¿Qué es la energía solar?
El calor que se siente en un día de verano, la luz durante el día y un recurso renovable para generar electricidad provienen de la energía solar. Energía solar es el término utilizado para describir la energía que proviene del sol. Esta energía viaja a través del espacio en ondas. Toma la forma de calor, luz y radiación ultravioleta que es invisible para los humanos pero que afecta a la Tierra y la vida del planeta. La energía solar hace posible que exista vida en la Tierra. Calienta los océanos y proporciona energía para que las plantas crezcan, y desempeña un papel a la hora de determinar qué plantas crecen en diferentes regiones. La energía del sol calienta la atmósfera de la Tierra a una temperatura que puede sustentar la vida.
¿Cómo calienta el sol la Tierra?
El calor del sol es tan poderoso que se puede sentir en la Tierra a 93.000.000 de millas de distancia. ¿Cómo calienta el sol la Tierra a una distancia tan grande? ¿Y cómo calienta el sol la Tierra? Las respuestas a estas preguntas tienen que ver con las propiedades tanto del sol como de la propia Tierra. La energía liberada por el sol viaja por el espacio en ondas llamadas radiación. Puede adoptar varias formas, incluidas la luz, el calor y la radiación ultravioleta. No toda esta radiación llega a la superficie de la Tierra. Una parte es filtrada o reflejada de regreso al espacio por la atmósfera, las capas de aire que rodean la Tierra. De la energía solar que llega a la superficie de la Tierra, una parte se absorbe y otra se devuelve a la atmósfera. Esto se conoce como radiación terrestre.
¿Cómo afecta el sol al tiempo y al clima?
El sol afecta tanto al tiempo como al clima de la Tierra. El clima es el tiempo promedio en una región. El clima incluye la temperatura, las precipitaciones, el viento, la humedad y otros factores. Puede parecer obvio que la energía solar está relacionada con la temperatura, pero también está estrechamente relacionada con las precipitaciones. La energía solar provoca la evaporación del agua superficial. Este vapor de agua sube a la atmósfera donde forma nubes que pueden arrojar lluvia sobre la tierra.
La forma de la Tierra afecta la cantidad de calor y luz que recibe. Debido a que la Tierra es redonda, esférica e inclinada, la energía solar no se distribuye uniformemente en todo el planeta. Algunas partes de la Tierra reciben más o menos radiación solar que otras. Esto se debe a que el ángulo de los rayos del sol en la Tierra es más directo en algunas zonas y menos directo en otras. En el ecuador alrededor del centro de la Tierra, los rayos del sol inciden directamente sobre la Tierra en línea recta. Esto concentra la energía del sol. Pero moviéndose hacia el norte y el sur desde el ecuador hacia los polos de la Tierra, aumenta el ángulo en el que la luz del sol llega a la Tierra. Como resultado, se distribuye una cantidad igual de energía solar en un área más amplia. Esto conduce a temperaturas y climas más fríos a medida que aumenta la latitud alejándose del ecuador, con el frío más extremo en los polos norte y sur.
Efecto invernadero
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Un invernadero crea un microclima artificial para el cultivo de plantas, especialmente en lugares donde las temperaturas son generalmente más frías y la temporada de crecimiento es más corta. El vidrio o plástico transparente permite que la luz del sol entre al invernadero y luego atrapa su calor en el interior. La atmósfera terrestre actúa de manera similar. Los gases que forman la atmósfera permiten el paso de la luz solar. Parte de esta luz solar es absorbida por la Tierra y otra parte se irradia desde la Tierra en forma de radiación térmica o calor. Este calor es absorbido por los átomos de los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Los gases de efecto invernadero incluyen vapor de agua, dióxido de carbono y metano. Proporcionan el beneficio de calentar la tierra lo suficiente como para que florezca la vida. Sin el efecto invernadero, la Tierra sería demasiado fría para albergar vida. Sin embargo, una cantidad excesiva de gases de efecto invernadero puede provocar un aumento del efecto invernadero. Esto puede provocar que quede demasiado calor atrapado en la atmósfera, lo que provocará el calentamiento global y el cambio climático. Los efectos de esto están aumentando rápidamente. Los científicos predicen que la temperatura global podría aumentar hasta 4 grados Celsius durante el próximo siglo. La quema de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas aumenta la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. La cría de ganado también aumenta los niveles de metano. Cantidades mayores de estos gases de efecto invernadero aumentan el efecto invernadero. La conversión a más recursos renovables y la práctica de una agricultura más sostenible pueden reducir estos niveles y mantener un efecto invernadero más equilibrado para mantener la atmósfera de la Tierra dentro del rango de temperatura adecuado.
¿Cómo afecta la inclinación de la Tierra a las estaciones?
La Tierra gira alrededor de una línea imaginaria trazada a través de su centro llamada eje, con una ligera inclinación en lugar de ser completamente vertical. Se mencionó anteriormente que esta inclinación afecta la cantidad de luz solar que llega a la Tierra en diferentes lugares. ¿Cómo afecta la inclinación de la Tierra a las estaciones? La combinación de esta inclinación y la trayectoria orbital del planeta alrededor del sol provoca el cambio de estaciones que se experimenta en la Tierra.
