Relacion solar

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1. RELACIONES ASTRONÓMICAS SOL-TIERRA 1.1. Propagación de la radiación solar

L

a energía proveniente del sol es generada en el núcleo solar, en un proceso de fusión termonuclear en el cual el hidrógeno se transforma en helio. En este proceso, cada segundo, una masa aproximada de 4.4 millones de toneladas que irradia 3.96 x 1026 W se transforma en energía. El núcleo del Sol contiene cercadel 40% de la masa solar y ocupa menos del 2% del volumen total. La radiación electromagnética proveniente del Sol se propaga radialmente en el espacio vacío; su intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia, y su comportamiento se describe empleando las ecuaciones de Maxwell de la teoría electromagnética o mediante la teoría quántica y relativista.

La energía proveniente del Sol viaja através del espacio como ondas electromagnéticas y plasma. En la parte superior de la atmósfera terrestre, sobre una superficie perpendicular a la radiación, se presenta una potencia promedio de 1.367 W/m2, cantidad denominada Constante Solar. Las variaciones de la constante solar dependen de la actividad solar asociada al número de manchas presentes en la superficie solar y a cambios en ladistancia Tierra-Sol como consecuencia de la órbita elíptica terrestre.

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Atlas de Radiación Solar de Colombia

La energía solar que ingresa a la Tierra representa su principal fuente energética; el Sol proporciona el 99.97% de la energía usada para todos los procesos naturales. 1.2. Distancia Tierra-Sol (R)
La Tierra en su movimiento alrededor del Sol describe una órbita elíptica en la cualla distancia promedio Tierra-Sol es de aproximadamente 149.46 x 106 km (valor llamado una Unidad Astronómica U. A.). La órbita de la Tierra se puede describir en coordenadas polares mediante la siguiente expresión:
a(1 - e2 ) R= (1+ e cos α )

α=

2π (nd - 1) 365

(1-2)

nd = número del día del año Cuando α = 0° la Tierra se encuentra más cerca del Sol (perihelio) (Fig. 1.1), de laecuación 1-1 se obtiene:
R = a(1 -e ) = 0,983 U.A

Cuando α= 180°, la Tierra se encuentra en la posición más distante del Sol (afelio); en este punto:
R = a(1 + e) = 1,017 U.A

(1-1)

La distancia R para efectos radiométricos, se puede expresar mediante una ecuación de fácil computo. Spencer3 expresó la distancia en términos de una serie de Fourier, con un error máximo de 0,01 por ciento:
⎛ Ro ⎞⎜ ⎟ = 1,00011+ 0,034221cosα + 0,00128 sen α ⎝ R⎠ (1-3) + 0,000719cos 2α + 0,000077 sen 2α
2

donde: R = distancia Tierra-Sol a = unidad astronómica (semieje mayor de la elipse) e = excentricidad de la órbita terrestre (e = 0,01673) α = posición angular de la Tierra en la órbita

donde: Ro = Distancia promedio Tierra-Sol (1 U. A.)

Fig. 1.1. Movimiento de la Tierra alrededor del Sol

3Spencer, J. W. Fourier Series Representation of the Position of the Sun. Search 2(5), 172 p., 1971.

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Atlas de Radiación Solar de Colombia

1.3. Declinación del Sol
Cuando se analiza el movimiento de rotación y translación de la Tierra, se encuentra que su eje de rotación, con respecto al plano de translación alrededor del Sol, tiene una inclinación fija de aproximadamente 23,45° (noprecesa o gira, siempre se encuentra en la

misma dirección respecto del plano de translación.Ver Figura 1.1. El eje siempre tiene la misma orientación). El ángulo formado entre el plano ecuatorial de la tierra y la línea Tierra-Sol se denomina declinación solar (δ). (Fig. 1.2.) Debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol el valor de este ángulo varía durante el año.

Fig. 1.2.Declinación solar

El signo de la declinación es positivo (+) cuando el Sol incide perpendicularmente sobre algún lugar en el hemisferio norte, entre el 21 de marzo (equinoccio de primavera) y el 23 de septiembre (equinoccio de otoño), y negativo (-) cuando incide perpendicularmente sobre algún lugar en el hemisferio sur, entre el 23 de septiembre (equinoccio de otoño) y el 21 de marzo (equinoccio de...
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