RADIACIN SOLARAGROMETEOROLOGA

LA ENERGA DEL SOLEnerga = capacidad de hacer un trabajo (Thomas Young*). Al descubrirse la radiacin, Einstein demostr que materia y energa son intercambiables. Al conocerse que un gramo de materia convertido en energa equivale a 1.850 toneladas de gasolina, fue fcil explicar la luz y el calor de las estrellas.En el Sol, la fusin de dos tomos de hidrgeno en un tomo de helio convierte en energa la masa sobrante a razn de 4'600.000 toneladas por segundo. El resultado es una radiacin permanente de ondas electromagnticas, entre ellas la luz y el calor.En la Tierra recibimos una pequea parte de esta radiacin, pero es ms que suficiente para todos los procesos que se llevan a cabo en el planeta.

ENERGA DE SERES VIVIENTESLa energa no se crea ni se destruye, pero se transforma. Este proceso no es solo aplicable a los fenmenos fsicos que observamos, sino tambin al proceso de la vida. Definir la vida es encontrar el elemento que permite a los seres vivientes no los inanimados-- actuar espontneamente. Este movimiento y la capacidad de hacer un trabajo de los seres vivientes escapaba a las leyes de la fsica. Esta fuerza vital tena origen desconocido en el ser viviente; hasta siglo XVIII. El concepto de la energa intercambiable y su conservacin, result necesario incluir a los seres vivientes. Si la energa no se crea ni se destruye, el hombre que tira una piedra ha recibido la energa necesaria del sistema en el que vive.La integracin de los seres vivientes al sistema cambi radicalmente nuestra visin del Universo. El movimiento de los seres vivientes requera de una explicacin termodinmica. Haba que encontrar cul era el proceso de transformacin de energa que los mueve.

ENERGA NO RECUPERABLEEl ao 200 Galeno observ la similitud entre la combustin y la respiracin. 1.500 aos despus los qumicos lo relacionaron con la liberacin de energa por combustin. Mientras tanto los fsicos haban definido el concepto de energa, y haban integrado a los seres vivientes al sistema.A inicios del siglo XIX, nuevos equipos permitieron cuantificar la energa y se estableci la unidad para medirla (la calora).En 1824 el francs Nicols Sadi Carnot public "El poder motriz del fuego", que explicaba el proceso de conversin de una forma de energa a otra, siempre con una fraccin irrecuperable. La energa no se destruye, pero una fraccin se pierde al no poder ser utilizada. En 1850 el fsico alemn Rudolph Clausius postul la segunda ley de termodinmica que establece que todos los procesos energticos tienden a igualar temperaturas, perdiendo constantemente energa al convertirla en calor irrecuperable. Clausius llam a esta prdida entropa

LA VIDA TERMODINMICAMientras tanto los qumicos descifraron las reacciones de la combustin. En 1781 Cavendish, uniendo hidrgeno y oxgeno, produjo calor y agua. Lavoisier descubri que la respiracin es una reaccin qumica que combina carbono con oxgeno, produciendo anhdrido carbnico (CO2) y agua: los mismos resultados que produce la combustin del carbn o de la madera. Por el camino de la qumica se lleg a la similitud energtica entre los organismos vivos y los inertes. Esto permiti definir la vida en trminos qumicos y fsicos, y los seres vivientes pasaron a formar parte del sistema gobernado por las leyes de la termodinmica.

Los procesos fsicos, qumicos y biolgicos en el sistema tierra-atmsfera, del 100% de energa que la tierra necesita para llevarlos a cabo, el Sol es fuente del 99.97%, el 0.03% restante proviene de los planetas, estrellas, la luna, etc.La energa que llega a la tierra es transformada en energa calorfica y/o en energa qumica. En energa calorfica lo realizan todos los medios o cuerpos que absorben RS; esta es responsable de los procesos de evaporacin, transpiracin, de gradacin de las rocas, movimiento del aire, etc. Por otro lado, tambin, es utilizada en calentadores solares, cocinas solares, generacin de corriente elctrica, etc. La transformacin de energa qumica lo realizan las plantas en el proceso fotoqumico de la fotosntesis.

