Flujo de energía.
El flujo en un sentido de energía de alta calidad proviene del sol y se acerca a la superficie, la energía de baja calidad es aquella que se dispersa en el aire como radiación infrarroja. El sol es fuente de energía que sostiene la vida en la tierra y suministra la energía necesaria para el desarrollo de las plantas y para algunas bacterias que tienen función metabólica en el suelo., activa también el reciclamiento de formas de materia y dirige los sistemas de clima y de temperie. El sol se compone de 28% de helio y de 72% de gases de hidrogeno. Ocurre en su interior procesos de fusión nuclear para formar núcleos de helio y libera energía radiante. Irradia calor o energía al espacio en un espectro de radiación electromagnética, recorriendo 150 millones de Km. hacia la tierra en solo 8 minutos .La tierra recibe mil millonésimas de esa energía, gran parte de esta energía es absorbida por la atmósfera especialmente por las sustancias químicas que la conforman. La energía contiene rayos X, gamma, ultravioleta y la atmósfera al absorber energía no permite la llegada a la tierra de este conjunto de rayos que son nocivos para el ser humano.
La energía radiante que llega a la troposfera es radiación visible o luz e infrarroja o calor y una pequeña cantidad de ultravioleta. En la Fig. 9 se observa que un 34% de la energía solar llega a la troposfera y es reflejada al espacio por las nubes y gases, por el agua y la tierra. El 66 por ciento se encarga de aportarle calor a la tierra, evapora el agua y una pequeña cantidad de 0.023% es aprovechada por las
Radiación reflejada por nubes, polvo y superficie terrestres 34 % 66% Calor degradado o radiación infrarroja de longitud de onda larga Radiación solar incidente Evaporación 23% Calentamiento suelo 42%
plantas en procesos de fotosíntesis y metabolismo de microorganismos especialmente de bacterias. El 6% de la radiación no es reflejada y se convierte en energía infrarroja de baja calidad como calor. La intensidad con que se distribuye el calor en la troposfera depende de la cantidad de gases, vapor de agua, dióxido de carbono y metano.
El heliógrafo es una esfera de vidrio que recibe y concentra los rayos solares sobre una cartulina fijada en la parte posterior de la esfera, cuando el sol brilla los rayos del sol queman la cartulina y allí se registra la insolación, si el sol brilla durante todo el día, se forma una banda carbonizada en la cartulina, si es por periodos de tiempo se forma una traza discontinua, se pueden utilizar bandas convexas hacia arriba se usan desde abril hasta agosto en el solsticio de verano para el hemisferio norte. Se emplean tiras cortas cóncavas desde octubre a febrero en el solsticio de invierno tiras rectas desde marzo hasta abril
La Radiación solar se mide con el ACTINOGRAFO, compuesto por dos láminas horizontales de color blanco y negro unidas por sus extremos, se produce un calentamiento que hace que se produzca un movimiento en la mitad o unión de las placas expuestas a la radiación este acciona las palancas y estas a su vez mueven la pluma que registra la gráfica de intensidad de radiación solar sobre un papel o actino grama, la pluma registra una curva e indica la radiación directa recibida luego con ayuda de un planímetro se halla el área y se multiplica por la constante especifica del actinograma la radiación puede medirse diariamente o semanalmente
Espectrofotómetro: mide la cantidad de luz Piranómetro: mide la radiación solar
Balance de energía solar.
Las pérdidas de energía por reflexión directa son de 33% y por difusión o dispersión se consideran de 10% para un albedo total de 43%. Las ganancias de energía se dan con la absorción de la atmósfera del 14% y de la tierra de un 43% para un total de ganancias de 57%, es decir la cantidad de luz que refleja un cuerpo celeste al espacio del total que recibe el albedo es la energía incidente sobre la superficie que refleja en todas las direcciones.
Tomado de Semprum.
Lo que significa que la cantidad de energía ganada está representada por el 47% de la radiación alcanza la tierra, el 7% se dispersa en la atmósfera, el 25% es reflejado al espacio pasando por la atmósfera. La radiación perdida está representada en la radiación que es reflejada por la tierra, nubes, espacio y la energía irradiada de73%, de manera que la ganancia es igual a la pérdida de un 100%. Este equilibrio puede verse afectado por el aumento de gas carbónico y de otros gases producto de la industria y actividades del hombre, de manera que se produzca un recalentamiento como el que en la actualidad se presenta y que veremos en la segunda Unidad.
Máxima radiación solar en verano……….6.a.m. Máxima diurna………. 2 a 4 p.m.
Intensidad de la radiación del sol. Está dada por la fórmula:
I = K. T4. A
32 x 10-11 cal/cm.-2 por minuto
4 = La cuarta potencia de la temperatura promedio del Sol I = 8,132 x 10-11 ca 52,88 x 1021 cm-2
I = 56 x 10 cal/min.
En las estaciones heliopuvliográficas, además de medir el Brillo solar, se registra también la cantidad de lluvia que cae en un momento determinado, utilizando el Heliógrafo y el puvliógrafo respectivamente.
Ejercicios para graficar Brillo solar
Con los siguientes datos esquematice el brillo solar medido en Horas. En el eje de las “Y” ubique la cantidad de Brillo solar medido en Horas y en el eje de la “X” los meses del año.
Tabla 7. Datos registrados en la Estación La Arcadia. Municipio el Colegio. Departamento de Cundinamarca. Colombia.
Día Enero Febrero Marzo Abril
1 7.1 6.5 3.0 2.0 2 6.0 6.7 4.0 3.0 3 4.7 3.0 5.0 0.4 4 6.0 4.0 3.4 0.4 5 3.0 5.0 4.3 0.2 6 4.0 5.8 3.4 0.4 7 5.0 6.4 3.5 0.9 8 7.9 4.8 3.6 0.8 9 2.4 3.2 3.7 0.7 10 6.5 3.0 3.9 1.1 11 6.7 4.0 3.3 1.2 12 3.0 5.0 3.7 1.6 13 4.0 3.0 3.8 1.3 14 5.0 7.0 4.0 0,4 15 5.8 6.5 4.5 0.1 16 6.4 6.7 4.5 0.2 17 4.8 3.0 4.3 0,5 18 3.2 4.0 3.2 0.3 19 3.0 5.0 2.3 0.4 20 4.0 5.8 2.4 0.4 21 5.0 6.4 2.6 0,3 22 3.0 4.7 3.7 0.3 23 4.5 6.5 3.8 0.7 24 3.7 6.7 4.3 1.1 25 6.0 3.0 2.4 1.2 26 4.9 4.0 3.4 1.6 27 5.6 5.0 4.5 1.3 28 5.8 4.0 3.4 0,4 29 5.9 3.9 3.2 0.1
30 7.2 7.0 3.2 0.2 Media.