Astronomie

Quels paramètres provoquent les coups de soleil ?

Quels paramètres provoquent les coups de soleil ?

Je suis nouveau sur ce site, donc si la question ne rentre pas dans ce forum, n'hésitez pas à la supprimer.

J'ai lu ici https://en.wikipedia.org/wiki/Sunburn toutes les causes des coups de soleil et j'étais surtout au courant de toutes. Je vais les lister ici :

($1$) Le moment de la journée. Dans la plupart des endroits, les rayons du soleil sont les plus forts entre environ 10h et 16h, heure d'été.

($2$) Couverture nuageuse. Les UV sont partiellement bloqués par les nuages ; mais même par temps couvert, un pourcentage important des rayons UV nocifs du soleil peut traverser les nuages.

($3$) La proximité de surfaces réfléchissantes, telles que l'eau, le sable, le béton, la neige et la glace. Tous ces éléments reflètent les rayons du soleil et peuvent provoquer des coups de soleil.

($4$) La saison de l'année. La position du soleil à la fin du printemps et au début de l'été peut provoquer des coups de soleil plus graves.

($5$) Altitude. À une altitude plus élevée, il est plus facile de se brûler, car il y a moins d'atmosphère terrestre pour bloquer la lumière du soleil. L'exposition aux UV augmente d'environ 4 % pour chaque gain d'altitude de 1 000 pi (305 m).

($6$) Proximité de l'équateur (latitude). Entre les régions polaires et tropicales, plus on est proche de l'équateur, plus la lumière solaire directe traverse l'atmosphère au cours d'une année. Par exemple, le sud des États-Unis reçoit cinquante pour cent de plus de lumière solaire que le nord des États-Unis.

Ma question est, pouvons-nous composer ($1$), ($4$) et ($6$) en un seul énoncé : « Hauteur du soleil à l'horizon » ?

Wikipedia semble laisser entendre que nous pouvons car il dit:

Quelle que soit la latitude (en supposant qu'il n'y ait pas d'autres variables), des longueurs d'ombre égales signifient des quantités égales de rayonnement UV.

Cependant, la déclaration est un peu vague et j'aimerais une confirmation.

Un autre doute que j'ai à ce sujet est l'expérience. Je vis en Europe où le midi solaire est à 13h en été et le jour est le plus long le 21 juin (ou 22, peu importe). Mais, les gens semblent avoir beaucoup plus de coups de soleil, disons, le 21 août que le 21 avril, et aussi plus à 16h qu'à 10h (quel que soit le mois). Il fait aussi plus chaud en août qu'en avril et à 16h qu'à 10h. Il se peut donc que les gens passent simplement plus de temps dehors parce qu'il fait plus chaud et qu'ils attrapent donc plus de coups de soleil, mais il se peut aussi que la température affecte notre peau d'une manière ou d'une autre et que nous obtenions plus de coups de soleil lorsqu'il fait plus chaud.

Donc, en prenant les nuages, les surfaces réfléchissantes et l'altitude hors de l'équation, est-il vrai que les coups de soleil sont causés uniquement par la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon ? Si je passe 5 minutes à un endroit par une journée ensoleillée à midi en avril, vais-je avoir la même quantité de coups de soleil qu'à 15 heures en juin ? (étant donné que le soleil est à la même hauteur sur l'horizon à ce moment-là, et que la durée de 5 minutes est suffisamment courte pour approximativement que le soleil reste "fixe" dans le ciel)

Mon intuition dit qu'il devrait être vrai que la hauteur au-dessus de l'horizon est le seul paramètre qui devrait avoir de l'importance, mais mon expérience montre différente. De plus, si j'ai raison, existe-t-il un graphique/tableau indiquant l'intensité (ou une autre unité ?) des coups de soleil que j'obtiens par rapport à la hauteur du soleil ? (disons à une altitude zéro par une journée ensoleillée sans surfaces réfléchissantes, ou à une autre configuration de référence fixe).


Oui, vous pouvez rouler les parties 1,4 et 6 en une seule car, comme vous le dites, tout se résume à la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon. Mais alors vous devez tenir compte de l'altitude. La plupart des gens vivent à moins de 2 000 pieds au-dessus du niveau de la mer, ils peuvent donc l'ignorer, mais la ville de Mexico est à 8 000 pieds d'altitude, il serait donc sage pour les habitants sensés de garder cela à l'esprit. Surfaces réfléchissantes ? Peu de gens vont bronzer dans la neige, et les rares qui le font n'exposent pas leur peau très longtemps. Le danger dans les conditions de neige est la cécité des neiges, qui dans les cas graves peut causer des dommages permanents aux yeux, donc des lunettes de soleil seraient une bonne idée si vous passez beaucoup de temps dans les champs de neige ensoleillés. Les gens ne devraient pas devenir paranoïaques à propos de l'exposition au soleil ; une quantité modérée de soleil est bonne pour nous et permet à notre peau de fabriquer de la vitamine D. Les gens varient considérablement dans leur sensibilité au soleil, et ce qui est bien pour moi ne sera pas nécessairement bien pour vous. Les peaux plus foncées, bien sûr, sont moins sensibles que les peaux pâles. Les personnes aux cheveux roux ou blond pâle doivent être prudentes.


Oui, tout cela contribue au total irradiance, qui est la quantité d'énergie solaire tombant sur une zone particulière, mesurée en watts par mètre carré. Vous pouvez imaginer un 1m$^2$ "fenêtre" perpendiculaire aux rayons du soleil - à l'exclusion des effets atmosphériques et météorologiques, la quantité de lumière solaire passant par cette fenêtre ne change jamais. Mais quand le soleil est directement au-dessus, cette fenêtre éclaire un 1m$^2$ parcelle de terrain, tandis que plus tard dans la journée, la même énergie solaire est répartie sur une plus grande surface. Seul l'angle du soleil affecte la taille de cette zone, et cela est déterminé, comme vous le soulignez, par l'heure de la journée, la saison et la latitude.

Pour cette raison, la longueur de votre ombre est un bon outil pour estimer l'angle du soleil et votre risque de coup de soleil. J'ai tendance à être un peu sensible au soleil, mais si mon ombre est plus longue que ma taille (c'est-à-dire que le soleil est inférieur à 45 degrés), je vais généralement bien - c'est la majeure partie de la journée en hiver, mais exclut les heures autour de midi en été. Cet angle devra bien sûr être ajusté en fonction de votre sensibilité personnelle.

Quant à votre expérience, j'imagine que les gens ont tendance à exposer plus de peau pendant le mois le plus chaud de l'année (août), augmentant ainsi leur risque de coup de soleil sur une période avec une irradiation plus élevée mais moins d'exposition (juin). Les coups de soleil apparaissent également souvent dans l'après-midi, car ils sont le résultat de dommages accumulés tout au long de la journée. Si une personne prend X heures d'exposition pour brûler, elle est plus susceptible d'atteindre cette marque plus tard dans la journée, plutôt que pendant le pic d'irradiation.


La brûlure superficielle causée par le rayonnement ultraviolet (coup de soleil) est-elle comparable à la brûlure superficielle causée par la chaleur - une comparaison histomorphologique par microscopie confocale en mode réflectance in vivo

Arrière-plan: Quelle que soit la cause sous-jacente, les coups de soleil et les lésions thermiques superficielles sont classés comme des brûlures au premier degré, car les données sur les différences morphologiques sont rares. La microscopie confocale en mode réflectance (RMCM) permet une étude non invasive à haute résolution de la peau humaine.

