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Introdução a radiação solar
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Introdução a radiação solar

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  • 1. Introdução a Radiação SolarI Escola de Verão da Estação Meteorológica do IAG-USPCurso “Explorando a Meteorologia” Samantha N. S. Martins Almeida MeteorologistaSite da Estação Meteorológica do IAG-USP: http://www.estacao.iag.usp.br/Site Pessoal: http://www.meteoropole.com.br
  • 2. Alguns números do Sol• Distância média até a Terra: 150 milhões de quilômetros• Diâmetro médio: 1,392×109 m (109x o diâmetro da Terra)• Temperatura na superfície: aprox. 6000°C• Temperatura no núcleo: aprox. 15,7 × 106 °C
  • 3. Como o Sol gera sua energia? Essa reações de fusão liberam energia equivalente a 3,83 x 1026 W por segundo. 9,15 x 1016 toneladas de TNT por segundoReações de fusão nuclearFusão de dois átomos do elemento químicoHidrogênio (H), que resulta no elementoquímico Hélio (He).
  • 4. Energia Solar que chega até a TerraProblema de Escala!Se o Sol tivesse 16,51cm de Problema de Excentricidade!diâmetro , Terra teria 0,15cm e A trajetória da Terra em torno doa distância entre eles seria de 18 Sol é elíptica, mas é uma elipsepassos! [veja mais aqui] pouco excêntrica (~quase~ circular). Veja mais aqui.
  • 5. Energia Solar que chega até a Terra O que vai determinar a quantidade de energia solar que chega até a superfície é a inclinação do eixo terrestre (~23°) Estações do ano! Leia Mais
  • 6. Energia Solar que chega até a Terra As Estações do Ano Leia Mais
  • 7. Características da Energia Solar: energia eletromagnética
  • 8. Energia EletromagnéticaA luz solar é uma forma de energia chamada Energia Eletromagnéticaou Radiação Eletromagnética. Todos os objetos que emitem luz emitemradiação eletromagnética.Energia Eletromagnética: combinação entre um campo elétrico E e umcampo magnético M.Mecânica Quântica: a energia eletromagnética é consequência dodeslocamento dos fótons.
  • 9. Energia EletromagnéticaAs ondas eletromagnéticas deslocam-se sempre na velocidade da luz (c) : c f : comprimento de onda f: frequênciaConsiderando que a velocidade da luz no vácuo (c) seja constante: a frequência (f) é inversamente proporcional ao comprimento deonda ( ). isto é, quando f aumenta, diminui, e vice-versa
  • 10. Energia EletromagnéticaVeja o exemplo: A onda verde tem o comprimento de onda ( ) duas vezes maiorque o da onda vermelha Observe que, para um mesmo intervalo de tempo, a onda ondavermelha oscila duas vezes enquanto a onda verde oscila uma vez.Isto é, a frequência da onda vermelha é duas vezes maior que a daonda verde. Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
  • 11. Espectro EletromagnéticoComo a velocidade da luz sempre é constante, temos várias combinaçõesentre e f. Cada comprimento de onda possuic f uma frequência diferente.A radiação solar é composta por
  • 12. Espectro Eletromagnético 0,0028976 (Lei de Wien)max T
  • 13. Espectro EletromagnéticoLevando em consideração a Lei de Wien: 0,0028976 0,0028976 max 0,0000004m 4.10 7 m T 6000 Temperatura média da superfície do Sol (3° slide), só que em KelvinA emissão máxima do Sol ocorre na região visível do espectroMas isso não significa que o Sol não emita radiação em outras regiões doespectro!
  • 14. Espectro Eletromagnético Diferentes retratos do Sol em diferentes comprimentos de onda. Fonte
  • 15. Espectro eletromagnético - Visível > >f A parte visível do espectro é normalmente associada as cores do arco-íris.
  • 16. Espectro eletromagnético - VisívelQuando a Radiação Solar chega na Terra: A superfície da Terra, as nuvens, o gás Ozônio (O3) e alguns tipos de poeira absorvem radiação solar [visível]. Após a absorção da radiação solar, a superfície da Terra emite radiação solar [infravermelho]. A radiação infravermelha é absorvida por alguns gases da atmosfera.
  • 17. Espectro eletromagnético - InfravermelhoLevando em consideração a Lei de Wien (desta vez para a Terra): 0,0028976 0,0028976 max 0,0000096m 10 5 m T 300 Temperatura média da superfície da Terra, em Kelvin.A emissão máxima da Terra ocorre na região infravermelha do espectro!
  • 18. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação Terrestre
  • 19. Espectro eletromagnético - DefiniçõesAgora que conhecemos algumas propriedades advindas da Lei de Wien:Sinônimos para Radiação Solar:-Ondas Curtas-VisívelSinônimos para Radiação Terrestre:-Ondas Longas-Infravermelho
  • 20. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação TerrestreOs dois instrumentos abaixo medem radiação integrada em todo o espectro! Piranômetro: também mede a radiação solar total Actinógrafo: Radiação solar Radiação Solar total = Radiação total Solar que vem direto do Sol + Radiação Solar Espalhada
  • 21. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação TerrestreAlguns piranômetros são projetados para medir em apenas uma região do espectro: Piranômetro projetado para medir apenas radiação UV!
  • 22. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação TerrestrePara medir apenas a radiação solar direta: Pireliômetro Fonte: Estação de Caicó
  • 23. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação TerrestrePara medir a radiação terrestre: Saldo-radiômetro (ou saldo-piranômetro, net-piranômetro).