La importancia del estudio de la RS para la agricultura radica en que las plantas son los nicos seres vivos que pueden aprovechar esta energa a travs de la fotosntesis. Adems los cambios regulares en las distancias relativas tierra - sol y los ngulos de incidencia sobre esta actan como factor determinante de variaciones de las T atmosfricas en puntos fijos del globo, que a su vez influyen en las variaciones de presin, sistemas de viento, precipitacin, corrientes marinas, etc.

Aprovechamiento de la energa solar El sol es el origen de todas las formas de energa existentes sobre la tierra, salvo la energa nuclear, la energa derivada del calor interno de la tierra y la energa de las mareas. La energa solar se puede aprovechar de la siguiente manera: De manera directa: Conversin trmica: Mediante unos captores apropiados, la ES calienta una masa de agua o de aire; el calor captado es almacenado y posteriormente utilizado. Conversin fotovoltaica: Este mtodo se basa en la propiedad que tienen algunos materiales para absorber energa luminosa y convertirla directamente en elctrica. De manera indirecta: Conversin fotosinttica: Las plantas aprovechan la energa solar para transformar la materia inorgnica en orgnica. Esta materia orgnica se utiliza como alimento y como combustible. Energa elica: La energa elica debida al viento tiene su origen en la energa solar, puesto que los vientos son movimientos de las masas de aire originados como consecuencia de un desigual calentamiento de esas masas de aire que se asientan sobre la superficie terrestre. La energa elica se transforma en energa mecnica o en energa elctrica. Energa hidrulica: La energa hidrulica que se basa en la energa potencial de una masa de agua situada a cierto nivel, tiene tambin su origen en la energa solar, ya que la precipitacin no sera posible sin la evaporacin de las masas de agua originadas por el calor del sol, [Fuentes, 1989].

Radiacin, Rendimiento y Fenologa de los Cultivos La utilizacin eficiente de la RS por parte de las hojas depende de 4 factores a saber: Parte de la radiacin incidente es reflejada y slo la radiacin visible es fotosintticamente activa.La cantidad requerida para la fotosntesis es alta. La saturacin de luz es rechazada para das cortos o das completamente soleadosLa respiracin reduce la fotosntesis, [Chang, 1974].

La penetracin de la luz en el dosel de los cultivos es de gran importancia ecolgica. En muchos cultivos en donde la penetracin de la luz resulte inadecuada, es un factor que causa una reduccin en los rendimientos de los cultivos. El conocimiento de la estructura del dosel, as como de su interaccin con la RS, constituye la base de la simulacin de la fotosntesis de la planta. Estos modelos, en combinacin con aquellos relacionados con la interceptacin de radiacin, proporcionan una herramienta muy til para el entendimiento y prediccin del crecimiento de los cultivos. Segn Chang [1974], una manera de mejorar la eficiencia de la radiacin por parte de los cultivos es: Incrementando la cobertura de las hojas; Manejando los suministros de agua, la incidencia de enfermedades e insectos comedores de hojas; y Lograr temperaturas adecuadas.

Los modelos de productividad predicen que las tasas de fotosntesis neta de un cultivo y la produccin podrn ser incrementados sustancialmente con un arreglo ms erectfilo de un cultivo, el cul permita una mayor penetracin y una distribucin ms uniforme de la radiacin fotosintticamente activa [RFA]. Un cultivo con distribucin erectfila y con un IAF bajo, se puede presentar una considerable prdida de radiacin. La radiacin es el motor de la fotosntesis.

La eficiencia de la fotosntesis bsica es = [105/502] = 20%.

Asumiendo prdidas de radiacin por reflexin y transmisin del 15%, y que la energa en el espectro visible es del 41%, la eficiencia mxima es:

Eficiencia fotosinttica mxima = 0.20 * [1-0.15] * 0.41 = 0.0697 7%

Esto quiere decir que aproximadamente el 7% de la radiacin total incidente es empleada en fotosntesis, [Chang, 1974].

