Hidrologia

RADIACION SOLAR Y TERRESTRE.

El Sol es la principal fuente de energía para todos los procesos en el sistema tierra - atmósfera - océano, más del 99.9 % de la energía que este sistema recibe proviene del Sol. La superficie de la Tierra, suelos y océanos, y también la atmósfera, absorben energía solar y la reirradian en forma de calor en todas direcciones. En este capítulo se analizan las diferentes formas de transferencia de calor, la distribución de energía recibida del Sol, la energía emitida por la Tierra y por los gases de la atmósfera y como se produce el intercambio y balance de energía en el sistema atmosférico.

CONSTANTE SOLAR

La constante solar es la cantidad de energía recibida en forma de radiación solar por unidad de tiempo y unidad de superficie, medida en la parte externa de la atmósfera terrestre en un plano perpendicular a los rayos del Sol. Los resultados de su medición por satélites arrojan un valor promedio de 1366 W/m2.

Para calcular la constante solar basta con dividir el flujo energético que emite el Sol por la relación de áreas entre la superficie del Sol (con el radio solar) y la de una esfera situada a la distancia (una unidad astronómica) del mismo. Para obtener este valor, que en la práctica está medido por satélites, se debe usar como temperatura efectiva ( ) del Sol el valor 5776 K.

Para la Tierra en su conjunto, dada su sección transversal de 127,4 millones de km2, la energía es del orden de 1,74 × 1017 W. En realidad la «constante solar» no es propiamente una constante, pero sí un parámetro que a corto y medio plazo varía dentro de márgenes estrechos.

RADIACION EN LA SUPERFICIE TERRESTRE

Quizá alguna vez nos hemos preguntado que tipo de radiación nos llega a la Tierra, a este respecto es sabido que la entrada fundamental de radiación en el planeta es la radiación emitida por el Sol, en el interior del cual tiene lugar un proceso continuo de conversión del hidrógeno en helio, que libera enormes cantidades de calor. Este calor escapa desde el interior del Sol hasta su superficie y de ésta hacia la Tierra.

Esta energía se transmite hasta la Tierra en forma de ondas electromagnéticas, las cuales tienen diferentes longitudes. El conjunto de las distintas longitudes de onda emitidas por un cuerpo se denomina espectro de ese cuerpo y está estrechamente relacionado con su temperatura, de forma tal que mientras mayor sea ésta, menores serán las longitudes de onda emitidas por él.

El conjunto de las longitudes de onda emitidas por el Sol recibe el nombre de espectro solar y en él predominan, lógicamente, las longitudes de onda muy pequeñas, como corresponde a su elevadísima temperatura, que se evalúa en unos 6.000 K (5.727 ºC).

Dentro del espectro solar cabe distinguir tres tipos de radiaciones fundamentales:

a) Los rayos ultravioleta, con longitudes de onda comprendidas entre 0, 1 y 0,4 micrómetros, y que transportan junto con los rayos X y los rayos gamma un 9 % de la energía total emitida por el Sol.

b) Los rayos visibles o luminosos, con longitudes de onda superiores -entre 0,4 y 0,78 micrómetros- y que transportan aproximadamente el 41 % de la energía solar total.

c) Los rayos infrarrojos, con longitudes de onda comprendidas predominantemente entre 0,78 y 3 micrómetros (la banda correspondiente al infrarrojo próximo), y que transportan el 50 % restante de la energía solar.

Todas estas radiaciones parten del Sol y llegan en primer lugar al límite superior de la atmósfera. Ahora bien, este valor medio esconde una distribución muy desigual de la radiación entre las diferentes latitudes, desigualdades que responden a la forma en que el sistema Tierra-atmósfera intercepta la radiación solar

EL ALBEDO

El albedo es el porcentaje de radiación que cualquier superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre la misma. Las superficies claras tienen valores de albedo superiores a las oscuras, y las brillantes más que las mates. El albedo medio de la Tierra es del 37-39% de la radiación que proviene del Sol.

Es una medida de la tendencia de una superficie a reflejarradiación incidente.

Un albedo alto enfría el planeta, porque la luz (radiación) absorbida y aprovechada para calentarlo es mínima. Por el contrario, un albedo bajo calienta el planeta, porque la mayor parte de la luz es absorbida por el mismo.

La presencia de agua en la Tierra crea una interesante retroalimentación positiva para el albedo, ya que las bajas temperaturas incrementan la cantidad de hielo sobre su superficie, lo que hace más blanco al planeta y aumenta su albedo, lo que a su vez enfría más el planeta, lo que crea nuevas cantidades de hielo; de esta manera, teóricamente al menos, podría llegarse al punto en que la Tierra entera se convertiría en una bola de nieve.

Circulación atmosférica

La atmósfera es la capa de gases que rodea la Tierra y que, gracias a su baja densidad, puede desplazarse fácilmente sobre su superficie. Como ocurre con todos los gases, el aire modifica su densidad en función de la temperatura y esto hace que pueda ascender y descender.

Dado que hay constantes variaciones de temperatura entre unos puntos y otros de la Tierra, el aire está en contínuo movimiento. Su ascenso o descenso no se efectua en línea recta, y esto origina los vientos. Además, el vapor de agua que contiene se convierte en líquido (se condensa) al ascender a capas más frias, por lo que se producen las precipitaciones.

TEMPERATURA DEL PUNTO DE ROCIO

El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de rocío. La saturación se produce por un aumento de humedad relativa con la misma temperatura, o por un descenso de temperatura con la misma humedad relativa.

Tabla que relaciona la temperatura, la humedad relativa y el punto de rocío.

Haciendo un ejemplo aplicativo:

• Pr = Punto de rocío.

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