Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 1. Contenidos

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1 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 1 TRABAJO PRACTICO N 2 RADIACION Contenidos Conceptos Generales Longitud De Onda - Frecuencia Efectos De La Latitud Y Época Del Año Heliofanía Foto Período Radiación Máxima Radiación Global Radiación solar La radiación más importante que ingresa a nuestro planeta es la que proviene del Sol y llega como luz y calor en forma de ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda. El conjunto de las distintas longitudes de onda emitidas por el Sol se conoce como espectro solar. Para analizar los procesos radiativos que se producen en un punto dado de la superficie del planeta vamos a repasar algunos conceptos y magnitudes utilizadas para su medición. Completar: I. Raradiación (concepto) II. Flujo radiante (concepto) Unidades III. Irradiación (concepto) Se expresa II LONGITUD DE ONDA - FRECUENCIA El tipo o calidad de una radiación está dada por alguna de sus características ( longitud de onda, la frecuencia. Definir Conceptos 1

2 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 2 Longitud de onda Se expresa Frecuencia Se expresa Entradas de radiación en el límite de la atmósfera La emisión de radiación solar hacia la tierra es un proceso más o menos constante. La radiación solar después e recorrer la distancia del sol a la tierra ( aprox 149,6 millomes de kilómetros ) llega hasta el límite superior de la atmósfera con una intensidad de 1,94 cal/cm2 por minuto (Constante solar). Aclaramos que la superficie ubicada en el límite de la atmósfera que recibe esa cantidad de calor es perpendicular a los rayos solares. Sin embargo la radiación solar recibida en los distintos puntos del límite superior de la atmósfera no es la misma ( ver TABLA Nº 1 ) sino que varía en función de dos hechos: El tiempo de exposición al sol experimentado por cada uno de esos puntos. Duración del día. El ángulo con que en ellos inciden los rayos solares. A menor ángulo menor intensidad. Las variaciones de tiempo y de ángulo tiene que ver,por un lado por la propia esfericidad de la tierra y por otro al hecho de que ésta no se encuentra erguida sino inclinada respecto al plano de la elíptica ( plano imaginario que contiene la Tierra y el Sol ). Analizar las siguientes figuras para comprender las variaciones en la duración del día y en el ángulo de incidencia según la Latitud. 2

3 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 3 Radiación recibida en la superficie terrestre Las variaciones experimentadas en cantidad de radiación recibida en el límite de la Atmósfera se transmite a la que llega a la superficie terrestre. Por eso esta última - varía en las distintas latitudes y en las diferentes épocas del año. Pero además, la radiación que llega a la tierra procede del sol, esto implica : que atraviesa la... en la que se producen fenómenos de : lo cual determina modificaciones en... En el cuadro Radiación solar absorbida en la superficie terrestre de la página siguiente, se muestran los efectos de la latitud (ángulo de incidencia) y de las pérdidas sufridas al atravesar la atmósfera (absorción reflexión ) en la radiación incidente en la superficie terrestre. Cabe aclarar que la radiación absorbida en la superficie terrestre experimenta una nueva disminución por reflexión. Observar la diferencia de ésta última en función de las altas y bajas latitudes. La disminución de la radiación absorbida retroalimenta positivamente el descenso de temperatura en las zonas polares lo cual determina un aumento de la cubierta de nieve, que a su vez aumenta el albedo de la superficie. Esto se conoce como efecto bucle. HELIOFANIA Concepto La duración del brillo solar se denomina HELIOFANIA. Es el número de horas que alumbra el sol durante el día. La insolación, como también se conoce la Heliofanía, generalmente es nenor que el Fotoperiodo debido a la nubosidad del día y a la baja intensidad de la radiación oblicua al momento del alba y del ocaso. 3

4 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 4 Medición La Heliofanía se expresa en... y... Tipos de heliofanía : máxima - efectiva - relativa. Máxima ( Hm ) Efectiva ( He ) Relativa ( Hr ) Concepto Concepto Concepto Procedimiento: se obtiene mediante TABLA : Procedimiento : se obtiene mediante medición en Procedimiento : se obtiene mediante cálculo He Hr = X 100 Hm 4

