Energia luminosa e calorífica do Sol, na Terra.
Apenas com o tato é possível perceber se um objeto está mais quente ou mais frio que outro corpo tomado como referência. Essa noção de quente e frio está intimamente relacionada com o grau de agitação das partículas constituintes do corpo. A grandeza física que permite dizer se algo está quente ou esquentando, frio ou esfriando é a temperatura. A temperatura é a grandeza associada à energia cinética média das moléculas de um corpo.
Apenas com o tato é possível perceber se um objeto está mais quente ou mais frio que outro corpo tomado como referência. Essa noção de quente e frio está intimamente relacionada com o grau de agitação das partículas constituintes do corpo. A grandeza física que permite dizer se algo está quente ou esquentando, frio ou esfriando é a temperatura. A temperatura é a grandeza associada à energia cinética média das moléculas de um corpo.
Equilíbrio térmico
Quando corpos de diferentes temperaturas são colocados em contato um com os outros, se não houver influência do meio externo, estes passarão a ter a mesma temperatura final. Ou seja, quando colocamos dois corpos em contato (isolados das influências do meio externo) com diferentes temperaturas iniciais, após um certo intervalo de tempo, eles atingirão o equilíbrio térmico e possuirão uma mesma temperatura final.
Há corpos altamente dissipadores de calor, outros absorvedores.
Quando corpos de diferentes temperaturas são colocados em contato um com os outros, se não houver influência do meio externo, estes passarão a ter a mesma temperatura final. Ou seja, quando colocamos dois corpos em contato (isolados das influências do meio externo) com diferentes temperaturas iniciais, após um certo intervalo de tempo, eles atingirão o equilíbrio térmico e possuirão uma mesma temperatura final.
Há corpos altamente dissipadores de calor, outros absorvedores.
Escala Celsius
Escala Celsius- É uma escala usada na maioria dos países de opção para uso popular, anteriormente chamada de escala centígrado. Esta escala foi apresentada a 1742, pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744). O intervalo entre os Pontos Fixos Fundamentais desta escala é dividido em 100 partes iguais, cada um valendo 1 °C (um grau Celsius). O primeiro ponto fixo fundamental, chamado de ponto de fusão do gelo a 1 atm, corresponde ao valor de 0 °C e o segundo ponto fixo fundamental, chamado de ponto de ebulição da água a uma atmosfera =(1 atm), corresponde ao valor de 100 °C.
Escala Celsius- É uma escala usada na maioria dos países de opção para uso popular, anteriormente chamada de escala centígrado. Esta escala foi apresentada a 1742, pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744). O intervalo entre os Pontos Fixos Fundamentais desta escala é dividido em 100 partes iguais, cada um valendo 1 °C (um grau Celsius). O primeiro ponto fixo fundamental, chamado de ponto de fusão do gelo a 1 atm, corresponde ao valor de 0 °C e o segundo ponto fixo fundamental, chamado de ponto de ebulição da água a uma atmosfera =(1 atm), corresponde ao valor de 100 °C.
Escala Fahrenheit
Escala Fahrenheit- É uma escala utilizada nos países de língua inglesa. Esta escala foi apresentada a 1727, pelo físico alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736). O intervalo entre os pontos fixos fundamentais desta escala é dividido em 180 partes iguais. O ponto de fusão do gelo corresponde a 32 °F (trinta e dois graus Fahrenheit) e o ponto de ebulição da água corresponde a 212 °F (ambos a pressão de 1 atm)= uma atmosfera.
• 0°C = 32°F
• 100°C = 212°F
Escala Fahrenheit- É uma escala utilizada nos países de língua inglesa. Esta escala foi apresentada a 1727, pelo físico alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736). O intervalo entre os pontos fixos fundamentais desta escala é dividido em 180 partes iguais. O ponto de fusão do gelo corresponde a 32 °F (trinta e dois graus Fahrenheit) e o ponto de ebulição da água corresponde a 212 °F (ambos a pressão de 1 atm)= uma atmosfera.
• 0°C = 32°F
• 100°C = 212°F
Radiação solar é a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol, em particular aquela que é transmitida sob a forma de radiação eletromagnética. Cerca de metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro eletromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta. A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera terrestre 1,5 x 1018 kWh de energia, a qual, para além de suportar a vasta maioria dascadeias tróficas, sendo assim o verdadeiro sustentáculo da vida na Terra, é a principal responsável pela dinâmica da atmosfera terrestre e pelas características climáticas do planeta.
kWh = quilowatt/hora. 1kW= 1.000 Watts.
