Читать книгу Replanteo y funcionamiento de instalaciones solares fotovoltáicas. ENAE0108 - Ramón Guerrero Pérez - Страница 15
3.3. La constante solar y su distribución espectral
ОглавлениеLa radiación solar llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas, que se desplazan por el espacio en todas las direcciones, ya que estas no necesitan un medio físico para poder desplazarse. Este fenómeno se denomina radiación.
La energía contenida en los rayos del sol se puede calcular a partir de la fórmula de Planck: E = h · f; donde:
E = Energía de la radiación (J).
h = Constante de Planck, cuyo valor es: 6.625 · 10-34 J s.
f = Frecuencia de las ondas de luz (s-1).
Partiendo de esta fórmula, se puede deducir que hay radiaciones muy energéticas (como los rayos gamma) y otras con menos energía (como los rayos infrarrojos). Esto se traduce, a su vez, en que existen radiaciones que no son capaces de atravesar la atmósfera terrestre, mientras que otras (como los rayos X) pueden atravesar tejidos.
La energía que llega a la parte alta de la atmósfera es una mezcla de radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja. Estas radiaciones constituyen la distribución espectral terrestre, que consiste en una gráfica en la que figuran las diferentes longitudes de onda en función de la energía.
El espectro electromagnético
La luz es un conjunto de ondas electromagnéticas (tienen componentes eléctricos y magnéticos) que se desplazan a la velocidad de 3 × 108 m/s (velocidad de la luz). Cada una de estas ondas tiene una frecuencia (f) y una longitud de onda (λ) y, dependiendo del valor de la última, la luz será o no visible (la ultravioleta e infrarroja no son visibles por el ojo humano). Se suele medir en nm (nanómetros: 1nm = 10-9).
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda (rayos gamma, rayos X) hasta las de mayor longitud de onda (ondas de radio). Mientras más corta sea la longitud de onda, más alta es la frecuencia de la misma.
La energía electromagnética, en una particular longitud de onda λ (en el vacío), tiene una frecuencia (f) asociada y una energía E. Por tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía, mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
Definición
Longitud de onda
Distancia que hay entre dos puntos consecutivos de una onda que tienen las mismas características (por ejemplo, dos máximos).
La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) se relacionan con la expresión:
λ = c / f
Aplicación práctica
El ojo humano percibe longitudes de onda comprendidas entre 400 y 700nm. La luz infrarroja es imperceptible por el ojo humano. Compruébelo numéricamente. (Frecuencia de la luz infrarroja = 3×1011Hz).
SOLUCIÓN
A partir de la frecuencia infrarroja, se calcula su longitud de onda:
1 λ = c / f
2 λ = 3 × 108 / 3 × 1011
3 λ = 0.001 m
Como se puede ver en el resultado, la longitud de onda de la radiación está muy por encima de la visible por el ojo humano.
Para conocer la cantidad de energía solar que llega a la frontera exterior que delimita la atmósfera, se establece la denominada constante solar, la cual mide la radiación sobre una superficie orientada en la dirección de los rayos solares. Su valor es de 1353 W/m2 y varía en torno a un 3 %, debido a la órbita elíptica de la tierra.
