El sol, una constante fuente de energía

 

Fuente: http://todofondos.com/

 

El astro Sol

Aunque no es una estrella de gran tamaño, el Sol resulta gigantesco al lado de los planetas; tiene un radio 109 veces mayor que el terrestre. Igualmente, su masa es enorme, equivalente a 330.000 veces la de la Tierra.

Las estrellas como el Sol tienen una composición química similar; gran parte de su masa corresponde a hidrógeno (74%) y helio (24%). Debido a sus temperaturas altísimas, los componentes están en estado gaseoso.

Las características físicas del Sol (masa, densidad, temperatura) hacen que los átomos de hidrógeno estén en una constante actividad nuclear, transformándose en helio y emitiendo gran cantidad de energía. Se calcula que la radiación solar que incide sobre la Tierra en una hora, equivale a la energía que demanda el mundo en un año. La energía emitida por el Sol se puede utilizar para generar calor y electricidad.

Según estudios modernos, se sabe que el Sol ha tenido una vida cercana a 5 mil millones de años y se le calculan otros 5 mil millones a futuro. De ahí que la energía solar se considere prácticamente eterna.

Factores astronómicos que inciden en la recepción de energía solar en la Tierra

El movimiento de rotación o giro de la Tierra sobre su eje en 24 horas, incide en que el planeta reciba la radiación solar en forma diferenciada. Se genera el día y la noche, lo cual alterna períodos de luz y oscuridad.

La energía solar que se recibe a lo largo del año también experimenta variaciones, debido a que el planeta en su movimiento de traslación, describe una órbita alrededor del Sol que no es un círculo, sino una elipse. Por ello, hay una época del año en que la Tierra está más cerca del Sol (perihelio), con una distancia de 148.000 km, y otra en que se aleja (afelio), alcanzando el máximo de 152.000 km. Esta diferencia de distancia entre el Sol y la Tierra produce una pequeña variación del orden de 3,5% en la energía que llega al planeta. El perihelio se produce en el mes de enero y el afelio en julio.

 

El movimiento de la Tierra alrededor del Sol, sumado al hecho de que el eje terrestre está inclinado en relación al plano orbital, es la causa de los solsticios y los equinoccios, según los cuales los hemisferios norte y sur reciben alternadamente durante el año distinta cantidad de energía.

Esta inclinación del eje de la Tierra en relación a su órbita, hace que aparentemente el Sol se desplace a lo largo del año entre un Trópico y el otro. De este modo, en un momento del año, los rayos solares son recibidos directamente en el Trópico de Capricornio (solsticio del 21 de diciembre) y el Hemisferio Sur estará en verano, recibiendo el máximo de radiación solar. Lentamente, al desplazarse el Sol hasta el Trópico de Cáncer (solsticio del 21 de junio), el Hemisferio Norte recibirá el máximo de radiación solar, y el hemisferio opuesto estará en invierno. En los equinoccios, los rayos solares caen directamente en el ecuador (21 de marzo y 22 o 23 de septiembre) y ambos hemisferios reciben la misma cantidad de energía.

 

 

Los equinoccios se producen el 21 de marzo y el 22 de septiembre. Dan inicio a las estaciones de primavera y otoño.

 

Factores geográficos que inciden en la recepción de energía solar en la Tierra

La latitud, la atmósfera y el relieve son tres factores que inciden en la cantidad de radiación solar que recibe el planeta.

La Tierra es esférica, por lo que recibe directamente los rayos solares en las zonas cercanas al ecuador y cada vez en forma más oblicua hacia las polares. De este modo, la latitud es un factor determinante en este aspecto y permite distinguir cinco zonas geográficas:

– Zona intertropical: entre ambos trópicos, los que se localizan a 23° 27´ de latitud N y S; es el área que recibe mayor cantidad de energía y presenta los climas más calurosos.

– Zonas templadas: entre los trópicos y los círculos polares, estos últimos localizados a 66° 33´ N y S.

– Zonas polares: entre los círculos polares y los polos (90° N y S), siendo las tierras más frías del planeta y las menos aptas para la vida humana. Los rayos solares caen en estas zonas en ángulos muy oblicuos, de modo que la energía interceptada por la superficie es mucho menor que en la zona intertropical.

 

Incidencia de rayos solares en distintos ángulos

Los rayos solares verticales (A) concentran la insolación en el espacio más reducido (a); los rayos solares oblicuos (B) reparten su insolación en un espacio más extenso (b). Fuente: Strahler, Arthur, 1988

 

 

Al girar la Tierra sobre sí misma se produce un abultamiento en el ecuador, en tanto las zonas polares son achatadas. Esta misma situación se produce en la atmósfera, la que alcanza un espesor de 14 kilómetros en el ecuador y de ocho kilómetros en las zonas polares. Ella actúa como un filtro de los rayos del Sol, los que en parte son reflejados y absorbidos a su paso. De este modo la cantidad de energía que llega a la superficie terrestre está en relación al espesor de las capas atmosféricas.

Por el mismo hecho de que la atmósfera es un filtro de los rayos solares, el relieve tiene incidencia en la cantidad de energía recibida, ya que a mayor altitud, su grosor será más reducido. Por este motivo la energía recibida en las altas cordilleras es mayor que en las zonas bajas del relieve.

En relación a la atmósfera, hay que considerar además, que la energía que llega a la superficie de la Tierra depende de las condiciones del cielo, según esté despejado o cubierto.

 

La radiación en la Tierra con cielo despejado o cubierto

En un día con cielo sin nubes, llega al suelo el 80% de la energía. Del 20% restante, una parte es absorbida en la atmósfera y otra devuelta al espacio. Con cielo cubierto, entre el 30 y 60% de la energía es reflejada hacia el espacio por las nubes y estas absorben entre el 5 y 20%.

La atmósfera se calienta principalmente por irradiación de la energía recibida y emitida por el suelo, y solo una pequeña porción es calentada por absorción.

Sabías qué

En la superficie del Sol se observan manchas oscuras (manchas solares) que varían constantemente. Estas son zonas más frías del Sol y están relacionadas con campos magnéticos, los que pueden interferir en las comunicaciones radiales en la Tierra. Las manchas solares tienen ciclos de 11 años entre sus máximos y sus mínimos.

› Por la distancia en que se encuentra la Tierra del Sol, la luz que este emite demora 8 minutos en llegar a nuestro planeta.

› El Sol, al igual que los planetas, tiene movimiento de rotación. Como no es un cuerpo sólido, su movimiento es diferenciado; la zona ecuatorial rota en aproximadamente 26 días, en tanto que en la zonas polares este movimiento dura del orden de 30 días.