A atmosfera e a radiação solar

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A atmosfera e a radiação solar

  1. 1. Radiação Solar
  2. 2. A Atmosfera e a Radiação Solar O Sol irradia para o espaço, emtodas as direcções, quantidades deenergia elevadíssimas , mas só umapequena parte atinge a superfície daTerra.A quantidade de energia solarrecebida à superfície da Terra variade lugar para lugar, havendo, então,uma variação e uma distribuiçãodesigual desta energia à superfície daatmosfera e no globo .A energia solar (Energia provenientedo Sol, sob a forma de ondaselectromagnéticas) é responsávelpor todos os processos físicos equímicos e pelos fenómenosbiológicos e meteorológicos que sefazem sentir à superfície da Terra.
  3. 3. Assim, deve-se àenergia solar:- o ciclo da água ouciclo hidrológico;- a desigualrepartição datemperatura;- a diversidade de climas, desde os climas frios das regiõespolares, passando pelos temperados das latitudes médias, aosquentes e húmidos das regiões equatoriais.
  4. 4. A radiação solar é um fenómeno de natureza electromagnética, propagando-se segundo um movimento ondulatório. A velocidade da radiação solar é de 300 000 km/s, levando cerca de oito minutos a chegar à Terra. Esta é constituída por radiações simples, referenciadas pelo seu comprimento de onda ou pela sua frequência. RELAÇÃO ENTRE O COMPRIMENTO DE ONDA E A FREQUÊNCIADevido à sua elevada temperatura (ronda os 6000 °C na sua superfície), o Solemite radiações de pequeno comprimento de onda, isto é, de elevadafrequência.
  5. 5. Ao conjunto das radiações solares simples dá-se o nome de espectroelectromagnético ou espectro solar.Radiações visíveis: que correspondem às sete cores do arco-íris designando-sevulgarmente por janela óptica.Radiações invisíveis: com um pequeno comprimento de onda (para a esquerdadas radiações visíveis) surgem as bandas do ultravioleta e com um grandecomprimento de onda (para a direita das radiações visíveis) surgem as bandas doinfravermelho.
  6. 6. A atmosfera: filtro da radiação solarEm consequência da enorme distância a que a Terra se encontra do Sol, apenas umpequena parte da radiação por ele emitida atinge o limite superior da atmosfera(Constante Solar).constante solar — quantidade de energia que recebe em cada metro quadrado desuperfície da camada superior da atmosfera. Sistema Solar Mercúrio Vénus Terra Marte Júpiter Neptuno Saturno Urano Plutão
  7. 7. Apenas 48% do total da radiação solar que chega ao limite superior da atmosfera (ConstanteSolar) consegue atingir a superfície do globo. Os processos atmosféricos que explicam a perdade 52% Radiação Solar são : - Absorção ( 21%) - Reflexão (25%) - Difusão (6%) Absorção - É feita essencialmente pelo 31% +21%=52% Ozono Estratosférico que absorve grande 21% parte das radiações ultravioletas e pelo vapor de água , dióxido de carbono, poeira e nuvens que se encontram na troposfera que retêm as radiações infravermelhas. Reflexão – Ocorre no limite superior da atmosfera, nas nuvens e na superfície terrestre, incluindo Oceanos, mares, lagos e rios a que se chama Albedo. Difusão – Resulta de inúmeras reflexões dos raios solares sobre as moléculas de gás e partículas sólidas que se encontram em suspensão na atmosfera (poeira e impurezas).
  8. 8. ALBEDO DE UMA SUPERFÍCIEA radiação solar, ao incidir sobre qualquer corpo, vai, em maior ou menor quantidade, sofreruma mudança de direcção, sendo reenviada para o espaço por reflexão. Albedo - É a energia reflectida por uma superfície em relação ao total de energia nelaincidente (expresso em percentagem).- As superfícies de cor clara, como a neve, têm um albedo elevado, reflectindo quase atotalidade da energia solar nelas incidente, logo não aquecem muito.-As superfícies de cor escura têm um albedo muito fraco, o que se traduz numa grandeabsorção de radiação solar e num consequente aquecimento.- Por outro lado, quanto maior a inclinação dos raios solares maior é a albedo.
  9. 9. A radiação terrestreUma das maiores contribuições da radiação solar é o aquecimento do nosso planeta, sem oqual a temperatura média na Terra seria de aproximadamente -238 °C e a água apenas existiriano estado sólido.Ao ser absorvida pela Terra, a radiação solar converte-se em energia calorífica, aquecendo asuperfície terrestre. Esta, por sua vez, emite a mesma quantidade de energia querecebe, encontrando-se, por isso, em equilíbrio térmico (EFEITO DE ESTUFA)A radiação terrestre – radiação emitida pela Terra – processa-se em grande comprimento de onda (radiaçãoinfravermelha), ao contrário da radiação solar que é, essencialmente, de curto comprimento de onda.
