Солнце — звезда, вокруг которой обращаются члены Солнечной системы. Его возраст около 5 млрд лет, и оно является телом Солнечной системы, содержащей 99% ее массы.
Солнце — это сфера сияющего газа диаметром 1 392 200 км, его масса равна 330 000 массам Земли. Температура ядра около 15 млн градусов, а на поверхности — 6000 градусов по Цельсию.
Ежесекундно 5 млн тонн вещества превращаются в энергию в реакциях термоядерного синтеза в его ядре, образующих нейтрино, и солнечное излучение.
Небольшая доля этой энергии проникает сквозь земную атмосферу и обеспечивает свет и тепло для поддержания жизни.
Солнечная энергия — излучение Солнца, которое может:
1. Создавать теплоту — солнечные накопители на Земле собирают это излучение и преобразуют его в теплоту, которую воспринимает текущая жидкость и впоследствии используемую для обогрева. Тепловую энергию накапливают и живые существа.
2. Производить электроэнергию — посредством фотоэффекта солнечные батареи преобразуют солнечное излучение непосредственно в электрическую энергию. Но фотоэффект осуществляют и живые существа.
3. Вызывать особые химические реакции — фотосинтез у живых существ Земли.
Солнечная энергия неисчерпаема, экологически чиста, но не является эффективным источником энергии, поскольку атмосфера Земли поглощает или рассеивает 50% попадающего солнечного излучения.
Но даже этого объема солнечного излучения достаточно, чтобы поддерживать жизнь на Земле. Живые существа Земли научились использовать солнечный свет тремя процессами:
· накопление тепла;
· фотоэффектом;
· фотосинтезом.
Фотосинтез
Это процесс, в ходе которого земные растения и некоторые другие организмы преобразуют свет в химическую энергию.
У зеленых растений энергия света удерживается хлорофиллом в хлоропластах листьев и используется для преобразования воды, углекислого газа и минеральных веществ в кислород и богатые энергией органические соединения (моно- и полисахариды), которые составляют основу жизни растений и животных.
Фотосинтез представляет собой множество фотохимических и ферментных реакций. Он проходит в две стадии.
Стадия 1. Во время светозависимой стадии — световая стадия, хлорофилл поглощает световую энергию, которая переводит некоторые электроны в молекулах пигмента на более высокие энергетические уровни. Эти электроны передаются от хлорофилла через ряд молекул, в результате чего образуется НАДФ (кофермент) и высокоэнергетические молекулы АТФ. Кислород, вырабатываемый как побочный продукт, выходит в атмосферу через устьица листьев.
Стадия 2. НАДФ и АТФ участвуют во второй, темновой стадии — цепочке не требующих света реакций цикла Кальвина, обнаруженного М. Кальвином. На этой стадии из атмосферного углекислого газа синтезируется глюкоза.
Фотосинтез — основа жизни на Земле, если бы фотосинтез прекратился, осталось бы очень мало пригодных для питания органических веществ и большинство живых организмов исчезло бы с лица Земли.
Фотохимические реакции — химические реакции, инициируемые поглощением энергии видимого светового ультрафиолетового или инфракрасного излучения.
Первичные фотохимические реакции являются промежуточным процессом, за которым могут последовать вторичные реакции.
Фотосинтез — единственный процесс в биосфере Земли, ведущий к увеличению свободной энергии биосферы за счет внешних источников — Солнца. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется:
· 150 млрд тонн органического вещества и
· выделяется 200 млрд тонн свободного кислорода.
Роль фотосинтеза
1. Кругооборот кислорода, углерода и других элементов, вовлекаемых в фотосинтез, создал и поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле.
2. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации углекислого газа в атмосфере, предотвращая перегрев Земли.
3. Кислород фотосинтеза защищает жизнь созданием кислородно-озонового экрана атмосферы.
4. Запасенная в продуктах энергия фотосинтеза является основным источником энергии для человечества.