Los vegetales se distribuyen verticalmente formando estratos, en los cuales se absorbe o atena la luz, limitando su llegada al suelo. Los animales siguen el patrn que las plantas muestran, formando verdaderas comunidades que habitan preferentemente en un estrato especfico. Las aves se distribuyen en las reas ms altas, los monos y otros mamferos prefieren las zonas inferiores de las copas o el sotobosque. En el estrato arbustivo abundan los reptiles, los insectos y los mamferos menores. En el estrato herbceo abundan los insectos y toda clase de organismos transformadores o desintegradotes de materia orgnica, as como en las capas superficiales del suelo rico en materia orgnica.

La cubierta vegetal tambin intercepta la luz solar. La cantidad de luz solar que alcanza el suelo depende de la cantidad (densidad o foliar), disposicin y tipo de hojas de las plantas. Estos factores determinan la superficie foliar. Con base en la estimacin la superficie foliar se puede determinar el ndice de rea foliar o IAF (superficie foliar existente por m2 de rea foliar/ m2 de rea de suelo). Un IAF de 2 indica que hay dos metros de superficie foliar por encima de cada metro cuadrado de suelo. Cuanta mayor superficie foliar hay menor penetracin de la luz solar.

La capacidad fotosinttica de las plantas puede variar drsticamente con los cambios estacionales. Si bien, en invierno la cantidad de luz que alcanza el suelo puede ser mayor al perderse la cubierta vegetal alta de los rboles caduci-folios, las bajas temperaturas y la escasez de agua pueden ser los factores limi-tantes que coarten una mayor actividad fotosinttica.

La entrada fundamental de radiacin en el planeta es la emitida por el Sol, en el interior del cual tiene lugar un proceso continuo de conversin del hidrogeno en helio, que libera enormes cantidades de calor. Este calor escapa desde el interior del Sol hasta su superficie y de sta hacia la tierra. Dado que el proceso qumico es ms o menos constante, tambin lo es la emisin de RS hacia la tierra, evalundose sta en unos 1.397 W/m2 para una porcin de la superficie terrestre sobre la cual los rayos incidieran perpendicularmente. Esta cantidad recibe el nombre de constante solar

La cantidad real de radiacin solar recibida en el borde exterior de la atmsfera vara ligeramente segn la produccin de energa del sol y la distancia de la Tierra en relacin con este. Debido a la excentricidad de la rbita terrestre alrededor del sol, la Tierra se acerca ms a este en enero que en julio. Adems, la radiacin emitida por el sol vara un poco, en un % mnimo. Estas variaciones son triviales si se consideran las propiedades atmosfricas que agotan la cantidad total de radiacin solar que cae sobre la superficie terrestre.

1,94 cal/cm2 min1.353 W/m2 428 Btu/pies2 h4,871 kJ/m2 h

La energa se trasmite hasta la tierra en forma de ondas electromagnticas, las que tienen diferentes longitudes. El conjunto de las distintas longitudes de ondas emitidas por un cuerpo se denomina espectro de ese cuerpo y esta relacionado estrechamente con su temperatura, de forma tal que mientras mayor sea sta, menores sern las longitudes de onda emitidas por l.El conjunto de las longitudes de onda emitidas por el Sol reciben el nombre de espectro solar y en l predominan las longitudes de onda muy pequeas, por su elevadsima temperatura (6000 K)

Dentro del espectro solar cabe distinguir tres tipos de radiaciones fundamentales:Los rayos ultravioletas. Con longitud entre 0.1 y 0.4 micrmetros y que transportan junto con los rayos X y los rayos gamma- un 9% de la energa total emitida por el solLos rayos visibles o luminosos, con longitudes de onda superiores entre 0.4 y 0.78- y transportan el 41%Los rayos infrarrojos, comprendidas entre 0.78 y 3 micrmetros y transportan el 50%