Objectif: Nous avons étudié les altérations histomorphologiques in vivo des coups de soleil et des lésions thermiques superficielles à l'aide du RMCM.

Méthodes : Dix patients (6 femmes, 4 hommes âgés de 28,4 ± 10,6 ans) avec des blessures par contact thermique au premier degré (groupe TI) et 9 patients brûlés par le soleil (groupe SB 7 femmes, 2 hommes âgés de 30,2 ± 16,4 ans), jusqu'à un maximum de 10 % de la surface corporelle ont été évalués 24 h après une brûlure à l'aide du RMCM. Les paramètres suivants ont été obtenus à l'aide du RMCM : épaisseur de la couche cornée, épaisseur de l'épiderme, épaisseur de la couche basale, taille des cellules granulaires.

Résultats: Par rapport aux témoins (12,8 +/- 2,5 microns), l'épaisseur de la couche cornée a diminué de manière significative à 10,6 +/- 2,1 microns dans le groupe TI, alors qu'elle a augmenté de manière significative à 16,4 +/- 3,1 microns dans le groupe SB. L'épaisseur de l'épiderme ne différait pas significativement dans le groupe TI (47,9 ± 2,3 micromètres) et le groupe SB (49,1 ± 3,5 micromètres) cependant, les deux ont augmenté de manière significative par rapport à leurs témoins respectifs (41,8 ± 1,4 micromètres). L'épaisseur de la couche basale a augmenté davantage dans le groupe SB par rapport au groupe TI (17,9 +/- 1,4 microm vs 15,6 +/- 1,1 microm). Les deux différaient également de manière significative par rapport à leurs témoins (13,8 +/- 0,9 micromètre). La taille des cellules granulaires a augmenté de manière significative dans les deux groupes par rapport aux témoins (731 +/- 42 µm) cependant, une augmentation significativement plus élevée a été observée dans le groupe TI (852 +/- 58 µm) par rapport au groupe SB (784 +/ - 61 microns).

Conclusion : Le rayonnement ultraviolet semble influencer principalement les couches épidermiques plus profondes, tandis que les brûlures induites par la chaleur affectent les couches épidermiques plus superficielles. Le terme « brûlure au premier degré » ne doit pas être utilisé comme synonyme de coups de soleil et de brûlures thermiques superficielles. Conflits d'intérêts Aucun déclaré.


Contenu

« Précession » et « procession » sont deux termes qui se rapportent au mouvement. "Précession" vient du latin praecedere ("précéder, venir avant ou plus tôt"), tandis que "procession" est dérivé du latin procéder ("marcher en avant, avancer"). Généralement, le terme "procession" est utilisé pour décrire un groupe d'objets avançant. Les étoiles vues de la Terre se déplacent d'est en ouest quotidiennement, en raison du mouvement diurne de la Terre, et annuellement, en raison de la révolution de la Terre autour du Soleil. En même temps, on peut observer que les étoiles anticipent légèrement un tel mouvement, à raison d'environ 50 secondes d'arc par an, un phénomène connu sous le nom de "précession des équinoxes".

En décrivant ce mouvement, les astronomes ont généralement raccourci le terme en simplement "précession". En décrivant le cause des physiciens du mouvement ont également utilisé le terme « précession », ce qui a conduit à une certaine confusion entre le phénomène observable et sa cause, ce qui compte car en astronomie, certaines précessions sont réelles et d'autres apparentes. Ce problème est encore obscurci par le fait que de nombreux astronomes sont des physiciens ou des astrophysiciens.

Le terme « précession » utilisé en astronomie décrit généralement la précession observable de l'équinoxe (les étoiles se déplaçant rétrograde dans le ciel), alors que le terme « précession » tel qu'il est utilisé en physique, décrit généralement un processus mécanique.

La précession de l'axe de la Terre a un certain nombre d'effets observables. Premièrement, les positions des pôles célestes sud et nord semblent se déplacer en cercles sur fond d'étoiles fixes dans l'espace, effectuant un circuit en environ 26 000 ans. Ainsi, alors qu'aujourd'hui l'étoile Polaris se trouve approximativement au pôle nord céleste, cela changera avec le temps, et d'autres étoiles deviendront "l'étoile du nord". [2] Dans environ 3 200 ans, l'étoile Gamma Cephei dans la constellation de Céphée succédera à Polaris pour ce poste. Le pôle sud céleste n'a actuellement pas d'étoile brillante pour marquer sa position, mais avec le temps, la précession fera également que les étoiles brillantes deviendront des étoiles du sud. Au fur et à mesure que les pôles célestes se déplacent, il y a un changement graduel correspondant dans l'orientation apparente de l'ensemble du champ d'étoiles, vu d'une position particulière sur Terre.

Deuxièmement, la position de la Terre dans son orbite autour du Soleil aux solstices, aux équinoxes ou à d'autres moments définis par rapport aux saisons, change lentement. [2] Par exemple, supposons que la position orbitale de la Terre soit marquée au solstice d'été, lorsque l'inclinaison axiale de la Terre pointe directement vers le Soleil. Une orbite complète plus tard, lorsque le Soleil est revenu à la même position apparente par rapport aux étoiles de fond, l'inclinaison axiale de la Terre n'est plus directement vers le Soleil : à cause des effets de précession, elle est un peu "au-delà". En d'autres termes, le solstice s'est produit un peu plus tôt en orbite. Ainsi, l'année tropicale, mesurant le cycle des saisons (par exemple, le temps de solstice à solstice, ou d'équinoxe à équinoxe), est d'environ 20 minutes plus courte que l'année sidérale, qui est mesurée par la position apparente du Soleil par rapport aux étoiles . Après environ 26 000 ans, la différence s'élève à une année complète, de sorte que les positions des saisons par rapport à l'orbite sont "de retour là où elles ont commencé". (D'autres effets modifient également lentement la forme et l'orientation de l'orbite de la Terre, et ceux-ci, en combinaison avec la précession, créent divers cycles de périodes différentes voir aussi les cycles de Milankovitch. L'amplitude de l'inclinaison de la Terre, par opposition à simplement son orientation, change également lentement au fil du temps, mais cet effet n'est pas attribué directement à la précession.)

Pour des raisons identiques, la position apparente du Soleil par rapport à la toile de fond des étoiles à un certain moment fixé en fonction des saisons régresse lentement de 360° à travers les douze constellations traditionnelles du zodiaque, à raison d'environ 50,3 secondes d'arc par an, ou 1 diplôme tous les 71,6 ans.

À l'heure actuelle, le taux de précession correspond à une période de 25 772 ans, mais le taux lui-même varie quelque peu avec le temps (voir Valeurs ci-dessous), donc on ne peut pas dire que dans exactement 25 772 ans, l'axe de la Terre sera de nouveau là où il est maintenant.

