República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Educación U. E. Colegio !agrada "a#ilia$ %signatura& Ciencias De La 'ierra 'ierra
LA RADIA CIÓN SOLAR
Pro(esor& )ntegrantes& Rodul(o* Rogelio
+il %le,andra !alazar* !alazar* -esús
'ucupita* %bril /01 Pr2ctica 34 5 La radiación solar )nterca#bio energ6tico del planeta con su 2#bito
Pre-Laboratorio
Consulta sobre la energ7a solar 8 las geos(eras en tu libro de teor7a 8 responde&
1. ¿Qué efectos produce a e!er"#a soar e! as "eosferas de !uestros pa!etas$ En la at#ós(era la radiación solar aporta calor 8 #ovi#iento al aire* lo cual accede 9ue se constitu8an siste#as cli#2ticos* co#o los vientos* siste#as de alta 8 ba,a presión* regiones c2lidas 8 regiones (r7as* entre otros* 'odo ello dependiendo de cu2nta radiación solar reciba deter#inada parte de esta at#ós(era. !i el !ol no originara estos siste#as cli#2ticos* nuestra at#ós(era se tornar7a inerte* sin #ovi#iento 8 casi sin renovación de gases* los gases pesados se asentar7an 8 los ligeros se dispersar7an accidental#ente al espacio. Posterior#ente* en la :idrós(era pasa algo parecido* las corrientes #arinas son resultado directo del in(lu,o del !ol 8 :a8 todav7a #2s* pues el !ol evapora el agua 8 con ello i#pulsa su ciclo* en con,unto con la at#ós(era* de #anera 9ue se (or#an nubes* siste#as de tor#entas* lluvias* nevadas* etc. !i el !ol no activase el ciclo del agua esta se paralizar7a* se al#acenar7a en los cuencos #2s ba,os del planeta 8 ba,o tierra 8 eventual#ente el planeta se podr7a 9uedar sin esa :idrós(era* por lo #enos lo 9ue es visible. %d,unta#ente* la gravedad el !ol (avorece un poco a los (lu,os 8 re(lu,os de las #areas* aun9ue la #a8or parte de ese traba,o lo :ace la gravedad de la Luna. ; luego en la litós(era el !ol actúa* aun9ue un poco #enos espectacular#ente* aportando energ7a 9ue posibilita algunas reacciones 9u7#icas 9ue tienen co#o consecuencia la renovación gradual de la co#posición super(icial de la 'ierra... !i el !ol no aportara esa energ7a
eventual#ente la super(icie terrestre se volver7a <#onótona#ente< poco reactiva. ; as7 todos estos (actores in(lu8en clara#ente entonces en la biós(era* pues los seres vivos necesita#os una at#ós(era =o una :idrós(era en caso de los peces> din2#ica 8 respirable* necesita#os nutrientes 8 9u7#icos 9ue provienen en últi#a instancia de la propia litós(era* 8 por supuesto 9ue necesita#os agua.
%. ¿Cu& es e co'porta'ie!to tér'ico atitudi!a'e!te e! !uestro pa!eta$ En nuestro planeta* la te#peratura ca#bia según algunos agentes* uno de ellos es la latitud. En las regiones cercanas al ecuador* la te#peratura es #a8or debido a 9ue los ra8os solares incurren casi vertical#ente en la #a8or del a?o. % #edida 9ue nos aparta#os del ecuador 8 nos apro@i#a#os a los polos* la insolación es #enor* lo 9ue trae co#o consecuencia una dis#inución de la te#peratura pro#edio. En las regiones ubicadas en las latitudes #edias las di(erencias de te#peratura son #u8 destacadas* de acuerdo con las estaciones* en verano 8 pri#avera son #2s altas 9ue en invierno 8 oto?o. En las regiones tropicales 8 polares estas variaciones anuales son #enores. Durante el d7a las te#peraturas son #2s altas 9ue en la noc:e. 3o obstante* las di(erencias diarias de te#peratura son #u8 grandes en las regiones situadas en las latitudes ba,as 8 #enores en las latitudes #edias 8 altas.