5 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 5 FOTOPERIODO Es la duración astronómica del día, o sea la luminosidad del día sin tomar en cuenta la intensidad de la radiación. En varios estudios científicos se ha constatado que la intensidad de la radiación solar es menos importante que la duración de la misma. El fotoperiodo ( F ) se integra con la Hm y el crepúsculo ( C ) o sea : F = Hm + C Para la realización del Trabajo Práctico es necesario conocer la respuesta a las siguientes peguntas 1. Qué es el nictoperiodo? 2. Qué significa luz con efecto bioclimático? 3. A qué llamamos crepúsculo? 4. Cómo se calcula? En qué unidades se expresa? 5. Cuál es la diferencia entre Fotoperíodo y Heliofanía o Insolación máxima? RADIACION GLOBAL RECIBIDA (Qr) Como habíamos señalado anteriormente la radiación solar que llega ya desigualmente distribuida al límite exterior de la atmósfera, tiene que realizar una travesía atmosférica, en la cual va a sufrir filtraciones y modificaciones importantes como consecuencia de la absorción y reflexión difusa que sobre ella ejercen los componentes atmosféricos. Esto determina dos hechos : devolución hacia el espacio exterior de una buena parte ( 25 % ) de la radiación incidente en el límite superior de la atmósfera y la composición de la radiación que llega a la superficie terrestre en base a dos tipos de radiaciones diferentes: radiación directa ( Q ) que procede directamente del sol sin haber sufrido ninguna reflexión y la radiación difusa ( q ) que sería la que llega a la tierra después de haber sido dispersadaa por la atmósfera. El conjunto de ambas radiaciones constituye la radiación total que incide sobre la superficie terrestre y recibe el nombre de radiación global ( Rg ) ; de forma tal que puede escribirse: Rg = Q + q Procedimientos para conocer la Radiación Global en una localidad : 5

6 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 6 medida por instrumentos tales como PIRANOGRAFO - PIRANOMETRO.(se verá en el práctico de instrumental) calculada mediante el uso de fórmulas. Estimación de la RADIACION GLOBAL utilizando la fórmula propuesta por Penman. La radiación, es energía que llega a todas las Latitudes. Cuando no se dispone de un instrumento adecuado para medirla, se pueden hacer cálculos de estimación a partir de los valores de RADIACION MÁXIMA al tope de la atmósfera (Qm). Como sabemos, los valores de Qm para una Latitud y época del año, son valores conocidos que pueden buscarse en TABLAS. Pero, el valor de Qm, que se obtiene en TABLAS, no incluye el efecto reductor que la atmósfera ejerce sobre los rayos solares antes que lleguen a la superficie terrestre. Este efecto reductor, depende fundamentalmente de la nubosidad existente. Por eso, corrigiendo los valores de Qm con otros datos, podemos aproximarnos, bastante bien, a los valores de Qr en un lugar y época del año Los factores de corrección de Qm para estimar Qr son Este es el caso en que se utilizan fórmulas empíricas, que partiendo de otros datos meteorológicos (NUBOSIDAD- HELIOFANIA),información teórica de TABLAS y constantes conocidas para un lugar y época del año, se puede estimar Qr. Datos meteorológicos RADIACIÓN GLOBAL Valores Teóricos... RECIBIDA Qr Constantes del lugar... CALCULOS DE PENMAN: Encontró una correlación entre los valores de Radiación y Heliofanía que la investiga mediante el graficado de esos valores.vuelca en un gráfico de coordenadas, por un lado los valores de Radiación bajo la forma de la relación: Qr / Qm (en ordenadas) y por el otro, los valores de Heliofanía, tomando también la relación: He/Hm correspondiente al mismo día (en abscisas. Los valores graficados, mostraron una dispersión tal que permiten trazar una recta de ajuste de esos valores: Y = a + b. X 6

