Geografia 10º ano – Radiação Solar
A Radiação Solar Conceitos: Radiação solar: Quantidade
de energia electromagnética emitida pelo sol, de natureza
variável que se propaga pela atmosfera. Só uma parte é recebida pela superfície da terra , cerca de 48%. Constante solar:
Quantidade de energia solar recebida no topo da atmosfera numa superfície
2
de 1m , perpendicularmente aos raios solares em cada minuto.
1) Absorção • Ocorre maioritariamente no ozono estratosférico
que absorve grande parte da radiação ultravioleta • Também o vapor de água, CO2, poeiras e nuvens
existentes
na
troposfera
retêm
radiações,
(maioritariamente (maioritariamente as infravermelhas) • Em média, apenas 21% da radiação solar é
absorvida pela atmosfera
2) Reflexão • A radiação solar, ao incidir sobre qualquer corpo, vai, em maior ou menor quantidade,
sofrer uma mudança de direcção, sendo reenviada para o espaço por reflexão • A esta relação dá-se o nome de albedo que varia em função da superfície
Albedo: Razão entre a radiação solar reflectida por uma superfície e a radiação total que sobre ela incide, o albedo varia consoante as características da superfície: superfície:
3) Difusão
Geografia 10º ano – Radiação Solar • A radiação solar dispersa-se pelo espaço uma vez que é reflectida em várias direcções • Uma pequena parte desta radiação atinge a Terra:
- De forma indirecta – radiação difusa - energia que atinge indirectamente indirectamente a superfície terrestre e que se mede em Langley, que corresponde a cerca de 16 % da radiação solar incidente no topo da atmosfera - De forma directa – radiação solar directa – radiação que atinge o planeta directamente e que corresponde a cerca de 32% • Radiação solar global (48 %) = radiação directa + radiação difusa
32%
16%
Quando a radiação global é absorvida pela superfície terrestre converte-se em energia calorífica que é reenviada para a atmosfera – radiação terrestre (Radiação emitida pela superfície terrestre. Processa-se em grande comprimento de onda – radiação infravermelha. Equilíbrio térmico da Terra • A temperatura mantém-se mais ou menos constante porque:
- A Terra não acumula continuamente a energia solar que recebe - Pelo contrário, a Terra perde uma quantidade de energia equivalente à que recebe
Radiação solar <=> radiação terrestre Equilíbrio térmico •
É também permitido pelo efeito de estufa, função natural da atmosfera que evita a perda
de calor para as altas camadas da atmosfera e o intenso arrefecimento arrefecimento nocturno, porque o vapor de água e o CO2 absorvem, na troposfera, a radiação terrestre, devolvendo à Terra parte da energia que esta reflectiu por um fenómeno de contra-radiação, mantendo a temperatura mais ou menos constante.
A intensidade da radiação solar é variável de lugar para lugar e num mesmo lugar ao longo do dia devido a factores como: - Inclinação dos raios solares/ângulo solares/ângulo de incidência
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- Massa atmosférica percorrida - Duração do dia natural - Duração da insolação - Latitude - Relevo 1) Inclinação dos raios solares/ ângulo de incidência • O ângulo de incidência varia ao longo do dia e ao longo do ano como consequência dos
movimentos de rotação e de translação, determinando: determinando: - Duração do dia e da noite - Sucessão das estações do ano Raio A Raio A • Ângulo de incidência máximo: os raios
solares incidem na perpendicular da superfície terrestre • A área receptora de energia é pequena • Há uma maior concentração de energia
recebida por unidade de superfície Raio B • O ângulo de incidência é menor que em A em A e maior que em C • A área receptor de energia é maior que em A em A e menor que em C • Concentração de energia recebida por unidade de superfície é menor que em A em A e maior
que em C. Raio C • Ângulo de incidência menor que em B e A: A: representa o menor ângulo de incidência =
maior inclinação dos raios solares • Área recetora de energia mais extensa que em A em A e B • Menor concentração de energia por unidade de superfície.
