Energía solar: efectos en la temperatura de la Tierra
¿Qué es la energía solar?
Si hace la pregunta, ‘¿Qué causa las estaciones?’, La respuesta más común es que la órbita de la Tierra la aleja más del Sol, por lo que obtenemos menos calor. Parece una explicación lógica, ¡pero no es verdad! La respuesta correcta a esta pregunta es también la razón por la que el Ecuador siempre es más cálido que las regiones polares, así como también por qué la cantidad de luz del día cambia durante todo el año.
La raíz de todos estos fenómenos es la energía solar , o la energía que la Tierra recibe del sol. La cantidad de energía depende completamente del ángulo en el que los rayos del sol inciden en la superficie de la Tierra.
La forma de la Tierra afecta su temperatura
Comencemos con la temperatura general de la Tierra. Imagínese esto: si sostiene una linterna en ángulo recto con respecto a una superficie, obtiene un círculo brillante uniforme. Ahora, incline la linterna a un ángulo de 45 ° y ese mismo haz de luz se esparcirá sobre un área más grande. El haz de luz es más grande y menos intenso.
Lo mismo sucede en el Ecuador y las regiones polares. El Ecuador recibe la luz del sol en ángulo recto directo, por lo que toda la energía solar se concentra en esta área. Pero, debido a que la tierra es redonda, las regiones polares reciben los rayos del sol como si fueran una linterna inclinada, por lo que la misma energía solar se extiende sobre un área más grande y el resultado es una temperatura más baja. Solo piense: si la Tierra fuera plana, las regiones polares serían tan cálidas como los trópicos, ¡porque recibirían la misma intensidad de energía solar!
La inclinación de la Tierra causa las estaciones
El ángulo de los rayos del sol no solo crea diferencias de temperatura en la Tierra, sino que también es responsable de las estaciones en las regiones templadas. ¿Recuerdas que dije que la mayoría de la gente piensa que la tierra está más lejos del sol durante los meses de invierno?
Bueno, la tierra está en realidad más cerca del sol cuando el hemisferio norte está experimentando el invierno, ¡pero simplemente está inclinada lejos del sol! Esto significa que en el hemisferio norte, los rayos del sol actúan más como una linterna inclinada durante el invierno y más como una linterna en ángulo recto durante el verano. Lo contrario es cierto para el hemisferio sur, por lo que tienen su verano durante nuestro invierno y su invierno durante nuestro verano.
La inclinación de la Tierra afecta la duración del día
La inclinación de la tierra no solo crea estaciones, sino que también afecta la cantidad de luz del día que recibimos cada día. Es posible que haya notado que los días son más cortos en invierno y más largos en verano. Dependiendo de dónde viva, esto puede ser una gran diferencia o no.
Por ejemplo, la luz del día en los trópicos a lo largo del ecuador es aproximadamente la misma durante todo el año, pero en las regiones polares, puede haber hasta 24 horas de luz durante el verano y 24 horas de oscuridad durante el invierno. Esto ocurre por encima del Círculo Polar Ártico en el Hemisferio Norte y por debajo del Círculo Antártico en el Hemisferio Sur.
Curiosamente, aunque la luz del día es diferente en la Tierra cada día, ¡el planeta en realidad recibe la misma cantidad total de luz solar cada día! Y hay algunos días realmente especiales en los que las cosas son las más extremas o las mismas en toda la Tierra.
Los días más extremos se llaman solsticios, y son cuando la inclinación de la tierra es mayor en relación con el sol. Durante el solsticio de verano , que es alrededor del 21 de junio, el área sobre el Círculo Polar Ártico recibe sus 24 horas de luz diurna y el área debajo del Círculo Antártico experimenta 24 horas de oscuridad. El solsticio de invierno , alrededor del 21 de diciembre, es todo lo contrario: el área sobre el Círculo Polar Ártico está en 24 horas de oscuridad y el área debajo del Círculo Antártico tiene 24 horas de luz del día.
Los días en que todo es igual en la Tierra se denominan equinoccios , que son cuando en toda la Tierra las horas de luz y oscuridad tienen la misma duración. Esto ocurre porque, en lugar de inclinarse hacia el sol o alejarse del mismo, la Tierra forma un ángulo recto con el sol. Hay dos equinoccios: el equinoccio de primavera, que es alrededor del 20 de marzo, y el equinoccio de otoño, que es alrededor del 22 de septiembre. Equinoccio significa literalmente ‘noche igual’, y esta cantidad igual de día y noche es válida para las regiones tropicales y polares (y todo lo que hay entre ellas) en estos dos días.