  10. 10. Nota - Ter em atenção que o efeito de estufa é um fenómeno natural e necessário ao equilíbriotérmico da Terra. O problema que se põe, desde há décadas, prende-se com o aumento deintensidade deste fenómeno provocado pela acção humana (poluição).
  11. 11. O Efeito de estufa explica o facto de as temperaturas nocturnas não baixarem tantoquanto seria de esperar, já que, durante a noite, a Terra não recebe energia do Sol. Porisso, quando o céu está nublado, as temperaturas são, geralmente, mais elevadas do quese o céu estiver limpo CONSEQUÊNCIAS DO AUMENTO DO EFEITO DE ESTUFA
  12. 12. A VARIAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR Apesar de, a nível global, existir um Equilíbrio energético ou Térmico (energia perdida é igual à energia recebida), tal não acontece na maior parte das regiões da Terra.Zona Intertropical – A quantidade deEnergia recebida à superfície é superioraquela que é emitida pela Terra( Excedente energético e de calor).Zona Temperada – A quantidade deEnergia recebida à superfície é igualaquela que é emitida pela Terra( Equilíbrio energético e de calor)Zona Fria – A quantidade de Energiarecebida à superfície é inferior aquelaque é emitida pela Terra( Défice energético e de calor)NOTA: Apesar destas diferenças, o Equilíbrio Energético Global é uma realidade, devidoessencialmente à dinâmica da atmosfera que faz a transferência de energia entre as regiõesexcedentárias para as regiões deficitárias
  13. 13. Os factores responsáveis pela variação da radiação solarA variação da radiação solar à superfície depende de uma série de factores, dos quaissalientam:a) A forma esférica da Terra responsável pela Inclinação dos raios solares.b) O movimento de Translação responsável pela desigualdade dos dias e das noites. a) Inclinação dos raios solares.
  14. 14. 11 – Nas regiões perto do Equador:a) Os raios solares incidem verticalmente 2 (menor obliquidade)b) A massa atmosférica a atravessar é menorc) A superfície a aquecer é menord) Maior quantidade de energia recebidae) Logo, as temperaturas são mais elevadas 2 – Nas regiões Polares: 2 1 a) Os raios solares incidem com maior obliquidade b) A massa atmosférica a atravessar é maior c) A superfície a aquecer é maior d) Menor quantidade de energia recebida e) Logo, as temperaturas são mais baixas Assim se explica o défice térmico das regiões das latitudes mais elevadas e o excesso energético das regiões com latitudes mais baixas. É o Movimento de Translação da Terra que faz variar , ao longo do ano, a duração dos dias e das noites .
  15. 15. b) O Movimento de Translação
  16. 16. CONCLUSÃO1 – Portugal, no Solstício de Junho ( Verão), recebe as maiores quantidades de energia porque :a) O Sol encontra-se a incidir directamente no Trópico de Câncer (menor obliquidade),b) A massa atmosférica a atravessar é menor,c) A Superfície a aquecer é menor,d) Os dias são maiores do que as noites o que aumenta o tempo de exposição aos raios solares.2– Portugal, no Solstício de Dezembro ( Inverno), recebe as menores quantidades de energia porque :a) O Sol encontra-se a incidir directamente no Trópico de Capricórnio (maior obliquidade),b) A massa atmosférica a atravessar é maior,c) A Superfície a aquecer é maior,d) Os dias são menores do que as noites o que diminui o tempo de exposição aos raios solares.
  17. 17. A distribuição da radiação solar em Portugal Portugal Continental por localizar-se numa faixa compreendida entre os 37 e42 graus Norte regista valores de radiação bastante significativos mas com grande variabilidade anual e espacial.A distribuição anual da radiação solar A distribuição anual da Temperatura Os valores de radiação global média mais elevados registam-se no Verão, sobretudo durante o mês de Julho, enquanto os mais baixos se verificam no Inverno
  18. 18. A distribuição espacial da radiação solar 1 - Os valores da radiação solar global aumentam, em geral, de norte para sul, verificando-se também, na região central, um aumento no sentido Litoral- Interior. 2 - O aumento da radiação global de norte para sul é mais acentuado no Inverno, enquanto a variação Litoral-Interior é mais notória no Verão. 3 - No Inverno, os valores mais elevados encontram-se também no Sul, com uma inflexão para norte, pelo vale inferior do Tejo e até ao vale do Mondego. Os valores mais baixos alargam-se, agora, a todo o extremo norte.
