλάζια απόχρωση.

Το συνεχές ή/και παλµικό φως laser και LED χρησιµοποιείται στην ιατρική σε φωτοθερµικές ή φωτοχηµικές επεµβάσεις είτε άµεσα είτε δια µέσου των οπτικών ινών. Το χρώµα, η ένταση και η τυχόν παλµική διαµόρφωση προσδιορίζουν και τον τύπο των επεµβάσεων που µπορεί να είναι: Η βιοδιέγερση των ιστών, για την επαναφορά στην φυσιολογική λειτουργία, η φωτοθεραπεία για την επιτάχυνση της επούλωσης τραυµάτων, η αιµόσταση σε αιµορραγικά τραύµατα, η φωτοπηξία σε ισχυρά αιµατούµενους όγκους, οι οφθαλµολογικές επεµβάσεις και τέλος η φωτοδυναµική θεραπεία για την καταστροφή των καρκινικών ιστών µε ένα µη-τοξικό φάρµακο που απορροφάται από τον όγκο και γίνεται τοξικό όταν φωτιστεί κατευθυντικά.

Στους αυτοµατισµούς, στο εµπόριο και στην βιοµηχανία, το συνεχές ή/και παλµικό φως laser, σε συνδυασµό µε οπτικό αισθητήρα και υπολογιστή, χρησιµοποιείται στις ηλεκτρονικές αναγνώσεις (barcode-readers), σε άριστες τοµές, σε ποικίλες εγχαράξεις, σε πάσης φύσης συγκολλήσεις και στον ποιοτικό έλεγχο των παραγόµενων προϊόντων.

Το φως των laser, ελεγχόµενο από ένα υπολογιστή που έχει ειδικό πρόγραµµα, χρησιµοποιείται ευρύτατα στην ψυχαγωγία για τις προβολές ποικίλων έγχρωµων σχηµάτων, σχεδίων και ολογραµµάτων, είτε σε κλειστούς χώρους είτε σε ανοικτό πεδίο.

∆υστυχώς όµως πολλοί τεχνικοί έχουν υποστεί κάποιες προσωρινές ή µόνιµες βλάβες στην όραση τους, από την δυσκολία ή/και την αδιαφορία στην τήρηση των µέτρων οπτικής ασφαλείας.

Το φως ενός ισχυρού laser µπορεί να χρησιµοποιηθεί και σαν όπλο ηλεκτροµαγνητικής ενέργειας, εναντίον εγκαταστάσεων ή κινούµενων στόχων ή στρατευµάτων. Ο κυριότερος περιορισµός στις στρατιωτικές εφαρµογές είναι ο µικρός συντελεστής απόδοσης στην παραγωγή φωτός laser, δηλαδή η πολύ µεγάλη ηλεκτρική ισχύς που καταναλίσκεται για την εκποµπή µιας ισχυρής οπτικής δέσµης. Αυτό ήταν και το εµπόδιο για την υλοποίηση του «πολέµου των άστρων» µε διαστηµικά laser που θα

µπορούσαν να καταστρέψουν πυραύλους και αεροσκάφη. Σε κάθε περίπτωση όµως θα πρέπει να αναµένεται ότι η χρήση των laser θα αυξήσει το σηµερινό µέσο ποσοστό των οφθαλµικών βλαβών που

ανέρχεται στο 13% µεταξύ όλων των τραυµατισµών που συµβαίνουν στις πολεµικές επιχειρήσεις.

Η επικινδυνότητα για το µάτι, από το ισχυρό φως και κυρίως από τα laser, οφείλεται στην οφθαλµική εστίαση που συγκεντρώνει  την  οπτική  δέσµη  κατά

100.000 φορές τουλάχιστον και εύκολα

µπορεί να βλάψει τον αµφιβληστροειδή. Έτσι η χρήση των ειδικών προστατευτικών γυαλιών είναι χρήσιµη. Πλην όµως τα προστατευτικά γυαλιά για το    ορατό    φως    laser    πρέπει    να

εµποδίζουν το συγκεκριµένο µήκος κύµατος, αλλά οπωσδήποτε να επιτρέπουν την όραση στα υπόλοιπα µήκη κύµατος του ορατού

φάσµατος. Έτσι όµως η προστασία εξειδικεύεται µόνο σε κάποιο χρώµα laser, ενώ υπάρχει αντικειµενική δυσκολία έως και αδυναµία στην παραγωγή ενός µόνο ζεύγους ειδικών γυαλιών που θα µπορούν να προστατεύσουν τα µάτια σε διαφορετικά µήκη κύµατος laser.

