Ingeniera Ambiental

CAPITULO DOS RADIACION EN LA ATMOSFERA

Contenido 2.1 Introducción 2.2 Radiación Solar 2.2.1 Emisión de Radiación Solar 2.2.2 Distancia entre el Sol y la Tierra a) Angulo de Inclinación Solar b) Excentricidad de la Orbita Terrestre 2.2.3 Altitud del Sol 2.2.4 Longitud del Día 2.2.5 Constante Solar 2.3 Radiación Terrestre 2.3.1 Temperatura Efectiva de la Tierra 2.3.2 Albedo y Reflectividad 2.3.3Absorción de Radiación Solar por la Atmósfera 2.3.4 Absorción de Radiación Terrestre por la Atmósfera 2.4 Balance Radiativo en la Atmósfera Terrestre 2.4.1 Efecto de Invernadero 2.4.2 Efecto de la Nubosidad 2.4.3 Efecto de la Latitud 2.4.4 Balance de Calor en la Atmósfera 2.5 Resumen

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2.1 INTRODUCCION Radiación puede ser definida como la emisión, propagación y absorción de la energía enforma de ondas electromagnéticas. El proceso de radiación se diferencía de las otras formas de energía, como convección y conducción, por el hecho de que estas siempre necesitan un medio de transmisión, ya sea sólido, líquido o gaseoso, mientras que la radiación de energía se puede presentar además en el vacío. La radiación que llega del sol a la tierra es la fuente principal de energía para lageneración de los fenómenos en la atmósfera, en los océanos y, en general, para la vida en la tierra. Conforme el espectro total de radiación solar (ultravioleta, UV, visible e infrarrojo, IR) penetra la atmósfera, se va modificando, de tal manera que gran parte de la radiación UV e IR son absorbidas, mientras que principalmente es la radiación visible la que llega a la superficie terrestre. Laatmósfera tiene un papel muy importante en el mantenimiento del balance entre la radiación solar que entra al sistema terrestre y la radiación que sale de la tierra, manteniendo un promedio global de temperatura superficial del orden de 15°C. Si la tierra no tuviera una atmósfera para absorber y distribuir el calor que nos llega del sol, entonces gran parte de esa energía solar sería reflejadainmediatamente y la temperatura media sobre la superficie terrestre estaría por abajo de los 0°C. Cuando la radiación solar llega a la superficie de la tierra, es transformada en calor y en radiación infrarroja. Esta energía es absorbida por la atmósfera y emitida de nuevo al espacio. En el término de un año y a primera aproximación, el sistema terrestre devuelve exactamente la misma cantidad de energíaque llega del sol, pues de otra manera la tierra se calentaría (o se enfriaría) ilimitadamente, por lo que difícilmente se podría mantener la vida tal y como la conocemos actualmente. Las diferencias, en tiempo y espacio, del campo de radiación (solar y terrestre) y las características de la superficie terrestre originan lo que se conoce como el clima. Aunado a esto, los distintos procesosdinámicos y termodinámicos entre la atmósfera, el océano y la tierra, finalmente darán origen a lo que se conoce como el estado del tiempo o estado meteorológico. Distintos factores, tales como la altitud, la latitud, la proximidad a los océanos, a los continentes, y otros, tienen un efecto importante en el balance de radiación y en el control del clima y de la meteorología en cada región del mundo. 2.2RADIACION SOLAR La principal fuente de calor que recibe la atmósfera proviene del sol, el cual está continuamente radiando energía en forma de ondas electromagnéticas. La cantidad total de energía solar que llega a la tierra depende de cuatro factores principales: (1) emisión de radiación solar; (2) distancia entre el sol y la tierra; (3) altitud del sol y (4) longitud del día. 2.2.1 Emisión deRadiación Solar La temperatura en la fotosfera del sol, TS, es de aproximadamente 5,785 °K; por lo que si se considera al sol como un cuerpo negro, este emitirá radiación electromagnética de acuerdo a la ley de Stefan-Boltzmann, derivada por los físicos austriacos Josef Stefan (1835 - 1893) y Ludwig Boltzmann (1844 1906), la cual establece que la radiación total emitida por un cuerpo, E, es...