¿Cómo llega la energía térmica del sol a la tierra?

A través de la radiación.
Como no hay atmósfera en el espacio fuera de la Tierra, no hay posibilidad de disipación de calor entre el Sol y la Tierra. La luz que viaja del Sol a la Tierra transmite calor a la Tierra a través de la radiación.

El calor siempre se mueve de lugares calientes a lugares fríos. Debido a que el sol es más caliente que la tierra y produce mucho calor debido a las reacciones de fusión, es por eso que el calor viaja a la tierra. El calor necesita un canal para viajar. Pero la radiación puede viajar a través de espacios vacíos. Estas radiaciones son filtradas por la capa de ozono.

La energía térmica es una forma de ondas electromagnéticas de longitud de onda corta. (La longitud de onda difiere según la temperatura del cuerpo desde el que se emite) Las ondas electromagnéticas no necesitan ningún medio material para viajar, por lo que el calor del sol llega a la tierra por radiación donde el calor se transfiere sin contacto.

Una vez que el calor del sol llega a la tierra, lo utilizan las plantas para la respiración y se almacena en las plantas / frutos / vegetales. La energía se transmite a otros organismos que se alimentan de esas plantas y sus células repira. Luego, la energía se transfiere a movimiento. Entonces, el sol es la fuente de energía para la vida en la Tierra. La energía térmica se transforma en todos los demás tipos de energía a lo largo de la vida.

El Sol es como un Reactor Nuclear compuesto principalmente de Hidrógeno y Helio. A través de la reacción de estos Gases, el Sol emite Radiación en forma de rayos UV. Estos rayos viajan a través del espacio y golpean la Tierra. Afortunadamente para nosotros, solo una pequeña cantidad pasa porque de nuestro Escudo Magnético. Si no fuera por eso nos freiríamos. Pero así es como la Tierra recibe el calor del Sol.

Energía solar
Del Sol a la Tierra
Espacio Exterior
La enorme cantidad de energía emitida continuamente por el sol se dispersa en el espacio exterior en todas direcciones. Solo una pequeña fracción de esta energía es interceptada por la tierra y otros planetas solares.
La energía solar que llega a la periferia de la atmósfera terrestre se considera constante a todos los efectos prácticos y se conoce como constante solar. Debido a la dificultad de lograr mediciones precisas, el valor exacto de la constante solar no se conoce con certeza, pero se cree que está entre 1.353 y 1.395 W / m2 (aproximadamente 1,4 kW / m2, o 2,0 cal / cm2 / min). El valor de la constante solar se estima sobre la base de la radiación solar recibida en un área unitaria expuesta perpendicularmente a los rayos del sol a una distancia media entre el sol y la tierra.

Al pasar por el espacio exterior, que se caracteriza por el vacío, los diferentes tipos de energía solar permanecen intactos y no se modifican hasta que la radiación alcanza la parte superior de la atmósfera terrestre. En el espacio exterior, por lo tanto, uno esperaría encontrar los tipos de radiación enumerados en la Tabla 1, que son: Radiaciones de rayos gamma, rayos X, ultravioleta e infrarrojos.

Efectos atmosféricos
No toda la radiación solar recibida en la periferia de la atmósfera llega a las superficies de la tierra. Esto se debe a que la atmósfera terrestre juega un papel importante en el control selectivo del paso hacia la superficie terrestre de los diversos componentes de la radiación solar.
Una parte considerable de la radiación solar se refleja de regreso al espacio exterior al golpear las capas superiores de la atmósfera y también desde la parte superior de las nubes. En el curso de la penetración a través de la atmósfera, parte de la radiación entrante es absorbida o dispersada en todas direcciones por los gases, vapores y partículas de polvo atmosféricos. De hecho, se sabe que hay dos procesos implicados en la dispersión atmosférica de la radiación solar. Estos se denominan dispersión selectiva y dispersión no selectiva. Estos dos procesos están determinados por los diferentes tamaños de partículas en la atmósfera.

La dispersión selectiva se llama así porque las radiaciones con longitudes de onda más cortas se dispersan selectivamente mucho más extensamente que aquellas con longitudes de onda más largas. Es causada por gases atmosféricos o partículas que son más pequeñas en dimensión que la longitud de onda de una radiación en particular. Dicha dispersión podría ser causada por moléculas de gas, humo, vapores y neblina. En condiciones atmosféricas claras, por lo tanto, la dispersión selectiva sería mucho menos severa que cuando la atmósfera está muy contaminada por fuentes antropogénicas.

La dispersión atmosférica selectiva es, en términos generales, inversamente proporcional a la longitud de onda de la radiación y, por lo tanto, disminuye en el siguiente orden de magnitud: UV lejano> UV cercano> violeta> azul> verde> amarillo> naranja> rojo> infrarrojo. En consecuencia, la radiación más severamente dispersa es la que cae en las bandas ultravioleta, violeta y azul del espectro. El efecto de dispersión de la radiación en estas tres bandas es aproximadamente diez veces mayor que el de los rayos rojos de la luz solar.