  • 24. Instrumentos para medir a Radiação Solar e Radiação TerrestreHeliógrafo: mede a quantidade de horas de brilho solar. Não faz nenhum tipode medida de energia, faz apenas uma medida de luminosidade
  • 25. Efeitos biológicos da Luz Solar
  • 26. Espectro eletromagnético – Efeitos Biológicos
  • 27. Espectro eletromagnético – Efeitos BiológicosRaios gama ( ) Raios-X Não chegam até a superfície Raios ultravioleta Chegam parcialmente até a superfície
  • 28. Espectro eletromagnético – A radiação ultravioleta Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
  • 29. Espectro eletromagnético – A radiação ultravioleta Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
  • 30. Espectro eletromagnético – A radiação ultravioleta Camada de Ozônio Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
  • 31. A camada de ozônioO gás Ozônio (O3) , presente na camada deozônio absorve a maior parte da radiaçãoultravioleta.Durante o processo de absorção, o gásoxigênio (O2) presente na estratosfera édestruído pela radiação UVC, virando dosátomos solitários de oxigênio. Esses átomossolitários são instáveis e por isso acabamsendo recebidos pelo O2 que não foidestruído. Temos então uma formação demais moléculas de O3 que absorvem aradiação UVB e se dissocia em O2 e O. É ochamado Ciclo de Chapman.
  • 32. ‘Buraco’ camada de ozônioCFC’s: elementos totalmente inertes, usados como gás de refrigeração.Na atmosfera. Devido aos movimentos atmosféricos, foramtransportados para os pólos. Reagem com o O3, destruindo-o.Buraco na camada de ozônio: fenômeno bem localizado . Diminuição daconcentração de ozônio nas regiões polares.
  • 33. ‘Buraco’ camada de ozônio Leia Mais
  • 34. ‘Buraco’ camada de ozônio O Protocolo de Montreal sobre substâncias que destroem a camada de ozônio é um tratado internacional que propõem cessar/diminuir a produção de um determinado número de substâncias responsáveis pela depleção do ozônio estratosférico. O tratado foi assinado em 16/09/1987 e entrou em vigor em 01/01/1989. Desde então, sofreu 5 revisões: 1990 (Londres), 1992 (Copenhague), 1995 (Viena), 1997 (Montreal) e 1999 (Pequim). Devido ao grande apoio e implementação, tal tratado é sempre lembrado como um exemplo de cooperação internacional. Leia Mais
  • 35. Espectro eletromagnético – A radiação ultravioletaAgora já sabemos que a radiação UV:  É a radiação entre os comprimentos de onda entre 100 e 400 nm, dividida em:  UVC (100 – 280 nm) – não chega à superfície  UVB (280 – 315 nm) – fortemente absorvida pelo O3  UVA (315 – 400 nm) – compõem a maior parte da R-UV  Atinge a superfície em pequenas quantidades, porém suficientes para provocar efeitos fotoquímicos e fotobiológicos importantes.
  • 36. A radiação ultravioleta: Conscientizando a populaçãoO índice é uma forma de facilitar oacesso a informação, tornando-a maissimples.
  • 37. A radiação ultravioleta:Conscientizando a população
  • 38. A radiação ultravioleta:Conscientizando a população Veja o índice todos os dias e em outras localidades aqui.
  • 39. A radiação ultravioleta: Conscientizando a populaçãoÍndice UV é forma de quantificar simplificadamente a quantidade de radiação UV quechega na superfície. O valor do índice vai depender principalmente de seis fatores: 1) Altitude do Local: Quanto mais alta é a localidade, menos densa é a atmosfera e, portanto, menos R-UV é espalhada e absorvida. Portanto, maior é a quantidade de R-UV na superfície. A R-UV incidente aumenta cerca de 10 a 12% a cada quilômetro de altitude.
  • 40. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população2) Localização geográfica:Quanto mais próximo do Equador, mais radiação solar incidente econsequentemente, mais radiação UV:
  • 41. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população3) Hora do diaCerca de 20 a 30% da quantidade de R-UV no verão chega a Terra emtorno do meio-dia (entre 11h e 13h), e cerca de 70 a 80% entre as 9h e15h.
  • 42. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população4) Estações do anoInverno: menos radiação solar global.
  • 43. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população5) Condições atmosféricas: nuvens e aerossóis
  • 44. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população6) Tipo de superfície: neve, areia...A radiação solar é refletida pela superfície
  • 45. A radiação ultravioleta: Conscientizando a populaçãoProteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar
  • 46. A radiação ultravioleta: Conscientizando a populaçãoProteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar Mais informações no Programa Sol Amigo
  • 47. A radiação ultravioleta: Conscientizando a população Os casos de câncer de pele não-melanoma são os mais comuns entre todos os tipos de câncer diagnosticados no Brasil; Estudos revelam uma população despreparada em relação aos métodos de proteção, e desinformada sobre os efeitos da R-UV sobre a saúde; Os níveis de R-UV, em condições de céu claro, são muito elevados na maior parte do ano e em quase todo território brasileiro; A prevenção ao câncer de pele, assim como de qualquer tipo de doença, resulta em tratamentos menos traumáticos e mais positivos, bem-estar social e economia para os cofres públicos. Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
  • 48. A radiação ultravioleta: Conscientizando a populaçãoPara finalizar: não existe bronzeado seguro.

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