Conclusão: Quanto maior a inclinação dos raios solares, maior a superfície que recebe radiação, assistindo-se a uma maior dispersão da mesma, do que resulta uma menor quantidade de energia recebida por unidade de superfície. Pelo contrário, se a inclinação dos raios solares for reduzida (maioângulo de incidência possível = 90º), a superfície a receber radiação é menor , logo, a quantidade de energia recebida por unidade de superfície é maior porque esta se encontra menos dispersa. 2) Massa atmosférica percorrida
Geografia 10º ano – Radiação Solar • As perdas de energia entre o limite superior da atmosfera e a superfície terrestre são
tanto maiores quanto maior a massa atmosférica a atravessar pelos raios solares
Analisando a figura conclui-se: • Ângulo de incidência é maior em A em A do que em B ou C • Em A Em A,, a superfície que recebe energia solar é menor que em B ou C • Em A Em A,, as radiações solares atravessam uma menor quantidade quantidade de atmosfera para atingir
a superfície que em B ou C. Logo: • As perdas de energia são menores em A em A porque as radiações:
- Percorrem uma menor quantidade de atmosfera - Possuem um maior ângulo de incidência • Em B e C as perdas de energia aumentam porque:
- Aumenta a quantidade de atmosfera percorrida - Diminui o ângulo de incidência i ncidência Conclusão: Quanto maior a inclinação dos dos raios solares, maior é a espessura da camada atmosférica percorrida, percorrida, o que se reflecte numa maior perda energética pelos pelos processos de absorção, reflexão e difusão. 3) Duração do dia natural • A duração do dia natural é variável ao longo do ano como consequência do movimento
de translação e da inclinação do eixo terrestre • Esta variação terá influências directas na variação da intensidade da radiação solar pois:
- Quanto maior a duração do dia natural, maior o período de tempo de recepção de radiação solar pela superfície terrestre 4) Duração da insolação
Geografia 10º ano – Radiação Solar • Quanto maior a insolação, menor a quantidade de radiação solar perdida na atmosfera,
sendo maior a quantidade de energia que atinge a superfície terrestre 5) Latitude • O facto de a Terra ser esférica contribui para a diferente inclinação com que os raios
solares atingem a superfície terrestre, diminuindo o ângulo de incidência (porque aumenta a inclinação dos raios solares) à medida que a latitude aumenta • À medida que a latitude aumenta, aumenta a inclinação dos raios solares, o que se traduz
numa maior superfície receptora de energia, assim como uma maior espessura da atmosfera percorrida, resultando numa menor recepção de energia 6) Relevo
Altitude Orientação do relevo
• Com a altitude aumenta a nebulosidade o que se traduz numa menor insolação e, como
consequência, numa menor intensidade da radiação solar recebida • Em Portugal, o facto de o Norte apresentarem relevo mais acidentado justifica a menor
insolação registada nesta região •
A orientação das vertentes também
influencia a quantidade de radiação solar recebida
• No caso português, o movimento diurno aparente do sol justifica a diferente distribuição
da radiação solar nas vertentes voltadas a norte ou a sul
Variação diurna e anual da radiação solar global
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1) VARIAÇÃO DIURNA DA RADIAÇÃO SOLAR Consequência de: • Movimento de rotação • Inclinação dos raios solares
Provoca: • Sucessão dos dias e das noites • Variação do ângulo de incidência • Variação da massa atmosférica atravessada pelos raios solares
NASCER DO SOL:
Ângulo de incidência nulo
Radiação solar praticamente praticamente inexistente
SOL COMEÇA A ELEVAR-SE NO HORIZONTE:
Aumenta o ângulo de incidência
Diminui a massa atmosférica percorrida percorrida
Aumenta a radiação solar
MEIO-DIA SOLAR:
Altura em que os raios solares incidem com menor obliquidade e a massa atmosférica percorrida é a menor possível
Intensidade da radiação solar é a mais elevada possível
APÓS O MEIO-DIA SOLAR:
Sol inicia movimento descendente, o que se traduz em:
Maior inclinação dos raios solares
Aumento da massa atmosférica percorrida
Aumento das perdas de energia
Diminuição da radiação
CONSEQUÊNCIAS NA TEMPERATURA
Geografia 10º ano – Radiação Solar
•
Temperatura
mínima
atinge-se
imediatamente antes de o sol nascer porque a Terra atingiu o imite máximo de horas sem receber radiação solar •
O meio-dia solar deveria ser a altura
do dia em que a temperatura deveria atingir o valor máximo, mas tal não acontece porque:
Terra continua a absorver calor até atingir a “saturação”, altura em que deixa de absorver a radiação recebida e começa a irradiar o excedente
Radiação solar e a radiação terrestre aumentam a temperatura da camada de ar em contacto com a superfície algumas horas após o meio-dia solar
Durante a noite a temperatura diminui progressivamente devido à inexistência de radiação solar e à perda de calor por radiação terrestre.