Es interesante notar que la dispersión selectiva de luz violeta y azul por la atmósfera causa el color azul del cielo. Cuando el sol está directamente arriba alrededor del mediodía, se produce poca dispersión selectiva y el sol parece blanco. Esto se debe a que la luz solar en este momento atraviesa el espesor mínimo de la atmósfera. Sin embargo, al amanecer y al atardecer, la luz solar atraviesa oblicuamente una capa de atmósfera mucho más gruesa. Esto da como resultado una dispersión atmosférica máxima de luz violeta y azul, con solo un pequeño efecto sobre los rayos rojos de la luz solar. Por lo tanto, el sol parece ser de color rojo al amanecer y al atardecer.

La dispersión no selectiva que se produce en la atmósfera inferior es causada por el polvo, la niebla y las nubes con tamaños de partículas más de diez veces la longitud de onda de los componentes de la radiación solar. Dado que la cantidad de dispersión es igual para todas las longitudes de onda, las nubes y la niebla aparecen blancas aunque sus partículas de agua son incoloras. Los gases atmosféricos también absorben energía solar en ciertos intervalos de longitud de onda llamados bandas de absorción, en contraste con las regiones de longitud de onda caracterizadas por una alta transmitancia de radiación solar llamadas bandas de transmisión atmosférica o ventanas atmosféricas.

El grado de absorción de la radiación solar que atraviesa la atmósfera exterior depende de los rayos componentes de la luz solar y de sus longitudes de onda. Los rayos gamma, los rayos X y la radiación ultravioleta de menos de 200 nm de longitud de onda son absorbidos por el oxígeno y el nitrógeno. La mayor parte de la radiación con un rango de longitudes de onda de 200 a 300 nm es absorbida por la capa de ozono (O3) en la atmósfera superior. Estos fenómenos de absorción son esenciales para los seres vivos porque la exposición prolongada a la radiación de longitudes de onda inferiores a 300 nm destruye los tejidos vivos.

La radiación solar en las regiones roja e infrarroja del espectro a longitudes de onda superiores a 700 nm es absorbida en cierta medida por el dióxido de carbono, el ozono y el agua presentes en la atmósfera en forma de vapor y gotitas condensadas (Tabla 1). De hecho, las gotas de agua presentes en las nubes no solo absorben rayos de longitudes de onda largas, sino que también dispersan parte de la radiación solar de longitudes de onda cortas.

Nivel del suelo
Como resultado de los fenómenos atmosféricos que involucran reflexión, dispersión y absorción de radiación, la cantidad de energía solar que finalmente llega a la superficie de la tierra se reduce mucho en intensidad a medida que atraviesa la atmósfera. La cantidad de reducción varía con la longitud de onda de la radiación y depende de la longitud del camino atmosférico a través del cual atraviesa la radiación solar. Por tanto, la intensidad de los rayos directos del sol depende de la altitud del sol y también varía con factores como la latitud, la estación, la cobertura de nubes y los contaminantes atmosféricos.
La radiación solar total recibida a nivel del suelo incluye tanto la radiación directa como la radiación indirecta (o difusa). La radiación difusa es el componente de la radiación total causada por la dispersión atmosférica y el reflejo de la radiación incidente en el suelo. La reflexión desde el suelo es principalmente luz visible con un pico de radiación máximo a una longitud de onda de 555 nm (luz verde). La cantidad relativamente pequeña de energía irradiada desde la tierra a una temperatura ambiente promedio de 17 ° C en su superficie consiste en radiación infrarroja con una concentración máxima a 970 nm. Esta radiación invisible es dominante por la noche.

Durante las horas del día, la cantidad de radiación difusa puede llegar al 10% de la radiación solar total al mediodía, incluso cuando el cielo está despejado. Este valor puede aumentar hasta aproximadamente el 20% a primera hora de la mañana y al final de la tarde.

En conclusión, por lo tanto, es evidente que en tiempo nublado la radiación total recibida a nivel del suelo se reduce en gran medida, la cantidad de reducción depende de la cobertura y el espesor de las nubes. En condiciones de nubes extremas, una proporción significativa de la radiación incidente estaría en forma de luz dispersa o difusa. Además, se espera una menor radiación solar durante las primeras y últimas horas del día. Estos hechos son de valor práctico para la utilización adecuada de la radiación solar con fines tales como la destrucción de microorganismos.

El sol es una fuente de energía para la tierra y la energía se transfiere del sol a la tierra en forma de paquetes de energía que se conocen como luz. Es interesante notar que estos paquetes de energía viajan del sol a la tierra en forma de ondas. Esto da una consideración importante a la forma de la luz (paquetes de energía que se mueven en forma de ondas). Cuando la energía de la luz llega a la tierra, golpea e irradia energía. Los diferentes objetos reaccionan de manera diferente a la energía, como algunos absorben más energía mientras que otros no. Así es como se transfiere la energía del sol a la tierra.

El Sol envía olas de calor que son tan intensas que cuando arde viaja a la tierra, que luego la calienta y la tierra se calienta.