Monde hellénistique Modifier

Hipparque Modifier

La découverte de la précession est généralement attribuée à Hipparque (190-120 av. J.-C.) de Rhodes ou de Nicée, un astronome grec. D'après Ptolémée Almageste, Hipparque a mesuré la longitude de Spica et d'autres étoiles brillantes. En comparant ses mesures avec les données de ses prédécesseurs, Timocharis (320-260 avant JC) et Aristillus (

280 avant JC), il a conclu que Spica s'était déplacé de 2° par rapport à l'équinoxe d'automne. Il a également comparé les longueurs de l'année tropicale (le temps qu'il faut au Soleil pour revenir à un équinoxe) et de l'année sidérale (le temps qu'il faut au Soleil pour revenir à une étoile fixe), et a trouvé un léger écart. Hipparque a conclu que les équinoxes se déplaçaient ("précessant") à travers le zodiaque, et que le taux de précession n'était pas inférieur à 1° en un siècle, en d'autres termes, complétant un cycle complet en pas plus de 36 000 ans. [6]

Pratiquement tous les écrits d'Hipparque sont perdus, y compris son travail sur la précession. Ils sont mentionnés par Ptolémée, qui explique la précession comme la rotation de la sphère céleste autour d'une Terre immobile. Il est raisonnable de supposer qu'Hipparque, de la même manière que Ptolémée, considérait la précession en termes géocentriques comme un mouvement du ciel plutôt que de la Terre.

Ptolémée Modifier

Le premier astronome connu pour avoir poursuivi les travaux d'Hipparque sur la précession est Ptolémée au IIe siècle après JC. Ptolémée a mesuré les longitudes de Regulus, Spica et d'autres étoiles brillantes avec une variante de la méthode lunaire d'Hipparque qui ne nécessitait pas d'éclipses. Avant le coucher du soleil, il a mesuré l'arc longitudinal séparant la Lune du Soleil. Puis, après le coucher du soleil, il mesura l'arc de la Lune à l'étoile. Il a utilisé le modèle d'Hipparque pour calculer la longitude du Soleil et a apporté des corrections pour le mouvement de la Lune et sa parallaxe (Evans 1998, pp. 251-255). Ptolémée a comparé ses propres observations avec celles d'Hipparque, de Ménélas d'Alexandrie, de Timocharis et d'Agrippa. Il découvrit qu'entre l'époque d'Hipparque et la sienne (environ 265 ans), les étoiles avaient bougé de 2°40', soit 1° en 100 ans (36" par an le taux accepté aujourd'hui est d'environ 50" par an ou 1° en 72 années). Il est possible, cependant, que Ptolémée ait simplement fait confiance à la figure d'Hipparque au lieu de faire ses propres mesures. Il a également confirmé que la précession affectait toutes les étoiles fixes, pas seulement celles proches de l'écliptique, et son cycle avait la même période de 36 000 ans que celle trouvée par Hipparque. [6]

Autres auteurs Modifier

La plupart des auteurs anciens ne mentionnaient pas la précession et, peut-être, ne la connaissaient pas. Par exemple, Proclus a rejeté la précession, tandis que Théon d'Alexandrie, un commentateur de Ptolémée au IVe siècle, a accepté l'explication de Ptolémée. Theon rapporte également une théorie alternative :

D'après certaines opinions, les anciens astrologues croient qu'à partir d'une certaine époque les signes solsticiaux ont un mouvement de 8° dans l'ordre des signes, après quoi ils remontent du même montant. . . . (Dreyer 1958, p. 204)

Au lieu de parcourir toute la séquence du zodiaque, les équinoxes "trépidaient" d'avant en arrière sur un arc de 8°. La théorie de la trépidation est présentée par Theon comme une alternative à la précession.

Théories de découverte alternatives Modifier

Babyloniens Modifier

Diverses affirmations ont été faites selon lesquelles d'autres cultures ont découvert la précession indépendamment d'Hipparque. Selon Al-Battani, les astronomes chaldéens avaient distingué l'année tropicale et sidérale de sorte que vers 330 avant JC environ, ils auraient été en mesure de décrire la précession, si elle était inexacte, mais de telles affirmations sont généralement considérées comme non étayées. [7]

Maya Modifier

L'archéologue Susan Milbrath a émis l'hypothèse que le calendrier mésoaméricain du Compte Long de "30 000 ans impliquant les Pléiades. pourrait avoir été un effort pour calculer la précession de l'équinoxe." [8] Ce point de vue est soutenu par quelques autres savants professionnels de la civilisation maya. [ citation requise ]

Égyptiens antiques Modifier

Des affirmations similaires ont été faites selon lesquelles la précession était connue dans l'Égypte ancienne à l'époque dynastique, avant l'époque d'Hipparque (période ptolémaïque). Cependant, ces affirmations restent controversées. Certains bâtiments du complexe du temple de Karnak, par exemple, auraient été orientés vers le point de l'horizon où certaines étoiles se levaient ou se couchaient à des moments clés de l'année. [ citation requise ] Néanmoins, ils tenaient des calendriers précis et s'ils enregistraient la date des reconstructions du temple, il serait assez simple de tracer le taux de précession approximatif. Le zodiaque de Dendérah, une carte des étoiles du temple d'Hathor à Dendérah datant d'un âge tardif (ptolémaïque), enregistrerait la précession des équinoxes (Tompkins 1971). En tout cas, si les anciens Égyptiens connaissaient la précession, leur connaissance n'est enregistrée en tant que telle dans aucun de leurs textes astronomiques survivants.

Michael Rice a écrit dans son L'héritage égyptien, "Que les anciens connaissaient ou non la mécanique de la Précession avant sa définition par Hipparque le Bithynien au IIe siècle av. (p. 128) Rice croit que « la Précession est fondamentale pour comprendre ce qui a alimenté le développement de l'Égypte » (p. 10), dans la mesure où « dans un sens l'Égypte en tant qu'État-nation et le roi d'Égypte en tant que un dieu vivant sont les produits de la réalisation par les Égyptiens des changements astronomiques effectués par l'immense mouvement apparent des corps célestes qu'implique la Précession." (p. 56). Rice dit que "la preuve que l'observation astronomique la plus raffinée a été pratiquée en Egypte au troisième millénaire avant JC (et probablement même avant cette date) est claire de la précision avec laquelle les pyramides de Gizeh sont alignées sur les points cardinaux, une précision qui n'aurait pu être atteint que par leur alignement avec les étoiles. » (p. 31) Les Égyptiens aussi, dit Rice, devaient « modifier l'orientation d'un temple lorsque l'étoile sur la position de laquelle il avait été initialement placé déplaçait sa position en tant que conséquence de la Précession, ce qui semble s'être produit plusieurs fois au cours du Nouvel Empire." (p.170)

Inde Modifier

Avant 1200, l'Inde avait deux théories de l'appréhension, l'une avec un taux et l'autre sans taux, et plusieurs modèles de précession connexes. Chacun avait des changements mineurs ou des corrections par divers commentateurs. La principale des trois était l'appréhension décrite par le traité d'astronomie indien le plus respecté, le Surya Siddhanta (3:9-12), composé c. 400 mais révisée au cours des siècles suivants. Il utilisait une époque sidérale, ou ayanamsa, encore utilisée par tous les calendriers indiens, variant sur la longitude écliptique de 19°11′ à 23°51′, selon le groupe consulté. [9] Cette époque fait que les quelque 30 années civiles indiennes commencent 23 à 28 jours après l'équinoxe vernal moderne. L'équinoxe de printemps de la Surya Siddhanta libré 27° dans les deux sens à partir de l'époque sidérale. Ainsi, l'équinoxe s'est déplacé de 54° dans un sens puis de 54° dans l'autre sens. Ce cycle a duré 7 200 ans à un rythme de 54 /an. L'équinoxe a coïncidé avec l'époque du début du Kali Yuga en -3101 et à nouveau 3600 ans plus tard en 499. La direction est passée de prograde à rétrograde à mi-chemin entre ces années à -1301 où elle a atteint sa déviation maximale de 27°, et serait restée rétrograde, la même direction que la précession moderne, pour 3600 ans jusqu'en 2299. [10] [11] : 29-30