2) VARIAÇÃO ANUAL DA RADIAÇÃO SOLAR Consequência de: • Movimento de translação • Inclinação do eixo da Terra em relação ao plano da sua órbita
Provoca: • Variação da duração dos dias e das noites (excepto no Equador) • Variação da inclinação dos raios solares de lugar para lugar.
SOLSTÍCIO DE JUNHO
Raios solares incidem com menor obliquidade (na perpendicular do Trópico de Câncer):
• Maior quantidade de energia recebida • Menor superfície de recepção de energia • Menor espessura de massa atmosférica percorrida • Maior duração do dia natural • Período de insolação mais longo
Logo maior quantidade de energia recebida SOLSTÍCIO DE DEZEMBRO
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Maior inclinação dos raios solares (que incidem na perpendicular do Trópico de Capricórnio):
• Menor duração do dia natural • Maior massa atmosférica percorrida • Maior superfície de recepção de energia • Menor período de insolação
Menor quantidade de energia recebida EQUINÓCIOS (SETEMBRO E MARÇO) • Sol incide na vertical do Equador • Duração do dia igual à da noite = 12 horas • Obliquidade dos raios solares e massa atmosférica percorrida igual para qualquer lugar
situado à mesma latitude (norte ou sul)
Distribuição da temperatura no território NACIONAL 1) DISTRIBUIÇÃO SAZONAL DA RADIAÇÃO GLOBAL EM PORTUGAL CONTINENTAL No Verão, o máximo de radiação solar ocorre no litoral algarvio. Segue-se toda a região a sul do Tejo, com prolongamento para norte, numa faixa oriental ao longo da fronteira com Espanha, e a região do Porto. Os valores mínimos registam-se entre os cabos Carvoeiro e Mondego, prolongando-se, gradualmente e em todas as direcções, em torno desta mancha. Salienta-se ainda a região do Noroeste. A latitude e a proximidade do mar são os principais factores que explicam estas variações. variações. As regiões do Sul recebem sempre maior quantidade de radiação solar, devido à
menor
inclinação
dos
raios
solares.
A influência da proximidade do mar sobre a nebulosidade – quantidade de céu coberto por nuvens num dado momento – faz com que as regiões do litoral, sobretudo a norte do Tejo, recebam a radiação solar com menor intensidade, pois as nuvens reflectem e absorvem parte da radiação solar incidente. Assim, torna-se importante considerar a insolação – número
de
horas
de
sol
descoberto,
acima
do
horizonte.
A distribuição da insolação reflecte também a influência da latitude e da proximidade do mar, pelo que, em geral, aumenta de norte para sul e de oeste para este.
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2) VARIAÇÃO ESPACIAL DA INSOLAÇÃO MÉDIA ANUAL - PORTUGAL CONTINENTAL A variação espacial da insolação evidencia ainda a influência da altitude no aumento da nebulosidade e, em consequência, na redução do número de horas de Sol descoberto. O desenho das principais serras do território continental revela-se nos fracos
valores
de
insolação.