Η παλµική εναλλαγή ισχυρού φωτός µπορεί να αλλάξει τους φυσιολογικούς εγκεφαλικούς ρυθµούς για θεραπευτικούς σκοπούς, αλλά µπορεί και να προκαλέσει φωτοεπιληψία. Η οποία έχει παρουσιαστεί και κατά την ταχεία µετακίνηση σε οδούς µε δενδροστοιχίες που προβάλλουν διαδοχικές σκιάσεις του ηλιακού  φωτός. Στην Ιαπωνία όµως συνέβη το πλέον σηµαντικό επεισόδιο οµαδικής φωτοεπιληψίας, όταν στις διαδοχικές σκηνές ενός παιδικού τηλεοπτικού προγράµµατος προβλήθηκαν

εναλλαγές ισχυρού φωτισµού. Οπότε µετά από λίγο άρχισαν να προσέρχονται στα νοσοκοµεία παιδιά, αλλά και ενήλικες, µε συµπτώµατα φωτοεπιληψίας.

Την φωτοεπιληψία σίγουρα µπορεί να αποφύγει ένας ηγέτης, όταν προσπαθεί να επισκοπήσει από µακρυά κάποιες στρατιωτικές δραστηριότητες µε την διόπτρα του που έχει καλυµµένους τους αντικειµενικούς φακούς.

Η υψηλή αποδοτικότητα και η δεκαετής

µέση διάρκεια ζωής των ηλιακών θερµοσιφώνων είναι πολύ ικανοποιητική και έτσι χρησιµοποιείται το ηλιακό φως για να

θερµάνει το νερό οικιακής χρήσης µε τον οικονοµικότερο και τον βέλτιστο περιβαλλοντικά τρόπο.

Μια παρόµοια αξιοποίηση του ηλιακού φωτός στην αφαλάτωση του νερού ή/και στην ξήρανση των γεωργικών προϊόντων,    γίνεται    µε

απλές διατάξεις που είναι παρόµοιες µε τους ηλιακούς θερµοσίφωνες. Αρκεί βέβαια να ελέγχονται και να συντηρούνται σωστά, διότι παρατηρήθηκαν πολλές αστοχίες και αποτυχίες σε διάφορες τέτοιες εφαρµογές στην Ελλάδα.

Το ηλιακό φως και η βιοτεχνολογία µπορούν να συνδυαστούν στην ελεγχόµενη    αξιοποίηση

της φυσικής και της τεχνητής φωτοσύνθεσης, ούτως ώστε να παραχθούν  διάφορα χρήσιµα προϊόντα (βιοκαύσιµα κλπ) µε ελεγχόµενο τρόπο και µε την βέλτιστη περιβαλλοντική δράση (απορρόφηση  CO2 κλπ). Πολύ σύντοµα ο τοµέας αυτός της τεχνολογίας θα

µπορεί  να  προσφέρει  πολλά  στην  απορρόφηση  των

τοξικών και κυρίως των θερµοκηπιακών αερίων µε µόνη ενέργεια το ηλιακό φως, κάτι που επιζητεί και η γεωπλασία. Ενώ παράλληλα εκτός των χρήσιµων προϊόντων θα µπορεί να συµβάλει και στην µαζική παραγωγή βιοµηχανικών/βιολογικών τροφίµων, για την επίλυση της µειωµένης γεωργικής παραγωγής σε περιοχές µε µειονεκτικές κλιµατικές παραµέτρους.

Στους  ηλιακούς  πύργους  το  ηλιακό  φως  που  ανακλάται  σε  ηλιοστατικά  κάτοπτρα, συγκεντρώνεται                                      στον

συλλέκτη και θερµαίνει ένα ειδικό υγρό, το οποίο ρέει

µέσα σε ένα κλειστό κύκλωµα, για την παραγωγή  ατµού  ο  οποίος

µπορεί    να    κινήσει    ένα

µηχανισµό ηλεκτροπαραγωγής.

