Luz solar
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Luz Solar. Es el espectro total de radiación electromagnética proveniente del Sol. Esto es usualmente durante las horas consideradas como día. Cerca de los polos geográficos durante el verano, la luz solar también ocurre en las horas que definen la noche y en los inviernos en estas zonas la luz solar podría simplemente no llegar. La radiación térmica producida directamente por la radiación del sol es diferente del incremento en la temperatura atmosférica debido al calentamiento radiactivo de la atmósfera por la radiación solar.
Sumario
Definiciones
La luz solar puede ser "grabada" usando un heliógrafo. La Organización Meteorológica Mundial define la luz solar como la irradiación directa proveniente del Sol medida en el suelo de al menos 120 W·m-2.
Importancia
Esta luz directa proporciona alrededor de 93 lúmenes de iluminación por vatio de potencia electromagnética, incluyendo infrarrojo, visible y ultravioleta. Brillante proporciona iluminación de aproximadamente 100,000 candelas por metro cuadrado en la superficie terrestre.
Es un factor fundamental en el proceso de fotosíntesis, tan importante para la vida; es la principal fuente de energía que recibe la Tierra. Gracias a ella, el planeta puede sostener la vida como se concibe hoy.
Del total de la energía solar recibida por la tierra, un 30% es reflejado por las nubes y partículas presentes en la atmósfera, volviendo al espacio exterior, un 14% es absorbida por la atmósfera y sólo un 56% llega a la superficie terrestre. Los océanos y los continentes absorben parcialmente esa energía. Mientras que otra parte vuelve a la atmósfera como calor irradiado y reflejado. Algunos componentes de atmósfera, principalmente CO2 y vapor de agua, y otros gases, retienen el calor.
Este efecto es deseable y necesario para la vida, pero el incremento más allá de la concentración normal de carbono (CO2), provoca una retención de calor mayor a la normal.
Actualidad
Actualmente, la concentración de CO2 en la atmósfera está aumentada en un 26% respecto del valor normal. Esto produce una mayor retención de calor y, por lo tanto, un incremento de la evaporación de agua de la superficie del planeta. Como consecuencia, se da el aumento de la nubosidad, contribuyendo a la retención del calor irradiado y reflejado por la tierra (como ocurre en un invernadero). Si no se reduce las emisiones de CO2 y se aumenta las masas forestales, este ciclo seguirá retro alimentándose y consecuentemente continuará aumentando la temperatura media del planeta.
Se estima que para el año 2030, se habrá duplicado el CO2 atmosférico y el nivel del mar se habrá elevado 50 centímetros más (ya aumentó de 12 a35 cm), debido a los deshielos de los casquetes polares y glaciares. Las consecuencias de esta elevación media del nivel del mar pueden tener en el futuro próximo profundas consecuencias en lo que se refiere a la inundación de tierras productivas y ciudades costeras, debido a que el 80% de la población mundial vive en dicha zona.
Si este proceso acelerase, puede ocurrir algo aun más complejo que cosiste en un aporte masivo de agua dulce al océano, el que podría detener las celdas de circulación oceánica. Ello sería determinante de una violenta glaciación. El fenómeno parece haber ocurrido hace unos 12.000 años.
Cálculo
Para calcular la cantidad de luz solar que alcanza el suelo se deben tomar en cuenta tanto la órbita elíptica de la tierra como su atmósfera. La iluminación solar extraterrestre (Eext), corregida para la órbita elíptica usando el número de día del año, conocido como la fecha Juliana, es: Eext=Esc(1 + 0.034 * cos(2pi(Jd − 2) / 365)).
La constante de iluminancia solar (Esc), es equivalente a 128 Klux. La iluminancia directa normal, (Edn), corregida para los efectos atenuantes de la atmósfera están dados por: Edn=Eext*e-cm: donde c es el coeficiente de extinción atmosférica y m es la masa óptica de aire relativa.
Composición de la luz solar
El espectro de radiación electromagnética golpea la atmósfera terrestre es de 100 a 106 nm. Esto puede ser dividido en cinco regiones en orden creciente de longitud de onda.
- Ultravioleta C o rango (UV-C), que se expande en el rango de 100 a 280 nm. El término ultravioleta se refiere al hecho de que la radiación está en una frecuencia mayor a la luz violeta (y, por lo tanto, es invisible al ojo humano). Debido a la absorción por la atmósfera solo una pequeña cantidad llega a la superficie de la Tierra (Litósfera). Este espectro de radiación tiene propiedades germicidas, por lo que algunos equipos denominados esterilizadores ultravioleta la utilizan para la purificación de aire, agua o de superficies; estos dispositivos contienen lámparas que emiten esta luz, a la cual se expone el elemento a esterilizar. La radiación de las lámparas de luz ultravioleta también se aprovecha en diversos dispositivos para conseguir efectos ópticos especiales en las superficies.
- Ultravioleta B o rando (UV-B) se extiende entre 280 y 315 nm. Es también absorbida en gran parte por la atmósfera, y junta a la UV-C es responsable de las reacciones fotoquímicas que conllevan la producción de la capa de ozono.
- Ultravioleta A o (UV-A) se extiende entre los 315 y 400 nm. Ha sido tradicionalmente considerado menos dañino para el ADN, por lo que es usado al broncearse y terapia PUVA para psoriasis.
- Rango visible o luz se extiende entre los 400 y 700 nm. Como el nombre indica, es el rango que es visible al ojo humano naturalmente.
- Rango Infrarrojo que se extiende entre 700 nm y 1 mm (106 nm). Es esta radiación la principal responsable del calentamiento o calor que proporciona el Sol. Está a su vez subdividido en tres tipos en función de la longitud de onda:
- Infrarrojo-A: 700 nm a 1400 nm.
- Infrarrojo-B: 1400 nm a 3000 nm.
- Infrarrojo-C: 3000 nm a 1 mm.
