Radiacion solar
La irradiancia solar es la potencia por unidad de área recibida del Sol en forma de radiación electromagnética medida en el rango de longitud de onda del instrumento de medición. La irradiancia solar se mide en vatios por metro cuadrado (W / m 2 ) en unidades SI . La irradiancia solar a menudo se integra durante un período de tiempo dado para informar la energía radiante emitida al entorno circundante ( julios por metro cuadrado, J / m 2 ) durante ese período de tiempo. Esta irradiancia solar integrada se llama irradiación solar ,exposición solar , insolación solar o insolación .
La irradiancia puede medirse en el espacio o en la superficie de la Tierra después de la absorción y dispersión atmosférica . La irradiancia en el espacio es una función de la distancia al Sol, el ciclo solar y los cambios entre ciclos. [1] La
irradiancia en la superficie de la Tierra depende además de la inclinación de la superficie de medición, la altura del sol sobre el horizonte y las condiciones atmosféricas. [2]
La irradiancia solar afecta el metabolismo de las plantas y el comportamiento de los animales. [3]
El estudio y la medición de la irradiancia solar tienen varias aplicaciones importantes, incluida la predicción de la generación de energía a partir de plantas de energía solar , las cargas de calefacción y refrigeración de edificios, y el modelado climático y la previsión meteorológica.
Una unidad de medida alternativa es Langley (1 caloría termoquímica por centímetro cuadrado o 41.840 J / m 2 ) por unidad de tiempo.
La industria de la energía solar utiliza vatios-hora por metro cuadrado (Wh / m 2 ) por unidad de tiempo [ cita requerida ] . La relación con la unidad SI es así:
La distribución de la radiación solar en la parte superior de la atmósfera está determinada por la esfericidad y los parámetros orbitales de la Tierra . Esto se aplica a cualquier haz unidireccional incidente en una esfera giratoria. La insolación es esencial para la predicción numérica del tiempo y la comprensión de las estaciones y el cambio climático . La aplicación a las edades de hielo se conoce como ciclos de Milankovitch .
El efecto escudo de la atmósfera terrestre sobre la irradiación solar. La imagen superior es la irradiación solar media anual (o insolación) en la parte superior de
la atmósfera terrestre (TOA); la imagen inferior muestra la insolación anual que llega a la superficie de la Tierra después de atravesar la atmósfera. Tenga en cuenta que las dos imágenes utilizan la misma escala de colores.
Mapa global de radiación horizontal global
[4] Mapa global de radiación normal directa
[4] Triángulo esférico para la aplicación de la ley esférica de los cosenos para el cálculo del ángulo cenital solar Θ para el observador en la
latitud φ y
longitud λ a partir del conocimiento del ángulo horario hy la declinación solar δ. (δ es la latitud del punto subsolar y h es la longitud relativa del punto subsolar).
, la irradiación media diaria teórica en la parte superior de la atmósfera, donde θ es el ángulo polar de la órbita de la Tierra y θ = 0 en el equinoccio de primavera y θ = 90 ° en el solsticio de verano; φ es la latitud de la Tierra. El cálculo supuso condiciones apropiadas para 2000
d.C .: una constante solar de
S 0 = 1367 W m
−2 , oblicuidad de ε = 23.4398 °, longitud del perihelio de ϖ = 282.895 °, excentricidad
e = 0.016704. Las etiquetas de contorno (verde) están en unidades de W m
−2 .
Variaciones en la órbita de la Tierra, que resultan en cambios en el flujo de energía solar en latitudes altas y los ciclos glaciares observados.
Un piranómetro , utilizado para medir la irradiancia global.
Se utiliza un pirheliómetro , montado en un seguidor solar , para medir la irradiancia normal directa (o irradiancia del haz)
Espectro de irradiancia solar por encima de la atmósfera y en la superficie
Efecto de proyección : un rayo de sol de una milla de ancho brilla en el suelo en un ángulo de 90 ° y otro en un ángulo de 30 °. El rayo de sol oblicuo distribuye su energía luminosa sobre el doble de área.
La luz solar transporta energía radiante en las longitudes de onda de la luz visible . La energía radiante se puede desarrollar para la generación de energía solar .
Variación de la insolación por mes; Promedios de 1984-1993 para enero (arriba) y abril (abajo)