Une autre inquiétude a été décrite par Varāhamihira (vers 550). Son appréhension consistait en un arc de 46°40′ dans une direction et un retour au point de départ. La moitié de cet arc, 23°20′, était identifiée à la déclinaison maximale du Soleil de part et d'autre de l'équateur aux solstices. Mais aucune période n'a été spécifiée, donc aucun taux annuel ne peut être déterminé. [11] : 27–28

Plusieurs auteurs ont décrit la précession comme étant proche de 200 000 révolutions dans un Kalpa de 4 320 000 000 ans, ce qui correspondrait à un taux de 200 000 × 360 × 3600 / 4 320 000 000 = 60 ″/an. Ils ont probablement dévié d'un même 200 000 révolutions pour rendre la précession accumulée nulle près de 500. Visnucandra (c. 550-600 ) mentionne 189 411 révolutions dans un Kalpa ou 56,8 ″/an. Bhaskara I (c. 600-680 ) mentionne [1] 94 110 révolutions dans un Kalpa ou 58,2 /an. Bhāskara II (vers 1150) mentionne 199 699 révolutions dans un Kalpa ou 59,9 /an. [11] : 32-33

Astronomie chinoise Modifier

Yu Xi (IVe siècle après JC) fut le premier astronome chinois à mentionner la précession. Il a estimé le taux de précession à 1° en 50 ans (Pannekoek 1961, p. 92).

Moyen Âge et Renaissance Modifier

Dans l'astronomie islamique médiévale, la précession était connue sur la base de l'Almageste de Ptolémée et par des observations qui ont affiné la valeur.

Al-Battani, dans son Zij Al-Sabi', après avoir mentionné Hipparque calculant la précession, et la valeur de Ptolémée de 1 degré pour 100 années solaires, dit qu'il a mesuré la précession et l'a trouvée à un degré pour 66 années solaires. [12]

Par la suite, Al-Sufi mentionne les mêmes valeurs dans son Livre des étoiles fixes, que la valeur de précession de Ptolémée est de 1 degré pour 100 années solaires. Il cite ensuite une valeur différente de Zij Al Mumtahan, qui a été faite pendant le règne d'Al-Ma'mun, comme 1 degré pour chaque 66 années solaires. Il cite également le Zij Al-Sabi' d'Al-Battani susmentionné comme ajustant les coordonnées des étoiles de 11 degrés et 10 minutes d'arc pour tenir compte de la différence entre l'heure d'Al-Battani et celle de Ptolémée. [13]

Plus tard, le Zij-i Ilkhani compilé à l'observatoire de Maragheh fixe la précession des équinoxes à 51 secondes d'arc par an, ce qui est très proche de la valeur moderne de 50,2 secondes d'arc. [14]

Au Moyen Âge, les astronomes islamiques et chrétiens latins considéraient la « trépidation » comme un mouvement des étoiles fixes à ajouté à précession. Cette théorie est communément attribuée à l'astronome arabe Thabit ibn Qurra, mais l'attribution a été contestée à l'époque moderne. Nicolaus Copernicus a publié un récit différent de l'inquiétude dans De revolutionibus orbium coelestium (1543). Ce travail fait la première référence définitive à la précession comme le résultat d'un mouvement de l'axe de la Terre. Copernic a caractérisé la précession comme le troisième mouvement de la Terre. [15]

Période moderne Modifier

Plus d'un siècle plus tard, la précession a été expliquée dans le livre d'Isaac Newton. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), comme une conséquence de la gravitation (Evans 1998, p. 246). Les équations de précession originales de Newton n'ont cependant pas fonctionné et ont été considérablement révisées par Jean le Rond d'Alembert et les scientifiques ultérieurs.

Hipparque a rendu compte de sa découverte en Sur le déplacement des points solsticial et équinoxial (décrit dans Almageste III.1 et VII.2). Il a mesuré la longitude écliptique de l'étoile Spica pendant les éclipses lunaires et a constaté qu'elle se trouvait à environ 6° à l'ouest de l'équinoxe d'automne. En comparant ses propres mesures avec celles de Timocharis d'Alexandrie (un contemporain d'Euclide, qui travailla avec Aristillus au début du IIIe siècle av. J.-C.), il trouva que la longitude de Spica avait diminué d'environ 2° entre-temps (les années exactes ne sont pas mentionnées dans Almageste). Toujours dans VII.2, Ptolémée donne des observations plus précises de deux étoiles, dont Spica et conclut que dans chaque cas un changement de 2°:40' s'est produit entre 128 avant JC et 139 après JC (d'où 1° par siècle ou un cycle complet en 36000 ans, c'est-à-dire la période de précession d'Hipparque rapportée par Ptolémée (cf. page 328 de la traduction de Toomer d'Almageste, édition 1998)). Il a également remarqué ce mouvement dans d'autres étoiles. Il a émis l'hypothèse que seules les étoiles proches du zodiaque se déplaçaient avec le temps. Ptolémée a appelé cela sa « première hypothèse » (Almageste VII.1), mais n'a rapporté aucune hypothèse ultérieure qu'Hipparque aurait pu imaginer. Hipparque a apparemment limité ses spéculations, car il n'avait que quelques observations plus anciennes, qui n'étaient pas très fiables.

Parce que les points équinoxiaux ne sont pas marqués dans le ciel, Hipparque avait besoin de la Lune comme point de référence, il utilisa une éclipse lunaire pour mesurer la position d'une étoile. Hipparque avait déjà développé un moyen de calculer la longitude du Soleil à tout moment. Une éclipse lunaire se produit pendant la Pleine Lune, lorsque la Lune est en opposition, précisément à 180° du Soleil. Hipparque aurait mesuré l'arc longitudinal séparant Spica de la Lune. A cette valeur, il a ajouté la longitude calculée du Soleil, plus 180° pour la longitude de la Lune. Il a fait la même procédure avec les données de Timocharis (Evans 1998, p. 251). Des observations telles que ces éclipses, d'ailleurs, sont la principale source de données sur le moment où Hipparque a travaillé, car les autres informations biographiques à son sujet sont minimes. Les éclipses lunaires qu'il a observées, par exemple, ont eu lieu le 21 avril 146 av. J.-C. et le 21 mars 135 av. J.-C. (Toomer 1984, p. 135 n. 14).

