A radiação solar é uma das principais fontes de energia do nosso planeta, e sua influência vai desde o aquecimento da atmosfera até os processos que permitem a vida na Terra, como a fotossíntese.
Porém, quando falamos em “raios solares”, estamos nos referindo a algo mais complexo do que a simples luz que vemos. Na realidade, o Sol emite radiação numa ampla gama de comprimentos de onda, que fazem parte do espectro eletromagnético .
Este espectro inclui diferentes tipos de radiação, cada um com propriedades únicas, que vão desde ondas de rádio de baixa energia até raios gama de alta energia.
Antes de começar, definiremos o que é a radiação solar e o que é o espectro eletromagnético. Por fim, explicaremos quais são os diferentes tipos de raios solares em termos de seu espectro eletromagnético.
O que é radiação solar?
A radiação solar é a energia emitida pelo Sol na forma de ondas eletromagnéticas, que viaja pelo espaço e chega à Terra. Essa radiação inclui uma ampla gama de comprimentos de onda, conhecidos como espectro eletromagnético, que vão desde ondas de rádio até raios gama. Os principais componentes da radiação solar que afetam a Terra são os raios solares na forma de luz visível, radiação ultravioleta (UV) e radiação infravermelha.
Os raios solares fornecem luz e calor, essenciais para a vida na Terra, e também influenciam o clima e o ciclo da água. Embora a atmosfera bloqueie grande parte da radiação mais prejudicial, como os raios UV-C, a exposição excessiva aos raios UV-B pode ter efeitos nocivos para a saúde.
Os raios solares são uma forma mais coloquial de se referir principalmente à luz visível que atinge a Terra, embora às vezes também inclua outras formas de radiação solar, e muitas pessoas usam este termo para se referir à radiação solar em geral.
O espectro eletromagnético
O espectro eletromagnético é a gama completa de todas as formas de radiação eletromagnética existentes. Basicamente, são todas as ondas de energia que viajam pelo espaço.
Este espectro inclui ondas de rádio, que são as de energia mais longa e mais baixa, até os raios gama, que têm os comprimentos de onda mais curtos e são extremamente energéticos. Entre esses extremos, também encontramos microondas, radiação infravermelha (que sentimos como calor), luz visível (que é o que nossos olhos podem ver), radiação ultravioleta (que pode causar queimaduras solares) e raios X.
A radiação solar cobre uma ampla gama de comprimentos de onda dentro do espectro eletromagnético . O espectro eletromagnético é como um “arco-íris” de ondas de energia, que vão desde ondas de rádio, que possuem comprimentos de onda muito longos, até raios gama, que possuem comprimentos de onda extremamente curtos.
Para entender melhor os tipos de radiação solar, vamos dividir o espectro nas seguintes partes principais:
- Radiação ultravioleta (UV)
- luz visível
- Radiação infravermelha (IR)
Raios solares e energia fotovoltaica
Os painéis fotovoltaicos captam principalmente a luz visível e parte da radiação infravermelha (IR) do espectro eletromagnético. São essas radiações que contêm a energia que os painéis convertem em eletricidade através do efeito fotovoltaico.
O material das células solares, geralmente o silício, absorve fótons desses comprimentos de onda e os converte em corrente elétrica.
Embora a radiação ultravioleta (UV) também atinja a Terra, a sua contribuição para a geração de eletricidade é mínima, uma vez que a maior parte da energia utilizável provém da luz visível e infravermelha.
Tipo 1: Radiação Ultravioleta (UV)
A radiação ultravioleta , ou radiação UV, é uma forma de energia solar que possui um comprimento de onda mais curto que a luz visível. Embora não possamos vê-lo, ele está aí e tem efeitos muito importantes na Terra e nos seres humanos.
A radiação UV pode ser dividida em três tipos de acordo com o seu comprimento de onda:
- UV-A (315-400 nm) : É o tipo de radiação ultravioleta menos energética e também a mais abundante que atinge a Terra. Embora possa penetrar na pele, não é tão perigoso quanto os outros tipos de UV. No entanto, a exposição prolongada pode contribuir para o envelhecimento da pele e lesões oculares, como catarata.
- UV-B (280-315 nm) : É mais energético que o UV-A e pode causar queimaduras solares e danos ao DNA das células da pele. Na verdade, é o tipo de radiação mais associado ao câncer de pele. Felizmente, a atmosfera, especialmente a camada de ozono, bloqueia grande parte dos raios UV-B.
- UV-C (100-280 nm) : Esta é a forma mais perigosa de radiação ultravioleta, pois possui a maior quantidade de energia. Felizmente para nós, praticamente toda a radiação UV-C é absorvida pela camada de ozono e não atinge a superfície da Terra. Caso contrário, seria muito prejudicial aos organismos vivos.
A radiação UV tem um impacto direto na saúde dos seres humanos e de outros organismos. Embora precisemos de uma certa quantidade de luz UV-B para produzir vitamina D, a exposição excessiva pode causar problemas como queimaduras solares, envelhecimento prematuro da pele e aumento do risco de câncer de pele. Além disso, a radiação UV pode afetar os ecossistemas aquáticos e danificar o fitoplâncton, que é uma base importante na cadeia alimentar marinha.
Tipo 2: Luz visível
A luz visível é, como o próprio nome sugere, a parte da radiação solar que podemos ver. Representa apenas uma pequena porção do espectro eletromagnético, com comprimentos de onda que variam de 380 nanômetros (nm) a aproximadamente 750 nm. Muitas pessoas referem-se aos raios solares como referência à luz visível.
A luz visível inclui todas as cores que podemos ver em um arco-íris: do violeta (comprimento de onda mais curto) ao vermelho (comprimento de onda mais longo). Dentro desta faixa, a radiação solar é o que fornece a luz que ilumina o nosso mundo e nos permite ver os objetos.
A luz visível é essencial para a vida na Terra, não só porque nos permite ver, mas também porque as plantas a utilizam no processo de fotossíntese. Através da fotossíntese, as plantas captam a energia solar e a convertem em energia química, armazenada na forma de glicose.
Tipo 3: Radiação Infravermelha (IR)
A radiação infravermelha fica logo após a luz visível no espectro eletromagnético, com comprimentos de onda que variam de 750 nm a cerca de 1.000.000 nm (ou 1 milímetro). Embora não possamos ver a radiação infravermelha, podemos senti-la na forma de calor.
Existem três tipos de radiação infravermelha:
- Infravermelho próximo (IR-A, 750-1400 nm) : É a radiação infravermelha mais próxima da luz visível. Embora não percebamos, certos dispositivos, como câmeras térmicas, podem detectar essa forma de radiação. É usado em controles remotos e sistemas de comunicação infravermelho.
- Infravermelho médio (IR-B, 1400-3000 nm) : Tem um comprimento de onda mais longo e é a radiação comumente associada ao calor. Quando estamos ao sol, a sensação de calor que sentimos vem em grande parte da radiação infravermelha.
- Infravermelho Distante (IR-C, 3000 nm-1 mm) : Esta é a radiação infravermelha emitida por corpos quentes, incluindo nós mesmos. Todos os objetos que possuem temperatura emitem radiação infravermelha, e quanto mais quente o objeto, mais intensa é essa radiação.
A radiação infravermelha é fundamental para o efeito estufa, um processo natural que mantém a temperatura da Terra em um nível adequado à vida.
Os gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO2) e o vapor de água, retêm parte da radiação infravermelha emitida pela Terra, mantendo o planeta aquecido. Sem este processo, a Terra seria um lugar muito mais frio e inóspito.