Energia: do Sol para a TerraEnergia: do Sol para a Terra

• O Sol é a mais potente fonte energética na proximidade da Terra.O Sol é a mais potente fonte energética na proximidade da Terra.

• A energia por ele libertada é transportada até à Terra sob a forma A energia por ele libertada é transportada até à Terra sob a forma de radiação electromagnética, de uma forma genérica, sob a de radiação electromagnética, de uma forma genérica, sob a forma de “luz”.forma de “luz”.

Existem diferentes radiações electromagnéticas, sendo o seu conjunto designado por espectro electromagnético

Algumas destas radiações são bem nossas conhecidas do quotidiano

•O que têm de comum as várias radiações e o que as diferencia?

As radiações electromagnéticas são explicadas com base em dois modelos:

1. Ondulatório, em que se reconhece uma semelhança entre a sua propagação e a das ondas mecânicas, como sejam as ondas à superfície de um lago;

2. Corpuscular, em que se admite que a radiação é formada por pequenos corpúsculos de luz, que Einstein designou por fotões.

O número de ciclos realizados por unidade de tempo é designado por frequência, υ ou f , cuja unidade no SI é o hertz (Hz), ou seja ciclo por segundo.

A distância entre dois pontos na mesma fase de vibração (perturbação) designa-se por comprimento de onda, λ, cuja unidade no SI é o metro (m).

Numa onda que se propaga ao longo duma mola , onda mecânica, a mola desloca-se para cima e para baixo relativamente ao ponto de equilíbrio, retomando a sua posição inicial.

Esse movimento constitui um ciclo da onda.

.

c

Também numa onda electromagnética (radiação) há uma grandeza que “oscila” entre dois valores limite, permitindo definir um ciclo para a radiação e consequentemente uma frequência.

A frequência duma radiação electromagnética é a grandeza distintiva duma radiação. Ela é independente do meio em que a radiação se propaga.

Também para as radiações electromagnéticas se pode definir um comprimento de onda, que se relaciona com a frequência da radiação através da expressão

Em que c é a velocidade da luz no vazio: 3,0x108 m/s

Note-se que do conjunto de radiações com frequências distintas, o olho humano só é sensível a uma estreita gama de frequências :

Cor Comprimento de onda(nm) frequência(1012 Hz)

Vermelho 780-622 384-482

                             622-597 482-503

Amarelo 597-577 503-520

Verde 577-492 520-610

Azul 492-455 610-659

Violeta 455-390 659-769

Laranja

Qual a energia transportada por uma radiação electromagnética?

A resposta a esta questão socorre-se essencialmente do modelo corpuscular.De acordo com este modelo, cada corpúsculo de luz, fotão, transporta um quantum de energia dada pela expressão

.hE em que h é a constante de Planck = 6,626 x 10-34 J s

A energia transportada por um feixe de radiação monocromática é sempre um número inteiro de quanta

n.h.E

Balanço energético da Terra• A temperatura média do globo Terrestre (Terra +

atmosfera) varia muito pouco ao longo de um largo nº de anos, apesar da incidência solar não ser a mesma em todo o globo e não ser igual ao longo de um ano.

• O Balanço energético resulta da aplicação da Lei da conservação da Energia

Prad.proveniente do sol = P rad. emitida pelo globo terrestre

Constante Solar (S) é a potência da radiação solar que incide perpendicularmente no topo da atmosfera por cada metro quadrado.

S = 1370 W/m2

Nem toda a radiação solar que atinge o topo da atmosfera atinge a superfície da Terra

• Parte dela é absorvida (termosfera (UV-C) e

estratosfera (UV-B)) e diz-se que a atmosfera é opaca a essas radiações.

•Parte delaé reflectidano topo daatmosfera

para oespaço

Nem toda a radiação solar que atinge o topo da atmosfera atinge a superfície da Terra

•Outra parte é transmitida e chega à superfície da Terra. Diz-se que a atmosfera é transparente a essas radiações – janelas atmosféricas

E total da rad. inc. = E rad. absorvida + E rad. reflectida + E rad. transmitida1 = α + ρ + τ

As fracções de energia que são absorvidas (α), reflectidas (ρ) e transmitidas (τ)dependem das propriedades do corpo e da frequência da radiação

Albedo• A radiação solar incidente que é reflectida

na atmosfera, nas nuvens e na superfície da Terra constitui o albedo do planeta

Só 25% é radiaçãodirecta do Sol

26% é radiaçãoreflectida e dispersa

pelas nuvens e atmosfera

APSA pág. 50 exercícios 1 a 3

Exercícios 1 a 8, pág. 52 e 53