Balance energético de la Tierra
Hay una razón por la que la Tierra es el único lugar del sistema solar donde se sabe que la vida puede vivir y prosperar. Es cierto que los científicos creen que puede haber formas de vida microbiana o incluso acuática viviendo bajo las superficies heladas de Europa y Encélado, o en los lagos de metano de Titán. Pero por el momento, la Tierra sigue siendo el único lugar que conocemos que reúne todas las condiciones necesarias para que exista la vida.
Una de las razones es que la Tierra se encuentra dentro de la Zona Habitable de nuestro sol (también conocida como “Zona Ricitos de Oro”). Esto significa que está en el lugar adecuado (ni demasiado cerca ni demasiado lejos) para recibir la abundante energía del sol, que incluye la luz y el calor que son esenciales para las reacciones químicas. Pero, ¿cómo produce exactamente nuestro sol esta energía? ¿Qué pasos hay que seguir y cómo nos llega a nosotros aquí, en el planeta Tierra?
La respuesta sencilla es que el sol, como todas las estrellas, es capaz de crear energía porque es esencialmente una reacción de fusión masiva. Los científicos creen que esto comenzó cuando una enorme nube de gas y partículas (es decir, una nebulosa) colapsó bajo la fuerza de su propia gravedad, lo que se conoce como la teoría de la nebulosa. Esto no sólo creó la gran bola de luz en el centro de nuestro sistema solar, sino que también desencadenó un proceso por el que el hidrógeno, recogido en el centro, comenzó a fusionarse para crear energía solar.
Qué es la energía solar
El clima de la Tierra es un sistema de energía solar. A lo largo del año, el sistema terrestre -superficies terrestres, océanos y atmósfera- absorbe una media de unos 240 vatios de energía solar por metro cuadrado (un vatio es un julio de energía por segundo). La luz solar absorbida impulsa la fotosíntesis, alimenta la evaporación, derrite la nieve y el hielo y calienta el sistema terrestre.
El Sol no calienta la Tierra de manera uniforme. Como la Tierra es una esfera, el Sol calienta más las regiones ecuatoriales que las polares. La atmósfera y el océano trabajan sin descanso para compensar los desequilibrios del calentamiento solar mediante la evaporación del agua superficial, la convección, las precipitaciones, los vientos y la circulación oceánica. Esta circulación acoplada de la atmósfera y el océano se conoce como el motor térmico de la Tierra.
El motor térmico del clima no sólo debe redistribuir el calor solar desde el ecuador hacia los polos, sino también desde la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior hacia el espacio. De lo contrario, la Tierra se calentaría sin cesar. La temperatura de la Tierra no aumenta infinitamente porque la superficie y la atmósfera irradian simultáneamente calor al espacio. Este flujo neto de energía que entra y sale del sistema terrestre es el balance energético de la Tierra.
Cómo calienta el sol la tierra
Hay un simple hecho que puede cambiar tu opinión sobre la energía renovable: en una sola hora, la cantidad de energía solar que llega a la Tierra es mayor que la que consume el mundo entero en un año.
Para ponerlo en cifras, el Departamento de Energía de EE.UU. dice: Cada hora, 430 quintillones de julios de energía del sol golpean la Tierra. En comparación, la cantidad total de energía que todos los seres humanos utilizan en un año es de 410 quintillones de julios.
El año pasado, la energía solar sólo proporcionó el 0,39% de la energía utilizada en EE.UU., según la Administración de Información Energética de EE.UU. Las energías renovables, como la solar, la eólica, la hidroeléctrica, la biomasa y la geotérmica, representaron el 13% del total. No podemos, ni debemos, seguir utilizando el petróleo y el carbón para siempre: es, como ha dicho Elon Musk, “el experimento más tonto de la historia”, porque estamos cambiando la atmósfera de la Tierra sin conocer las consecuencias.
Energía solar en la superficie terrestre
El sol es la fuente de la vida en nuestro planeta Tierra y, directa o indirectamente, es el combustible de la mayoría de los sistemas renovables. Los sistemas fotovoltaicos y solares térmicos, así como las centrales térmicas solares, convierten la irradiación solar directamente en energía utilizable. Siguiendo con nuestra serie de Fundamentos, Volker Quaschning ofrece una visión general del recurso de la energía solar.
Cuando se habla de radiación solar se utilizan varios términos. Sin embargo, estos términos se utilizan a menudo de forma incorrecta, incluso por algunos especialistas en energía solar. La potencia radiante específica total, o flujo radiante, por área que llega a una superficie receptora Spectrum AM 0 (extraterrestre) Spectrum AM 1.5 (terrestre) se denomina irradiancia. La irradiancia se mide en W/m² y tiene el símbolo E. Al integrar la irradiancia durante un determinado periodo de tiempo se convierte en irradiación solar. La irradiación se mide en J/m² o Wh/m², y se representa con el símbolo H. A efectos de la iluminación natural, sólo se considera la parte visible de la luz solar. La cantidad análoga a la irradiancia para la luz visible es la iluminancia. Se utiliza la unidad lm/m² (lumen/m²) o lx (lux).