Radiação solar

A radiação solar é a energia radiante emitida no espaço interplanetário do Sol. Essa radiação é gerada a partir de reações de fusão termonuclear que ocorrem no núcleo solar e que produzem radiação eletromagnética em várias frequências ou comprimentos de onda, que são Em seguida, ele se propaga no espaço às velocidades típicas dessas ondas. Essa propagação permite que você carregue energia solar com eles.

A constante solar é a quantidade de energia recebida na forma de radiação solar por unidade de tempo e unidade de superfície, medida na parte externa da atmosfera da Terra em um plano perpendicular aos raios do Sol. Os resultados de sua medição por satélites mostram um valor médio de 1366 Wm ^-2 .

A energia solar e consequentemente a radiação solar resultam do processo de fusão nuclear que ocorre no Sol. Essa energia é a principal fonte de energia e, portanto, o motor que impulsiona nosso ambiente. A energia solar que recebemos através da radiação solar é direta ou indiretamente responsável por aspectos tão importantes para a vida como a fotossíntese, a manutenção de uma temperatura do planeta compatível com a vida, o vento, etc. A energia solar que atinge a superfície da Terra é 10.000 vezes maior que a energia consumida atualmente por toda a humanidade.

Definição de radiação

Radiação é a transferência de energia por ondas eletromagnéticas. A radiação ocorre diretamente da fonte para fora em todas as direções. Essas ondas não precisam de um meio material para se propagar, elas podem atravessar o espaço interplanetário e alcançar a Terra a partir do Sol.

O comprimento de onda e a frequência das ondas eletromagnéticas são importantes para determinar sua energia, sua visibilidade e seu poder de penetração. Todas as ondas eletromagnéticas se movem no vácuo a uma velocidade de 299.792 km / s.

Características da radiação solar

A radiação solar não está concentrada em uma única frequência, mas é distribuída por um amplo espectro de amplitude não uniforme com a forma típica de um sino, como é típico do espectro de um corpo negro com o qual a fonte solar é modelada. O máximo de radiação é focado na faixa de radiação ou luz visível com um pico a 500 nm fora da atmosfera da Terra, de acordo com a lei de Wien, que corresponde à cor verde ciano.

A faixa de radiação fotossinteticamente ativa (PAR) varia de 400 a 700 nm, corresponde à radiação visível e é equivalente a 41% da radiação total. Dentro do PAR existem sub-bandas com radiação:

• azul-violeta (400-490 nm)
• verde (490-560 nm)
• amarelo (560-590 nm)
• vermelho alaranjado (590-700 nm)

Além da radiação visível, um componente minoritário energético, mas notável por seus efeitos, é o infravermelho e, acima de tudo, os raios ultravioleta.

Ao atravessar a atmosfera, a radiação solar é sujeita a fenômenos de reflexão, refração, absorção e difusão pelos vários gases atmosféricos em um grau variável em função da frequência, de modo que o solo do espectro solar é irregular comparado ao detectado em os limiares da atmosfera externa (TOA) com a presença de bandas típicas de absorção ou reflexão.

Propagação da radiação solar na atmosfera e na superfície da terra

Devido às características da atmosfera da Terra, a radiação solar sofre certas alterações para atravessá-la e atingir a superfície.

Balanço de radiação

Em média, a Terra recebe 1.366 W / m² (constante solar) do Sol. Isso está relacionado aos limiares da atmosfera e ao plano perpendicular aos raios solares recebidos: é, portanto, necessário levar em consideração que a radiação solar em A Terra atinge um limite esférico por 1.440 minutos por dia, diminuindo em 75%. A atmosfera, por sua vez, filtra os raios do Sol em certa medida, como cada corpo, causando:

• um reflexo e uma dispersão traseira dos raios, devido ao seu albedo, às próprias nuvens e gases atmosféricos;
• uma absorção que causa um aumento de temperatura, como resultado da qual emite radiação em qualquer direção, de acordo com a lei de Wien. No entanto, essa absorção é modesta na faixa de luz visível, tornando-a transparente à luz solar direta.

Cerca de metade da radiação solar passa pela atmosfera sem alteração, assumindo o nome de radiação líquida. Metade da radiação líquida finalmente contribui para a evaporação das massas de água, portanto, a energia solar disponível é aproximadamente um quarto da energia total emitida.

A estratosfera absorve os raios ultravioleta incluídos na faixa de 200-300 nm graças ao ozônio, a troposfera absorve e difunde o infravermelho graças ao vapor de água e ao CO ₂ . A ação filtrante das bandas nos comprimentos de onda ultravioleta quase letais é essencial para o desenvolvimento da vida.

Radiação solar difusa

A radiação difusa também é chamada de radiação indireta. A radiação solar difusa representa a porção de radiação solar que atingiu pelo menos uma partícula de gases atmosféricos, alterando o ângulo de incidência e, ainda assim, atinge o solo porque é direcionada a ele. Aumenta em relação ao total em céu nublado. Em particular, a dispersão Rayleigh do componente azul da radiação solar é responsável pela cor azul do céu. Uma parte da radiação difusa está de volta ao espaço.

Radiação solar incidente

A radiação solar incidente é aquela que encontrou algum obstáculo ao qual forneceu toda ou parte de sua energia. Diz-se que a energia que não atinge a superfície da Terra está extinta e é composta de radiação reemitida, refletida e espalhada de volta no espaço.

De acordo com a lei de Lambert, a quantidade de radiação que atinge a unidade de superfície é proporcional ao cosseno do ângulo de incidência.

A quantidade máxima de radiação solar incidente é obtida com incidência perpendicular, uma vez que o ângulo aumenta, tanto a superfície afetada pela mesma quantidade de radiação quanto a espessura da atmosfera atravessada por esses aumentos. Isso cria as variações diárias, anuais e latitudinais na irradiação.

Radiação solar refletida

A radiação solar refletida é a parte da radiação solar incidente refletida na superfície da Terra devido ao efeito albedo. O albedo é o coeficiente de reflexão c. Os valores para c geralmente estão entre 0 e 1 ou expressos como uma porcentagem. É dada pela relação entre a energia radiante refletida de uma superfície em relação à energia incidente. A Terra tem um valor médio de 40% (c = 0,4). Na altitude do albedo da Terra, adicionamos ao espaço a radiação refletida pelas partículas atmosféricas.

Radiação solar absorvida

Após deduzir todas as perdas devido à reflexão e retroespalhamento da atmosfera e da superfície da Terra, a radiação solar incidente restante é absorvida pela superfície da Terra e, portanto, contribui para o seu aquecimento, de maneira variável dependendo da latitude e do tipo de superfície.