Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO.

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1 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Universidad Autónoma del Estado de México Facultad de Planeación Urbana y Regional CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA Tema “Radiación solar” Material Didáctico elaborado por: M. en C. Adriana Guadalupe Guerrero Peñuelas Programa Educativo en el que se imparte: Licenciatura en Ciencias Ambientales Octubre de 2015

2 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Radiación solar

3 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Objetivos: Explicar la diferencia entre calor y temperatura. Describir la distribución de la radiación solar que llega a la atmósfera terrestre. Identificar y explicar los factores que determinan la cantidad de radiación solar que se recibe en la superficie terrestre. Comprender los factores que contribuyen al desigual calentamiento de los continentes y los océanos. Pre-requisitos: Desarrollo y reporte de los experimentos caseros 1 y 2. Actividades complementarias: Investigación previa. Resolución de los ejercicios 3 y 5 de cuadernillo.

4 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO La energía puede presentarse en diversas formas, se habla de energía radiante, eléctrica, nuclear y química. Sin embargo, todas éstas se pueden agrupar en dos categorías generales: la energía cinética y potencial (Aguado y Burst, 2010) Consideración inicial

5 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO El movimiento de la energía cinética puede ocurrir a gran escala, como por ejemplo el desplazamiento de un objeto de un lugar a otro. Así también, el movimiento puede presentarse a microescala.

6 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Calor Se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. (Joules o calorías) (Inzunza, sf) Si añadimos energía, los átomos y moléculas se mueven más deprisa, incrementando su energía de movimiento o calor.

7 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Temperatura Es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia (Inzunza, sf)

8 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO a.Por conducción: Se efectúa al poner en contacto dos cuerpos de diferente temperatura (sólidos). b.Por radiación: Transferencia de calor de un cuerpo a otro sin que haya contacto, se efectúa por medio de ondas electromagnéticas. c.Por convección: Las partículas calientes menos densas ascienden y las frías descienden (fluidos). Transmisión del calor

9 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO ¿Qué tipo de transmisión del calor se presenta en estos casos? A C B

10 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO El sol es la principal fuente de energía para todos los procesos que ocurren en la Tierra, más del 99% del la energía del sistema tierra-atmósfera-océano proviene de éste. La energía solar causa las variaciones de temperatura en la atmósfera, tanto diurnas como estacionales. Origen del calor que llega a la tierra

11 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Energía solar Distancia 150 X 10. km. de la Tierra Temperatura Núcleo 15 x 10. de K Superficie 6,000 K Procesos termonocleares H He Unidad astronómica 8’ luz 6 6 Longitudes de onda corta Recurso Natural Innagotable

12 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

13 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Todos los objetos emiten energía radiante cualquiera que sea su temperatura. Los objetos con mayor temperatura radian más energía total por unidad de área que los objetos más fríos. Los cuerpos con mayor temperatura emiten un máximo de radiación en longitudes de onda más cortas. Los objetos que absorben energía, son también buenos emisores.

14 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO a. Albedo o Reflexión -30%.. b. Depleción -19% c. Insolación o absorción - 51% Distribución de la radiación solar a a b c

15 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO REFLEXIÓN Redireccionamiento de la luz solar 180°, este proceso causa una pérdida de insolación del 100% La mayor parte de la reflexión ocurre en las nubes, cuando la luz es interceptada por partículas de agua líquida o congelada. La radiación solar golpea una partícula atmosférica, pero ésta no es capaz de absorberla y la redirecciona.

16 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO DISPERSIÓN Ocurre cuando diminutas partículas o bien los gases atmosféricos esparcen parte de la radiación solar entrante, sin alterar su longitud de onda. La radiación solar se dispersa en diferentes direcciones y pierde intensidad.

17 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO ABSORCIÓN La radiación solar es retenida por una sustancia y convertida en energía calorífica. La absorción representa una transferencia de energía, el material que recibe la energía la gana e incrementa su temperatura.

18 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

19 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Radiación Total = Radiación Directa Radiación Difusa +

20 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Naturaleza de la superficie Tiempo de exposición al sol Radiación Solar en superficie Inclinación rayos solares -Esfericidad de la tierra -Latitud -Movimiento traslación -Movimiento traslación -Calor específico - Color -Material -Albedo

21 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Esfericidad de la Tierra e inclinación de la radiación solar La curvatura de la Tierra determina la inclinación con que inciden los rayos solares en diferentes latitudes. Radiación solar perpendicular Radiación solar cada vez más inclinada

22 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Esfericidad de la Tierra y área iluminada Menor área iluminada, concentración de la energía Mayor área iluminada, dispersión de la energía

23 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Esfericidad de la Tierra y área iluminada

24 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO En latitudes ecuatoriales, la radiación solar recorre menor distancia hacia la superficie, en tanto que en mayores latitudes ésta aumenta.

25 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Movimiento de Traslación La traslación de la Tierra y la inclinación del eje terrestre determinan el hemisferio que se inclina hacia el sol.

26 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Movimiento aparente del sol

27 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Inclinación de la radiación solar y pérdidas por reflexión

28 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Cuando se suministra la misma cantidad de calor a distintos cuerpos, éstos alcanzan temperaturas diferentes. Se llama calor específico de un cuerpo a la cantidad de calor que se necesita aportar para que un gramo de ese cuerpo eleve su temperatura a 1°C. Naturaleza de la superficie terrestre

29 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Superficies marinasSuperficies continentales Poco albedo, absorben gran cantidad de radiación. Absorben poca radiación, ya que su albedo es más elevado. Su calor específico es alto.Bajo calor específico. La radiación solar penetra hasta gran profundidad. Limitada penetración de la radiación a profundidad. La temperatura se incrementa paulatinamente. La temperatura se eleva bastante y de manera rápida.

30 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Albedo Capacidad de los cuerpos para reflejar una parte de la radiación solar que incide sobre ellos

31 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Distribución de la energía Existe un transporte de calor de las zonas ecuatoriales hacia las polares, la forma de transportarlo es a través de dos sistemas : a. Como calor sensible b. Como calor latente

32 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Al final del proceso, toda la radiación que ha entrado en el sistema tierra-atmósfera es devuelta al espacio, con lo cual el sistema permanece en equilibrio respecto al exterior, lo que permite que la temperatura de la tierra permanezca globalmente constante.

33 Facultad de Planeación Urbana y Regional ACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTEACADEMIADERECRSOSNATURALESYMEDIOAMBIENTE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Bibliografía Aguado, Edward y Burt, James, 2010: Understanding weather and climate, New Jersey, Estados Unidos: Prentice Hall. Ayllón, Teresa, 2003: Elementos de Meteorología y Climatología, México D.F: Editorial Trillas. Fuentes, José Luis, 2000: Iniciación a la meteorología y climatología, Madrid, España: ediciones Mundi-Prensa. Inzunza, Juan Carlos, s/f: “Radiación solar y terrestre” en Inzunza, Juan Carlos, s/f: Meteorología Descriptiva, Chile: Universidad de Concepción. Pidwirny, Michael & Scott Jones, 2008: Physical Geography http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7a.html http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7a.html