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NOTAS DE SOLARIMETRÍA

TABLA DE CONTENIDO





Foto Portada: The Sun by the Hubble, NASA, USA

1. Características de la radiación solar
El Sol
Entre la diversidad de tipos de estrellas, el Sol corresponde a las más comunes en el Universo. Es una estrella amarilla mediana (clasificación G2V), se estima que han transcurrido 4,500 millones de años desde su formación y que seencuentra aproximadamente a la mitad de su vida media. Está compuesta principalmente de hidrógeno (80%) y helio (18%) y trazas de otros elementos. El radio mayor de la fotosfera (superficie visible del Sol) es de aproximadamente de 6.9x108 m, (casi 109 veces el radio de la Tierra) y tiene una masa de alrededor de 20,000 trillones de kilogramos (1.987×1030 kg). Esta enorme cantidad de masa unidagravitacionalmente permite alcanzar en su núcleo presiones superiores a 100,000 millones de atmósferas y temperaturas superiores a los diez millones de grados centígrados. Bajo estas condiciones ocurren las reacciones de fusión nuclear, de manera general esta consiste en la unión de 4 núcleos de átomos de hidrógeno para formar un núcleo de átomo de helio. El núcleo de átomo de Helio tiene una masaatómica de 4.002602 uma mientras que 4 átomos de hidrogeno representan una masa atómica de 4.003176 uma. Esta diferencia de masa, representa la fuente de energía del Sol, las múltiples reacciones de fusión transforman una pequeña fracción de la masa del Sol en una gran cantidad de energía radiante y energía interna. A pesar de la enorme cantidad de energía liberada al espacio de forma continua, secalcula que para agotar el 1% del hidrógeno del sol se necesitarían 10 mil millones de años. Por esta razón podemos considerar al Sol como una fuente de energía inagotable.



Figura 1.1 La fuente de energía en el centro del Sol proviene de las reacciones de fusión nuclear de átomos de hidrógeno para formar átomos de helio. (Con licencia de Image_editor, flickr)


Tabla 1.1 Resumen de lasprincipales características físicas del Sol
El Sol
Valor
# veces respecto a la Tierra
Tipo espectral
G2 V
----
Edad
~ 4 600 x 106 años
----
Radio promedio
695 508 km
109.2
Masa
1.9891 x 1030 kg
333 060
Densidad promedio
1.409 g/cm³
0.256
Área fotosfera
6.07877 x 1012 m²
11 917
Gravedad superficial
274.0 m/s²
27.96
Velocidad de escape
2 223 729 km/h
55.2
Periodo derotación del ecuador
27.2753 dias
----
Temperatura superficial efectiva
5 504 °C
----
Temperatura del Núcleo
~ 15 x 106 °C
----

Espectro de la radiación solar
La radiación que se genera en el interior del Sol, está compuesta básicamente por radiación gamma y rayos X. Sin embargo, no es esta la radiación que se emite desde el Sol al espacio exterior. Debido a la interacción de entre laradiación y la materia, las capas que rodean al núcleo, absorben y reemiten continuamente la radiación, a lo largo del radio solar, toda la radiación proveniente desde el interior. Finalmente la energía que se libera desde la fotosfera es un continuo de frecuencias en las que predomina la radiación visible e infrarroja (tabla 1.1). La energía radiada por el Sol al espacio se conoce comúnmente comoradiación solar. La forma en que se distribuye la radiación solar a diferentes longitudes de onda se le conoce como distribución espectral (figura 1.2). En la figura 1.2 se presenta un ejemplo de la distribución espectral fuera de la atmósfera terrestre, en la cual podemos observar el máximo de intensidad a una longitud de onda de 460 nm.


Figura 1.2 Espectro de la radiación solar en escalalogarítmica


Tabla 1.2 Clasificación de la radiación de acuerdo con su longitud de onda y su contribución al espectro de energías del sol fuera de la atmósfera [23].
Long. de Onda
Tipo de Radiación
% del Espectro
< 1 nm
Rayos X y rayos gama

1 nm - 200 nm
Ultravioleta lejano
< .02 %
200 nm - 315 nm
Ultravioleta medio
2.0 %
315 nm - 380 nm
Ultravioleta...