radiación- termica

Aspectos mundiales de impacto de la radiación solar
Cualquier estado térmico puede ser modelado como un sistema sometido a flujos cíclicos de masa y energía. La tierra es una esfera casi lisa, ligeramente aplanada en los polos, que gira alrededor del Sol en una trayectoria ligeramente elíptica. Este es el mayor sistema de energía que tenemos que tratar, la que determina todos los demás:territorio, ciudad, edificio, maquinaria, planta o animal.
Presupuesto global de energía en el plano de la Tierra
La distancia entre la Tierra y el Sol es de unos 150 millones de kilómetros (1 AU: Unidad Astronómica) y el radio de la Tierra es de aproximadamente 6.370 kilometros. La Tierra gira sobre sí mismo en poco menos de 24 horas (1 día), y alrededor del sol en el plano de la eclíptica, con unperíodo de alrededor de 365,25 días. El eje de la primera rotación (que define los dos polos) está inclinado 23,5 grados con respecto a la normal al plano de la eclíptica. Esta oblicuidad determina las latitudes tropicales peculiares (23,5 ° con respecto al ecuador) y los círculos polares (23,5 ° con respecto a los polos, y por lo tanto 66,5 ° desde el ecuador).
La superficie del sol se comportaaproximadamente como un cuerpo negro con una temperatura de 5780 K. Por la ley de Stefan-Boltzmann, deducimos que una unidad de superficie situada a una distancia de 1 UA, ajuste perpendicular al rayo de sol, intercepta una potencia de 1367 W / m 2. El espectro emitido tiene su máximo a 500 nm (longitud de onda de color amarillo percibida por el ojo humano) y se divide casi por igual en la luz visible ydel infrarrojo cercano (λ <μ 4), con una pequeña cantidad de ultravioleta.
La constante solar (1.367 W / m 2) es equivalente a la irradiancia media que puede ser capturado en la proximidad de la tierra. Esto varía de aproximadamente 6,9% durante el año debido a la forma elíptica de la órbita de la tierra (1412 W / m² a principios de enero de 1321 W / m² en julio) y muy poco en el largo plazo. Laabsorción atmosférica y la inclinación de la superficie receptora en relación con la dirección de radiación generan debilitamiento significativo.
Para deducir la iluminación solar media del planeta, en la parte superior de la atmósfera, es suficiente para considerar que el sol ve la tierra como un disco, irradiado a una velocidad de 1.367 W / m 2, pero que la radiación llegue realmente a una esferade mismo radio, y por lo tanto un área de cuatro veces más grande. Por consiguiente, el sol media es de 342 W / m 2. Se entiende que no es uniforme - el ecuador recibe más de los polos - pero este valor se utiliza para describir un saldo promedio de radiación anual para todo el sistema Tierra-atmósfera.
La parte superior de la atmósfera recibe, por lo tanto, 342 W / m 2. Para mayor claridad derazonamiento, todos los flujos se expresan como porcentajes de este valor. A lo largo del año, la misma cantidad de energía que proviene del sol debe perderse al espacio por el sistema Tierra-atmósfera (EA). Las nubes reflejan de vuelta al espacio alrededor del 23% del flujo entrante y absorben alrededor del 23%, la mitad restante alcanza la superficie de la tierra, lo que refleja aproximadamente el7% del flujo y absorbe el 47% restante.
En total, 30% del flujo se refleja y por lo tanto no participa en el balance energético del sistema de EA. La atmósfera, que absorbe sólo un cuarto del flujo, se puede considerar como semi-transparente a la radiación de onda corta solar, y por lo tanto no se calienta por el mismo. En contraste, casi la mitad del flujo se absorbe en la superficie de latierra.
La tierra tiene una temperatura media de alrededor de 288 K. Por lo tanto, emite en ondas largas (λ> 4μ); para esta región del espectro, se comporta casi como un cuerpo negro: la nieve, el agua, la vegetación o de la roca tienen una emisividad casi unitario en el infrarrojo lejano.
Superficie de la Tierra emite más en el rango de onda larga (116%) de lo que recibe en el rango de onda corta...