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¿Qué es la radiación solar?
Esa energía es la radiación solar, que no es otra cosa que radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol.
Dos fenómenos condicionan la radiación solar que percibimos en la Tierra.
Factores astronómicos
En primer lugar, los factores astronómicos, que dependen de la geometría Tierra-Sol, condicionan el recorrido de la radiación a través de la atmósfera y el ángulo de incidencia de los rayos solares.
Factores climáticos
En segundo lugar, están los factores climáticos, pues no toda la radiación máxima esperable para cada altura solar y cada localidad será siempre observable en la superficie de la Tierra, ya que los factores climáticos la atenuarán.
Esa atenuación ocurre por las nubes, la cantidad de vapor de agua, el ozono y los aerosoles contenidos en la atmósfera.
Este fenómeno sucede por la absorción, la reflexión y la difusión de la radiación.
¿Cómo se mide?
También se emplea una unidad de energía muy frecuente en el mundo real, como el kilovatio por hora (kWh) en lugar del julio o sus múltiplos.
El cambio es el siguiente: 1 kWh= 3,6 MJ.
En relación a los símbolos, se utiliza I para representar la irradiancia y G para la radiación, por ser los más significativos empleados en los textos sobre radiación solar.
En otros casos el símbolo será H, y para no confundirse es importante fijarse en las unidades: si son de energía se tratará de un dato de irradiación; si son de potencia, será de irradiancia.
Entonces, la fórmula que las relaciona es: I = G / S x t.
- I: intensidad radiante (W/m2)
- G: energía (Julios)
- S: superficie (m2)
- T: tiempo (s)
En la superficie terrestre, en un plano horizontal, en un día claro a mediodía, la irradiancia puede alcanzar fácilmente un valor máximo de unos 1.000 W/m², aunque este valor dependerá del lugar y, sobre todo, de la nubosidad.
Si se suma toda la radiación global que incide sobre un lugar determinado en un periodo de tiempo definido (hora, día, mes, o año) se obtiene la energía en kWh/m2 (o MJ/m2) en dicho periodo. Este valor es diferente según la región.
¿Cómo se transmite la radiación solar?
El Sol es una estrella que está a una temperatura media de 6000 K (5727 grados Celsius) en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa, transformada en energía.
Es decir, la energía solar es emitida por el Sol como consecuencia de reacciones nucleares de fusión, transmitida a la Tierra a través del espacio en forma de partículas de energía, o fotones, y de radiación.
La energía que emite el Sol es en forma de luz, la cual atraviesa la atmósfera.
De toda la luz que el Sol manda a la Tierra, solo una tercera parte llega a la superficie del planeta, pues la atmósfera actúa como un filtro de mucha radiación luminosa.
¿Qué tipo de radiación solar hay?
Lo primero que debemos decir es que la mayor parte de la energía que llega a la Tierra procede del Sol, el cual emite esa energía en forma de radiación electromagnética.
Estas radiaciones se distinguen por sus diferentes longitudes de onda.
Hay tres clases de radiaciones emitidas por las sustancias radiactivas.
Partículas alfa
Las partículas alfa, cargadas positivamente; las partículas beta, que son electrones, y la radiación gamma, que son ondas electromagnéticas de longitud onda más corta que las de los rayos X.
Aunque el Sol proporciona la energía necesaria para que haya vida en la tierra, no toda la radiación solar alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera, especialmente por el ozono.
El tipo de radiación emitida por el Sol es infrarrojo.
Radiaciones ionizantes
Las radiaciones ionizantes son aquellas que no poseen suficiente energía para arrancar un electrón del átomo, es decir no son capaces de producir ionizaciones.
Radiaciones no ionizantes
Las radiaciones no ionizantes, son de baja energía, no son capaces de ionizar la materia con la que interaccionan.
La radiación solar se divide en tres partes:
- La radiación directa (HD) formada por los rayos que proceden directamente del Sol.
- La radiación difusa (Hd), originada por los efectos de la dispersión de los componentes de la atmósfera, entre ellas las nubes, procede de toda bóveda celeste, excepto la que llega del Sol.
Al cociente de la radiación reflejada y la radiación incidente en la superficie de la Tierra se le llama Albedo.
La radiación de albedo o reflejada (HR) procede del suelo y se produce por la reflexión de parte de la radiación que incide sobre él.
¿Qué efectos tienen sobre la salud de los seres humanos?
Tomar el sol es beneficioso para los seres humanos, pero la exposición frecuente y prolongada a los rayos del sol puede causar efectos nocivos en la piel y en la salud.
El sol es fuente de vitamina D, en la misma medida en que equilibra el colesterol, reduce la presión, estimula las defensas y mejora el estado de ánimo.
El bronceado tiene lugar porque la exposición a la luz solar hace que la piel produzca más melanina y se oscurezca.
Pero la exposición prolongada a los rayos solares puede provocar insolación y poner en riesgo la epidermis al causarle manchas, flacidez, envejecimiento prematuro y cáncer de piel o de ojos.
La radiación ultravioleta puede causar alteraciones en nuestras células de la piel; son los rayos que causan quemaduras de sol, y se cree que son las causantes de la mayoría de los cánceres de piel.
¿Qué efectos tiene sobre los gases atmosféricos?
La energía térmica de la Tierra (radiación infrarroja) se extiende desde 3 micras a 80 micras por lo que sólo puede hacer vibrar o rotar moléculas, es decir, calentar la atmósfera.
El Sol actúa sobre la atmósfera y el campo magnético terrestres provocando auroras polares, perturbaciones magnéticas y radioeléctricas.
Su energía permite que funcionen los diferentes procesos climáticos en nuestro planeta.
Toda esta energía que recibimos del Sol es justo la necesaria para que no se evapore el agua de la atmósfera ni hacer que se quede permanentemente congelada.
La atmósfera tiene la función de retener y modular la cantidad de radiación que llega, y así mantener una temperatura suave que permite que exista vida y un equilibrio energético.
Este proceso se llama «efecto invernadero«. Un exceso de calor provoca cambios en el clima y en las temperaturas, así como un aumento generalizado de las temperaturas del planeta. Lo que conlleva a que puedan haber serios problemas ecológicos, como pasa hoy en día.
Una parte de las radiaciones luminosas y caloríficas procedentes del Sol son absorbidas por la atmósfera.
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