Espectro solar y longitud de ondas La luz se propaga en forma de ondas electromagnticas. Estas, incluyendo las luminosas, tambin tienen una longitud. La diferencia de color entre los rayos luminosos depende realmente de sus longitudes de onda. El espectro solar es una pequea parte del ms amplio espectro de las ondas electromagnticas que atraviesan el espacio. El ojo humano es un receptor (recibe) y un selector (selecciona), porque absorbe slo algunas ondas luminosas no todas. El ojo solo percibe una pequea porcin de este espectro y que va de los 400 a 700 nanmetros. La luz blanca se encuentra formada por todas las longitudes de onda o colores. Los objetos absorben gran parte de los colores de espectro y reflejan una parte pequea. Los colores que absorbe un objeto desaparecen en su interior y los colores que refleja, son los que nosotros vemos.

La luz se propaga por el movimiento ondulatorio de las ondas. Se pueden explicar de esta manera los fenmenos de difraccin, interferencia y polarizacin.

Espectro de luz de una llama de mechero

La radiacin y su importancia a nivel agrcola La RS es el principal factor que determina el microclima de un cultivo. Su energa condiciona la temperatura del aire y del suelo, el movimiento del viento, la evapotranspiracin y la fotosntesis, de tal manera que la intensidad de la radiacin, el grado de interceptacin y la eficiencia en el uso de la energa radiante, son factores determinantes en la tasa de crecimiento de las plantas, [Jaramillo, 1999]. La energa radiante procedente del Sol es recibida por la Tierra en forma de ondas electromagnticas, las cul es varan en longitud de onda desde alrededor de 290 nanmetros hasta 5000 nm (1 nm = 10-9 m). La radiacin electromagntica se clasifica segn su longitud de onda:

Radiacin ultravioleta (390 nm o menos) Bajo condiciones naturales, radiacin UV es absorbida principalmente, por las molculas de ozono (03) y oxgeno (O2) en la atmsfera. Esta radiacin es absorbida por los cidos nucleicos de los organismos vivos y por consiguiente en los mamferos puede ocasionar cncer de piel. Luz visible (400-750 nm) La luz visible es capas de pasar a travs de la atmsfera de la tierra con poca prdida de energa, aunque puede ocurrir que una parte se refleja debido al vapor de agua y a las partculas del aire. El trmino "LUZ" se refiere slo a la parte visible del espectro electromagntico [entre 380 a 780 nm], mientras que a todas las otras regiones como: la ultravioleta e infrarrojo, son radiaciones electromagnticas. Esta porcin de la radiacin solar es la que juega un papel importante en la fotosntesis. Radiacin infrarroja (750 nm o ms) Esta radiacin es responsable de producir el calor. No tiene efecto directo sobre el proceso de fotosntesis. Radiacin infrarroja cercana (3000 nm) La mayor parte de esta radiacin es absorbida por las molculas de CO2 y vapor de agua en la atmsfera. Esta es una radiacin que juega un papel importante en el efecto invernadero al calentar la atmsfera

Radacin infrarroja lejana (3000 nm o ms) Esta se refleja de nuevo al espacio por medio de la atmsfera. Se emplea para transmitir seales de radar, televisin y radio, [Coln y Rodrguez; 1996].

Otras caracterstica del espectro solar y su importancia en la agricultura La RS y sus flujos son altamente variables, tanto en el tiempo como en el espacio, el clima, la estacin y otros factores. La distribucin de los organismos y plantas responde acorde con estos cambios, [Girado, 1989]. En cuanto a la agricultura, prcticamente las plantas son entes transformadores de energa solar al servicio de la humanidad y de los animales, ya que mediante la fotosntesis se obtiene el rendimiento potencial de los cultivos, e indirectamente por su influencia en la evaporacin, la cul afecta el balance hdrico del suelo, el que a su vez, define el suministro de agua en las plantas.