Hipparque a également étudié la précession dans Sur la durée de l'année. Deux types d'année sont pertinents pour comprendre son travail. L'année tropicale est le temps que met le Soleil, vu de la Terre, pour revenir à la même position le long de l'écliptique (son chemin parmi les étoiles de la sphère céleste). L'année sidérale est le temps que met le Soleil pour revenir à la même position par rapport aux étoiles de la sphère céleste. La précession fait que les étoiles changent légèrement de longitude chaque année, de sorte que l'année sidérale est plus longue que l'année tropicale. En utilisant les observations des équinoxes et des solstices, Hipparque a constaté que la durée de l'année tropicale était de 365+1/4−1/300 jours, soit 365,24667 jours (Evans 1998, p. 209). En comparant cela avec la longueur de l'année sidérale, il a calculé que le taux de précession n'était pas inférieur à 1° en un siècle. A partir de ces informations, il est possible de calculer que sa valeur pour l'année sidérale était de 365+1/4+1/144 jours (Toomer 1978, p. 218). En donnant un taux minimum, il a peut-être permis des erreurs d'observation.

Pour rapprocher son année tropicale Hipparque a créé son propre calendrier luni-solaire en modifiant ceux de Méton et Callippe en Sur les mois et jours intercalaires (maintenant perdu), comme décrit par Ptolémée dans le Almageste III.1 (Toomer 1984, p. 139). Le calendrier babylonien utilisait un cycle de 235 mois lunaires en 19 ans depuis 499 avant JC (avec seulement trois exceptions avant 380 avant JC), mais il n'utilisait pas un nombre de jours spécifié. Le cycle métonique (432 av. J.-C.) a attribué 6 940 jours à ces 19 années, produisant une année moyenne de 365+1/4+1/76 ou 365,26316 jours. Le cycle callippique (330 av. J.-C.) a chuté d'un jour de quatre cycles métoniques (76 ans) pour une année moyenne de 365+1/4 ou 365,25 jours. Hipparque a perdu un jour de plus de quatre cycles callippiques (304 ans), créant le cycle hipparchique avec une année moyenne de 365+1/4−1/304 ou 365,24671 jours, ce qui était proche de son année tropicale de 365+1/4− 1/300 ou 365,24667 jours.

Les signatures mathématiques d'Hipparque se trouvent dans le mécanisme d'Anticythère, un ancien ordinateur astronomique du IIe siècle av. Le mécanisme est basé sur une année solaire, le Cycle Métonique, qui est la période pendant laquelle la Lune réapparaît au même endroit dans le ciel avec la même phase (la pleine Lune apparaît à la même position dans le ciel environ dans 19 ans), le Callipique cycle (qui est de quatre cycles métoniques et plus précis), le cycle de Saros et les cycles d'Exeligmos (trois cycles de Saros pour la prédiction précise de l'éclipse). L'étude du mécanisme d'Anticythère prouve que les anciens utilisaient des calendriers très précis basés sur tous les aspects du mouvement solaire et lunaire dans le ciel. En fait, le mécanisme lunaire qui fait partie du mécanisme d'Anticythère représente le mouvement de la Lune et sa phase, pendant un temps donné, à l'aide d'un train de quatre engrenages avec un dispositif à broche et fente qui donne une vitesse lunaire variable qui est très proche à la deuxième loi de Kepler, c'est-à-dire qu'elle prend en compte le mouvement rapide de la Lune au périgée et son mouvement plus lent à l'apogée. Cette découverte prouve que les mathématiques d'Hipparque étaient beaucoup plus avancées que Ptolémée décrit dans ses livres, car il est évident qu'il a développé une bonne approximation de la deuxième loi de Kepler.

Les mystères mithriaques, familièrement également connus sous le nom de mithraïsme, étaient un culte mystérieux néo-platonique du 1er au 4e siècle du dieu romain Mithra. L'absence quasi totale de descriptions écrites ou d'écritures nécessite une reconstruction des croyances et des pratiques à partir des preuves archéologiques, telles que celles trouvées dans les temples mithriaques (appelés à l'époque moderne mithraea), qui étaient des "grottes" réelles ou artificielles représentant le cosmos. Jusqu'aux années 1970, la plupart des érudits ont suivi Franz Cumont en identifiant Mithra comme une continuation du dieu persan Mithra. L'hypothèse de continuité de Cumont, et sa théorie concomitante selon laquelle la composante astrologique était une accumulation tardive et sans importance, n'est plus suivie. Aujourd'hui, le culte et ses croyances sont reconnus comme un produit de la pensée (gréco-)romaine, avec une composante astrologique encore plus prononcée que ne l'étaient généralement les croyances romaines déjà très astrologiques. Les détails, cependant, sont débattus. [16]


Pourquoi ne peut-on pas attraper un coup de soleil derrière une vitre ?

Jennifer, pour répondre complètement à votre question, nous devons en savoir un peu plus sur le soleil et un peu sur les propriétés du verre. Commençons par le soleil. Nous savons tous que le soleil est la cause du coup de soleil mais nous devons être conscients que la lumière provenant du soleil, même si elle semble jaune, contient de nombreuses couleurs (beaucoup de longueurs d'onde). En fait le soleil émet un spectre de couleur (longueur d'onde) & on le voit jaune simplement parce qu'il émet plus de jaune que de rouge & bleu par exemple. Maintenant, nous devons également noter que, avec le rouge, le jaune et le bleu, le soleil émet un rayonnement qui n'est pas visible et dont une partie est appelée ultraviolet (UV). Nous ne pouvons pas voir cette couleur car nos yeux ne sont pas faits pour la détecter mais le soleil émet beaucoup d'UV. En fait, cette lumière UV est si forte et énergétique qu'elle brûle notre peau d'où les coups de soleil. Maintenant sur le verre. Le verre est transparent car il laisse passer toutes les couleurs mais ce que l'on ne voit pas c'est qu'il agit comme un filtre pour la lumière UV. La plupart des rayons UV sont arrêtés par le verre et c'est pourquoi vous n'aurez pas de coups de soleil derrière un verre. Le verre filtre simplement les rayons UV responsables des coups de soleil et protège votre peau de ces rayonnements énergétiques et quelque peu nocifs. La lotion solaire fonctionne exactement de la même manière, elle filtre simplement la lumière UV.
Répondu par : Gilles Lalancette, M.S., Physicien, Dorval, Qu'bec, Canada

Vous pouvez, en fait cela dépend du verre. Nous savons que les électrons de n'importe quelle molécule ne peuvent absorber le rayonnement qu'à certaines fréquences. Il s'avère que les électrons attachés aux molécules du verre typique (comme le verre de vos fenêtres à la maison ou le verre de sécurité des vitres de voiture) peuvent absorber le rayonnement aux longueurs d'onde UV, mais pas aux longueurs d'onde de la lumière visible. le verre comme s'il n'y était pas, mais le rayonnement UV est absorbé. It depends on the glass exactly how much UV radiation is absorbed, though. UVB rays are shorter than UVA rays -- that means they're more energetic, and they're usually the ones responsible for a sunburn. UVA rays are closer to the visible part of the spectrum, so it makes sense that some UVA radiation can make it through the glass. There is a difference of opinion on exactly how much damage UVA radiation does to you, but we do know that since it has a longer wavelength, it goes deeper into your skin. While UVB rays seem to be the primary culprit in skin cancer, UVA rays have been implicated as well. And according to NASA, most tanning salons use UVA radiation, probably because it burns less but still causes the pigmentation in skin that manifests as a tan. The upshot, though, is that glass should shield you from most of the harmful UV radiation running around out there.
Answered by: Rebekah Cowdrey, Physics Undergrad Student, U. St. Thomas, St. Paul

'Watch the stars, and from them learn.
To the Master's honor all must turn,
Each in its track, without sound,
Forever tracing Newton's ground.'


