Radiacion

Radiación solar

Algunos conceptos sobre el sol.

Es un reactor nuclear, se calcula que la temperatura en su núcleo es de 15’000 000º Kelvin (27 millones de grados Fahrenheit). El núcleo solar está formado de gas muy caliente y denso en estado de plasma (cuando los electrones ya no están atrapados en sus órbitas alrededor del núcleo, tenemos el estado de plasma). y su densidad es 10 veces mayor que el mercurio. La capa superficial llamada fotosfera, esfera de luz, es de poco espesor con una temperatura media de 5763° k.. Al sol se le considera cuerpo negro, su diámetro es de 1.39 x 106 Km.

1,5 x 108 km

D = 1,39 x 106 km D = 12.700 km

Tierra

Sol

En el seno del sol se producen reacciones nucleares en las que por fusión el hidrógeno se transforma en helio, con conversión de masa en energía, liberando 4 millones de toneladas por segundo de energía-masa

A las elevadas temperaturas que existen en el sol, las partículas cargadas se desplazan a velocidades muy diferentes. En el curso de ésta incesante agitación llega un momento en que estas partículas chocan y se producen vibraciones que originan ondas electromagnéticas de diversas longitudes de onda, que van desde los rayos x a la radiación ultravioleta, visible e infrarroja.

Las ondas largas de radiación resultan de la colisión de partículas lentas y las de onda corta por la colisión de partículas animadas de gran velocidad cuyas vibraciones se suceden rápidamente dando lugar a ondas cortas.

La enorme cantidad de energía que la tierra recibe del sol es responsable de la mayoría de los cambios y de los procesos físicos que tienen lugar sobre el suelo. El sol transfiere energía a la geosfera, hidrosfera y a la atmósfera. A consecuencia de esta transferencia de energía y de los intercambios energéticos entre estas regiones, los materiales que las constituyen sufren desplazamientos y la forma general de la tierra se modifica un poco.

La radiación interviene en los procesos fotoquímicos, que sin su presencia, no tendrían lugar. La radiación permite que veamos el color azul del cielo, los rojos del atardecer y una gran variedad de efectos ópticos como son el arco iris y el halo. Permite analizar procesos a distancia mediante la aplicación de técnicas de detección remota.

A veces, la energía procedente del sol es almacenada durante un cierto tiempo, antes de ser liberada para producir modificaciones de nuestro medio ambiente. Por ejemplo el calor solar puede provocar la evaporación del agua de los océanos. Se transporta entonces energía a la atmósfera en forma de calor latente, que puede ser liberada como calor sensible cuando el vapor se condensa en forma de nubes.

El agua de estas nubes posee a causa de su altitud una energía potencial. Cuando el agua cae en forma de lluvia o de nieve, esta energía potencial se transforma en energía cinética, finalmente, las partículas de agua alcanzan la superficie del globo provocando en ella la erosión de las rocas y transportan al mar los materiales de erosión.

Los árboles y las plantas absorben igualmente radiación solar, que les provee de la energía necesaria para su crecimiento. Cuando la radiación cesa, esta vegetación se disgrega y sus residuos son transportados por el agua y depositados en lagos y océanos. Al cabo de un tiempo muy largo, los materiales que se acumulan se comprimen bajo la influencia de su propio peso y pueden transformarse en carbón o petróleo. La energía recibida del sol es pues, almacenada en forma de energía química en el seno de estos carburantes naturales.

En resumen:

La energía que emite el sol; o radiación solar, recibida en la superficie terrestre es la fuente de casi todos los fenómenos meteorológicos y de sus variaciones en el curso del día y del año.

Definición

La radiación es un proceso físico, por medio del cual se transmite energía, en forma de ondas electromagnéticas. Esa transmisión se realiza, sin la intervención de una materia intermedia ponderable como portadora de energía, en línea recta y a una velocidad de 300.000 Km. / segundo (viaja a una misma velocidad que la luz, pero con diferentes longitudes de onda)

La longitud de onda es la distancia existente entre dos crestas o dos valles sucesivas de la onda, y la frecuencia, representa la periodicidad con la que varia el campo electromagnético en un punto dado del espacio. Se suele representar con la letra grieta λ.