Destaca la RS como el principal elemento climtico por: La cantidad de RS recibida rige los procesos fundamentales que intervienen en la elaboracin de materia orgnica mediante la Fotosntesis. La cantidad de RS recibida en cualquier punto de la superficie terrestre y los subsiguientes intercambios de radiacin de onda corta y larga entre la tierra y la atmsfera condicionan la temperatura local y las variaciones estacionales y anuales de esta temperatura, regulando de este modo la distribucin de los cultivos en la superficie terrestre y tambin en gran medida la distribucin de la superficie animal. La RS constituye la fuente fundamental de energa del ciclo hidrolgico en la biosfera y ejerce gran influencia en las posibilidades agrcolas de cada regin a travs de las caractersticas de la lluvia, que a su vez est sujeta a la influencia, en las zonas tropicales, del movimiento aparente estacional del sol y de las consiguientes variaciones de la distribucin de radiacin.

El planeta tierra es baado continuamente por la radiacin electromagntica, este nombre es debido a que esta forma de energa exhibe ambas propiedades, elctricas y magnticas [Moran y Morgan, 1991]. El mayor porcentaje del espectro de radiacin est compuesto por los rayos infrarrojos seguido por la luz visible de la siguiente manera (Tabla). Distribucin porcentual de la radiacin emitida por el sol e interceptada por la tierra, [Heuveldop et al. 1986].

Ross diferenci efectos trmicos, fotosintticos y fotomorfognicos de la radiacin [incluyendo fotoperiodismo] en los cultivos segn la tabla 4 La RS mayor de 1.0 micra, no presentan efectos especficos sobre las plantas, esta RS es absorbida y transformada en calor y sirve en procesos bioqumicos.RS entre 1.0 y 0.71 micras, tiene efectos especficos de elongacin en las plantas, el infrarrojo lejano es tambin importante para el fotoperiodismo, germinacin de las semillas, control de la floracin y coloracin de los frutos. RS entre 0.72 y 0.61 micras, es una banda fuertemente absorbida por la clorofila b. Tiene fuertes efectos en la actividad fotosinttica, y en muchos casos presenta gran influencia en el fotoperiodo. RS entre 0.61 y 0.51 micras, tiene bajos efectos fotosintticos en el verde, y dbil actividad formativa. RS entre 0.51 y 0.40 micras es la regin fuerte de la clorofila b, y la absorcin por pigmentos amarillos. Es una regin de fuerte actividad fotosinttica en el azul-violeta, y de fuertes efectos formativos. RS entre 0.40 y 0.315 micras es una banda de efectos formativos, las hojas se vuelven delgadas y las plantas cortas. RS entre 0.315 y 0.28 micras es una zona detrimental para muchas plantas RS menor a 0.28 micras rpidamente mata las plantas.

Todas estas radiaciones llegan en primer lugar al limite superior de la atmsfera, donde por trmino medio una cantidad de energa equivalente a 348.7 W/m2. este valor medio esconde una distribucin muy desigual de la radiacin entre las diferentes latitudes, desigualdades que responden a la forma en que el sistema tierra-atmsfera intercepta la RS.La cantidad recibida vara en funcin de:El tiempo de exposicin al Sol experimentado por cada uno de esos puntos, yEl ngulo con que en ellos inciden los rayos solares

Cuando hablamos de constante solar, tuvimos en cuenta que era la energa que llegaba a una superficie perpendicular a los rayos solares, sin embargo esto no es lo que ocurre generalmente.Si definimos como altura del sol al ngulo que forman los rayos de este con el horizonte a partir del punto de observacin, veremos que a una mayor inclinacin le corresponde un mayor ngulo, o sea mayor altura solar y la intensidad de radiacin es mayor por unidad de rea. La altura solar mxima es de 90

La cantidad de radiacin solar recibida en una hora y un lugar especficos del sistema Tierra-atmsfera se llama insolacin (en ingls, insolation, de incoming solar radiation). La insolacin esta determinada por cuatro factores: La constante solar La transparencia de la atmsfera La duracin de la luz del da El ngulo con el que los rayos solares caen sobre la Tierra

