Radiación Solar
Enviado por • 6 de Mayo de 2015 • 2.154 Palabras (9 Páginas) • 329 Visitas
RADIACIÓN SOLAR EXTRAATMOSFERICA
OBJETIVOS:
- Reconocer y aplicar la ecuación de variación de la radiación exoatmosférica para diferentes días del año.
- Comprender la definición de constante solar
- Comprender la relación entre la radiación exoatmosférica y las diferentes estaciones del año.-
RESUMEN:
El planeta Tierra gira alrededor del sol describiendo una órbita elíptica, es así que la radiación exoatmosférica que recibe varía durante todo el año, esto tiene importante incidencia en las estaciones del año. Para analizar este fenómeno utilizaremos la ecuación de variación de radiación exoatmosférica.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
RADIACIÓN SOLAR
DEFINICIÓN
Radiación puede ser definida como la emisión, propagación y absorción de la energía en forma de ondas electromagnéticas. El proceso de radiación se diferencia de las otras formas de energía, como convección y conducción, por el hecho de que estas siempre necesitan un medio de transmisión, ya sea sólido, líquido o gaseoso, mientras que la radiación de energía se puede presentar además en el vacío.
La Radiación Solar es la energía emitida por el sol, que se propaga en todas las direcciones a través del espacio mediante ondas electromagnéticas. Esta energía es el motor que determina la dinámica de los procesos atmosféricos y el clima. La energía procedente del sol es radiación electromagnética proporcionada por las reacciones del hidrógeno en el núcleo del sol por fusión nuclear y emitida por la superficie solar.
El sol emite energía en forma de radiación de onda corta. Después de pasar por la atmósfera, donde sufre un proceso de debilitamiento por la difusión, reflexión en las nubes y de absorción por las moléculas de gases (como el ozono y el vapor de agua) y por partículas en suspensión, la radiación solar alcanza la superficie terrestre oceánica y continental que la refleja o la absorbe. La cantidad de radiación absorbida por la superficie es devuelta en dirección al espacio exterior en forma de radiación de onda larga, con lo cual se transmite calor a la atmósfera.
CLASIFICACIÓN (SEGÚN SU ORIGEN)
Las magnitudes radiativas se clasifican en dos grupos según su origen:
La radiación solar y
La radiación terrestre.
RADIACIÓN SOLAR
Es la energía emitida por el Sol.
Radiación Solar Extraterrestre: Es la radiación solar que incide en el límite de la atmósfera terrestre.
Radiación de Onda Corta: la radiación solar extraterrestre se halla dentro del intervalo espectral comprendido entre 0,25 y 4,0 mm y se denomina radiación de onda corta. Una parte de la radiación solar extraterrestre penetra a través de la atmósfera y llega a la superficie terrestre, mientras que otra parte se dispersa y/o es absorbida en la atmósfera por las moléculas gaseosas, las partículas de aerosoles y las gotas de agua y cristales de hielo presentes en las nubes.
RADIACIÓN SOLAR EXOATMOSFÉRICA
La radiación solar exoatmosférica es la radiación solar diaria que se recibe sobre una superficie horizontal situada en el límite superior de la atmósfera. El valor se define a partir del valor de la constante solar. Recordamos que la constante solar se define como la cantidad de radiación que se recibe en la capa superior de la atmósfera, sobre una unidad de superficie perpendicular a los rayos solares y a una distancia del Sol media. En consecuencia, para calcular la radiación solar exoatmosférica se debe corregir la constante solar considerando que la distancia Sol-Tierra varía a lo largo del año, y pasando también de una superficie perpendicular a los rayos solares a una horizontal a la Tierra.
CÁLCULO DE LA CONSTANTE SOLAR:
Para calcular la constante solar, debemos conocer los siguientes datos:
Diámetro del Sol (θ ) = 1.391 x 109 m
Radio del Sol (R ) = 6.955 x 108 m
Área de Superficie Total del Sol (A) = 6.079 x 1018 m2
Diámetro de la Tierra (θ) = 1.27562 x 107 m
Radio de la Tierra (r)= 6.3781 x 106 m
Área de Superficie Total Hemisférica de la Tierra (A hemis) = 3.834 x 1014 m2
Radio de la Esfera Exterior (dOS) = 1.496 x 1011 m
Área de Superficie de la Esfera Exterior (AOS) = 1.7975 x 1023 m2
Temperatura de la Superficie del Sol (T )= 5804.135 K
Primer procedimiento – Cálculo de la Potencia Bolométrica desde el Área Total de la Superficie Solar como una Esfera Bolométrica(o) significa total en todas las bandas del espectro.
Para calcular la potencia bolométrica desde el área total de la superficie solar como una esfera, recurrimos a la siguiente fórmula (Ecuación de Stefan-Boltzmann):
Pʘ net = (εʘ) (A) (σ) (T) 4………………………………………...............(Fórmula 1)
En donde Pʘ net es para la potencia bolométrica neta emitida por el Sol desde toda su superficie (4πr 2), εʘ es la emisividad total del Sol (0.9875), A es el área total de la superficie solar, σ es la constante de Stefan Boltzmann (0.56697 (erg/s)/(m^2 K^4)), y T es la temperatura de la superficie solar (5804.135 K).
El área total de la superficie del Sol es:
Aʘ = 4 * π * (R ʘ) 2. …………………….(Fórmula 2)
Aʘ = 4 * 3.141593 * (6.955 x 108 m) 2 = 6.0786 x 1018 m2
Conocidos estos valores, procedamos a introducir dichas magnitudes en la ecuación:
Pʘ net = (0.9875)* (6.0786 x 1018 m2) (0.56697 ((erg/s)/(m2 K4)) (5804.135 K)4
Pʘ net = 3.86235 × 1033 erg/s
Para conocer el Flujo de Potencia del Sol desde su superficie (fʘ), dividimos la cantidad de potencia bolométrica entre el área total de la superficie solar:
fʘ = (3.86235 × 1033 erg/s) / ((6.0786 x 1018 m2)
fʘ = 6.354 x 1014 ((erg/s) / m2
6.354 x 1014 ((erg/s) / m2) es el flujo de potencia solar emitida desde cada metro cuadrado de la superficie solar, hacia todas direcciones.
Cálculo de la potencia solar neta recibida por la esfera exterior
La potencia neta
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