7 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 7 Las constantes a y b corresponden a Un lugar y época del año. Penman utiliza para el cálculo de Qr una Fórmula cuya ecuación corresponde a la de una recta : Y = a + b X O sea Qr / Qm = a + b He / Hm Despejando Qr = Qm ( a + b He / Hm ) a y b : son constantes definidas en la recta de ajuste para a : es la ordenada al origen b : es la tg de En la práctica, teniendo los valores de las constantes a y b, necesito los de la Heliofanía efectiva para calcular Qr. 7

8 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 8 TRABAJO PRACTICO Nº 2 RADIACION Actividades Tarea 1 1. Con los datos del cuadro que muestra la Heliofanía o insolación máxima ( Hm ) en tres localidades ( LA QUICA USHUAIA LA PLATA ) y en tres fechas diferentes, sacar conclusiones y responder las preguntas 1.1 y 1.2. CUADRO : I N S O L A C I O N M A X I M A Error!M arcador no definido. FECHA LA QUIACA LA PLATA USHUAIA CONCLUSIONES 21/12 13h 30' 14h 31' 17h 26' 21/6 10h 47' 9h 46' 7h 07' 21/9 12h 12h 12h Por qué varía la Heliofanía en: 1.1 Una misma localidad ( latitud ) pero diferente fecha : 1.2 Una misma fecha pero diferente localidad (Latitud ) : Tarea 2 8

9 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación Graficar la variación de la duración máxima de la insolación diaria ( Hm ) en los diferentes meses del año para las siguientes Latitudes: 0 ; 20 ; 40 ; 90. Usar papel milimetrado. Datos: tabla correspondiente DURACION MAXIMA DE LA INSOLACION DIARIA Analizar la varación de la Hm del mes de diciembre y julio desde la latitud de 0º hasta los 90º y sacar conclusiones Analizar lo mismo para los meses de marzo y septiembre Tarea 3 Calcular la HELIOFANIA RELATIVA (HR) para el día... de la Estación Agrometeorológica de Castelar ( Latitud Sur : LS 34 ). La hoja N 1 muestra el registro del HELIOFANOGRAFO de Campbell-Stokes para ese mismo día. Qué dato meteorológico se obtiene de la observación de este registro del heliofanógrafo: Lectura de la faja... Cálculo de la HR = x 100 = Tarea 4 1. Calcular los siguientes fotoperiodos en horas y minutos, para las localidades ubicadas a 20 º 32º y 60º de LS DIA La titud Sur 20º Latitud Sur 32º Latitud Sur 60º Hm + 2 C = F Hm + 2 C = F Hm + 2 C = F 15 / 1 15 / 3 15 / 6 15 / 9 15 / 12 9

10 Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 10 Tarea 5 A modo de repaso completar el siguiente texto Nuestro planeta recibe energía bajo la forma de...que son emitidas desde...en un proceso de transmisión más o menos constante que se calcula que está en el orden de...w/m2 y es conocida como... El tipo o calidad de una radiación está dada por la longitud de onda. El conjunto de diferentes longitudes de onda que emite un cuerpo se llama...y depende estrechamente de su... Tarea 6 RADIACION SOLAR MAXIMA DIARIA 5.1 Analizar los datos de la TABLA N 2 de RADIACION SOLAR recibida durante un día sobre una superficie horizontal ubicada en el límite de la atmósfera. 5.2 Representar gráficamente los valores de la RADIACION SOLAR para cuatro latitudes diferentes (0 ; 20 ; 50 ; 90 ) durante los doce meses del año. 5.3 Describir las características de la curva que que corresponde al régimen de recepción de la RADIACION SOLAR en la zona : intertropical ; polar y de latitudes medias. 5.4 Completar : Los valores de la Radiación máxima varían con... Tarea 7 Estimación de la radiación global (radiación recibida en la superficie terrestre) según la fórmula de Penman. Completar los cálculos que corresponden en todas las columnas. Latitud Mes He He / Hm Qm Ly / dia Qr Ly / dia 30 º LS mayo 6 hs 30º LS Julio 5 hs 30º LS septiembre 8 hs 10

11 10 º LS Julio 5 hs Trabajo Práctico Nº 2 : Radiación 11 60º LS julio 5 hs 11

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