(. )*pi+ue bre,e'e!te co'o produce e So a e!er"#a
La energ7a solar es la energ7a producida en el !ol co#o resultado de reacciones nucleares de (usión* llega a la 'ierra por #edio del espacio en cuantos de energ7a lla#ados (otones* 9ue interactúan con la at#ós(era 8 la super(icie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde e@terior de la at#ós(era* si se considera 9ue la 'ierra est2 a su distancia pro#edio del !ol* se lla#a constante solar* 8 su valor #edio es 0*A1 0/ ergsc#* o unas cal#inc#. !in e#bargo* esta cantidad no es invariable* debido a 9ue parece ser 9ue var7a un /* en un per7odo de treinta a?os. La intensidad de energ7a solar real disponible en la super(icie terrestre es #enor 9ue la constante solar debido a la absorción 8 a la dispersión de la radiación 9ue origina la interacción de los (otones con la at#ós(era.
. e!cio!e
os
'o,i'ie!tos
apare!tes
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So
/
sus
co!secue!cias El solsticio de verano = de ,unio> es el d7a #2s largo del a?o =en el :e#is(erio norte>. %l #ediod7a el sol alcanza el punto #2s alto del cielo durante el a?o. La insolación es #2@i#a. El solsticio de invierno =0 de dicie#bre> es el d7a #2s corto del a?o =en el :e#is(erio norte>. %l #ediod7a el sol alcanza el punto #2s ba,o del cielo durante el a?o. La insolación es #7ni#a. En los solsticios el sol cae vertical#ente sobre el trópico de C2ncer =solsticio de verano en el :e#is(erio norte> o sobre el trópico de Capricornio =solsticio de invierno en el :e#is(erio norte>. 'rópico de C2ncer* es un paralelo del :e#is(erio norte separado del ecuador A4 1F. 'rópico de Capricornio* es un paralelo si#6trico al paralelo de C2ncer en el :e#is(erio sur* por tanto ta#bi6n separado del ecuador a A41F.'odas las (ec:as son sólo apro@i#adas. En las dos posiciones de solsticio* la declinación del sol se #antiene durante varios d7as casi sin #overseG de a:7 el no#bre de solsticio* 9ue signi(ica en lat7n !ol 9uieto.
El E9uinoccio es la 6poca en 9ue* por :allarse el !ol sobre el Ecuador* los d7as son iguales a las noc:es en toda la 'ierra* lo cual sucede anual#ente del / al 0 de #arzo e9uinoccio de pri#avera 8 del al A de septie#bre e9uinoccio de oto?o.
Laboratorio. 1. e!cio!a as 0o!as "eoastro!'icas e*iste!tes e! e pa!eta 2ierra. Esta di(erencia en la distribución de la radiación trae co#o consecuencia la (or#ación de tres grandes zonas geoastronó#icas en la 'ierra 9ue presentan reg7#enes t6r#icos di(erentes. Estas zonas son conocidas co#o zona tropical* zona te#plada 8 zona polar. -
'ropical& !e localiza entre dos trópicos 8 est2 dividida en la #itad por
-
el Ecuador. 'e#plada& !e localiza al norte* entre el 'rópico de C2ncer 8 el C7rculo Polar Hrtico* %l sur entre el trópico de Capricornio 8 el C7rculo Polar
%nt2rtico. - Polar& !e localiza entre el c7rculo Polar Hrtico 8 el Polo 3orteG 8 el C7rculo Polar %nt2rtico 8 el Polo !ur.
%. )*pi+ue esto +ue e! os poos e*iste! o +ue se de!o'i!a 3a !oc4e de os seis 'eses5 ¿por +ué$ !e lla#a la noc:e de los #eses por9ue son #eses de d7a 8 #eses de noc:e. Esto se debe a la inclinación del e,e de giro=terrestre>* con respecto a la tra8ectoria* durante #eses seguidos* la tierra presenta uno de sus polos est2 ilu#inado co#pleta#ente por los ra8os del sol* si no :ubiera esta inclinación* las estaciones en la tierra tendr7an #7ni#a variación* solo la 9ue
se debe a la cercan7a o le,an7as de la tierra respecto al sol* las variaciones #2s (uertes de las estaciones* se deben a 9ue por esta inclinación* la tierra recibe #2s ra8os solares* en a9uellas parte en 9ue la inclinación del e,e <#ira< al sol* si#ult2nea#ente en el :e#is(erio contrario* norte o sur* la inclinación en contra del sol* :ace 9ue esa parte del #undo* reciba #enos ra8o.