El ngulo con que los rayos solares caen sobre la Tierra vara a medida que el sol "se mueve" de un lado a otro del ecuador. Una superficie relativamente plana y perpendicular a un rayo solar vertical recibe la mayor cantidad de insolacin. Por consiguiente, las reas donde los rayos solares son oblicuos reciben menos insolacin, ya que estos deben atravesar una capa ms espesa de la atmsfera y se dispersan sobre una superficie mayor. Este mismo principio se aplica al desplazamiento diario de los rayos solares. Al medioda, se produce la mayor intensidad de insolacin. Durante la maana y la tarde, cuando el sol se encuentra en un ngulo bajo, la intensidad de la insolacin es menor.

Cuando el Sol est directamente en la vertical, el rayo solar es ms concentrado sobre la superficie. Para un ngulo menor el rayo est ms disperso y la radiacin solar es menos intensa en la superficie incidente. Por lo tanto llega mayor cantidad de radiacin solar a las zonas tropicales, donde los rayos solares caen mas perpendicular y disminuye hacia las zonas polares, donde los rayos caen mas inclinados sobre la superficie terrestre. Esta situacin se ilustra en la figura 2.3 para un da determinado en diferentes zonas sobre la Tierra, u representa la energa solar sobre una unidad de rea (en forma similar se puede ver cuando se enfoca con una linterna sobre el piso). El mismo esquema se produce con las variaciones diarias y estacionales de la posicin del Sol en un lugar dado.

Ambos parmetros varan en las distintas latitudes y en las diferentes pocas del ao, siendo estas variaciones atribuibles, por un lado, a la propia esfericidad de la tierra y, al hecho de que sta no se encuentra inclinada respecto al plano de la eclptica (plano imaginario que contiene la tierra y el sol)

b) El ngulo de los rayos sobre el horizonte determina el espesor de atmsfera que el rayo puede penetrar, (figura). Cuando el Sol de medioda est justo en la vertical cruza un espesor de una atmsfera. Pero si el rayo solar llega al tope de la atmsfera inclinado en un ngulo de 30, cruza un espesor de dos atmsferas, y si llega a 5, cruza un espesor de aproximadamente once atmsferas. Si la trayectoria del rayo solar es ms larga, mayor es el cambio por absorcin, reflexin y dispersin de la atmsfera, lo que reduce la intensidad de la radiacin. La forma esfrica de la tierra hace que slo en das dados y lugares determinados el Sol se encuentre al medioda en la vertical, recibiendo la mayor cantidad de energa solar.

Las variaciones en el ngulo de incidencia de los rayos del Sol y en la longitud del da, se deben a que la orientacin del eje terrestre respecto al Sol cambia continuamente en el transcurso de un ao. El eje de rotacin terrestre no es perpendicular al plano de su rbita en torno al Sol, sino que est inclinado en 23.5 respecto al plano, como se indica en la figura. Si el eje no estuviera inclinado, no habra cambios estacionales durante el ao. El eje terrestre apunta siempre en la misma direccin (o mejor dicho casi siempre, ya que esto no es as) en la actualidad hacia la Estrella del Norte, por lo que la orientacin del eje de la Tierra en su traslacin en torno al Sol, siempre est cambiando respecto a los rayos solares (figura).

LA TRANSPARENCIA es una funcin no slo de nubosidad sino tambin de latitud. Los rayos solares deben atravesar una capa de atmsfera reflectora de dispersin ms espesa en las latitudes intermedias y altas que en las tropicales (fig.a). Este efecto vara segn las estaciones: en invierno es mayor (en el norte) cuando el eje terrestre se aleja del sol y hace que los rayos solares sean menos intensos en el horizonte (fig. b)

