1. Naturaleza de la radiación solar
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Habitualmente se considera a la luz como un conjunto de partículas denominadas fotones o quanta que se mueven en el espacio con una velocidad aproximada c = 3.0·108 m/s.
Sin embargo, la luz no es solamente un conjunto de partículas, sino que involucra el concepto de onda, donde las partículas llevan asociada una longitud de onda, λ, con una determinada amplitud, γ, y frecuencia, f.
Los fotones, por tanto, no son partículas, ni son ondas, sino que ambos aspectos son complementarios y necesarios para su correcto entendimiento. No existen experimentos conocidos que nos indiquen si los fotones tienen un tamaño físico; quizás puedan ser simplemente artefactos o “puntos” matemáticos. |
La frecuencia representa el número de ondas que pasan por un punto por unidad de tiempo.
La longitud de onda y la frecuencia están relacionadas inversamente. |
Relación entre Frecuencia y Longitud de Onda
E = h·f, [1]
donde h es la Constante de Planck.
La frecuencia, la longitud de onda y la velocidad de un fotón (c) están relacionadas entre sí:
c = f·λ, [2]
La velocidad del fotón es conocida, se corresponde con la velocidad de la luz.
Si despejamos (f) de la ecuación [2] obtendríamos que:
f = c / λ [3]
y sustituyendo en la ecuación de energía [1] tendríamos que:
E = hc / λ
Conforme menor es la longitud de onda de un fotón, mayor es la cantidad de energía que transporta.
¿De dónde proceden los fotones?
| En el interior del sol, a una temperatura de ≈15·106 ºK. Los protones de Hidrógeno se fusionan al chocar unos contra otros en una serie de reacciones que forman He3 y He4, y liberan fotones con una reacción total. |  |
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La energía liberada en estas reacciones es muy elevada: ≈ 6.7·1014 J·kg-1 de Hidrógeno consumido.
Los fotones creados en este proceso van perdiendo energía por dispersión, absorción y reemisión en su viaje desde el interior del sol hasta que finalmente escapan y comienzan su viaje por el espacio. Los fotones generados se alejan del sol isotrópicamente, alcanzando algunos de ellos nuestro planeta. La radiación solar viaja a través del vacío del espacio exterior (tardando aproximadamente 8,3 minutos en alcanzar la Tierra desde el Sol) para interactuar finalmente con la atmósfera, hidrosfera y corteza terrestre. |
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Unidades de medida de la energía
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FLUJO DE RADIACIÓN (Φ) Representa la cantidad de energía que es transportada por unidad de tiempo y se mide en julios por segundo (J·s-1) o en vatios (W). IRRADIANCIA (I)
Mide el flujo de radiación por unidad de superficie. Se mide en vatios por metro cuadrado (W·m2). CONSTANTE SOLAR (I0)
En el límite exterior de la atmósfera, una pantalla dispuesta
perpendicularmente a los rayos solares recibiría un flujo de radiación
solar: 1.36 Kw·m-2.
La constante solar equivale a 1.95 cal/cm2/min, que es la cantidad de energía que sería necesaria para aumentar la tempertura de una capa de agua de 1 cm de espesor 1.95 ºC en un minuto, si no hubiera evaporación. |
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