  19. 19. Factores responsáveis pela desigual distribuição da Radiação Solar em Portugal1- Latitude - As regiões do Sul recebem sempre maior quantidade de radiaçãosolar, devido à menor inclinação dos raios solares.2- Proximidade do mar - As área próximas do mar são geralmente maisnebulosas logo recebem a radiação solar com menor intensidade, pois asnuvens reflectem e absorvem parte da radiação solar incidente.3- Número de horas de insolação – Em geral, o número do horas em que oSol se encontra acima da linha do horizonte aumenta de norte para sul e doLitoral para o Interior .4- Altitude – As áreas com maior altitude têm maior nebulosidade e, emconsequência, uma redução do número de horas de Sol descoberto.5- Exposição das vertentes - as vertentes voltadas a sul estão mais expostas aoSol e, como tal, têm maior insolação (encostas soalheiras), as vertentes voltadasa norte têm mais horas de sombra e, por isso, nelas a insolação é menor(encostas umbrias).
  20. 20. A distribuição da Temperatura em PortugalEm Portugal, apesar da amenidade das temperaturas regista-se uma variaçãoanual e uma distribuição espacial bastante significativas. Isotérmicas - São linhas que unem pontos de igual temperatura média.
  21. 21. A distribuição espacial da Temperatura em Portugal Distribuição da temperatura Média Janeiro JaneiroA distribuição das Isotérmicas revelam que:a) Os valores mais baixos de temperatura registam-se no Nordeste Transmontano.b) Os valores mais elevados de temperatura registam-se na Costa Alentejana e Litoral Algarvio.Factores responsáveis:Latitude - Embora as diferença de latitude no nosso país não sejam significativas, elas são suficientes para explicar a variação da temperatura registada entre as regiões a Norte e as regiões a Sul.Continentalidade – As regiões do nosso país que se encontram afastadas do mar (Interior) registam valores mais baixos de temperatura dado que estão afastados da acção moderadora do mar. (Os oceanos aquecem e arrefecem mais lentamente do que o Interior do Território).
  22. 22. A distribuição espacial da Temperatura em Portugal Distribuição da temperatura Média Julho JulhoA distribuição das Isotérmicas revelam que:a) Os valores mais baixos de temperatura registam-se junto ao Litoral.b) Os valores mais elevados de temperatura registam- se na faixa do interior do Pais.Factores responsáveis:Continentalidade – As temperaturas vão aumentando de Oeste-Este revelando a influência clara do maior ou menor afastamento do Oceano. As regiões do nosso país que se encontram afastadas do mar (Interior) registam valores mais elevados de temperatura dado que estão afastados da acção moderadora do mar. (O Interior aquece e arrefece mais rapidamente do que o Litoral do Território).
  23. 23. Temperatura Mínima Anual Temperatura Máxima Anual Variação da Amplitude Térmica
  24. 24. A VALORIZAÇÃO ECONÓMICA DA RADIAÇÃO SOLARAs condições específicas do território português (temperaturas amenas e uma elevadainsolação média) fazem da radiação solar um recurso a valorizar, cuja potencializaçãoeconómica poderá ser feita quer através do turismo quer do aproveitamento da energia solar. 1 - O turismo é a actividade económica que mais beneficia da excelente reputação climática de Portugal e uma das razões que atrai anualmente um grande número de estrangeiros. O turismo dominante é o balnear ou de praia dado possuirmos um clima ameno e uma vasta costa de praia. A amenidade do Inverno e, sobretudo, das estações intermédias, atrai um turismo sénior sobretudo vindo do Norte da Europa para o nosso Algarve.
  25. 25. 2 - A energia solar Em Portugal existem potencialidades significativas de aproveitamento de energia solar ( sob a forma de energia térmica como na produção de energia eléctrica) que importa valorizar, ainda mais tratando-se de uma fonte de energia gratuita, limpa e inesgotável, cujo contributo poderá ser relevante para a diminuição da nossa dependência em relação ao exterior e para a sustentabilidade ambiental. a) Nos sistemas térmicos,a energia solar é captadaatravés de colectores queutilizam apenas aradiação solar directa,estando dependentes dainsolação. É utilizada noaquecimento de edifíciose de águas para usodoméstico, em indústrias,hotéis, piscinas, etc.
  26. 26. b) Na produção de energia eléctrica - Os sistemas fotovoltaicos convertemdirectamente a radiação solar em energiaeléctrica, através de células fotovoltaicasque transformam a energia solar numacorrente de electrões. Têm a vantagem deaproveitar também a radiação difusa, emsituações de fraca nebulosidade.Portugal é um dos países mais ricos daEuropa em termos de energia solar. Ainsolação em Portugal Continental variaentre 1800 e 3100 horas de sol por ano.Para aproveitar este recurso estão a serinvestidos quase 600 milhões de euros empainéis fotovoltaicos.
  27. 27. Existem algumas limitações que é necessário ultrapassar para viabilizar o aproveitamentoda energia solar:• Esta forma de energia está sujeita à variabilidade da radiação solar, que é interrompidadurante a noite e diminui no Inverno que é o período de maior consumo de energia.• Grande investimento de capital, dado que os materiais necessários são ainda muito caros;• Disponibilidade de vastas áreas, pois as centrais solares ocupam muito espaço;• Proximidade dos centros urbanos a abastecer, para reduzir as perdas por transporte.

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