A exposição das vertentes também influencia a insolação: •
As vertentes voltadas a sul estão mais expostas ao Sol
soalheiras; e, como tal, têm maior insolação – encostas soalheiras; •
As vertentes voltadas a norte têm mais horas de sombra e, por isso, nelas a insolação é menor – encostas umbrias
3) FATORES JUSTIFICATIVOS DA VARIAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR:
Latitude: quanto menor a latitude maior a radiação solar porque a inclinação dos raios solares é menor, logo o sul apresenta uma radiação solar mais elevada que o norte
Proximidade/afastamento do mar: locais mais próximos do mar apresentam maior humidade e nebulosidade, o que diminui a intensidade de radiação solar devido à menor insolação
Altitude: o aumento da altitude provoca um aumento da nebulosidade e uma redução da insolação, o que reduz a radiação solar
Exposição geográfica das vertentes: as vertentes voltadas a sul encontram-se mais expostas ao sol e recebem radiação solar durante mais tempo enquanto as vertentes expostas a norte recebem radiação solar por períodos de tempo mais curtos, aumentando as perdas de energia
A insolação apresenta uma variação semelhante uma vez que também aumenta de norte para sul e do litoral para o interior. Os valores mais elevados registam-se no interior do Alentejo e no Algarve e os valores mais baixos nas montanhas minhotas
5) FATORES EXPLICATIVOS DA VARIAÇÃO DATEMPERATURA
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A) LATITUDE
À medida que aumenta a latitude, diminui o ângulo de incidência
No norte, a temperatura temperatura média anual é mais reduzida porque: •
Maior latitude
•
Menor ângulo de incidência
•
Maior massa atmosférica percorrida Diminuição da radiação solar Diminuição da temperatura
No sul, a temperatura média anual é mais elevada porque: •
Menor latitude
•
Maior ângulo de incidência
•
Menor massa atmosférica percorrida
Maior quantidade de radiação solar recebida Aumento da temperatura …mas também, a influência das massas de ar quente e seco provenientes de África fazem aumentar a temperatura nesta região B) RELEVO
À escala local, as elevações do solo e respectiva orientação condicionam a quantidade de radiação solar recebida e a temperatura.
Assim: ⇒
ALTITUDE
À medida que aumenta a altitude diminui a temperatura porque: Há uma menor absorção da radiação solar e da radiação terrestre devido à diminuição do vapor de água, CO2 e partículas sólidas e líquidas
⇒
ORIENTAÇÃO GEOGRÁFICA DAS MONTANHAS EM RELAÇÃO AOS RAIOS SOLARES Vertentes viradas a sul recebem mais radiação solar, logo registam temperaturas mais elevadas
Vertentes voltadas a norte recebem menos radiação solar, logo registam temperaturas temperaturas mais reduzidas
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⇒
ORIENTAÇÃO GEOGRÁFICA DAS MONTANHAS EM RELAÇÃO À LINHA DE COSTA Relevo concordante: concordante: montanhas paralelas à
linha de costa são um obstáculo à passagem de ventos húmidos No seu trajecto, os ventos húmidos vão-se
tornando mais secos, o que explica que à mesma latitude uma região do interior seja mais quente no Verão e mais fria no Inverno Em
Portugal
isto
ocorre
no
noroeste
continental com as Serras Peneda-Gerês
Relevo discordante: montanhas
perpendiculares perpendiculares ou oblíquas à linha de costa facilitam a entrada de ventos húmidos, amenizando as temperaturas ao longo do ano nas regiões do interior Em Portugal, isto verifica se com a Cordilheira
Central
C) PROXIMIDADE/AFASTAMENTO DO OCEANO CONTINENTALIDADE
Oceanos exercem influência moderadora sobre a temperatura devido à influência dos ventos húmidos
Influência diminui: • De norte para sul, devido ao traçado da linha de costa c osta que recua para este a sul do
Cabo da Roca • De oeste para este porque os ventos húmidos vão perdendo humidade, tornando-se
mais secos
Aumento do afastamento do mar provoca um aumento da amplitude térmica anual. Assim: •
Áreas próximas do oceano apresentam uma amplitude térmica mais fraca
•
Regiões do interior sofrem maior influência das massas de ar provenientes do interior do continente europeu:
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No Inverno, as massas de ar frio seco de leste provocam uma diminuição da temperatura
No Verão, as massas de ar quente e seco de leste provocam um aumento da temperatura
D) CORRENTES MARÍTIMAS
Correntes quentes provocam uma maior evaporação da água do mar, aumentando a humidade, o que provoca um aumento da temperatura
