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Ciências Prof. Vilma

Todas atividades podem ser feitas no caderno.

Faça leitura com muita atenção.

O que é Radiação Solar? A radiação solar é a energia emitida pelo Sol em ondas eletromagnéticas. O sol irradia ondas em várias frequências e comprimentos de onda do espectro eletromagnético, mas a maior parte dessa energia encontra-se na faixa da luz visível, radiação infravermelha e ultravioleta.

A Terra absorve 1,5 x 1018 quilowatts hora de energia do Sol, e esse é o motor da vida e fonte de variações climáticas.

A energia é emitida pela camada externa do Sol, chamada fotosfera, que tem aproximadamente 300 km de espessura e temperatura de 5800 K.

Essa camada de plasma emite ondas de 100 nm a 3000 nm (3 μm), sendo a maior parte delas na faixa que corresponde à luz visível verde-amarela da.

Interação com a Terra

Quanto a interação da radiação solar com a terra, essas ondas podem ser refletidas, absorvidas, transmitidas ou difundidas.

Cerca de 35% da radiação é refletida. Nuvens, gelo e neve refletem com maior eficiência por terem cor branca, mas a superfície do solo e água também dissipa energia de volta para o espaço.

Prisma de Newton

Outra porção se perde por difusão. Quando ondas mudam de meio de propagação, ocorre a refração. O feixe de luz solar entrando na atmosfera é decomposto em suas ondas componentes pela mudança do vácuo para o ar, como no famoso experimento do Prisma de Newton.

Os comprimentos de onda mais curtos se dispersam com velocidade diferente dos mais longos, de forma que enxergamos o céu azul.

Gases de proteção

Diferentes gases absorvem radiação em diferentes níveis energéticos. A camada de ozônio, por exemplo, que se encontra entre 15 e 35 quilômetros de altitude e tem cerca de 10 km de espessura, absorve grande parte dos raios ultravioleta que chegam ao planeta. O vapor de água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2) absorvem comprimentos de onda maiores.

Esse é o fator que possibilita o aquecimento global. A radiação terrestre, ou seja, as ondas que a terra emite de volta para o espaço, estão no intervalo infravermelho do espectro.

Energia

Essa energia vem da conversão da radiação solar em ondas infravermelhas (calor) pela superfície terrestre. Entretanto, o CO2 tem a capacidade de absorver o infravermelho e as crescentes emissões humanas de dióxido de carbono aumentam a retenção do calor na terra.

Apenas a fração que atinge a superfície do planeta e que não é refletida de volta ao espaço pode ser aproveitada pelos seres vivos.

Os organismos capazes de fotossintetizar utilizam a energia solar para transformar gás carbônico e água em glicose e oxigênio, assim sustentando quase todas as cadeias alimentares do planeta.

O ser humano tem desenvolvido seus próprios meios de transformar o potencial solar em energia mecânica, térmica ou elétrica. Usinas heliotérmicas, placas fotovoltaicas e de aquecimento solar são

Exemplos disso.

Radiação Solar

A atmosfera pode ser considerada uma gigantesca máquina térmica, alimentada pela energia externa oriunda do Sol, a radiação solar, que fornece 99,97% da energia utilizada no sistema Terra.

A biosfera é um sistema vivo que não pode ser desconectado do fluxo de energia proveniente do Sol. Em última análise, os seres vivos dependem dessa energia para realizar as atividades metabólicas: são “máquinas biológicas”, movidas a energia solar.

Tipos de radiação solar

A emissão solar é uma mistura de radiações com diferentes comprimentos de onda. Distinguem-se três frações:

·         A luz ou radiação visível é o que a visão humana pode perceber; contém 42% da energia da emissão solar e pode ser decomposta em radiações de cores distintas que vão do violeta ao vermelho. A radiação visível contém a energia adequada para ser aproveitada pela fotossíntese. (Veja: Luz Visível).

·         A radiação ultravioleta representa 9% da energia total. Tem menor comprimento de onda que a luz visível e não pode ser percebida pelas pessoas. E uma radiação energética e, portanto, capaz de provocar a ruptura de certas ligações químicas, levando à desorganização das moléculas. (Veja: Radiação Ultravioleta).

·         A radiação infravermelha equivale a 49% da energia emitida pelo Sol, e seu comprimento de onda é maior do que o da luz. Também não é percebida pelo ser humano. Tem pouca energia e só produz agitação térmica, isto é, esquenta os corpos a ela expostos. (Veja: Radiação Infravermelha).

Como radiação solar chega à superfície da Terra

A atmosfera funciona como um filtro para a radiação solar, que deixa passar certos comprimentos de onda e reflete ou retém outros.

Na parte alta da atmosfera está localizada a camada de ozônio, que absorve uma pequena porcentagem da radiação total, correspondente à radiação ultravioleta, nociva aos seres vivos. Uma parte da radiação é refletida para o espaço pelas camadas mais altas da atmosfera.

Outra parte é absorvida pelos gases responsáveis pelo efeito estufa: vapor d agua, gás carbônico, metano etc.

Ao solo, chega somente 47% da radiação que penetrou na alta atmosfera. Dessa energia, 25,8% são absorvidos pela água; 21% pelo solo e apenas 0,2% é utilizado na fotossíntese.

Ainda assim, a energia absorvida pelo meio físico (água e solo) é responsável por colocar em movimento as circulações atmosférica e marítima, que são vitais para o funcionamento da biosfera.

A distribuição da radiação sobre o planeta

Nem todos os pontos da superfície terrestre recebem a mesma quantidade de radiação solar. A posição da Terra em relação ao Sol e o movimento dela ao redor de sua estrela fazem que as regiões localizadas próximo à Linha do Equador, por exemplo, recebam mais energia do que as localizadas próximo aos polos, e que no verão haja mais energia do que no inverno.

Os valores mais altos de radiação próxima ao solo foram registrados em alguns desertos, onde observaram-se medidas de 220 kcal/(cm²/ano). Os valores mínimos foram registrados nos polos, onde há estimativas inferiores a 80 kcal/(cm²/ano).

Distribuição da radiação solar que chega à superfície terrestre, expressa em kcal/(cm²/ano).

Como a radiação solar é medida?

Alguns observatórios meteorológicos realizam um controle diário do número de horas de sol e da quantidade de energia recebida nos locais em que estão instalados.

O número de horas de insolação é medido por meio de um aparelho denominado heliógrafo, que consiste numa esfera de vidro que concentra os raios solares sobre uma fita de papel, na qual se marcam as horas. Na ausência de nuvens, a luz queima a folha de registro, deixando um rastro carbonizado que pode, então, ser medido. Já a energia da radiação solar é medida com aparelhos chamados solarímetros.

A constante solar

A quantidade de energia radiante que chega ao limite da alta atmosfera recebe o nome de constante solar e tem um valor aproximado de 2 cal/(cm²/min).

Apesar do nome, essa quantidade de energia varia de acordo com a distância entre o Sol e a Terra e também segundo a intensidade da atividade solar.

Em um ano, um centímetro quadrado da alta atmosfera recebe em torno de 438 kcal, quantidade que equivale, por exemplo, à sétima parte do consumo energético médio diário de uma pessoa adulta.

Atividades

      1)      Oque você aprendeu sobre?

Radiação solar.

Tipos de radiação.

Distribuição da radiação no planeta.

OBS: A atividades podem ser imprimidas e coladas no caderno ou copiadas.

       O conteúdo para prova será em cima das atividades postadas no blog da escola.

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