por El Sol esta situado a una distancia media de 150 millones de kilómetros. Está formado principalmente por gases de hidrógeno y helio a muy alta temperatura. En su núcleo se producen continuamente las reacciones de fusión nuclear de estos gases. Este proceso libera gran cantidad de energía que sale hasta la superficie visibles del Sol y escapa en forma de rayos solares al espacio exterior. Se calcula que en el interior del Sol reaccionan unos 700 millones de toneladas de hidrógeno por segundo, de los que 4,3 millones se transforman en energía.
La fuente por excelencia de energía de la Tierra es la proveniente del Sol. A excepción de las energías nucleares y geotérmica, el resto de fuentes de energía usadas por el hombre, provienen del Sol.
El aprovechamiento natural de la energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la TierraLa TierraLa Tierra es lo que pisamos. Simple. ¿Algo más? Ya veras como te quedas a cuadros con muchas de las cosas que vamos a descubrir. Yo también aprendo todos los días, igual que cualquiera de vosotros. Esto es como repasar E.G.B., E.S.O., el instituto y toda la cultura general en un solo bloque. La Tierra, esa gran desconcida. La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos procede del Sol: las plantas la absorben directamente para ejecutar la fotosíntesisFotosíntesisLa fotosíntesis o función clorofílica es la conversión de materia inorgánica a materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz del Sol. En este proceso, la energía lumínica se transforma en energía química estable, siendo el NADPH (nicotín adenín dinucleótido fosfato) y el ATP (adenosín trifosfato) las primeras moléculas en la que queda almacenada esta energía química. Con posterioridad, el poder reductor del NADPH y el potencial energético del grupo fosfato del ATP se usan para la síntesis de hidratos de carbono a partir de la reducción del dióxido de carbono. Wikipedia, los herbívoros absorben indirectamente una pequeña cantidad comiendo las plantas y los carnívoros una cantidad más pequeña comiendo a los herbívoros. A este conjunto de fenómenos se la denomina cadena tróficaDel griego trophos, alimentar, nutrir; describe el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una comunidad biológica, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente.. La energía solar, a través del proceso de fotosíntesis, influye en el crecimiento de la biomasaCantidad de productos obtenidos por fotosíntesis, susceptibles de ser transformados en combustible útil para el hombre y expresada en unidades de superficie y de volumen. que, junto con la madera y los combustibles fósiles son el resultado de la energía de origen solar acumulada en determinados organismos que, al pasar el tiempo, millones de años, reaccionaron químicamente y formaron petróleo, gas o carbón.
Aproximadamente el 30 % de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera alimenta el ciclo del agua, produce las precipitaciones y la energía potencial de las corrientes de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por turbinas produce energía hidroeléctricaHidroelectricidadLa hidroelectricidad es la generación de energía eléctrica producida a partir de la potencia hidráulica. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6 % de la electricidad total del mundo y el 70 % de toda la energía renovable, y se esperaba que aumentara alrededor del 3,1 % cada año durante los próximos 25 años. Wikipedia. Asimismo, la interacción de la energía del sol, los océanos y la atmósfera produce vientos, que se han utilizado durante siglos para mover los molinos. Al respecto, los sistemas actuales de energía eólicaEnergía eólicaEn la actualidad, la energía eólica se utiliza principalmente para producir electricidad, lo que se consigue mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica, entre otras. Los parques eólicos construidos en tierra representan una fuente de energía cada vez más barata y competitiva. Es incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales. Wikipedia utilizan aerogeneradores que producen energía eléctrica, para los más variados empleos domésticos e industriales. Adicionalmente, los océanos representan un tipo natural de asimilación de energía solar. Como resultado de su absorción por los océanos y las corrientes oceánicas, se producen gradientes de temperatura. En algunos lugares, estas variaciones alcanzan unos 20 °C en distancias de algunos cientos de metros. Cuando existen grandes masas de agua con distintas temperaturas se produce una transferencia de calor que se puede aprovechar para producir energía mecánica que acciona una turbina y está, un generador eléctrico.
Los rayos de sol se propagan por el espacio en forma de energía electromagnética al resto de planetas y cuerpos del sistema solar. El Sol emite radiación en toda la gama del espectro electromagnético; sin embargo, para el aprovechamiento de sus energía, solo es importante la llamada radiación térmicaRadiación térmicaSe denomina radiación térmica o radiación calorífica y es la radiación emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Esta radiación es radiación electromagnética que se genera por el movimiento térmico de las partículas cargadas que hay en la materia. Todos los cuerpos (salvo uno cuya temperatura fuera de cero absoluto) emiten debido a este efecto radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. La radiación térmica es uno de los mecanismos fundamentales de la transferencia térmica. Wikipedia, que incluye: la ultravioletaRadiación ultravioletaSe denomina radiación ultravioleta o radiación UV a la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 100 nm (100×10−9 m) y los 400 nm (400×10−9 m). Su nombre proviene del hecho de que su rango empieza desde longitudes de onda más cortas de lo que el ojo humano identifica como luz violeta, pero dicha luz o longitud de onda, es invisible al ojo humano al estar por encima del espectro visible. Esta radiación es parte integrante de los rayos solares y produce varios efectos en la salud al ser una radiación entre no-ionizante e ionizante. Wikipedia (UV), la radiación visibleEspectro visibleSe llama espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible: el ojo humano típico responderá a longitudes de onda de 380 a 750 nm, aunque en casos excepcionales algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 310 hasta 1050 nm. Los arcos iris son un ejemplo de refracción del espectro visible. El «color más visible» es el amarillo. Wikipedia (VIS) y la radiación infrarrojaRadiación infrarrojaLa radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Por ello, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 0,7 hasta los 1000 micrómetros. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto) . Wikipedia (IR). A la Tierra llega la cantidad de energía solar equivalente a 1,7 * 1014 KW. Este fenómeno físico, más conocido como radiación solarRadiación solarLa radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El Sol es una estrella cuya superficie se encuentra a una temperatura media de 5778 K (5505 °C) y en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa que se transforma en energía. Esta energía liberada del Sol se transmite al exterior mediante la radiación solar. La superficie del Sol se comporta prácticamente como un cuerpo negro, el cual emite energía siguiendo la ley de Planck a la temperatura ya citada. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera. La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia, que mide la potencia que por unidad de superficie alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m². Wikipedia o irradiación, es el responsable de que nuestro planeta reciba en el borde superior de la atmósfera un máximo energético continuo de 1368 W/m2, valor que recibe el nombre de constante solarConstante solarLa 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. El valor obtenido de las mediciones de satélites y aceptado actualmente es de 1361 W/m², ligeramente menor que el que todavía podemos encontrar en muchas referencias. Se debe usar como temperatura efectiva del Sol el valor 5772 K..
