radiacion solar

Capitulo 4. Radiación Solar
Introducción (1/2)
Radiación electromagnética emitida por el Sol a una
velocidad de 300.000 km/seg.
1.
Introdución.
2.
Constante solar.
3.
Radiación celeste
4.
Albedo.
•
5.
Absorción atmosferica
6.
Extincion
7.
Ozonosfera
8.
Efecto de la presencia de las nubes
•
Meteorología
Yamina Silva V.
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La energía que reciben los planetas proviene principalmente de la energía
del Sol. En un promedio de 150 millones de Km, la Tierra intercepta solo
una pequeña parte de toda la energía del Sol, esta pequeña parte es
suficiente para generar el viento y las variaciones diarias en el Tiempo y
mantener la temperatura del planeta en promedio de 15ºC
En la radiacion solar predominan las longitudes de onda pequeñas, debido a
la elevada temperatura de la superiicie solar. Se diferencian los rayos:
• Ultravioleta: 0,1 y 0,4 micrómetros => 9% (UV, gamma y rayos X)
• Visible: 0,4 y 0,78 micrómetros => 41%
• Infrarrojos: 0,78 y 3 micrómetros => 50%
1µm=1 micrómetro = 10-6 cm
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Constante solar (1/2)
Introducción (2/2)
•
Rayos Ultravioleta: 0,1 y 0,4 micrómetros => 9% (UV, gamma y rayos X)
•
•
Rayos Visible: 0,4 y 0,78 micrómetros => 41%
Rayos Infrarrojos: 0,78 y 3 micrómetros => 50%
De la cantidad total de energía solar enviada al espacio, la tierra
intercepta sólo la dos mil millonésima parte, equivalente a una
potencia de 1,8x1014 kW.
Constante solar.
Cantidad de eneregia por unidad de superficie que se recibe
del sol en el limite exterior de la altmosfera por unidad de
tiempo
La energía que recibe una superficie perpendicular a un
rayo de sol es aproximadamente de 2 cal/cm2/min (1,396
kW/m2) y.
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Meteorología
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Constante solar (2/2)
Radiación sin atmosfera
El flujo que recibe un elemnto de superficie dS, en el limite de la
atmósfera de cada elemeno dS, del disco solar, supuestos paralelos es:
• Variaciones de la insolación con la latitud y la estación
para todo el globo en el supuesto de que no existiese
atmósfera. Esta suposición explica las cantidades
anormalmente altas de insolación que se reciben en los
polos durante el verano cuando la luz diurna dura 24 horas
(según w. M. Davls; de Strahler, 1965).
B- brillo del disco
r- distancia Tierra-sol
dS1
α
Sol
r
α
dS
cons tan te solar =
dΦ
= πBΩ 2
dS
πB- poder emisivo del disco por unidad de superficie
Ω-semidiametro (angular) del disco.
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Radiación en la parte exterior de la atmosfera
Radiación celeste o difusa
• El suelo recibe no solo radiación directa del sol, sino
también radiación disfusa de la atmósfera.
• Si la atmósfera fuera totalmente transparente, la radiación
solar igual llegaría al suelo amortiguada por el efecto de la
difusión.
Insolación en una superficie horizontal situada en el exterior de la atmósfera; las cifras
vienen dadas en cal/cm2/día (Según K.Ya.Kondratiev)
Fecha
90°N
70
50
30
O
22 diciembre
0
0
181
480
4 febrero
0
25
298
586
21 marzo
0
316
593
6 mayo
796
722
22 junio
1110
1043
30
50
70
90°S
869 1073
1089
1114
1185
905 1003
937
809
834
799
923 799
593
316
0
894
958
863 560
285
24
0
1020
1005
814 450
170
0
0
S
P
P’
D
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Piranómetro
H
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Albedo
El Piranómetro
• El albedo es la capacidad de un cuerpo de reflejar la
radiación
• Una gran parte de la radiacion directa es reflejada hacia la atmósfera
sin que produzca ningún calentamiento de la superficie de la tierra.
Miden la intensidad de la radiación solar (w/m2).
Normalmente se dispone de dos equipos: uno recoge la radiación
global y el otro la radiación difusa, y, para ello, este último dispone
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de un parasol para evitar que el
sol dé directamente en la célula
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captora captando sólo la radiación
que le entra por los lados.
Absorción atmosférica
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Extinción
Espectro visble: se encuentran las bandas de absorcion mas
eficases.
Es el efecto combinado entre la absorcion y difusion.
• El oxigeno, presenta 2 rayas finas dentro del espectro visible. La poca
energia que se es absorbida se emplea para la ionizacion de las capas
externas de la atmósfera.
• El oxigeno absorve también en una banda estrecha del UV y la energia
la emplea para la creacion del ozono.
• El ozono absorve con mayor intensidad, mayor eficacia. Todo el extreo
del UV λ>0,29µ queda truncada por el ozono. En la estratosfera
• En la troposfera: el vapor de agua es que absorbe mejor, luego el
anhidrido carbonico.
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• La proporción reflejada denominada “albedo” o coeficiente de
reflexión (α), depende del tipo de superficie:
• bosques es del 9 al 18 %, según el tipo de árbol
• ciudades del 14 al 18 %
• la arena del desierto entre el 30 y 40 %.
• La nieve llana y recién caída puede reflejar hasta un 85 %
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El coeficiente de extincion, para una radiacion mocromatica, sera la suma
de los coeficientes de absorcion y difusion.
La radiacion solar que llega al nivel del suelo ha sufrido una
debilitacion mas o menos considerable y ademas una alteracion en su
composicion espectral, por el coeficiente de extinsion selectivo.
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Ozonosfera
Efecto de la presencia de nubes (1/3)
Es la capa de mayor absorcion de la radiacion ultravioleta
Formacion:
Oxigeno molecular + UV cercano => desdobla como oxigeno atomico
Oxigeno atmomico + oxigeno molecular => ozono
O2 + foton = 2O
O2 + O = O3
Destrucción:
Absorbe en otras regiones (VIS, IR), emplea parte de la energia para elevar su
tempratura y de los gases vecinos, pero también para su desintegracion, dando
lugar al oxigeno atomico en fase intermedia y al molecular en una fase final.
O3 + foton = O2 +O
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V.
O3 + O =
2 OSilva
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Efecto de la presencia de nubes (2/3)
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Efecto de la presencia de nubes (2/3)
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Radiación solar
Albedo de la Tierra:
30% refleja y dispersa
• El papel de las nubes (gotitas de agua suspendidas en la
atmósfera) es doble:
Por una parte el efecto invernadero es mayor que en un
cielo despejado, pero, por otra parte, reflejan la luz que
viene del sol.
• La nubosidad, si es lo suficientemente espesa y completa,
puede formar una importante barrera que impida la
penetración de la insolación. La cantidad de insolación que
se refleja depende de la cantidad de nubes existente y de su
espesor. También es importan1:e el tipo de nubes. Por
ejemplo, la proporción de radiación solar que es reflejada
por un cielo totalmente cubierto oscila entre el 44 y el 50
% cuando las nubes son cirrostratos y entre el 55 y el 80 %
en el caso de estratocúmulos.
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Radiación reflejada y absorvida por la superficie
terrestre.
Rad. incidente
100 unid
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Tope de la atmósfera
Atmósfera
nubes
19 es absorbido
por atmósfera
y nubes
Superficie
terrestre
Directa y difusa
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•El 70% de la energía que llega, es absorbido. La absorción es mayor
en las zonas ecuatoriales que en los polos y es mayor en la superficie
de la Tierra que en la parte alta de la atmósfera.
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