La radiación solar

la radiación solar que incide en la superficie terrestre

La radiación solar es una importante variable meteorológica que sirve para conocer la cantidad de “calor” que recibiremos del sol en la superficie terrestre. Esta cantidad de radiación solar está siendo alterada por el cambio climático y la retención de gases de efecto invernadero.

La radiación solar es capaz de calentar la superficie del suelo y de los objetos (incluso la nuestra) sin apenas calentar el aire. Además esta variable es muy importante de cara a poder evaluar el trabajo que estamos haciendo en la lucha contra el cambio climático. ¿Quieres saber todo sobre la radiación solar?

La radiación solar atraviesa la atmósfera

radiacion del sol a la tierra

Cuando estamos en la playa en uno de estos días calurosos de verano, nos tumbamos “a que nos dé el sol”. Conforme permanecemos en la toalla más tiempo, vamos notando cómo nuestro cuerpo se va calentando y elevando su temperatura, hasta que necesitamos darnos un baño o ponernos a la sombra porque nos quemamos. ¿Qué ha ocurrido aquí, si el aire no está a tanta temperatura? Lo que ha ocurrido es que los rayos de sol han atravesado nuestra atmósfera y han calentado nuestro cuerpo sin apenas calentar el aire.

Algo parecido a lo que nos ocurre en esta situación, es lo que le ocurre a la Tierra: La atmósfera es casi ‘transparente’ a la radiación solar, pero la superficie terrestre y otros cuerpos situados sobre ella sí la absorben. La energía transferida por el Sol a la Tierra es lo que se conoce como energía radiante o radiación. La radiación va viajando a través del espacio en forma de ondas que van transportando la energía. Dependiendo de la cantidad de energía que lleven se van clasificando a lo largo del espectro electromagnético. Tenemos desde las ondas más energéticas como los rayos gamma, rayos X y ultravioleta, como los de menos energía como son los infrarrojos, microondas y las ondas de radio.

Todos los cuerpos emiten radiación

la radiación es emitida por todos los cuerpos en función de su temperatura

Todos los cuerpos emiten radiación en función de su temperatura. Esto viene dado por la ley de Stefan-Boltzmann que establece que la energía emitida por un cuerpo es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura. Es por esto que tanto el Sol, como un trozo de leña ardiendo, como nuestro propio cuerpo e incluso un trozo de hielo están radiando energía de una forma continua.

Esto nos lleva a plantearnos una pregunta: ¿por qué somos capaces de “ver” la radiación que es emitida por el sol o el trozo de leña ardiendo y no somos capaces de ver la que emitimos nosotros, la superficie de la Tierra o el trozo de hielo? Pues bien, esto depende en gran medida de la temperatura que alcanza cada uno de ellos, y por lo tanto, la cantidad de energía que emiten predominantemente. Conforme más temperatura alcancen los cuerpos, mayor será la cantidad de energía que emiten en sus ondas, y es por eso que serán más visibles.

El Sol se encuentra a una temperatura de 6.000 K y emite radiación fundamentalmente en ondas del rango visible (conocidas generalmente como ondas de luz), también emite radiación ultravioleta (que tiene más energía y por eso nos quema la piel en exposiciones largas) y el resto que emite es radiación infrarroja que no es percibida por el ojo humano. Es por eso mismo que no podemos percibir la radiación que emite nuestro cuerpo. El cuerpo humano se encuentra a unos 37 grados Celsius y la radiación que emite la hace en el infrarrojo.

Cómo trabaja la radiación solar

balance de radiación solar que incide en la superficie terrestre y que es devuelta al espacio y retenida en la atmósfera

Seguramente al conocer que los cuerpos están emitiendo continuamente radiación y energía se te venga otra pregunta a la cabeza. ¿Por qué si los cuerpos emiten energía y radiación no se van enfriando progresivamente? La respuesta a esta pregunta es sencilla: a la vez que están emitiendo energía, también la están absorbiendo. Existe otra ley que es la del equilibrio radiativo que dice que un objeto emite la misma cantidad de energía que la que absorbe, es por eso que son capaces de mantener una temperatura constante.

Así, en nuestro sistema tierra-atmósfera se producen una serie de procesos en los que se absorbe, emite y refleja energía, de manera que el balance final entre la radiación que llega al tope de la atmósfera procedente del Sol y la que sale al espacio exterior, es cero. Es decir que la temperatura anual promedio se mantiene constante. Cuando la radiación solar entra en la Tierra, la mayoría de ella es absorbida por la superficie terrestre. Muy poca parte de la radiación incidente es absorbida por las nubes y el aire. El resto de la radiación es reflejada por la superficie, los gases, las nubes y es devuelta al espacio exterior.

