Atmósfera y energía solar

No toda la radiación solar que llega a nuestra atmósfera alcanza a la tierra. De ser así, estaríamos achicharrados. La atmósfera regula la energía solar que toca a nuestro planeta mediante dos procesos: la filtración de las radiaciones ultravioletas y la retención del calor que cede la superficie de la Tierra.

Alrededor de un 1/3 de la radiación que llega a la atmósfera se refleja hacia el espacio por las nubes, el polvo atmosférico y la acción reflectora que ejercen superficies como la nieve, el mar y las arenas del desierto. Alrededor del 15% de la energía solar nunca llega a la tierra. En la atmósfera encontramos una zona con una alta concentración de ozono, el gas responsable de la filtración de las radiaciones ultravioletas. Del restante 50% se calcula que un 25% llega directamente a la superficie y el otro se esparce entre las nubes y partículas atmosféricas, hasta llegar a la tierra.

Las ondas electromagnéticas es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.

Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del rango de la luz visible. La luz solar es energía que abarca desde la zona ultravioleta hasta la zona infrarroja.

Cuando vemos la luz del sol debemos tener presente que el concepto de luz solar como sinónimo de energía solar no es del todo incuestionable, ya que realmente no vemos toda la energía que atraviesa nuestra atmósfera, y aquella de muy baja frecuencia; o sea, de onda larga o infrarrojo no es detectada por el ojo humano.

Tampoco podemos ver aquella de frecuencia muy alta o ultravioleta, ya que dañaría irreparablemente nuestra vista. La luz blanca solar contiene una degradación de colores

El espectro electromagnético

Cuando una luz blanca pasa a través de un prisma, se puede ver una banda con los colores del arco iris. Un prisma es un objeto de cristal transparente (o de plástico) con dos caras opuestas en forma de triángulo u otra forma geométrica. Un prisma descompone los colores al refractar cada uno de ellos en un ángulo diferente. La banda de colores producida cuando la luz pasa a través de un prisma se llama espectro

Las diferentes longitudes de onda de la luz afectan a nuestros ojos de modo distinto, y esto es interpretado por el cerebro humano como colores diversos. Lo que llamamos luz roja tiene una longitud de onda relativamente grande. Los diversos tonos de la luz anaranjada tiene longitudes de onda más pequeñas, y éstas van decreciendo en la luz amarilla, verde, azul y, finalmente, violeta. Esta última es la que tiene longitudes de onda más cortas.

Esta lista de colores, desde el rojo hasta el violeta, incluye tan solo la “luz visible”. Hay longitudes de onda más grandes que las de la luz roja, que no afectan a la retina del ojo y son, por ende, invisibles. Entre ellas figuran las radiaciones que denominamos ondas infrarrojas, microondas y ondas de radio. Aunque no pueden verse, pueden detectarse con los instrumentos adecuados.

Además, hay longitudes de onda más pequeñas que la luz violeta y que son también invisibles, porque no afectan a la retina hasta el punto de producir la sensación de luz. Sin embargo, estas radiaciones de onda muy cortas pueden dañar físicamente la retina y por ello son peligrosas, tanto más, cuando son invisibles. Entre las radiaciones de onda corta figuran las ondas ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Estos pueden ser también detectados con instrumentos adecuados. Toda la escala de estas radiaciones se designa con el nombre de “espectro electromagnético”.

Gracias a la capa de ozono las radiaciones ultravioleta no pasan y es de gran utilidad para la vida ya que estas radiaciones constituidas por longitudes muy cortas, poseen un elevado contenido energético capaz de romper los enlaces de las grandes moléculas orgánicas de que están formados los organismos.

Radiación solar y ciclos atmosféricos.

La radiación solar se utiliza en varios procesos o ciclos atmosféricos. Funde el hielo, evapora el agua, genera vientos, ondas y corrientes. Además de suministrar la energía para los organismos vivos del planeta.

La energía que llega al globo terraqueo en buena parte se refleja en su superficie. Ahora, estas radiaciones son de longitud de onda muy grandes (12 micrones). Esto significa que lo que llega a la tierra como luz solar visible se irradia al espacio en forma de calor. La importancia de tener presente esta característica es que la atmósfera no es transparente a las radiaciones de calor por lo que retiene buena parte de esta energía desde la superficie de la tierra, al menos temporalmente. Se produce un efecto inverso ya que el mismo bióxido de carbono (CO₂) y el vapor de agua de la atmósfera que permitieron la entrada de las radiaciones de longitud de onda corta, absorben ahora las radiaciones infrarrojas, de longitud de onda mayor. Esto es lo que se conoce como efecto invernadero.

 

Esto nos coloca en una situación de difícil equilibrio. La vida depende tanto de la claridad como de la opacidad de la atmósfera. Requiere de la claridad para que reciba la luz visible y absorba la ultravioleta. Necesita una atmósfera algo opaca que retenga y distribuya por cierto tiempo el calor que se refleja desde la superficie de la tierra, antes de ser enviado al resumidero del espacio.

Hay una gran polémica en torno al efecto invernadero. Este es un fenómeno natural que el hombre con su actividad está modificando y generando consecuencias. El incremento de CO₂ en la atmósfera perturba el efecto invernadero y con ello aumenta la temperatura superficial del planeta con las consecuencias que sobre el cambio climático y otros fenómenos se están registrando. Es importante investigar sobre la materia ya que afecta directamente al ecosistema tierra.

 ITP