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El diagrama muestra la Tierra sobre su eje inclinado en diferentes épocas del año mientras orbita alrededor del sol. Un año equivale a una órbita completa. Las posiciones mostradas marcan los cambios de cada temporada. Observe que la región ecuatorial permanece estrechamente alineada con el sol, por lo que no experimenta cambios estacionales dramáticos como las regiones más al norte y al sur. Como se indicó, las estaciones son opuestas en el hemisferio norte (N) y en el hemisferio sur (S). El invierno, con sus temperaturas más frías y días más cortos, ocurre en el hemisferio que está inclinado hacia el sol. Cuando es invierno en el hemisferio norte, es verano en el hemisferio sur y viceversa. Observe cuán brillante aparece el hemisferio norte en el solsticio de junio. Este es el solsticio de verano en el norte. En este día, el área sobre el Círculo Polar Ártico recibe 24 horas de luz ya que está en la posición más dirigida hacia el sol. En el solsticio de invierno de diciembre ocurre todo lo contrario. Esta región experimenta 24 horas completas de oscuridad ya que está completamente inclinada hacia el sol. Curiosamente, la Tierra está en realidad un poco más cerca del Sol en este momento cuando es invierno en el hemisferio norte. Durante el invierno del norte, la Tierra está a sólo 91,4 millones de millas del sol, pero durante el verano del norte esa distancia aumenta a 94,5 millones de millas.
La inclinación de la Tierra afecta la duración del día
Además de las estaciones, uno puede preguntarse cómo puede afectar la duración del día a las temperaturas en la Tierra o cuál es la temperatura promedio en la Tierra día y noche. El diagrama muestra cómo la inclinación hace que parte de la Tierra reciba más luz solar directa en diferentes épocas del año. Esta es la razón por la que la cantidad de luz solar varía, lo que hace que la duración del día también varíe y los días sean más largos durante el verano. Cuando los días son más largos, la temperatura también es más cálida para esa región o hemisferio. En cuanto a las temperaturas medias diurnas y nocturnas, no existe una temperatura media diurna o nocturna para toda la Tierra. Debido a la rotación del planeta, el día y la noche ocurren al mismo tiempo en diferentes partes del planeta. La temperatura promedio general en la Tierra es de 61 grados F o 16 grados C. Además, aunque diferentes partes del planeta reciben diferentes cantidades de energía solar, la cantidad total de luz solar que la Tierra recibió es la misma en general.
Solsticio y Equinoccio
Los cambios de estación están marcados por ubicaciones específicas del sol y la tierra. El solsticio ocurre dos veces al año. En junio, el hemisferio norte experimenta el solsticio de verano, o primer día de verano, mientras que el hemisferio sur tiene su equinoccio de invierno. En diciembre ocurre lo contrario. De manera similar, el equinoccio de marzo es el primer día de primavera en el norte y el primer día de otoño en el sur, y lo contrario en septiembre. Observe cuán brillante aparece el hemisferio norte en el solsticio de junio. Este es el solsticio de verano en el norte y es el día más largo del año en este hemisferio. En este día, el área sobre el Círculo Polar Ártico recibe 24 horas de luz ya que está en la posición más dirigida hacia el sol. En el solsticio de invierno del norte, en diciembre, ocurre todo lo contrario. Esta región experimenta 24 horas completas de oscuridad ya que está completamente alejada del sol y el resto del hemisferio experimenta el día más corto del año. En el hemisferio sur ocurre exactamente lo contrario. Curiosamente, la Tierra está en realidad un poco más cerca del Sol en este momento cuando es invierno en el hemisferio norte. Durante el invierno del norte, la Tierra está a sólo 91,4 millones de millas del sol, pero durante el verano del norte esa distancia aumenta a 94,5 millones de millas.
Resumen de la lección
La energía solar afecta a la Tierra de muchas maneras. Por supuesto, el sol proporciona luz y calor a la Tierra, pero también afecta el clima, el tiempo y las estaciones. La energía del sol viaja a través del espacio y la atmósfera terrestre. Parte es absorbida por la Tierra calentándola directamente. Una parte es irradiada desde la Tierra hacia la atmósfera, donde queda atrapada por los gases de efecto invernadero. Esto provoca el efecto invernadero que calienta la Tierra lo suficiente como para que los seres vivos sobrevivan. El exceso de gases de efecto invernadero puede potenciar este efecto y provocar el calentamiento global y el cambio climático. Este efecto se puede reducir utilizando menos combustibles fósiles y más recursos renovables como la energía eólica y solar.
¿Por qué el punto de ebullición del agua es tan importante para la vida en la Tierra?
Debido a que la Tierra está inclinada sobre su eje, diferentes partes de la Tierra reciben diferentes cantidades de luz solar. A medida que la Tierra orbita alrededor del sol, los hemisferios norte y sur experimentan estaciones opuestas. Las diferentes estaciones tienen diferentes temperaturas, precipitaciones y duración de los días. El hemisferio inclinado hacia el sol tiene su temporada de verano con días más largos y clima más cálido, mientras que el otro hemisferio tiene invierno con días más cortos y clima más frío. El primer día de verano o invierno se llama solsticio y el primer día de primavera u otoño se llama equinoccio. Aunque diferentes partes de la Tierra experimentan diferentes cantidades de luz solar en diferentes momentos, la cantidad total de energía solar que recibe la Tierra sigue siendo la misma.
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