A la cantidad de radiación que es reflejada por un cuerpo respecto a la radiación incidente, se le conoce como ‘albedo’. Por tanto, podemos decir que el sistema tierra-atmósfera tiene un albedo promedio del 30%. La nieve recién caída o algunos cumulonimbos de gran desarrollo vertical, presentan un albedo cercano al 90%, mientras que los desiertos tienen cerca del 25% y los océanos, alrededor de un 10% (absorben casi toda la radiación que les llega).

¿Cómo medimos la radiación?

espectro electromagnético y ondas de energía

Para medir la radiación solar que recibimos en un punto, utilizamos un aparato llamado piranómetro. Este apartado consiste en un sensor encerrado en un hemisferio transparente que transmite toda la radiación de longitud de onda que sea muy pequeña. Este sensor dispone de unos segmentos blancos y negros alternados que van absorbiendo la cantidad de radiación de una forma distinta. El contraste de temperatura entre estos segmentos se va calibrando en función del flujo de radiación (se mide en watios por metro cuadrado).

También se puede obtener una estimación de la cantidad de radiación solar que recibimos mediante la medición del número de horas de sol que tenemos. Para ello, usamos un instrumento que se llama heliógrafo. Éste está formado por una esfera de vidrio orientada hacia el sur geográfico, que actúa como una gran lupa, concentrando toda la radiación recibida en un punto incandescente que va quemando una cinta de un papel especial graduada con las horas del día.

La radiación solar y el aumento del efecto invernadero

el aumento del efecto invernadero hace aumentar la cantidad de radiación absorbida en la atmósfera y aumentan las temperaturas

Antes hemos mencionado que la cantidad de radiación solar que entra en la Tierra y la que sale es la misma. Esto no es del todo cierto, porque de ser así, la temperatura media global de nuestro planeta sería de -88 grados. Necesitamos algo que  nos ayude a retener calor para poder tener la temperatura tan agradable y habitable que haga posible la vida en el planeta. Ahí es donde introducimos el efecto invernadero. Cuando la radiación solar incide en la superficie terrestre, ésta devuelve casi la mitad de nuevo a la atmósfera para expulsarla al espacio exterior. Pues bien, hemos comentado que las nubes, el aire y el resto de componentes atmosféricos absorben una pequeña parte de la radiación solar. Sin embargo, esta cantidad absorbida no es suficiente para poder mantener una temperatura estable y que haga habitable nuestro planeta. ¿Cómo podemos vivir con estas temperaturas?

Los llamados gases de efecto invernadero son aquellos gases que retienen parte de la temperatura que emite la superficie terrestre que devuelve de nuevo a la atmósfera. Los gases de efecto invernadero son: el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2), los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre, el metano, etc. Cada gas de efecto invernadero tiene una capacidad distinta para absorber radiación solar. Mientras más capacidad tenga para absorber radiación, más calor retendrá y no dejará que vuelva al espacio exterior.

el exceso de radiación solar absorbida provoca el calentamiento global y el cambio climático

A lo largo de la historia del ser humano, la concentración de gases de efecto invernadero (entre ellos el que más es el CO2) ha ido aumentando cada vez más. El auge de dicho aumento se debe a la revolución industrial y a la quema de los combustibles fósiles en la industria, la energía y el transporte. La quema de combustibles fósiles como el petróleo y el carbón, provocan emisiones de CO2 y metano. Estos gases en una emisión cada vez mayor provocan que retengan una gran cantidad de radiación solar y no permite que ésta sea devuelta al espacio exterior.

Esto es conocido como el efecto invernadero. Sin embargo, el aumento de este efecto que llamamos invernadero es contraproducente, puesto que lo que estamos haciendo es aumentar las temperaturas medias globales cada vez más. Conforme más concentración hay en la atmósfera de estos gases que absorben radiación, más calor van a retener y, por lo tanto, más van ascender las temperaturas.

La radiación solar y el cambio climático

El calentamiento global es conocido mundialmente. Este aumento de las temperaturas por la gran retención de radiación solar provoca un cambio en el clima global. No sólo significa que las temperaturas medias del planeta van aumentar, sino que el clima y todo lo que conlleva va a cambiar.

El aumento de temperaturas provoca desestabilizaciones en las corrientes de aire, masas oceánicas, distribución de especies, sucesión de las estaciones, aumento de fenómenos meteorológicos extremos (como sequías, inundaciones, huracanes…), etc. Es por eso que para poder volver a tener nuestro equilibrio radiativo de una manera estable, tenemos que reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y volver a tener nuestro clima.

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Ciencia

Germán Portillo

Graduado en Ciencias Ambientales por Universidad de Málaga. Dedicado a la educación ambiental. Mi objetivo es dar a conocer toda la información de... Ver perfil ›

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