O espectro eletromagnético da Luz solar é determinado pelas cores da temperatura, que no espectro visível (ao olho humano) vai de magenta (roxo) ao o vermelho, ou seja, a onda de luz que vai de 400 a 700milimicrons (700mu) = (1mu=1milímetro/1.000) porém a LUZ solar, na Terra, vai do ultravioleta ao infravermelho.
Densidade média do Fluxo Energético
A densidade média do fluxo energético proveniente da radiação solar é de 1367 W/m2, quando medida num plano perpendicular à direção da propagação dos raios solares no topo da atmosfera terrestre. Aquele valor médio, designado por constante solar, foi adotado como padrão pela Organização Meteorológica Mundial, isto apesar de flutuar umas tantas partes por mil de dia para dia e de variar com a constante alteração da distância da Terra ao Sol que resulta da elipticidade da órbita terrestre e das alterações na superfície do Sol (cromosfera e coroa solar), as quais apresentam pontos quentes e frios em constante mutação, para além das erupções cromosféricas e todos os outros fenómenos que se traduzem na formação das manchas solares e na complexa dinâmica dos ciclos solares.
W/m² = Watts por metro quadrado. Cromosférica= medida pela cor da temperatura.
kWh = quilowatt/hora. 1kW= 1.000 Watts.
O espectro eletromagnético da Luz solar é determinado pelas cores da temperatura, que no espectro visível (ao olho humano) vai de magenta (roxo) ao o vermelho, ou seja, a onda de luz que vai de 400 a 700milimicrons (700mu) = (1mu=1milímetro/1.000) porém a LUZ solar, na Terra, vai do ultravioleta ao infravermelho.
Densidade média do Fluxo Energético
A densidade média do fluxo energético proveniente da radiação solar é de 1367 W/m2, quando medida num plano perpendicular à direção da propagação dos raios solares no topo da atmosfera terrestre. Aquele valor médio, designado por constante solar, foi adotado como padrão pela Organização Meteorológica Mundial, isto apesar de flutuar umas tantas partes por mil de dia para dia e de variar com a constante alteração da distância da Terra ao Sol que resulta da elipticidade da órbita terrestre e das alterações na superfície do Sol (cromosfera e coroa solar), as quais apresentam pontos quentes e frios em constante mutação, para além das erupções cromosféricas e todos os outros fenómenos que se traduzem na formação das manchas solares e na complexa dinâmica dos ciclos solares.
W/m² = Watts por metro quadrado. Cromosférica= medida pela cor da temperatura.
A quantidade total de energia recebida pela Terra é determinada pela projeção da sua superfície sobre um plano perpendicular à propagação da radiação (π R2, onde R é o raio da Terra). Como o planeta roda em torno do seu eixo, esta energia é distribuída, embora de forma desigual, sobre toda a sua superfície (4 π R2). Daí que a radiação solar média recebida sobre a terra, designada por insolação seja 342 W/m 2, valor correspondente a 1/4 da constante solar. O valor real recebido à superfície do planeta depende (para além dos fatores astronômicos ditados pela latitude e pela época do ano em função da posição da Terra ao longo da eclíptica), do estado de transparência da atmosfera sobre o lugar, em particular da nebulosidade.
A radiação solar é geralmente medida com um piranómetro ou com um piréliometro, ou mais recentemente com recurso a radiómetros capazes de registar a composição espectral e a energia recebida.
Pira=fogo.
A radiação solar é geralmente medida com um piranómetro ou com um piréliometro, ou mais recentemente com recurso a radiómetros capazes de registar a composição espectral e a energia recebida.
Pira=fogo.
Interação com a Terra
A energia solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre segue um de três destinos: ser refletida, absorvida ou transmitida.
A energia solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre segue um de três destinos: ser refletida, absorvida ou transmitida.
A energia refletida e o albedo
Parte substancial da energia recebida sobre a superfície terrestre é reenviada para o espaço sob a forma de energia refletida. As nuvens, as massas de gelo e neve e a própria superfície terrestre são razoáveis refletores, reenviando para o espaço entre 30 e 40% da radiação recebida (enquanto a Lua reflete sob a forma de luar apenas 7 a 12% da radiação incidente). A esta razão entre a radiação refletida e incidente chama-se albedo.