Crestas y valles de una onda (λ).

La palabra radiación se utiliza para expresar:

1.- El proceso por el cual la energía se propaga en el espacio por medio de ondas electromagnéticas sin ser preciso la intervención de un medio material. Por ejemplo la propagación de la energía solar hasta llegar a la tierra o la propagación de energía por medio de ondas electromagnéticas que salen de una antena de radio.

2.- La energía que transportan toda clase de ondas electromagnéticas por ejemplo es una radiación, la energía solar, la energía emitida por una estufa eléctrica o una plancha.

3.- Un sistema de ondas electromagnéticas de una frecuencia “y”. Por ejemplo, la luz roja, se debe a las ondas electromagnéticas de longitud de onda igual a 0,76µ y la luz violeta a las ondas cuya longitud de onda es de 0.36µ.

Hay muchas clases de ondas electromagnéticas, por ejemplo, las ondas luminosas, las ondas de radio, los rayos x etc. todas se propagan con la misma velocidad en el vacío, es decir a razón de 300.000 Km. x seg. La velocidad con la que se mueve la onda en un medio material depende en general de la longitud de onda.

Energía radiante

La energía que emiten todos los cuerpos cuya temperatura es superior al cero absoluto (0º k = -273º C) se llama energía radiante, la cual se propaga por ondas electromagnéticas a una velocidad de 300.000 Km. /s. es preciso señalar que la frecuencia, intensidad y distintas longitudes de onda emitidas por un cuerpo están estrechamente relacionadas con su temperatura, de forma tal que mientras mayor sean estas, menores serán las longitudes de onda emitidas por el cuerpo.

La descomposición de la energía proveniente del sol recibe el nombre de espectro electromagnético, y está constituido por una gama de longitudes de onda. La longitud de onda se mide en micrones; es decir, en milésimas de milímetro, unidad que se designa con la letra griega µ (mu). También se usa el ángstrom (å) que equivale a una diezmilésima de micra.

1 µ = 10-4 cm

1 Å = 10-8 cm

1 Å = 10-4 µ

1 µ = 10 000 Å

Espectro solar

El conjunto de las longitudes de onda emitida por el sol recibe el nombre de espectro solar y en el predominan, lógicamente, las longitudes de onda muy pequeñas como corresponde a su elevadísima temperatura, que se evalúa en 5.763º k.

Las regiones más importantes del espectro solar son:

- la región ultravioleta

- la región visible

- la región infrarroja

El 99 % de la radiación solar esta contenida en las radiaciones cuya longitud de onda esta comprendida entre 0,15 y 4µ, a este intervalo se le llama intervalo de la radiación solar.

La superficie de la tierra también emite radiación. La mayor parte se encuentra en la infrarroja entre longitudes de onda de 3 y 80µ, a la radiación dentro de este intervalo se le conoce con el nombre de radiación terrestre.

La atmósfera emite en el intervalo de longitudes de onda de 4 y 120µ. Este intervalo es el de la radiación atmosférica son radiaciones térmicas.

La radiación solar que llega al límite superior de la atmósfera esta formada por rayos de longitud de onda distinta principalmente por:

a) Los rayos ultravioletas ó químicos ó actínicos no son visibles y su longitud de onda es muy pequeña menor de 0,36 µ. Del total el 9% de la radiación es ultravioleta.

b) Los rayos luminosos ó visibles son los únicos visibles y su longitud de onda varia entre 0,36 (0,38) a 0,76µ (0,78). Estas longitudes de onda corresponden al violeta y al rojo respectivamente (45 %).

c) Los rayos térmicos ó caloríficos no son visibles y su longitud de onda es mayor de 0,76 µ (0,78). ( 46 % )

Según Geiger:

Rayos ultravioleta  0,36 µ 9%

Violeta 0,36 - 0,42 µ | azul 0,42 - 0,49 µ |

Rayos luminosos ó verde 0,49 - 0,54 µ > 45%

rango visible amarillo 0,54 - 0,59 µ |

anaranjado 0,59 - 0,65 µ |

rojo 0,65 - 0,76 µ |

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