Όπως όλα τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα, έτσι και το φως του ήλιου πρέπει να αντιµετωπίζεται   και   ως   µια

µορφή   ενέργειας/ισχύος   που

µπορεί να µετατραπεί σε κάποια άλλη πιο εύχρηστη µορφή. Το σηµαντικό όµως είναι ότι το ηλιακό φως και γενικά η ηλιακή ακτινοβολία είναι µια ανανεώσιµη µορφή ενέργειας που µπορεί να µετατραπεί και σε ηλεκτρικό ρεύµα από τις επίγειες φωτοβολταϊκές γεννήτριες (Φ/Β) µε µια τυπική απόδοση 7~17%.

Οι ανάγκες ηλεκτροδοσίας των διαστηµικών οχηµάτων οδήγησαν στην κατασκευή ειδικών φωτοβολταϊκών, ικανών να λειτουργούν σε περιβάλλον µε έντονη ιονίζουσα ακτινοβολία.

Οι                 σχετικές

εφαρµογές       έχουν       πολύ υψηλό          κόστος                         και

µηχανισµό µε το οποίο εκπτύσσονται στο διάστηµα, ώστε να καλύπτουν επιφάνεια έως και           πολλών δεκάδων τετραγωνικών       µέτρων,

παρουσιάζοντας υψηλή µέση απόδοση έως και 29% µε διάρκεια ζωής να υπερβαίνει την πενταετία.

Χρήσιµη και τυπική είναι η εφαρµογή των φωτοβολταϊκών στην ηλεκτροδοσία ποµπών και αναµεταδοτών. Όπως επίσης και η χρήση τους στην θέση ορισµένων δοµικών στοιχείων. Ενώ διερευνάται και η χρήση τους        σε

οχήµατα, πλοία         και αεροσκάφη.

Το ηλιακό φως µαζί µε τον ηλιακό άνεµο (πρωτόνια, ηλεκτρόνια κλπ), µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την προώθηση στο διάστηµα (solar sailing) µε πολύ ελαφρά ιστία που θα προβάλλουν µεγάλες επιφάνειες στο ηλιακό φως. Αυτό αναµένεται να πραγµατοποιηθεί πολύ σύντοµα, δεδοµένου ότι έχουν ολοκληρωθεί οι σχετικές δοκιµές.

Συµπεράσµατα:

Το φως είναι µια µορφή ενέργειας που διαδίδεται στο κενό και σε ορισµένα υλικά µε τα φαινόµενα διαφάνειας, της διάθλασης, της εστίασης κλπ, ενώ αλληλεπιδρά µε την ύλη, µε τα φαινόµενα της ανάκλασης, της διάχυσης, της απορρόφησης κλπ.

Χρειάζονται πρωτοβουλίες για έρευνα και ανάπτυξη στην χρήση του ηλιακού φωτισµού ως της βασικής ανανεώσιµης ενέργειας, δεδοµένου ότι µόνο µία ώρα φωτισµού της Γης από τον Ήλιο ισοδυναµεί µε την ετήσια καταναλισκόµενη ενέργεια σε όλο τον πλανήτη.

Απαιτούνται µέτρα πολιτικής που θα προάγουν την χρήση του ηλιακού φωτισµού, για την παραγωγή προϊόντων φωτοσύνθεσης, για την ξήρανση προϊόντων, για την αφαλάτωση κλπ. Ενώ πολλές από αυτές τις εφαρµογές συγκεντρώνουν και το επενδυτικό ενδιαφέρον.

Στην εποχή µας η τεχνολογία LED είναι η κατάλληλη και οικονοµική µέθοδος τεχνητού φωτισµού. Οι ιδιότητες που έχει το φως Laser, χρησιµεύουν στην έρευνα, στην παραγωγή και στο εµπόριο, αλλά και σε ειδικές ιατρικές & αισθητικές εφαρµογές. Ενώ διερευνάται η χρήση του και στις στρατιωτικές επιχειρήσεις.