Fig. a. Relacin entre la transparencia y la latitud

Fig. b: Efecto estacional de la transparencia en determinada ubicacin

La tierra se inclina sobre el plano de la eclptica 66.5o. Ello determina que el plano de la eclptica no corte a la tierra en el Ecuador (paralelo 0), sino en los Trpicos de Cncer y Capricornio, a 23.5o de latitud norte y Sur respectivamente (figura)Con esta posicin la tierra va realizando su movimiento de traslacin y ello determina que, a lo largo del ao, su posicin relativa respecto a ste vaya variando (Figura)

La radiacin, que llega ya desigualmente distribuida al lmite superior de la atmsfera tiene ahora que realizar la travesa atmosfrica, en la cual va a sufrir filtraciones y modificaciones importantes como consecuencia de la absorcin y la reflexin difusa que sobre ellas ejercen los componentes atmosfricos.

Solsticio de verano (d=23.5)Plano del EcuadorSol porencima delplano del Ecuador

Equinocio (d=0)

Solsticio de invierno (d=-23.5)Plano del EcuadorSol pordebajo delplano del Ecuador

Estas distintas posiciones relativas entre la Tierra y el Sol se traducen en la aparicin de variaciones latitudinales e el ngulo de incidencia de los rayos solares y en el tiempo de exposicin al SolAmbos parmetros aparecen reflejados para el solsticio de invierno en la cual conviene destacar los siguientes hechos:

Duracin de la luz del da Mientras ms largo sea el perodo de luz solar, mayor ser la posible insolacin total. La duracin de la luz del da vara con la latitud y las estaciones. En el ecuador, el da y la noche son siempre iguales. En las regiones polares, el perodo de luz del da alcanza un mximo de 24 horas en verano y un mnimo de cero horas en invierno. La figura muestra cmo vara esta duracin con las estaciones en el hemisferio norte

EstratosCmulosCmulonimbos

La atmsfera tiene un comportamiento selectivo, es decir que absorbe y emite radiacin en ciertas longitudes de onda y son transparentes en otras. Lo mismo pasa con el vidrio por ejemplo, absorbe algo de la radiacin ultravioleta e infrarroja y deja pasar la visible. Los objetos que absorbe selectivamente en ciertas longitudes, tambin emite selectivamente en esas mismas longitudes.Cuando los rayos llegas a la atmsfera terrestre, una parte la atraviesa sin modificarse, otra es absorbida por la atmsfera y el resto es reflejado al espacio.

INFLUENCIA DE LA ATMOSFERA EN LA RADIACIN SOLAR Si se comparan los valores de la radiacin en el tope de la atmsfera, para las mismas unidades de rea y de tiempo, con la que llega a la superficie terrestre, se encuentra una diferencia sustancial del 50 % o ms. Ello se debe a la importante interferencia de la atmsfera. Al atravesar la atmsfera se reduce la intensidad de la radiacin y se altera su composicin espectral (Figura 3.5). La mayor parte de la atenuacin se produce en la regin del infrarrojo cercano (0.7 m 4 ), y un poco menos en la regin ultravioleta (0.3 m 0.4 m). Las nubes reducen en forma considerable la radiacin solar, en particular en las regiones previamente mencionadas. La alteracin y atenuacin de la radiacin solar al atravesar la atmsfera se debe a: absorcin dispersin reflexin

Absorcin por parte de los gases atmosfricos, como se ejemplifica en el cuadro siguiente. Se ve que el vapor de agua es el que ms franjas de absorcin presenta. La atmsfera tomada como un sistema, usa sta energa en diversos procesos que se dan en forma continua, como la disociacin de O2 para la formacin de O3.

Del estudio del espectro de la luz solar que llega efectivamente a la superficie terrestre se desprende que las longitudes de onda menores a 0,29 m son totalmente absorbidas en la atmsfera (por el ozono y el oxgeno). En las capas ms altas de la atmsfera se produce la absorcin especialmente de la radiacin ultravioleta, y en las ms bajas el vapor de agua absorbe en el infrarrojo. Adems, el vapor de agua presente en la atmsfera junto con el dixido de carbono, son los elementos que absorben ms energa en onda larga.

