El sol hace ruido
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Casi toda la energía disponible en la superficie de la Tierra procede del sol. El sol obtiene su energía del proceso de fusión nuclear. Este proceso se produce en el núcleo o interior del sol, donde la temperatura y la presión son extremadamente altas. Durante la mayor parte de la vida del sol, la energía procede de la fusión de núcleos de hidrógeno. En este proceso (explicado de forma sencilla), se fusionan cuatro núcleos de hidrógeno, formando un núcleo de helio. La energía se libera porque el núcleo de helio tiene una masa ligeramente inferior a la de los cuatro núcleos de hidrógeno originales. La famosa fórmula de Einstein (E = mc2 o Energía = masa × velocidad de la luz al cuadrado) explica por qué se libera energía. Esta energía acaba llegando a las regiones exteriores del sol y se irradia o emite en forma de energía, conocida como radiación electromagnética. Una partícula de radiación electromagnética se conoce como fotón. La radiación electromagnética, también conocida como energía radiante (o radiación), se propaga en forma de ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas son ondas que pueden hacer que las partículas cargadas (como los electrones) se muevan hacia arriba y hacia abajo. Estas ondas tienen propiedades eléctricas y magnéticas y pueden viajar a través de gases, líquidos, sólidos y a través del espacio vacío a casi 300.000 kilómetros por segundo (la velocidad de la luz).
Energía solar por segundo
La luz del sol brillando sobre dos lados diferentes del estado de Nueva Jersey en Estados Unidos. Amanecer en la costa de Jersey en Spring Lake, condado de Monmouth (arriba), y atardecer en la costa en Sunset Beach, condado de Cape May (abajo). Ambas se filtran a través de nubes de estrato altas.
La luz solar es una parte de la radiación electromagnética emitida por el Sol, en particular la luz infrarroja, visible y ultravioleta. En la Tierra, la luz solar se dispersa y se filtra a través de la atmósfera terrestre, y es evidente como luz diurna cuando el Sol está por encima del horizonte. Cuando la radiación solar directa no está bloqueada por las nubes, se experimenta como luz solar, una combinación de luz brillante y calor radiante. Cuando es bloqueada por las nubes o se refleja en otros objetos, la luz solar es difusa. Las fuentes estiman una media global de entre 164 vatios y 340 vatios[1] por metro cuadrado en un día de 24 horas;[2] la NASA estima que esta cifra es aproximadamente una cuarta parte de la irradiación solar total media de la Tierra.
La luz solar tarda unos 8,3 minutos en llegar a la Tierra desde la superficie del Sol[3]. Un fotón que partiera del centro del Sol y cambiara de dirección cada vez que encontrara una partícula cargada tardaría entre 10.000 y 170.000 años en llegar a la superficie[4].
Energía solar en julios
Aunque está mucho más caliente por dentro, podemos aproximar la superficie del sol, desde la que se produce su emisión, como un cuerpo negro a una temperatura de unos 5800 K. La ecuación de Stefan-Boltzmann da entonces el flujo de energía emitido en la superficie del sol.
La superficie de una esfera de radio r es 4πr2. Si rS es el radio del Sol, la energía total que emite es SS4πrs2. A medida que la radiación se emite desde esta superficie esférica, se reparte en superficies esféricas cada vez más grandes, por lo que la energía por metro cuadrado disminuye, como se ilustra esquemáticamente en el siguiente diagrama.
La figura de la derecha compara la curva de emisión solar experimental observada fuera de la atmósfera terrestre con la curva de emisión de un cuerpo negro de 5800 K situado a la distancia del sol de la Tierra. La estructura de la curva experimental es el resultado de la absorción de algunas longitudes de onda por parte de los átomos e iones en las capas más frías fuera de la superficie de emisión del sol.
Cuando la energía emitida por el sol alcanza la órbita de un planeta, la gran superficie esférica sobre la que se extiende la energía tiene un radio, dP, igual a la distancia del sol al planeta. El flujo de energía en cualquier lugar de esta superficie, SP, es menor que en la superficie del Sol. Pero la energía total difundida en esta gran superficie es la misma que la energía total que salió del Sol, por lo que podemos equipararlas:
Cuánta energía solar llega a la Tierra
Me encanta el sol. Cualquier baño en él es una pausa revitalizante. Incluso cuando hace frío en el exterior, ese calor que irradia desde el espacio me hace sentir muy afortunada. Aquí hay 3 razones por las que creo que el sol es tan increíble:
Es como dar a cada persona del planeta (eso son 7.000 millones de personas) una bombilla que brillará durante toda su vida. Cada hora, cada metro cuadrado de la atmósfera superior recibe 1,367kWh de energía solar. Dado que una bombilla de 60 vatios consume 60 vatios x horas en una hora, o 60 Wh x 24 h/día = 1440 Wh por día y que hay 120 billones de metros cuadrados en nuestra atmósfera, eso es como dejar caer 120 TRILLONES de bombillas de 60 vatios y seguir teniendo suficiente electricidad en una hora de luz solar para que TODAS esas bombillas brillen durante 24 horas.
Situado a sólo 93 millones de millas de la superficie de nuestro planeta, el Sol es una reacción de fusión termonuclear. Menos mal que está tan lejos, ya que la fusión nuclear implica temperaturas superiores a 5.700 oC, (y tan altas como 14 millones de oC en el caso del sol de la Tierra). Esta reacción requiere cantidades masivas de gas hidrógeno puro que se encuentra exclusivamente en el espacio exterior.