Sun-Sensitizing Drugs

Sun-sensitizing drugs are drugs that have side effects when people taking them are exposed to the sun. Some reactions are caused by exposure to the sun's UVB or "short" waves, but most are caused by UVA or "long" wave exposure.

There are two main types of sun-sensitizing drug reactions. They are:

  1. Photoallergy. In this case, problems occur when skin is exposed to the sun after certain medicines or compounds are applied to the skin's surface. The ultraviolet (UV) light of the sun causes a structural change in the drug. This, in turn, causes the production of antibodies that are responsible for the sun-sensitivity reaction. The reaction usually includes an eczema-type rash, which often occurs a few days after exposure. The rash can also spread to parts of the body that were not exposed to the sun.
  2. Phototoxicity. This is the most common type of sun-sensitivity drug reaction. It can occur when skin is exposed to the sun after certain medications are injected, taken orally, or applied to the skin. The drug absorbs the UV light, then releases it into the skin, causing cell death. Within a few days, symptoms appear on the exposed areas of the body. In some people, symptoms can persist up to 20 years after the medication is stopped. Among the most common phototoxic drugs areamiodarone (Cordarone, a heart medication).NSAIDs (nonsteroidal anti-inflammatory drugs such as ibuprofen), and the tetracycline family.

Continued

It's important to note that not every person who uses these drugs has a reaction. If it does happen, it can be a one-time occurrence, or it can happen each time the drug is taken and sun exposure occurs. People with HIV are among the most likely group to experience sun sensitivity to drugs.

Sun-sensitizing drugs can aggravate existing skin conditions, including eczema and herpes, and may inflame scar tissue. Sun exposure can also worsen or even precipitate autoimmune disorders, such as lupus.

Can sunscreen help? Absolutely. It will lessen the impact of sun exposure. But some ingredients in sunscreens are potentially photosensitizing, so in rare circumstances, it could worsen symptoms.

Continued

There are dozens of medications and over-the-counter drugs that can cause sun sensitivity. Some of the most common include:


The science of sunscreen

Why does sunshine cause sunburn and skin cancer, and how does sunscreen help to protect you? Jake Port explains.

When we think of life saving inventions, vaccines, antibiotics and other medical breakthroughs come to mind. Often missing from this list is one of the most common tools for cancer prevention: sunscreen, the amazing lotion that can stop harmful radiation in its tracks.

Before delving into how sunscreen works, we need to first understand the injury that we are trying to prevent in the first place, sunburn.

We generally know that we have sunburn because of the change in skin colour that can appear soon after spending time in the sun.

The colour change is a result of inflammation, the immune response generally associated with bruising or infection. With sunburn, the cause of the inflammation is deliberate cell death, known as apoptosis. Cells are intentionally killing themselves to prevent potentially cancerous mutations occurring.

Solar radiation

But why would mutations be occurring in the first place? Radiation emitted by the sun. This radiation pummels the skin, entering the cells and causing damage to the delicate DNA residing inside the nucleus.

Not all radiation can reach this far into the cells: the kind you need to worry about is ultraviolet (UV) radiation, which sits next to visible light on the electromagnetic spectrum.

UV light comes in three main forms. UVA has the lowest energy (longer wavelength) but highest penetrative ability, UVC has the most energy (shorter wavelength) and lowest penetrative ability, and UVB sits in the middle.

Sunburn

In terms of sunburn, UVC isn’t relevant as the radiation is absorbed in the upper atmosphere. UVB on the other hand present more of danger, it has a dangerous combination of penetrative ability and energy that can cause DNA damage. UVA can be hazardous but mostly it causes the tanning effect that beachgoers often crave.

When UV radiation reaches our skin, specialised cells known as melanocytes produce melanin, the photoprotective pigment that causes skin to darken or tan. After a certain point these cells are overwhelmed and radiation starts to penetrate both skin cells and melanocytes, causing apoptosis (deliberate death). Later this skin, full of cells that have died to protect the body, will peel off revealing a new skin layer beneath.

Skin cancer

Melanocytes are more vulnerable to becoming cancer cells than other cell types as they have a special ability to prevent normal apoptosis, allowing them to live for decades. This ability is a double-edged sword: if it mutates it can turn a long-lived melanocyte into a cancerous melanoma. The deadliest type of skin cancer, melanoma occurs when melanocytes divide uncontrollably, producing a distinctive misshapen mole that appears at the skin’s surface.

Sunscreen

Luckily, the chance of sunburn and skin cancer can be massively reduced by applying a simple layer of sunscreen.

Applied as a lotion, spray or wax, sunscreen can consist of organic and inorganic compounds that chemically and physically protect the underlying skin.

Inorganic compounds, such as zinc oxide or titanium dioxide, reflect harmful UVB and UVA in the same way that white paint reflects light off a surface.

Organic molecules including benzophenone and cinnamates absorb the energy of the UV radiation and convert it to heat. While they lack the often-white appearance of physical blockers, chemical blockers don’t last as long in the sun, requiring them to be re-applied more often.

While sunscreen can be a big help, to keep your skin safe remember to avoid unnecessary sun exposure and use sunscreen correctly: put it on whenever you’re out in the sun, and re-apply every two hours.

Jake Port

Jake Port contributes to the Cosmos explainer series.

Read science facts, not fiction.

There’s never been a more important time to explain the facts, cherish evidence-based knowledge and to showcase the latest scientific, technological and engineering breakthroughs. Cosmos is published by The Royal Institution of Australia, a charity dedicated to connecting people with the world of science. Financial contributions, however big or small, help us provide access to trusted science information at a time when the world needs it most. Please support us by making a donation or purchasing a subscription today.

Make a donation

Can a drop of water cause sunburn or fire? Leaves of certain plants are susceptible to leaf burn from too much sun

To the gardening world it may have always been considered a fact, but science has never proved the widely held belief that watering your garden in the midday sun can lead to burnt plants. Now a study into sunlit water droplets, published in New Phytologist, provides an answer that not only reverberates across gardens and allotments, but may have implications for forest fires and human sunburn.

"The problem of light focusing by water droplets adhered to plants has never been thoroughly investigated, neither theoretically, nor experimentally," said lead researcher Dr Gabor Horvath, from Hungary's Eotvos University. "However, this is far from a trivial question. The prevailing opinion is that forest fires can be sparked by intense sunlight focused by water drops on dried-out vegetation."

The team conducted both computational and experimental studies to determine how the contact angle between the water droplet and a leaf affects the light environment on a leaf blade. The aim was to clarify the environmental conditions under which sunlit water drops can cause leaf burn.

These experiments found that water droplets on a smooth surface, such as maple or ginkgo leaves, cannot cause leaf burn. However in contrast the team found that floating fern leaves, which have small wax hairs, are susceptible to leaf burn. This is because the hairs can hold the water droplets in focus above the leaf's surface, acting as a magnifying glass. The latter not only partly confirms the widely held belief of gardeners, but also opens an analogous issue of sunburn on hairy human skin after bathing.

"In sunshine water drops residing on smooth hairless plant leaves are unlikely to damage the leaf tissue," summarised Horvath and co-authors. "However water drops held by plant hairs can indeed cause sunburn and the same phenomenon can occur when water droplets are held above human skin by body hair."

