RADIAÇÃO SOLAR E TERRESTRE

Transcrição

1 RADIAÇÃO SOLAR E TERRESTRE

2 LINHAS DO CAMPO MAGNÉTICO TERR A TEMPESTADE SOLAR SOL

3 1. INTRODUÇÃO Radiação (energia radiante) - se propaga sem necessidade da presença de um meio material designa processo de transferência desse tipo de energia. Principal fonte de energia - radiação eletromagnética proveniente do sol. Radiação solar que atinge a superfície vários processos de interação com a atmosfera constituída por gases, partículas de aerossol e nuvens.

4 2. CONCEITOS BÁSICOS Origem da radiação solar Sol: - distância média: ~ 1.5x108km - raio: ~6.96x105km - massa: ~ 1.99x1035g - principais componentes: hidrogênio (75%) e hélio (25%) + elementos mais pesados (ferro, silício, neônio e carbono) - temperatura: ~5x106K (centro) ~5800K (superfície) Fonte da energia solar conversão de quatro átomos de hidrogênio em um átomo de hélio em reações de fusão.

5 LEIS DA RADIAÇÃO

6 REFLEXÃO, ABSORÇÃO E TRANSMISSÃO Eλ Eλ = Aλ + Rλ + Tλ DIVIDINDO POR Eλ αλ + ρλ + τλ = 1

7 RADIAÇÃO DE ONDA LONGA (ROL) EMERGENTE LEI DE STEFAN-BOLTZMAN = ENERGIA EMITIDA POR UM CORPO Energia ou nesse caso ROL = εσte 4, ε= σ= ONDE EMISSIVIDADE DO CORPO CONSTANT DE BOLTZMAN = 5.67X10-8 W/m2/K Te = TEMPERATURA EFETIVA EXEMPLOS: TSol = 6000 K [5727 ºC] Energia = W / m2 TTerra = 288 K [ 15ºC] Energia = 390 W / m2

8 Lei de Wien: λm em micrometros e T em graus Kelvin. Estima-se a temperatura de uma fonte de radiação sabendose o espectro de emissão. Radiação solar concentrada nas regiões visível (0,4-0,7µm) e infravermelho próximo (0,7-4µm) do espectro Radiação emitida pelos planetas e suas atmosferas confinada ao infravermelho (>4µm)

9 Ultravioleta Visível TERRA COMPRIMENTO DE ONDA (µm) Figura 01 - Comparação entre o espectro de emissão do Sol e da Terra. Fonte: Adaptado de Unidades relativas de energia Unidades relativas de energia SOL Infravermelho

10 Espectro eletromagnético: Raios gama Raios X Raios UV Raios infravermelhos Radar FM TV Ondas curtas AM Comprimento de onda (m) Luz visível Comprimento de onda (nanometros)

11 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E MENSAL DA RADIAÇÃO SOLAR DE ONDAS CURTAS (ROC) QUE CHEGA À SUPERFÍCIE DO GLOBO EM MÉDIA

12 SALDO DE RADIAÇÃO DE ONDA CURTA

13 Balanço de Radiação

14 RADIAÇÃO DE ONDAS CURTAS (ROC) ESPECTRO SOLAR

15 DISTRIBUIÇÃO DE RADIAÇÃO SOLAR POR BANDAS ESPECTRAIS ULTRAVIOLETA 0,100 λ 0,400 μm 8,3% UVC 0,100 λ 0,280 μm 0,5% UVB 0,280 λ 0,315 μm 1,5% UVA 0,315 λ 0,400 μm 6,3%

16 Estratopausa Tropopausa

17 DISTRIBUIÇÃO DE RADIAÇÃO SOLAR POR BANDAS ESPECTRAIS ULTRAVIOLETA 0,100 λ 0,400 μm UVC 0,100 λ 0,280 μm 0,5% UVB 0,280 λ 0,315 μm 1,5% UVA 0,315 λ 0,400 μm 6,3% VISÍVEL 0,40 λ 0,76 μm 8,3% 45,0%

18

19

20 DISTRIBUIÇÃO DE RADIAÇÃO SOLAR POR BANDAS ESPECTRAIS ULTRAVIOLETA 0,100 λ 0,400 μm UVC 0,100 λ 0,280 μm 0,5% UVB 0,280 λ 0,315 μm 1,5% UVA 0,315 λ 0,400 μm 6,3% VISÍVEL 0,40 λ 0,76 μm INFRAVERMELHO 0,76 λ 4,00 μm 8,3% 45,0% 46,7%

21 RADIAÇÃO DE ONDAS LONGAS (ROL) ESPECTRO TERRESTRE

22 INFRAVERMELHO TÉRMICO 4 μm λ 100 μm

23

24 U ABSORÇÃO DE ROL PELA ATMOSFERA 8 µm JANELA 12 µm

25

26 H2O O3 CO2 ATMOSFERA 8 JANELA 12 COMPRIMENTO DE ONDA (µm)

27 COMPONENTES DE RADIAÇÃO DO PLANETA TERRA Radiação infravermelha emitida (ROL) Radiação solar incidente (ROC) Radiação solar refletida

28 ROC = ROL

29 EFEITOS DE NUVENS NA RADIAÇÃO SOLAR E TERRESTRE

30 EFEITO ESTUFA Forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante impede que energia emitida pela terra seja totalmente perdida para o espaço e que o planeta perca seu calor fenômeno natural. Pode-se considerar a atmosfera transparente à OC e opaca à OL Vapor d água, CO2 e outros gases absorvem radiação mais intensamente no trecho de OL do espectro radiação terrestre. Efeito estufa intensificado ou antropogênico concentração de gases traço no ar absorvem energia emitida pela Terra aumento da temperatura média da superfície além dos 15ºC.

31 Figura 05 Esquema do efeito estufa na atmosfera. Fonte:

32 Tabela 1 Principais gases estufa e seu potencial de aquecimento global. Estimativa de contribuição ao aumento do efeito estufa. Fonte: adaptado de Baird, Gás CO2 CH4 N2O CFC-11 Halon-1301 HCFC-22 HFC134a Abundância Tempo de atual residência (anos) 365ppm ,72ppm ppb 120 0,27ppb 50 0,002ppb 0,11ppb 2ppt Taxa de eficiência de aquecimento (por molécula)