Absorção atmosférica
Conforme pode ser observado na imagem do tópico anterior, entre a irradiância do Sol medida fora da atmosfera (linha verde) e a energia que atinge a superfície da Terra (linha verde) existem diferenças substanciais resultantes da absorção atmosférica. Esta é seletiva, atingindo o seu máximo em torno dos pontos centrais dos espectros de absorção dos gases atmosféricos (indicados na imagem).
Repare-se a elevada absorção do ozónio (O3) atmosférica na banda dos raios ultravioletas e no efeito do vapor de água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2), estes atuando essencialmente sobre os comprimentos de onda maiores.
Esta absorção seletiva está na origem do efeito de estufa, devido ao facto da radiação terrestre, resultante do retorno para o espaço da radiação solar por via do aquecimento da Terra, ser feita essencialmente na banda dos infravermelhos longos, radiação para a qual o CO2 tem grande capacidade de absorção.
A parcela absorvida dá origem, conforme o meio, aos processos de fotoconversão (intensidade de luz) e termoconversão(calor, temperatura). Na fotoconversão, a energia absorvida é remetida, embora em geral com frequência diferente, sendo os novos fotões em geral sujeitos a novas absorções, num efeito em cascata que em geral termina numa termoconversão, a qual consiste na captura da energia e a sua conversão em calor, passando o material aquecido a emitir radiação com um espectro correspondente à sua temperatura, o que, no caso da Terra, corresponde à radiação infravermelha que forma o grosso da radiação terrestre.
Transmissão
De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fracção atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fracção que atinge o solo é constituída por uma componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.
Para além das duas componentes atrás referidas, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente circundante (nuvens, solo, vegetação, obstáculos, terreno).
Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Essas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica atravessada (a qual depende do ângulo de incidência do Sol, sendo maior ao nascer e pôr-do-sol, daí a diferente coloração do céu nesses momentos). Este efeito é em geral medido por um coeficiente designado por Coeficiente de Massa de Ar(AM), o qual é complementado por um fator que reflete as condições atmosféricas e meteorológicas existente no momento.
Parte substancial da energia recebida sobre a superfície terrestre é reenviada para o espaço sob a forma de energia refletida. As nuvens, as massas de gelo e neve e a própria superfície terrestre são razoáveis refletores, reenviando para o espaço entre 30 e 40% da radiação recebida (enquanto a Lua reflete sob a forma de luar apenas 7 a 12% da radiação incidente). A esta razão entre a radiação refletida e incidente chama-se albedo.
Absorção atmosférica
Conforme pode ser observado na imagem do tópico anterior, entre a irradiância do Sol medida fora da atmosfera (linha verde) e a energia que atinge a superfície da Terra (linha verde) existem diferenças substanciais resultantes da absorção atmosférica. Esta é seletiva, atingindo o seu máximo em torno dos pontos centrais dos espectros de absorção dos gases atmosféricos (indicados na imagem).
Repare-se a elevada absorção do ozónio (O3) atmosférica na banda dos raios ultravioletas e no efeito do vapor de água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2), estes atuando essencialmente sobre os comprimentos de onda maiores.
Esta absorção seletiva está na origem do efeito de estufa, devido ao facto da radiação terrestre, resultante do retorno para o espaço da radiação solar por via do aquecimento da Terra, ser feita essencialmente na banda dos infravermelhos longos, radiação para a qual o CO2 tem grande capacidade de absorção.
A parcela absorvida dá origem, conforme o meio, aos processos de fotoconversão (intensidade de luz) e termoconversão(calor, temperatura). Na fotoconversão, a energia absorvida é remetida, embora em geral com frequência diferente, sendo os novos fotões em geral sujeitos a novas absorções, num efeito em cascata que em geral termina numa termoconversão, a qual consiste na captura da energia e a sua conversão em calor, passando o material aquecido a emitir radiação com um espectro correspondente à sua temperatura, o que, no caso da Terra, corresponde à radiação infravermelha que forma o grosso da radiação terrestre.
Transmissão
De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fracção atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fracção que atinge o solo é constituída por uma componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.
Para além das duas componentes atrás referidas, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente circundante (nuvens, solo, vegetação, obstáculos, terreno).
Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Essas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica atravessada (a qual depende do ângulo de incidência do Sol, sendo maior ao nascer e pôr-do-sol, daí a diferente coloração do céu nesses momentos). Este efeito é em geral medido por um coeficiente designado por Coeficiente de Massa de Ar(AM), o qual é complementado por um fator que reflete as condições atmosféricas e meteorológicas existente no momento.
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