(. ¿Por +ué e! as atitudes ecuatoriaes se ater!a a posici! de so sobre e 4ori0o!te Norte6 sobre e 4ori0o!te Sur6 o sobre e ce!it$ El !ol realiza un recorrido aparente alrededor de la 'ierra 9ue se lla#a ecl7ptica. Esta l7nea i#aginaria est2 inclinada en relación al e,e de la 'ierra =en realidad es la 'ierra la 9ue est2 inclinada sobre su propio e,e> El recorrido del !ol a lo largo de la ecl7ptica est2 co#prendido entre los trópicos de C2ncer =en el :e#is(erio norte> 8 Capricornio =en el :e#is(erio sur> De esa (or#a* los :abitantes del :e#is(erio norte ven el !ol en dirección al polo sur* 8 viceversa* los :abitantes del :e#is(erio sur ven el !ol en dirección al polo norte
. ¿Qué efectos te!dr& esa distribuci! de a radiaci! soar e! a di!&'ica at'osférica de !uestro pa!eta$ )*pica. En t6r#inos generales 8 en el largo plazo* el interca#bio de energ7a entre el !ol 8 la 'ierra presenta un estado de balance t6r#ico* lo cual 9uiere decir 9ue las cantidades globales de energ7a 9ue 6sta últi#a recibe tienden a ser e9uivalentes a las 9ue e#ite. !i ese balance t6r#ico se ro#piera* dando
lugar a un dese9uilibrio prolongado* la 'ierra se en(riar7a o calentar7a paulatina#ente :asta volverse in:abitable* de :ec:o es lo 9ue #uc:os cient7(icos asu#en 9ue est2 sucediendo actual#ente* aun9ue de #anera relativa#ente #oderada* dando lugar a (enó#enos co#o el calenta#iento global.
7. ¿Qué i!fue!cia tie!e a distribuci! de a radiaci! soar e! a e*iste!cia de disti!tos tipos ci'&ticos e! !uestro pa!eta$ )*pica. La entrada de ra8os ultravioletas =UV> a la at#ós(era de nuestro planeta tiene una a#plia ga#a de e(ectos 8 consecuencias para nuestro entorno* b2sica#ente por el #ovi#iento de rotación continuo 9ue presenta la tierra se puede decir 9ue su super(icie es tocada casi uni(or#e#ente por la radiación del sol. Esto :ar7a pensar 9ue la tierra posee un cli#a único en toda ella* pero las distintas zonas del planeta presentan di(erentes cli#as debido a dic:as radiacionesG valores tales co#o te#peratura 8 precipitación dependen #uc:o de los ra8os e#itidos por nuestro sol. El cli#a depende del #odo en 9ue esta energ7a se reparte entre la at#ós(era 8 la super(icie terrestre. El cli#a es #2s c2lido donde llega #2s energ7a a la super(icie* 8 #2s (r7o donde #enos. La at#ós(era de la 'ierra es densa* 8 una buena parte de la energ7a solar se pierde al atravesarla. La at#ós(era i#pide 9ue los ra8os #2s da?inos lleguen a la super(icie =ra8os I* ga##a 8 buena parte de los ra8os ultravioleta>. Clima polar
Los gases 8 las part7culas de polvo de la at#ós(era :acen 9ue una pe9ue?a parte de la energ7a se disperse antes de llegar al suelo. Esta dispersión de la luz es la 9ue produce el color azul del cielo. Jtra parte es absorbida por el
vapor de agua o re(le,ada por nubes 8 oc6anos. La cantidad de energ7a solar 9ue alcanza la super(icie puede ser K veces #a8or en un d7a despe,ado 9ue en un d7a #u8 nublado. La cantidad de energ7a 9ue absorbe la super(icie depende de la latitud* 8a 9ue el 2ngulo en 9ue llega la luz var7a. !obre el ecuador la luz entra en l7nea recta* por lo 9ue absorbe #2s calor 8 el cli#a es c2lido. Cuanto #2s nos ale,a#os del ecuador* la luz llega en un 2ngulo #2s cerrado* atraviesa #2s at#ós(era* se pierde #2s energ7a 8 el cli#a es #2s (r7o. En las zonas cercanas a los polos* sólo el del calor llega a la super(icie. Estas variaciones provocan ca#bios de presión en la at#ós(era 8 (or#an las corrientes de viento. Las corrientes de viento se unen a las oce2nicas 8 producen (enó#enos co#o El 3i?o* los #onzones* :uracanes* etc. El 2ngulo en 9ue llega la luz var7a en cada 6poca del a?o. !e debe a 9ue la 'ierra gira sobre un e,e inclinado a la vez 9ue orbita alrededor del !ol. Por tanto* la cantidad de energ7a solar 9ue se recibe en cada 6poca del a?o es distinta 8 se crean las estaciones. Clima tropical
Los ciclos solares ta#bi6n a(ectan al cli#a de la 'ierra. a8 relación entre la cantidad de #anc:as solares 8 per7odos de largas se9u7as o inundaciones. 'a#bi6n var7a la cantidad de radiación 9ue llega a la super(icie. Entre los siglos IV) 8 IV))) :ubo un en(ria#iento conocido co#o la Pe9ue?a Edad de ielo* coincidiendo con un per7odo en el 9ue apenas :ubo #anc:as solares. %ctual#ente la actividad solar es #u8 alta* 8 se estudia si podr7a tener relación con el ca#bio cli#2tico.
