Energia Solar

ENERGÍA SOLAR
El Sol es una inmensa esfera de gases a alta temperatura, con un diámetro de 1.39x109m, situado a la distancia media de 1.5x1011m respecto de la Tierra. Esta distancia se llama unidad astronómica. Se estima que la temperatura en el interior del Sol debe ser del orden de 107 K, pero en la fotósfera, es decir, en la superficie externa del Sol, la temperatura "efectiva de cuerponegro" es de 5762 K (calculada según el modelo radio activo del cuerpo negro). Existen, sin embargo, otras formas de calcular la temperatura de la fotósfera, que dan como resultado alrededor de 6300 K. Es claro que nadie ha colocado un termómetro en la superficie del Sol. Su temperatura se mide por métodos indirectos, basados en diversos modelos. De ahí que no coincidan todas las estimaciones de sutemperatura.

Algunos datos interesantes acerca del Sol son los siguientes: el Sol genera su energía mediante reacciones nucleares de fusión, por ejemplo dos átomos de hidrógeno que producen helio, o uno de helio y uno de hidrógeno que producen litio, etc. Que se llevan a cabo en su núcleo. La generación de energía proviene, por tanto, de la pérdida de masa del Sol, que se convierte en energía deacuerdo con la famosa ecuación de Einstein, E = mc2, donde E es la cantidad de energía liberada cuando desaparece la masa m; c es la velocidad de la luz. El núcleo solar es la región comprendida dentro del 23% de su radio, a partir del centro, que corresponde a tan sólo el 15% del volumen, pero en cambio contiene el 40% de la masa y ahí se genera el 90% de la energía. En esa región, la temperaturaes del orden de 107K y la densidad es del orden de 105kg/m3. (Recordemos que la densidad del agua es 103kg/m3).

A una distancia del 70% del radio solar, la temperatura es del orden de 105K y la densidad es de unos 70 kg/m3. La zona que va del 70% al 100% del radio solar, se conoce como zona convectiva y su temperatura cae hasta 5000 a 6000 K, mientras que la densidad desciende a 10-5kg/m3.La capa externa de esta región recibe el nombre de fotósfera y es considerada como la superficie del Sol, por ser ésta una región opaca, de donde se emite la gran mayoría de la radiación solar hacia el espacio. (Nota: opaco, en óptica, significa que no deja pasar la radiación. Por ejemplo, un espejo es opaco. Una fuente luminosa puede ser opaca. Por ejemplo, una lámpara de neón, emite luz desde susuperficie, pero no podemos ver su interior: es opaca. Por tanto, el significado técnico de esta palabra es diferente del que le damos en el lenguaje común. Técnicamente, lo opuesto a opaco es transparente).
Diámetro = 1.39 x 109 m
Diámetro = 1.27 x 107 m
Distancia = 1.496 x 1011 m
Sol
Tierra
Ángulo = 32`

Figura 1 Relación Sol-Tierra

Es necesario conocer la trayectoria del sol por elcielo para calcular la radiación de la energía solar que cae sobre una superficie, la ganancia de calor solar, la orientación adecuada de los colectores solares, la colocación de los colectores para evitar la sombra, y muchos factores más que son de interés.

LA CONSTANTE SOLAR.

La combinación de tres factores: la distancia Tierra-Sol, el diámetro solar y la temperatura del Sol, determinan unflujo luminoso, un flujo de energía que incide sobre la superficie de la Tierra.

Se llama flujo de "materia, energía", la cantidad de eso que pasa a través de una superficie, por unidad de área y por unidad de tiempo. Por tanto, el flujo luminoso, que es un flujo de energía, tiene unidades de energía por unidad de área y por unidad de tiempo, por ejemplo, Js-1m- 2, equivalentes a Wm-2.Mucho se ha discutido acerca de si el Sol emite un flujo de energía constante, o se trata de una estrella variable. Algunos estudios parecen indicar que la variación de la emisión de energía, por parte del Sol, es menor al 1% a lo largo de un ciclo solar, que dura 22 años. No se conoce a ciencia cierta la causa de estas variaciones. Sin embargo para los fines practicos, por ejemplo, para su...