Esta cantidad total de energía se dispersa y redistribuye en el área total de la esfera terrestre. La cantidad de energía cae sobre un metro cuadrado de la Tierra es máxima en el punto donde dicha radiación incidente es perpendicular a la superficie terrestre. Dicho punto cambia diariamente ya que el eje a la superficie terrestre esta inclinado a δ= 23,5° de la elíptica. El punto más al se norte alcanza el 21 de junio (solsticio de verano), mientra que el punto más al sur se alcanza el 21 de diciembre (solsticio de invierno). En primavera y en otoño el día dura lo mismo que la noche (equinoccio).
La radiación electromagnética se propaga en el espacio en forma de ondas que se caracterizan por los parámetros de longitud (λ) y frecuencia (ν) , los cuales se relacionan mediante la expresión:
λ • ν = c
c es la velocidad de la luz en el vacío, 300.000 Km/s. Estas ondas se extienden desde longitudes de onda muy cortas, frecuencias muy altas, hasta longitudes de onda largas, frecuencias muy bajas.
La luz, llamada también luz visible o luz blanca, es uno de los componentes del espectro electromagnético que se define como «aquella parte del espectro de radiación que puede percibir el ojo humano». La radiación del Sol tiene un máximo en la región de la luz visible. La luz visible esta compuesta de varios colores: cada uno de ellos tiene una longitud de onda específica y cuando se mezclan forman la luz blanca. La radiación UV posee longitud de onda en torno a los 500 nanómetros (nm; 1 nanómetro = 10-9m), la luz visible está en el rango 400 a 800 nm y la IR entre 1000 y 4000 nm. Un conjunto de longitudes de ondas constituye una banda y la suma de estas bandas forman el espectro de absorciónEspectro de absorciónEl espectro de absorción de una materia muestra la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de un espectro de emisión. Cada elemento químico posee líneas de absorción en algunas longitudes de onda, hecho que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales atómicos. De hecho, se emplea el espectro de absorción para identificar los elementos componentes de algunas muestras, como líquidos y gases; más allá, se puede emplear para determinar la estructura de compuestos orgánicos. Wikipedia de la luz visible.
La mayor cantidad de energía radiante del Sol se concentra en el rango de longitudes de onda del ultravioleta, visible e infrarrojo, en las siguientes proporciones: rayos UV 8 %, Vis 39 %, e IR cercano 53 %.
Para entender mejor cómo la energía radiante del Sol interactúa con la litosfera, hidrósfera y atmósfera, se deben conocer otras características de las radiaciones electromagnéticas que conciernen a la absorción y emisión de ellas:
- – toda materia emite radiación, como el caso del Sol, la Tierra, las personas;
- – los cuerpos calientes emiten más energía total, por unidad de área, que los cuerpos fríos;
- – los cuerpos con mayor temperatura emiten un máximo de radiación en longitudes de onda más cortas;
- – los cuerpos que son buenos absorbedores de radiación son también buenos emisores, por ejemplo, la nieve es absorbedor selectivo porque absorve mal la luz visible, pero es un buen emisor de radiación IR (infrarroja).
Un cuerpo absorbedor ideal se denomina cuerpo negroCuerpo negroUn cuerpo negro es un objeto teórico parecido a un agujero negro que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él, constituyendo un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. Lo que diferencia un cuerpo negro de la materia oscura es que el cuerpo negro absorbe y emite luz, mientras que la materia oscura no interacciona con la radiación electromagnética. El nombre cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro. Wikipedia, que se define como un «objeto ideal que absorbe toda la radiación que llega a su superficie». El Sol, la Tierra y la nieve bajo ciertas condiciones, se comporta como un cuerpo negro.
En cuanto a los componentes de la radiación solar, conviene distinguir tres tipos de esta:
La radiación directa La que llega a la superficie de la Tierra, en línea recta desde el Sol pero con intensidad disminuida por los componentes de la atmósfera.- La radiación difusa Es la absorbida y difundida por la atmósfera, de gran importancia en días nublados, que dispersa por los componentes de la atmósfera, de modo que llega a la superficie desde diferentes puntos del sistema solar.
- La radiación reflejada Es la radiación, tanto directa como difusa, que se refleja en todas las superficies en las que incide