5. Предполагается, что в энергетике будущего фотосинтез займет ведущее положение из-за незагрязнения и неиссякаемости:
· создание «энергетических плантаций» быстро растущих растений;
· использование растительной массы для переработки в высококачественное топливо — спирт.
6. Несмотря на то, что на начальной стадии фотосинтеза 95% солнечной энергии улавливается, в урожай переходит менее 1−2% солнечной энергии. Потери обусловлены лимитированием дальнейшего использования энергии на биохимическом и физиологическом уровнях (полив, минеральные удобрения, селекция растений и т. д.). (Источник: Биологический энциклопедический словарь. -М.: советская энциклопедия, 1986, -831с.)
Фотосинтез в организме человека
Человек, как и все другие живые существа на Земле, способен улавливать солнечный свет и использовать его себе во благо. Уже упоминалось, что солнечный свет легко переходит в 3 вида энергии — тепловую, электрическую — фотоэффект, и фотосинтез. Сегодня поговорим о том, как человек сам, без посредников, напрямую осуществляет три процесса поглощения солнечного света:
1. Использование солнечного света для перехода в статус теплокровного существа.
2. Перевод солнечной энергии в электрический сигнал — зрение.
3. Перевод солнечного света в фотосинтез — синтез витамина Д и выработка защитного пигмента меланина.
Витамины — сложные органические молекулы, необходимые для поддержания процессов жизни. Они не являются источником энергии и строительным материалом для построения структур клетки. Однако витамины участвуют практически во всех биохимических реакциях и физиологических процессах. Витамины участвуют в энергетическом обмене биосинтезе и обмене аминокислот. Термин «витамин» предложен в 1912 году польским ученым К. Функом.
Витамин Д
Открытие витамина Д состоялось в 1914 году биохимиком Дилмер Макколум в рыбьем жире. Так как это был по счету четвертый витамин, открытый наукой, его назвали буквой Д.
В 1923 году биохимик Гарри Стенбок показал, что облучение пищи ультрафиолетом увеличивает в ней содержание витамина Д.
А.Ф.Гесс доказал, что человек может сам производить витамин Д под действием солнечного света.
Долгое время считалось, что дополнительный прием витамина Д обеспечивает здоровье костей у большинства людей в популяции составляет 20 нг/мл. Эмпирически установлена оптимальная доза 30−60 нг/мл.
Данные математических исследований 2018 года показали, что у 53.5 тысяч пациентов не обнаружена эффективность повышения биохимических процессов искусственным приемом витамина Д.
Дефицит витамина Д может возникнуть у любого человека в любом возрасте, если перекрывается естественный механизм образования витамина Д от солнечных лучей. Такими условиями считаются закрывающая кожу одежда и использование солнцезащитных кремов, особенно на лице.
Дефицит витамина Д испытывают до 1 млрд жителей земли. Даже в странах с достаточным уровнем солнечного облучения — Индия, Китай, Пакистан, Иран — дефицит витамина Д у населения составляет 60−80%.
Авитаминоз Д у детей дает рахит. Долговременный дефицит витамина Д дает:
· развитие остеопороза у взрослых;
· ослабление иммунитета;
· повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний;
· провоцирует аутоиммунные заболевания типа псориаза, витилиго;
· симптомы общего типа — ухудшение памяти, боли в мышцах, бессонница.
Источник витамина Д
Витамин Д может поступать в организм человека в составе пищи.
Основной источник витаминов — растения, в которых имеются провитамины. Затем эти провитамины, попадая в животный организм, превращаются в настоящий витамин. Важная роль в образовании витаминов принадлежит микроорганизмам кишечника.
Однако витамин Д человек может синтезировать сам, включая свой процесс фотосинтеза.
Синтез витамина Д происходит в эпидермисе кожи под воздействием ультрафиолетовых лучей Солнца из провитамина — холестерина.
Нахождение в тени и облачная погода могут уменьшить выработку витамина Д на 60%. Через стекло, одежду и крем от загара необходимый ультрафиолет не поступает.