Post- aboratorio.
1. Si e e8e terrestre !o estu,iera i!ci!ado6 si!o fuera perpe!dicuar a pa!o de su orbita. ¿Qué efectos "e!erar#a$ )*pica !i el e,e de la 'ierra no estuviera inclinado* sino 9ue (uera perpendicular a su orbita* no :abr7a ca#bios estacionales durante el a?o* pues cada lugar de la 'ierra recibir7a la #is#a cantidad de luz solar. Con esto se puede a(ir#ar 9ue las di(erentes te#peraturas dependen ante todo de la distribución de la radiación solar. Es por esto 9ue durante el d7a la te#peratura es #2s elevada 9ue en la noc:e* 8a 9ue en la noc:e el sol per#anece oculto. La insolación #2s intensa la su(ren las regiones tropicales del planeta* es decir* el grado de calor es #a8or donde esta insolación es #enor* co#o es el caso de los Polos o las Nonas Polares. El (lu,o de radiación es* ade#2s* el #otor de los (enó#enos at#os(6ricos 8a 9ue aporta la energ7a necesaria a la at#ós(era para 9ue 6stos se produzcan. La 'ierra tiene una inclinación 8 un #ovi#iento de rotación 8 traslación por lo tanto el !ol no puede ser uni(or#e para todos* debido a esto cada lugar en la 'ierra dependiendo de su posición =latitud> tiene diversos cli#as 8 vegetaciones 9ue re9uieren di(erentes grados de radiación* te#peratura* :u#edad.
%. ¿Qué difere!cia e*iste e!tre radiaci! soar e i!soaci!$ La di(erencia radica en 9ue la Radiación !olar es el con,unto de radiaciones electro#agn6ticas e#itidas por el !ol. El !ol se co#porta pr2ctica#ente co#o un cuerpo negro el cual e#ite energ7a siguiendo la le8 de PlancO a una te#peratura de unos /// * #ientras 9ue la )nsolación es la cantidad de energ7a en (or#a de radiación solar 9ue llega a un lugar de la 'ierra en un d7a concreto =insolación diurna> o en un a?o =insolación anual>.
(. ¿Por +ué es i'porta!te a distribuci! irre"uar de a radiaci! soar e! !uestro pa!eta$ ¿Qué co!secue!cia "e!era de ea$ La Radiación solar proveniente del !ol =la estrella do#inante de nuestro !iste#a !olar>* 9ue est2 a una distancia #edia de 0/ #illones de Oiló#etros de la 'ierra. Los ra8os de luz solar =ondas electro#agn6ticas> nos trans#iten un pro#edio de 0*A1 vatios#Q* de la energ7a =A*5 0/ vatios> 9ue continua#ente se est2 produciendo en el !ol* debido a las reacciones nucleares al interior del !ol. La radiación solar se re(le,a en la te#peratura relativa#ente constante 9ue se percibe en la tierra en otras palabras el calenta#iento di(erencial en la super(icie terrestre genera las di(erencias de presión* debido a la desigual distribución de la radiación solar. !e puede decir 9ue la #a8or7a de los recursos renovables provienen indirecta#ente de la energ7a del !ol* la radiación solar al ser captada por la tecnolog7a de la energ7a solar =(otovoltaica* t6r#ica 8 pasiva> su(re una trans(or#ación la cu2l es aprovec:ada por los seres :u#anos 8 el viento =#ovi#iento del aire>* 9ue es el resultado de las di(erencias de presión at#os(6rica* atribuidas sobre todo a las di(erencias de te#peraturaG debido a la desigual distribución de la radiación solar* la (or#ación del viento es una de los recursos renovables proveniente indirecta#ente de la energ7a del !ol* para trans(or#ar el viento en energ7a se utilizar2 la tecnolog7a eólica =generación el6ctrica 8 (uerza #otriz>.