La energía solar calienta la tierra
El sol no solo crea cambios interesantes en la Tierra a lo largo del año, sino que también hace posible que exista vida. Los rayos del sol transportan mucha energía, lo que proporciona mucho calor. Estos rayos penetran en nuestra atmósfera y golpean la superficie de la Tierra. Parte de este calor se refleja y se envía de regreso al espacio, y parte de él es absorbido por la tierra. La energía que es reemitida hacia el espacio desde la superficie de la Tierra se llama radiación terrestre . Lo crea o no, esta es la energía que mantiene a la Tierra cálida y hospitalaria.
Piénselo de esta manera: hace mucho más calor en la base de una montaña que en la cima, ¿verdad? Esto se debe a que hay más calor cerca de la superficie de la tierra. La temperatura en la Tierra depende no solo de la cantidad de energía solar que ingresa, sino también de la cantidad de energía que se permite regresar al espacio.
Cuando el sol brilla intensamente, tenemos una ganancia neta de energía en la Tierra porque absorbe más energía de la que envía de regreso al espacio. Por la noche, ocurre lo contrario porque la Tierra todavía emite energía en forma de calor, pero no absorbe ninguna radiación solar. Esta es también la razón por la que los días nublados son más fríos que los días soleados: el planeta no puede absorber la energía solar que no puede llegar a la superficie de la Tierra.
La energía solar es importante porque crea el efecto invernadero. Al igual que el vidrio que atrapa el calor en un invernadero, los gases de efecto invernadero atrapan el calor bajo la atmósfera de la Tierra, lo que mantiene nuestro planeta lo suficientemente caliente para vivir. Sin el efecto invernadero, la Tierra estaría muy por debajo del punto de congelación y pocas personas podrían sobrevivir.
El problema con los gases de efecto invernadero es cuando queda demasiado calor atrapado en la Tierra, el planeta se calienta demasiado y obtenemos el efecto invernadero mejorado . Esto conduce al cambio climático global, que, como aprendimos en otra lección, tiene implicaciones peligrosas para la tierra y sus organismos.
Resumen de la lección
La energía solar es la energía que proviene del sol. Esta energía atraviesa nuestra atmósfera y calienta la superficie de la Tierra, lo que lo convierte en un planeta agradable y hospitalario. Sin embargo, este es un equilibrio delicado, porque si demasiada energía solar queda atrapada bajo los gases de efecto invernadero, la tierra se calienta demasiado y el efecto invernadero aumentado conduce al cambio climático global en la Tierra.
El ángulo de los rayos del sol determina nuestras estaciones, la duración del día y las temperaturas regionales. Como una linterna, cuando los rayos del sol inciden en la tierra en ángulo recto, la energía solar se concentra en un área pequeña y las temperaturas son más cálidas. Debido a que la Tierra es redonda, las regiones polares son como inclinar la linterna en un ángulo de 45 °: la misma cantidad de radiación solar se extiende sobre un área más grande y las temperaturas son más frías.
La inclinación de la tierra también afecta el ángulo de los rayos del sol y provoca las estaciones en las regiones templadas. Durante el solsticio de verano , la tierra está en realidad más alejada del sol, pero el hemisferio norte está inclinado hacia el sol, por lo que la energía solar está más concentrada en esta región. Durante el solsticio de invierno , la tierra está más cerca del sol, pero el hemisferio norte está inclinado en dirección opuesta al sol, por lo que la energía solar está menos concentrada en esta región. Dado que el hemisferio sur está inclinado en la dirección opuesta, las estaciones se invierten.
Los equinoccios son los dos días de cada año en que la luz del día y la oscuridad ocurren durante períodos de tiempo iguales para todas las regiones de la Tierra. Incluso en las regiones polares, donde ocurren 24 horas de luz diurna y 24 horas de oscuridad durante los solsticios, los equinoccios proporcionan 12 horas de luz diurna y 12 horas de luz solar. Y, a pesar del hecho de que diferentes partes de la Tierra reciben diferentes cantidades de luz del día durante todo el año, cada día la Tierra recibe la misma cantidad total de energía solar, ¡simplemente está más concentrada en algunos lugares que en otros!
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya revisado esta lección en video, es posible que pueda:
- Comprender qué determina las estaciones, la duración del día y las temperaturas en la Tierra.
- Cuenta lo que sucede durante los solsticios de verano e invierno.
- Dar detalles sobre lo que sucede durante los equinoccios e identificar cuándo ocurren.
- Interpretar el efecto invernadero mejorado y describir cómo ocurre y su impacto en la Tierra.