While the same process could theoretically lead to forest fires if water droplets are caught on dried-out vegetation, Horvath and colleagues added a note of caution:

"If the focal region of drops falls exactly on the dry plant surface intensely focused sunlight could theoretically start a fire," Horvath said. "However, the likelihood is reduced as the water drops should evaporate before this, so these claims should be treated with a grain of salt."

Source de l'histoire :

Matériel fourni par Wiley-Blackwell. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Potentially hazardous near earth objects

“The entire planet is vulnerable to meteors and a system is needed to protect the planet from similar events in the future.” Dmitry Medvedev. Russian Prime Minister.

A similarly powerful airburst occurred on 13 August 1930, in the neighbourhood of the River Curuça in the Brazilian Amazon. The associated energy is uncertain but may have been in the range 0.2 to 2 Mt of TNT.

Another happened on 11 December 1935 in Guyana. Even less is known of the energy of this impact, but an aircraft pilot reported seeing an elongated area of destroyed forest more than 30 km across.

Detailed analysis of the Chelyabinsk event provided an opportunity to better assess these effects, with implications for the study of near-earth objects (NEOs) and to develop hazard mitigation strategies for future planetary protection.

NEOs are asteroids and comets with paths that approach within

195 million km of the Sun. See Table 2.

In 2014 there were 642,348 known asteroids, 10960 known near earth asteroids (NEAs) and 1473 Potentially Hazardous Asteroids. PHAs are near earth asteroids with a Minimum Earth Orbital Intersection Distance (MOID) of less than 7.5 million km and an absolute magnitude brighter than +22, corresponding to objects >

150 m diameter. This represents an asteroid large enough to cause a global climatic catastrophe.

A United Nations action team has been set up to detect and counter potentially hazardous NEOs. A warning network and a planning advisory group to coordinate an international response to collision hazards have been established. A global group of experts on NEOs met in Vienna on 10 to 11 February 2014 for the 51st session of the United Nations' Scientific and Technical Subcommittee of the Committee on the Peaceful Uses of Space. The meeting came just a few days before the first anniversary of the Chelyabinsk meteor impact, highlighting the reality of the asteroid threat. The experts’ plans had been developed over a decade by the UN Action Team on Near Earth Objects, known as Action Team 14. AT-14 was established in 2001 and has formulated recommendations for an international response to the asteroid impact threat. Establishing an International Asteroid Warning Network (IAWN) is a crucial step in collecting and sharing information about potentially hazardous NEOs. In the event that an Earth threatening object is detected, the UN Committee on the Peaceful Uses of Space could help to facilitate a spacecraft mission intended to deflect it from a collision course with Earth.

The primary purpose of the Space Mission Planning Advisory Group (SMPAG) is to prepare for a worldwide response to a NEO threat “through the exchange of information, development of options for collaborative research and mission opportunities and to conduct NEO threat mitigation planning activities”. Thirty representatives from 13 agencies, seven government ministries and the UN will share knowledge and the latest research related to impact case studies to develop a work plan for the next two years. The next SMPAG meeting will be held in Vienna in June 2014. Participants will focus on the exchange of information on relevant activities in the field of NEO hazard mitigation and progress on the future work plan.


Sun Protection in Man

5.2.2 UCA as an initiator of UV-induced immunosuppression

UCA is formed as the trans-isomer from histidine as the enzyme histidase is activated in the stratum corneum ( Fig. 2 ). It accumulates in that site as no urocanase is present there to catabolise it, and is eliminated mainly by desquamation and sweat. Bacteria which are able to convert trans- à cis-UCA and to degrade both UCA isomers have been found as part of the commensal flora in the skin of some individuals [ 24 ]. A recent study has revealed that UCA may play a major role in the differentiation from stratum granulosum to stratum corneum and in maintaining homeostasis in the upper layers of the skin by providing the protons which maintain the pH gradient across the stratum corneum [ 25 ]. Absorption of UV photons causes trans-UCA to convert to cis-UCA ( Fig. 2 ) in a dose-dependent manner until the photostationary state is reached with approximately equal quantities of the two isomers. It is possible to sample human skin for the presence of UCA isomers by a non-invasive method using discs soaked in alkali which are then analysed by HPLC. The results of some such analyses are summarised in Table 2 .

Figure 2 . Metabolic pathway leading to the formation of urocanic acid in skin.

Tableau 2 . Concentration of UCA isomers in human skin [ 25–29 ]

Total UCA:
Mean total UCA/cm 2 : 12 nanomoles
Large interpersonal variation (range/cm 2 : 1.9–36.2 nanomoles)
No correlation with stratum corneum thickness, pigmentation, body site, photosensitivity, or sex
Little variation between body sites
Higher in children than in adults
Same in subjects with cutaneous malignant melanoma or basal cell carcinoma as in healthy controls
Isomerisation from trans to cis-UCA:
Maximum efficiency over the wavelengths 270–310 nm
Occurs into the UV-A1 waveband
Is more rapid in lightly pigmented subjects than in more pigmented subjects
Maximal after 1 MED of simulated sunlight
Percentage present as cis-UCA:
Correlation with solar irradiation throughout the year
Maximum (50%) in exposed body sites in summer months
Increase in non-exposed body sites in summer compared with winter months
Same in patients with cutaneous malignant melanoma and basal cell carcinoma as in healthy controls

More than 40 years ago, UCA was suggested to act as a natural sunscreen [ 31 ]. More recently, by using a cream containing UCA and testing its photoprotective capacity and by comparison of the minimal erythema doses (MEDs) in subjects with high and low UCA levels, it was concluded that the sunscreening properties of UCA have no clinical relevance [ 32 ]. MED was determined on a non-photoexposed site of 36 healthy subjects using a solar simulator and was also measured on a similar site 30 min after application of trans-UCA, 5% in a cream base. The UCA cream gave a sun protection factor of 1.58. However the quantity of UCA applied was 20–200 times greater than the amount of UCA found in the normal skin of these subjects, making a sunscreening effect of naturally occurring UCA very low.

In 1983 De Fabo and Noonan [ 33 ] proposed the hypothesis that UCA plays a role as a photoreceptor in UV-induced immunosuppression. They used a murine model of CHS in which 2,4-dinitrofluorobenzene (DNFB) was applied to the abdomen 5 days after irradiating the shaved back with various doses of narrow bandwidths (3 nm) UV at 10 wavelengths between 250 and 320 nm, and then challenging by ear painting with DNFB several days later and measuring the ear swelling response. Each wavelength caused a dose-dependent suppression of CHS but with differing effectiveness. The action spectrum for the down-regulation in CHS was derived from the dose–response curves at each wavelength and had a maximum at 260–270 nm, a shoulder at 280–290 nm, and then declined steadily to 320 nm. It fitted closely the absorption spectrum of UCA and no other major epidermal component such as DNA had the same spectrum. In addition if the stratum corneum, in which the UCA is located, was removed by tape stripping, then the suppression in CHS did not occur.