Correntes frias provocam uma fraca evaporação, tornando a atmosfera mais seca, que conduz a temperaturas mais quentes no Verão e mais frias no Inverno
Valorização da radiação solar 1) APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR Vantagens: •
Diminuir a dependência energética do exterior relativamente aos combustíveis fósseis
•
Diminuir o défice da balança comercial
•
Contribuir para o equilíbrio ambiental porque é uma energia limpa e inesgotável i nesgotável
Condicionamentos: Condicionamentos: •
Variação diurna e anual da intensidade da radiação solar e variação em função dos estados de tempo
•
Dificuldades de captação de energia durante a noite ou em áreas de intensa nebulosidade
•
Dificuldades de captação de energia em áreas onde o dia natural é muito curto
•
Problemas de armazenamento, pois nem a energia solar nem a electricidade que dela provém se podem armazenar em grandes quantidades quantidades
FORMAS DE APROVEITAMENTO DA RADIAÇÃO SOLAR a) Sistemas solares térmicos •
Consiste no aquecimento de um fluido (líquido ou gasoso) através de colectores solares para aquecimento de águas de uso doméstico, edifícios, piscinas
•
Forma de utilização mais vulgarizada em Portugal
•
Aproveitamento desta forma de energia tem ficado aquém do desejável devido a:
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Má imagem resultante de algumas más experiências na década de 80, associadas à falta de qualidade dos equipamentos e, sobretudo, das instalações
Falta de informação específica sobre as potencialidades e vantagens desta tecnologia junto dos potenciais utilizadores
Elevado custo do investimento inicial
Barreiras técnicas e tecnológicas à inovação ao nível da indústria de construção e da instalação de equipamentos térmicos térmicos
Insuficiência e inadequação das medidas de incentivo
b) Sistemas solares passivos •
Consiste no aproveitamento da energia solar para aquecimento de edifícios através de uma concepção cuidada e utilização de técnicas de construção inovadoras, ou seja, baseia-se em soluções de eficiência energética.
•
Pode ser obtida, por exemplo, através de:
Orientação do edifício
Isolamento térmico dos edifícios, como:
- Paredes duplas com isolamento intermédio intermédio - Janelas com vidro duplo - Paredes com inércia i nércia térmica, que armazenam o calor e posteriormente irradiam-no c) Sistemas fotovoltaicos •
Consiste na produção de energia eléctrica por via foto voltaica, produzida recorrendo a células solares que convertem a radiação solar em electricidade
Vantagens:
Em termos ambientais, não liberta gases com efeito de estufa e não produzem ruído
Permite o aproveitamento da radiação solar difusa
Energia elétrica produzida apresenta uma elevada fiabilidade
Apresenta baixos ou nenhuns custos de manutenção
Permite a criação de novos postos de trabalho, sobretudo a uma escala local
2) TURISMO
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Importância da actividade turística devido: •
Divisas estrangeiras que gera
•
Permite o equilíbrio da balança comercial
•
Efeitos multiplicadores: - Criação de postos de trabalho - Dinamização de actividades d e serviços, transportes, construção civil, … - Dinâmica territorial - Preservação do património arquitectónico, paisagístico, gastronómico, …
Importância do turismo em Portugal deriva de: •
Clima
•
Extenso litoral com praias de areia branca
•
Diversidade paisagística
•
Património histórico e cultural
•
Características hospitaleiras da população portuguesa portuguesa
•
Melhoria das acessibilidades
•
Proximidade geográfica aos países geradores de grandes fluxos turísticos Desenvolvimento do turismo, em particular turismo balnear
Problemas da actividade turística em Portugal: •
Carácter sazonal
•
Concentração da oferta num reduzido número de mercados
•
Dependência do produto sol/praia
Solução: aproveitamento dos recursos endógenos através de: •
Campanha de promoção da imagem de Portugal como destino turístico quer no mercado interno quer no externo
•
Dinamização e apoio à realização de grandes eventos e congressos internacionais
•
Apoios a programas e parcerias que visem o aumento da taxa de ocupação, de forma a atenuar a sazonalidade e a promover a procura em áreas turísticas menos conhecidas
•
Incentivo selectivo ao investimento e à requalificação de infra-estruturas hoteleiras e de apoio e na gestão da exploração de forma a valorizar a oferta nacional