Данные науки
В 2020 году установлено, что витамин Д служит профилактической мерой и лечением:
· диабета 1 и 2 типа;
· непереносимости глюкозы;
· гипертонии;
· рассеянного склероза.
Однако метаанализ 2019 года показал, что при приеме кальция и витамина Д формируется повышенный риск инсульта.
Исследования Эдварда Джованнуччи показали пользу для здоровья получения витамина Д под воздействием солнечного света. Он доказал, что на каждую смерть от рака кожи, вызванного солнцем, можно было предотвратить 30 смертей от повышенного потребления витамина Д.

Фоторецепция
Это использование солнечного света для получения электрических сигналов.
Фоторецепция — восприятие света самой клеткой или специализированными образованиями — фоторецепторами.
Свет выступает как источник информации в простейших одноклеточных организмах — изменение подвижности при сигналах света.
Высшая форма фоторецепции — зрение, осуществляемое специализированными органами различной степени сложности. Зрительная фоторецепция происходит в фоторецепторах сетчатки глаза.
Физико-химический механизм зрительной фоторецепции в принципе одинаков у всех животных:
· под действием энергии света происходит фотоизомерация хромофора зрительного пигмента — родопсина;
Родопсин
o это зрительный пигмент палочек сетчатки животных и человека;
o сложный белок, в состав которого входят хромофорная группа каротиноида ретиналя-альдегида витамина А, и опсин — комплекс гликопротеида и липидов.
Максимум спектра поглощения около 500 нм в зрительном акте под действием света.
o родопсин претерпевает изомерацию, сопровождающуюся изменением хромофора и отделением его от белка;
o изменением ионного транспорта в фоторецепторе;
o возникновением электрического сигнала, который передается нервным элементам сетчатки.
Синтез ретиналя осуществляется с участием ферментов через витамин Д.
· последующее изменение конформации его белковой части;
· фотоиндуцированные перестройки в зрительном пигменте инициируют ферментативные и ионные процессы в зрительной клетке;
· происходит возникновение рецепторного потенциала — электрического сигнала, который передается в центральные отделы зрительной системы — появление электрического сигнала.
Синтез меланина
Меланины:
· черные, коричневые или желтые пигменты;
· молекулы состоят из производных тирозина, соединенных с белками.
У животных образуются в специальных пигментных клетках — меланоцитах.
От количества и распределения пигмента зависит пигментация кожи, волос, радужных оболочек и других структур глаза человека. Это важный расовый признак человека.
Меланины у теплокровных участвуют в защите от воздействия света и в регуляции температуры тела. Под действием ультрафиолета света происходит возникновение загара и веснушек. Прекращение биосинтеза пигмента вызывает поседение волос. Клетки меланоциты могут дать начало раку — меланомам.
Меланоциты — пигментные клетки животных и человека. Они способны к размножению, передвижению и изменению формы от округлой до звездчатой с отростками. Количество меланоцитов находится под контролем фагоцитарных клеток кожи в соотношении меланоцит — фагоцитарная клетка 1/30, независимо от расы.
Солнечный ожог — острое воспаление кожи, вызванное чрезмерным воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Чаще возникает у людей со светлой кожей.
Ожоги появляются через 15 минут, но проявляются через 6−12 часов, а максимальное покраснение через 24 часа.
Признаки ожога:
· легкое покраснение кожи;
· болезненность;
· сильные боли;
· отеки;
· волдыри;
· жар,
· тошнота;
· состояние шока.
Последствия:
· огрубление кожи;
· морщины;
· рак.
Профилактика:
· ограничение солнечных ванн;
· солнцезащитные кремы;
· закрытая одежда.
Солнечный танец — ритуальный танец равнинных индейцев 19 века. Мужчины-танцоры искали силу, духовную энергию и мудрость. Танцевали в течение нескольких дней, не прерываясь на еду, питье, сон. Это была возможность очищения и укрепления. Заканчивалось неистовством и изнеможением. В начале лета 1 раз в год.