Since 1983, many publications involving both in vivo and in vitro systems have substantiated the validity of this idea. One such test system, as an example, focussed on modulation of the DTH response in a mouse model of infection with herpes simplex virus (HSV) [ 34 ]. Here the animals were UV-B irradiated with a dose that represents about 0.9 MED, followed 3 days later by subcutaneous inoculation with the virus, and subsequent challenge with inactivated virus injected into the ear to measure the swelling response. The UV-exposed group demonstrated a 54–94% reduction of DTH compared with the unirradiated group. If the UV was replaced by treating the mice with cis-UCA, a dose-dependent reduction in the DTH occurred — 10, 1, 0.1 and 0.01 μg per mouse induced 61, 76, 23 and 5% suppression, respectively, compared with untreated animals [ 35 ]. Furthermore, if the mice were pre-treated with a monoclonal antibody which had specificity for cis-UCA before the UV irradiation, the suppression in the DTH response was no longer significant (DTH after UV-B was 55% suppressed and after cis-UCA antibody plus UV-B was only 12% suppressed, compared with unirradiated animals) [ 36 ].

Although there is no doubting that cis-UCA plays an important part in initiating some of the immunomodulating changes which follow UV exposure, it has proved difficult to establish both its site and mechanism of action. Several in vitro approaches have been tried. As cytokines are known to be induced by UV exposure of keratinocytes and as UCA isomerisation takes place in the same layer of the skin, some experiments have aimed to monitor the expression of various cytokines following treatment with the UCA isomers but the results have been uniformly negative (for example [ 37 ]). However synergy has been demonstrated between cis-UCA and histamine to increase the production of prostanoids from human keratinocytes in vitro [ 38 ]. Prostanoids are known to mediate some of the effects of UVB-induced erythema by increasing vascular permeability and are implicated in UVB-induced systemic immunosuppression in mice. An interesting recent development has been to link cis-UCA with neuropeptides. Cis-UCA was shown to bind to γ-amino butyric acid (GABA) receptors present on rat cortical membranes [ 39 ]. Further, the stereospecific activity of the 2 UCA isomers in inhibiting the action of GABA has been demonstrated at pHs similar to those found in the skin [ 40 ]. GABA is an inhibitory neurotransmitter and this may be an important finding as GABA receptors are present on lymphocytes and can influence various immune functions such as cytotoxic T cell activity. GABA can also modulate CGRP release which is closely associated with LC and is produced by keratinocytes on suberythemal UV-B exposure.

Cis-UCA has been shown to affect antigen presentation in vivo in mice. LC, enriched from an epidermal cell suspension, were incubated with 100 μg/ml (0.7 mmoles) cis-UCA for 2–3 h which resulted in the inhibition of their ability to sensitise mice for CHS or DTH [ 41 ]. In another study, epidermal cells were pulsed for 2 h with tumour-associated antigens after first incubating them for 16 h with 100 μg/ml cis-UCA, then injecting them into mice which were subsequently challenged with tumour cells [ 42 ]. Outgrowths of tumour cells occurred, whereas normally tumour growth was prevented by the epidermal cell immunisation. In both systems trans-UCA at the same concentration as cis-UCA had no down-regulatory effect. In contrast to these findings, Holan et al. [ 43 ] showed that the main immunomodulating effect of cis-UCA was on the CD4 + lymphocyte population rather than on the antigen presenting cells themselves. They found that IL-10 was produced from the CD4 + cells on incubation with 200 μg/ml cis-UCA and after stimulation with anti-CD3 monoclonal antibody the IL-10 could then inhibit the Thl cytokine response, hence leading to the down-regulation of immunity.

Another possible mechanism of action of cis-UCA involves its link with histamine and prostaglandin release, already referred to above. Most recently Hart et al. [ 44 ] have shown a relationship between cis-UCA and mast cell activity in the initial phase of UV-B-induced systemic immunosuppression. In mutant mice depleted of mast cells, cis-UCA was unable to down-regulate CHS. However, reconstitution of the mice with bone-marrow derived mast cell precursors enabled them to respond to the immunosuppressive effects of cis-UCA. At a concentration as small as 1 μg/ml, cis-UCA was shown to cause mast cell degranulation in human skin organ cultures while trans-UCA was much less effective [ 45 ]. The histamine released from the mast cells is likely to act downstream of cis-UCA and to stimulate prostanoid production, leading to an enhancement in the release of various Th2 cytokines such as IL-4 and IL-10. Corroboration of this sequence of events is provided indirectly by Reeve et al. [ 46 ] who showed that cis-UCA-induced immunosuppression of CHS could be prevented by the Thl cytokine, IFN-γ. In this experiment 200 μg cis-UCA in a cream was applied topically to the shaved back of the mice and this was repeated 4 h later, with contact sensitisation occurring at 8 and 9 days. On challenge, a 27% suppression of the CHS resulted. The suppression was largely abrogated if the mice were injected intraperitoneally with IFN-γ before the cis-UCA applications.


Why plants don’t get sunburn

If you’ve ever experienced a painful sunburn, you know that ultraviolet light from the sun can be very damaging. So how do plants that bask in sunlight all day long avoid getting sunburn?

It turns out that plants can make their own sunscreen! These chemical sunscreens protect plants from harmful solar radiation while still allowing them to carry out photosynthesis, which is driven by sunlight. The natural sunscreens protect the plants much in the same way that sunscreens from the drugstore protect our skin from the dangerous effects of ultraviolet light exposures.

Back in 2011, a team of scientists reported in the journal Science that they had discovered a photoreceptor in plants that responds to ultraviolet (UV) light. Specifically, following exposure to UV-B light, which is the most harmful of the two forms of UV light (UV-A and UV-B) that reach Earth’s surface, plants start to modify the photoreceptor protein, named UVR8, inside their cells. This then triggers a variety of cellular responses such as the production of chemical sunscreens that absorb harmful UV-B radiation.

Diagram of different types of ultraviolet radiation from the sun. Image via Quora.

Professor Gareth Jenkins of the University of Glasgow, who was a co-author of the above study, commented on their findings. He said:

When a plant detects UV-B light this light stimulates the synthesis of sunscreen compounds that are deposited in the outer tissues and absorb UV-B, minimizing any harmful transmittance to cells below. This is exactly what our sun creams do. In addition, exposure to UV-B stimulates the production of enzymes that repair any damage to DNA. And lastly, genes are switched on that prevent oxidative damage to cells and help to maintain the photosynthetic machinery in the leaves.

Of course, plants can be damaged by the sun if their defenses are overwhelmed, but all in all, they excel at protecting themselves from UV light.

An explosion of research on plant sunscreens followed that initial discovery. For example, we now know that likely all plants, including single-celled green algae, produce these sunscreens. In fact, such sunscreens may have played an important evolutionary role in helping plants make the transition from the sea to land about 700 million years ago, as UV exposures are much more intense on the land than in the sea. Scientists have also shown that while some tropical species of higher plants produce high levels of sunscreens continuously, other plants can increase their production over the course of the day in response to changes in UV light similar to the tanning process.

Presently, scientists have begun searching for plant-based sunscreens that could serve as active ingredients in products intended for human use. There are already a few such products on the market in Europe, including one that contains a UV-A protective agent from marine red algae. Any alternative to current sunscreens should undergo a rigorous review to ensure that it protects equally well against UV exposures. Additionally, new products need to be tested for safety and be cost-effective to extract from plants or manufacture through other means. Scientists are even thinking about adding plant-based sunscreens to conventional sunscreens such as mineral oxides to see if these new compounds can increase the effectiveness of current products. Who knows, within another decade we could be slathering these plant-based compounds on our skin before heading outdoors.

Bottom line: Plants make their own chemical sunscreens that protect them from the harmful effects of ultraviolet light.