Dispersin es provocada por molculas de aire y partculas slidas suspendidas. Se produce por la presencia de partculas que actan como difusoras (gases, vapor de agua, aerosoles). La dispersin que provocan las partculas de tamao pequeo (molculas gaseosas) es mayor en longitudes de onda ms cortas (dentro del rango del azul) y menor en las longitudes ms largas. Debido a ello el cielo - luz dispersada - se ve de color azul y a medida que se asciende en la atmsfera pasa a negro.

Reflexin, igual que la absorcin, depende del tipo de la sustancia sobre la que incide la energa. Parte de la energa incidente al tope de la atmsfera es reflejada al espacio y parte de la que llega a la superficie de la tierra se refleja. El coeficiente de reflectividad expresa la fraccin de energa reflejada. El mismo se denomina albedo para el sistema tierra-atmsfera, y resulta de la combinacin de todos los elementos reflectantes en la superficie terrestre, incluyendo las nubes.

La dispersin y reflexin producen una desviacin de los rayos solares, dando lugar a la radiacin difusa. A diferencia de sta, la radiacin directa no sufre tales alteraciones. En das totalmente nublados slo existe radiacin difusa y en esta situacin no se producen sombras como s ocurre con la radiacin directa. La suma de ambas (directa + difusa) sobre una superficie horizontal se denomina radiacin global. Se trata solamente de radiacin solar no incluyendo la radiacin en onda larga.

Rango tpico de absorcin y dispersin de los rayos solares

la combinacin de la dispersin de violeta, azul y verde desde todas las direcciones produce la sensacin del color celeste del cieloPorqu el cielo es celeste

Porqu las nubes son blancas y las tormentas oscuras-gris

Esta capacidad de reflexin de la RS se denomina genricamente ALBEDO el cual se define como el porcentaje de energa reflejada por un cuerpo en relacin con el total de energa incidente sobre l- y adopta valores variables en funcin de dos parmetros:El ngulo de incidencia: a < ngulo mayor ser el % de energa reflejada, yDe la naturaleza del cuerpo sobre el cual incide la radiacin, siendo enormemente variable

SuperficieAlbedo ( (%de la radiacin incidente de onda corta)Suelo negro, secoSuelo negro, hmedoTerreno arado, hmedoArena, brillante, fina14 8 14 37Nieve densa, seca y limpiaHielo de mar ligeramente poroso azulado lechosoCapa de hielo cubierta con una capa de agua de 15-20 cmBosque cubierto por nieve86-95 36 26 33-40Bosque de rboles con hojas caducasCopos de roblesBosques de pinosZonas de arbustos desiertas17 18 14 20-29PantanosPraderasTrigo de inviernoBrezo10-14 12-13 16-23 10Yuma, ArizonaWashington, D.C. (setiembre)Winnipeg, Manitoba (julio)Great Salt Lake, UTA20 12-13 13-16 3

RADIACIN SOLAR EN LA SUPERFICIE TERRESTREUna vez que los rayos solares penetran la atmsfera, se distinguen los siguientes tipos de radiacin.1. Radiacin Directa IBLa que llega directamente del Sol sin haber sufrido cambio alguno en su direccin. Este tipo de radiacin se caracteriza por proyectar una sombra definida de los objetos opacos que la interceptan.2. Radiacin Difusa IDParte de la radiacin que atraviesa la atmsfera es reflejada por las nubes o absorbida por stas. Esta es la denominada radiacin difusa. Ella va en todas direcciones como consecuencia de las reflexiones y absorciones, no slo de las nubes, sino que de las partculas de polvo atmosfrico, montaas, rboles, edificios, el propio suelo, etc.Este tipo de radiacin se caracteriza por no producir sombra alguna respecto a los objetos opacos interpuestos. Las superficies horizontales son las que ms radiacin difusa reciben, ya que ven toda la bveda celeste, mientras que las verticales reciben menos porque slo ven la mitad.