Energía constante
El sol irradia energía constantemente. Tiene algunos ciclos que involucran manchas solares, llamaradas y otras perturbaciones, que causan algunas fluctuaciones menores en la radiación, pero en general, la producción de energía se mantiene casi igual. Si cambiara significativamente, ¡la vida en la Tierra no sería posible!
Vivimos en un planeta bastante cómodo. El Sol proporciona toda la energía que alimenta la vida en la superficie de la Tierra, y la vida, tal como la conocemos, solo es posible debido a la distancia entre la Tierra y el Sol. Si la Tierra estuviera más cerca, haría demasiado calor para que prosperara la vida. Si estuviera más lejos del Sol, haría demasiado frío. Como en Ricitos de Oro y los Tres Osos , la distancia de la Tierra al Sol es ‘perfecta’. Nuestra distancia del Sol no es el único factor; la cantidad de energía que la Tierra recibe del Sol también influye en nuestro tiempo y clima.
Entonces, ¿cómo medimos exactamente la cantidad de energía que la Tierra recibe del Sol? Supongamos que desea obtener un bronceado marrón profundo e ir a una cabina de bronceado para hacerlo. El bronceado que pueda obtener depende de qué tan cerca esté de las bombillas ultravioleta en la cama, la cantidad de bombillas (o área) sobre usted y cuánto tiempo pase debajo de ellas. Intuitivamente, esto tiene sentido: cuanto más cerca esté de la fuente de energía, mayor será su área, y cuanto más tiempo pase allí, más radiación absorberá.
La distancia, el área y el tiempo son variables importantes para comprender cuánta energía recibe la Tierra del Sol. Las tres variables se incluyen en la constante solar , un valor que describe cuánta energía solar llega a la atmósfera de la Tierra. Más específicamente, esta energía se define como irradiancia , la cantidad total de energía solar del Sol por unidad de tiempo por unidad de área a la distancia de la Tierra del Sol medida fuera de la atmósfera terrestre. Este número resulta ser alrededor de 1.366 kilovatios por metro cuadrado.
Ley del cuadrado inverso
La constante solar tiene sentido cuando queremos saber cuánta radiación recibe la Tierra. Pero, ¿y si estuvieras en la Luna? ¿O Marte? ¿A una distancia diferente del sol? La fórmula de la constante solar cambiaría dado que la distancia ha cambiado. El cálculo de la cantidad de radiación solar que se sentiría a diferentes distancias depende de la ley del cuadrado inverso , que nos muestra que la irradiancia solar es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del Sol.
Piense en una linterna encendida en una habitación oscura y la forma de cono que hace la luz. Cuanto más lejos de la fuente de luz, más se difunde la luz hacia afuera y disminuye la intensidad, lo que ilustra la relación inversa entre la intensidad de la radiación y la distancia. Debido a que el Sol es esférico, la irradiancia se esparce uniformemente en todas las direcciones. Cuanto más lejos esté del Sol, menos radiación recibirá.
Dentro de la atmósfera
Ahora sabemos cómo la energía solar puede ser una constante cuando se mide fuera de la atmósfera de la Tierra, pero ¿qué sucede con esa energía dentro de la atmósfera? Los patrones meteorológicos y climáticos están muy influenciados por la cantidad de radiación que atraviesa la atmósfera y llega a la superficie. Debido a la velocidad de rotación de la Tierra, el espesor de la atmósfera es ligeramente mayor en el ecuador que en los polos, atrapando más radiación entrante.
Solo eso significa que se puede absorber más energía solar en el Ecuador. Pero también tenemos en cuenta cómo la radiación golpea la región ecuatorial en un ángulo alto y directo y golpea los polos en ángulos bajos y poco profundos. Esta es otra razón por la que la región ecuatorial es cálida durante todo el año y por qué los polos tienen un clima frío.
El ángulo en el que la radiación incide sobre un objeto afecta su absorción , cuánta energía se absorbe . Debido a la ley del cuadrado inverso, la concentración de energía solar disminuye a través de la atmósfera hasta la superficie. Pero debido al efecto invernadero , la atmósfera aislante atrapa la radiación entrante, calentando la superficie y determinando el clima global de la Tierra.
Resumen de la lección
La cantidad de energía solar que recibe la Tierra depende del área de la superficie del Sol, la distancia entre el Sol y la Tierra y el tiempo. La constante solar relaciona estos valores para dar la cantidad total de energía solar del Sol por unidad de tiempo por unidad de área a la distancia de la Tierra del Sol, y es aproximadamente 1.366 kilovatios por metro cuadrado.
La ley del cuadrado inverso es lo que determina esta constante, mostrando que la producción de energía del Sol es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del Sol. Cuanto más lejos esté de la fuente de radiación, más débil será la intensidad de la radiación. Si bien la constante solar se mide fuera de la atmósfera terrestre, la radiación se absorbe y queda atrapada dentro de la atmósfera terrestre debido al efecto invernadero . ¡Este es un factor importante en el clima y los patrones meteorológicos en todo el planeta!
Términos clave
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- constante solar: un valor que describe cuánta energía solar llega a la atmósfera de la Tierra; aproximadamente 1.366 kilovatios por metro cuadrado
- irradiancia: la cantidad total de energía solar del Sol por unidad de tiempo por unidad de área a la distancia de la Tierra del Sol medida fuera de la atmósfera de la Tierra
- Ley del cuadrado inverso: nos muestra que la irradiancia solar es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del Sol.
- absorción: cuánta energía se absorbe
- efecto invernadero: atrapamiento de la radiación solar dentro de la atmósfera terrestre y calentamiento de la superficie
Resultado de aprendizaje
Después de revisar esta lección, debería poder:
- Definir la constante solar y la irradiancia.
- Describe la ley del cuadrado inverso
- Recordemos la importancia del efecto invernadero
- Explica cómo la energía del Sol afecta el clima y el clima en la Tierra.
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