Termodinamica

EL SOL

El Sol es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor elemento del Sistema Solar. Las estrellas son los únicos cuerpos del Universo que emiten luz. El Sol es también nuestra principal fuente de energía, que se manifesta, sobre todo, en forma de luz y calor.

El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su alrededor.

El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible para 5.000 millones más. Después, comenzará a hacerse más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja. Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede tardar un trillón de años en enfriarse.

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.

Se trata de un proceso físico, por medio del cual se transmite energía en forma de ondas electromagnéticas, en línea recta, sin intervención de una materia intermedia, a 300.000 km por segundo.

Cuando esta radiación alcanza el límite superior de la atmósfera está formada por rayos de distinta longitud de onda:

• Los rayos ultravioletas: no son visibles y tienen muy pequeña longitud de onda.

• Los rayos luminosos: son los únicos visibles; su longitud de onda corresponde al violeta y al rojo, respectivamente, ya que varía entre 0,36 y 0,76 micrones.

• Los rayos térmicos o caloríferos: tampoco son visibles y su longitud de onda es mayor de 0,76 micrones. Son los rayos infrarrojos.

La intensidad calorífica de la radiación solar, medida en el límite superior de la atmósfera, es por lo general constante en el tiempo.

El valor de la radiación solar para un cm cuadrado, expuesto perpendicularmente a los rayos solares en el límite superior de la atmósfera, es de dos calorías por minuto, aproximadamente. Este valor se llama Constante Solar.

Variaciones:

No toda la radiación solar incidente en el límite de la atmósfera llega a la superficie terrestre; esto se debe a que la capa gaseosa actúa sobre ella produciendo distintos fenómenos:

Absorción: el flujo de radiación penetra en la atmósfera y transformada en energía térmica, aumenta su temperatura y la hace irradiar calor hacia la Tierra y el espacio interplanetario. Las radiaciones térmicas de la atmósfera que alcanzan la superficie terrestre atenúan el enfriamiento de la misma, especialmente durante la noche; este fenómeno se conoce como amparo térmico de la atmósfera.

Reflexión: se produce cuando parte de la radiación solar al incidir sobre un cuerpo es desviada o devuelta, sin modificar sus caracteres: la atmósfera refleja la radiación que incide sobre gases y partículas sólidas en suspensión; la que llega a la superficie de la tierra en parte se absorbe y en parte se refleja.

Dispersión: fenómeno similar a la reflexión, pero la radiación modifica sus caracteres al ser devuelta o desviada. En la alta atmósfera la radiación solar es dispersada por las moléculas de los gases del aire: los rayos luminosos de onda más corta (violeta y azul) son más fácilmente dispersados, dando el color azulado al cielo. Los demás, (rojo, anaranjado, amarillo), llegan casi

Efectos

Los rayos del Sol resultan muy debilitados cuando se hallan cerca del horizonte porque para llegar a la superficie de la Tierra deben atravesar una capa atmosférica mayor que cuando caen perpendicularmente sobre nuestras cabezas.

La intensidad del calor recibida por una superficie horizontal depende de la inclinación con que llegan los rayos solares: La mayor intensidad corresponde a una

EL SOL es un emisor continuo de energía, y de una cantidad de energía formidable. El origen de la energía del Sol ha sido y sigue siendo uno de los temas más apasionantes de la física solar. Mientras el hombre creyó que el Sol fue puesto ahí por una divinidad con el solo propósito de alumbrar y calentar la Tierra, su energía formaba parte de esa creación divina. Pero cuando el hombre fue construyendo la física y descubriendo que todos los procesos en el Universo parecían obedecer a un mismo conjunto de leyes, se empezó a preguntar por la fuente de energía del Sol en términos de esas leyes. ¿Era el Sol una masa incandescente en continua combustión? De lo que se sabía de él a fines del siglo pasado y de lo que se conocía de la combustión química esto no era posible. Si el Sol estuviera ardiendo se hubiera consumido en unos cuantos miles de años y, sin embargo, los fósiles terrestres indicaban que la vida en la Tierra se remontaba a millones de años, por lo que se requería de un Sol mucho más viejo.

El físico inglés Lord Kelvin y el físico alemán Hermann von Helmholtz propusieron a finales del siglo pasado que el Sol obtenía su energía por contracción gravitacional: se calienta porque se está encogiendo lentamente. Suponiendo este proceso como fuente de la energía solar, se estimaba que el Sol había estado brillando tal vez por unos 40 millones de años, tiempo suficiente para tranquilizar a los paleontólogos de la época. Pero el alivio procurado por este nuevo proceso duró muy poco. Pronto se descubrieron vestigios de vida que databan de por lo menos varios cientos de millones de años. El Sol debería haber estado brillando entonces durante mucho más tiempo, pero ¿cómo era eso posible?, ¿de dónde provenía esa energía tan enorme capaz de durar tanto tiempo?, ¿qué otro proceso, más potente que la combustión o la contracción gravitacional, había estado haciendo arder a nuestra estrella por cientos o quizás miles de millones de años? La respuesta tuvo que esperar a la física del siglo XX

Radiación solar

Los índices de incidencia de radiación solar sobre un sitio tienen un impacto determinante en sus características climáticas. Después de todo, es la radiación solar la que proporciona prácticamente toda la energía que genera los fenómenos atmosféricos. Una muestra de esto es que la tierra puede dividirse en franjas (paralelas al ecuador) con determinados patrones climáticos generales que dependen fundamentalmente del cambio en la incidencia de la radiación solar debido a la latitud.

Al momento de establecer la radiación solar que incide sobre una superficie determinada es importante diferenciar, en primera instancia, su componente directo de su componente difuso. El componente directo representa la radiación solar que ha atravesado la atmósfera de manera directa, mientras que el difuso se deriva de la reflexión causada por los gases atmosféricos, las partículas en suspensión y el vapor de agua. El componente

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