. ¿)! +ué for'a se tra!sfiere a e!er"#a carica pro,e!ie!te de so a a tierra$ La (or#a de trans(erencia 9ue se destaca #2s es la de radiación* en ella el sol e#ite de (or#a constante una gran cantidad de ra8os solares.
Esta energ7a posee una elevada te#peratura pero solo una pe9ue?a parte de la #is#a es captada por la tierra. La energ7a irradiada posee* ade#2s* una longitud de onda =o un espectro de longitudes de onda> 9ue deter#ina el car2cter de la radiación. Las ondas #2s cortas son los ra8os I* ga##a 8 ultravioleta* 9ue se di(erencian de la radiación visible 8 de las radiaciones in(rarro,as de #a8or longitud de onda. Esta es la (or#a #2s r2pida de trans#itir energ7a* pero no la única. Los otros dos #6todos necesitan de un ele#ento #aterial 9ue sirva de inter#ediario.
Una de las otras (or#as de trans#isión de energ7a es la conducción* en la cual se da el trasvase de energ7a de un cuerpo a otro* es decir* de 2to#o a 2to#o o de #ol6cula a #ol6cula se trans(iere energ7a sin 9ue los cuerpos est6n en #ovi#iento. La conducción se puede dar en los A estados de la #ateria* sólido* l79uido 8 gaseoso.
Por últi#o* se sitúa la convección la cual utiliza un (luido* 8a sea gaseoso o l79uido el cual se encuentra en #ovi#iento 8 sirve de inter#ediario para trans(erir la energ7a de un cuerpo a otro.
7. ¿Qué reaci! tie!e a e!er"#a radia!te de so co! a co!ser,aci! de a ,ida sobre a tierra$ El !ol es la estrella del siste#a planetario en el 9ue se encuentra la 'ierraG por tanto* es la #2s cercana a la 'ierra 8 el astro con #a8or brillo aparente.
!u
presencia
o
su
ausencia
en
el cielo deter#inan*
respectiva#ente* el d7a 8 la noc:e. La #a8or parte de la energ7a utilizada por los seres vivos procede del !ol* las plantas la absorben directa#ente 8 realizan la (otos7ntesis* los :erb7voros absorben indirecta#ente una pe9ue?a
cantidad de esta energ7a co#iendo las plantas* 8 los carn7voros absorben indirecta#ente una cantidad #2s pe9ue?a co#iendo a los :erb7voros. La #a8or7a de las (uentes de energ7a usadas por el :o#bre derivan indirecta#ente del !ol. Los co#bustibles (ósiles preservan energ7a solar capturada :ace #illones de a?os #ediante (otos7ntesis* la energ7a :idroel6ctrica usa la energ7a potencial de agua 9ue se condesó en altura despu6s de :aberse evaporado por el calor del !ol* etc. !in e#bargo* el uso directo de energ7a solar para la obtención de energ7a no est2 aún #u8 e@tendido debido a 9ue los #ecanis#os actuales no son su(iciente#ente e(icaces
9. La radiaci! soar i!cide e! e cae!ta'ie!to de a at'sfera6 4idrsfera / itosfera ¿C'o se 'a!tie!e e e+uiibrio tér'ico de!tro de este siste'a terrestre$ La at#ós(era se calienta desde aba,o* 8 no desde arriba co#o a pri#era vista podr7a pensarseG esto e@plica 9ue se produzca un descenso de te#peratura en la tropos(era a #edida 9ue au#enta la altitud. La 'ierra* para #antenerse t6r#ica#ente estable a lo largo del tie#po debe ser capaz de e@pulsar en t6r#ino #edio* la energ7a recibida en (or#a de radiación. E@isten unos #ecanis#os reguladores 9ue realizan dic:a tarea de di(erentes #aneras. De la energ7a solar 9ue llega a la 'ierra* en (or#a de radiación de onda corta* casi la #itad es re(le,ada de nuevo al espacio por las nubes* la super(icie 8 el aire. El calor 9ue logra alcanzar la 'ierra es devuelto por las noc:es al espacio* en (or#a de radiación de onda larga. !in
e#bargo* ciertos gases co#o el vapor de agua 8 el an:7drido carbónico re(le,an parte de esta radiación de nuevo a la super(icie.
