La
energía solar llaga a la tierra como energía electromagnética.
La Energía solar es la que
llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos
ultravioleta principalmente) procedente del Sol, donde ha sido generada por
un proceso de fusión nuclear. El aprovechamiento de la energía solar se puede
realizar de dos formas: por conversión térmica de alta temperatura (sistema
fototérmico) y por conversión fotovoltaica (sistema fotovoltaico).
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La conversión térmica de
alta temperatura consiste en transformar la energía solar en energía térmica
almacenada en un fluido. Para calentar el líquido se emplean unos
dispositivos llamados colectores.
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La energía
solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil
por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus
principales aplicaciones).
Cada año el sol arroja 4 mil
veces más energía que la que consumimos, por lo que su potencial es
prácticamente ilimitado.
La intensidad de energía disponible
en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de
la latitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la
orientación del dispositivo receptor.
Actualmente es una de las
energías renovables más desarrolladas y usadas en todo el mundo.
¿De qué manera convertimos
esta energía en energía útil para su uso cotidiano?
Esta energía renovable se
usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para
calentar cosas como comida o agua, conocida como energía solar térmica, y la
segunda para generar electricidad, conocida como energía solar
fotovoltaica.
Los principales aparatos que
se usan en la energía térmica son los calentadores de agua y las estufas
solares.
Para generar la electricidad
se usan las células solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como
paneles solares, las cuales son las encargadas de transformarla energía
eléctrica.
¿Qué es el ciclo del agua?
El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento
del agua en la Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra está siempre en
movimiento y constantemente cambiando de estado, desde líquido, a vapor, a
hielo, y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por billones de
años, y la vida sobre la Tierra depende de él; la Tierra sería un sitio
inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.
El
ciclo del agua no se inicia en un lugar específico, pero para esta explicación
asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua,
calienta el agua de los océanos, la cual se evapora hacia el aire como vapor de
agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de
la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense
y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las
partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación.
Parte
de esta precipitación cae en forma de nieve, y se acumula en capas de hielo y
en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de
años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando
llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno
como agua de deshielo y a veces provoca inundaciones. La mayor parte de la
precipitación cae en los océanos o sobre la tierra, donde, debido a la
gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de
esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la
corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de
escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se acumula y
almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los
ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta
agua permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de
agua y a los océanos como descarga de agua subterránea.
Otra
parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y
emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a
poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a
través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del
agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los
acuíferos (roca subsuperficial saturada), los cuales almacenan grandes
cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo,
esta agua continua moviéndose, parte de ella retornará a los océanos, donde el
ciclo del agua se "cierra"...y comienza nuevamente.
El
U.S. Geological Survey (USGS) ha identificado en el ciclo del agua 15
componentes:
Agua
almacenada en los océanos
Evaporación
Agua
en la atmósfera
Condensación
Precipitación
Agua
almacenada en los hielos y la nieve
Agua
de deshielo
Escorrentía
superficial
Corriente
de agua
Agua
dulce almacenada
Infiltración
Descarga
de agua subterránea
Manantiales
Transpiración
Agua
subterránea almacenada
Distribución
global del agua
El
clima de la Tierra
El
clima de la Tierra es principalmente el resultado de tres factores: la energía
solar, el efecto invernadero y las circulaciones atmosférica y oceánica. La
distribución geográfica y estacional de la energía solar depende de la redondez
de la Tierra, de la inclinación de su eje y de su órbita alrededor del Sol.
Este fenómeno se manifiesta a través de las diferentes áreas climáticas que
condicionan la distribución de la vida sobre la Tierra.
Sol
y el efecto invernadero
La
energía solar llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética de la
cual forma parte la luz visible. Una radiación electromagnética se descompone
en ondas de radio, milimétricas, infrarrojas, luz visible, ultravioletas, rayos
X y rayos gamma. Un cuerpo frío como la Tierra, emite principalmente ondas de
radio, milimétricas e infrarrojas.
Un
cuerpo caliente como el Sol emite en todo el espectro. Nos envía un flujo de
energía dominado por la parte visible del espectro. Una parte de esa radiación
es absorbida por la atmósfera. Las radiaciones ultravioletas y X son
principalmente absorbidas por encima de los 100 km de altitud, mientras que las
radiaciones visibles e infrarrojas son, en parte, reflejadas por la atmósfera y
las nubes.
La
superficie de la Tierra, que no es muy caliente, 15°C de media, reemite una
parte de la energía solar que puede ser absorbida por la atmósfera (gases de
efecto invernadero) y las nubes.
La
energía solar, recibida por la Tierra no es constante en el tiempo. El ciclo
solar, cuya periodicidad es de 11 años, se observa desde hace siglos por la
variación del número de manchas en la superficie del Sol. Sin embargo, el flujo
de energía emitido por el Sol solo varía de una milésima durante dicho ciclo.
Movimientos
e inclinación
En
un lugar dado, la temperatura media medida en la superficie terrestre no es
constante a lo largo del año. Dicho fenómeno se conoce como la alternancia de
las estaciones. En las zonas templadas, en un año, se suceden cuatro
estaciones.
Este
fenómeno puede explicarse por tres razones: la revolución de la Tierra
alrededor del Sol, la redondez de la Tierra y la inclinación del eje de
rotación diaria de la Tierra, es decir el eje de los polos con respecto al plano
de su órbita alrededor del Sol.
La
Tierra gira alrededor del Sol en una órbita elipsoidal contenida en un plano,
el plano de la Eclíptica. La excentricidad de esta órbita es tan pequeña que
nuestro planeta se desplaza prácticamente sobre un círculo. La Tierra da la
vuelta completa alrededor del Sol en un año.
Teniendo
en cuenta la redondez de la Tierra, en el Ecuador los rayos llegan
perpendiculares a la superficie
terrestre y, cuanto más nos acercamos a los polos, más oblicuos llegan estos
rayos.
Así,
para una misma cantidad de energía solar que llega al suelo, la superficie
calentada será más pequeña en el Ecuador que en los polos. La cantidad de
energía recibida por unidad de superficie, a nivel del suelo, será entonces
mayor en el Ecuador que en los polos.
Por
otra parte, cuanto más nos acercamos a los polos, mayor es la distancia que los
rayos solares deben recorrer en la atmósfera, donde pierden parte de su
energía.
Pero
la revolución alrededor del Sol y la redondez de la Tierra no explican el fenómeno
de las estaciones. Este solo se debe al hecho de que el eje de los polos no es
perpendicular al plano de la Eclíptica, o, dicho de otra forma, que el plano
ecuatorial de la Tierra no se superpone con el plano de la Eclíptica. Dichos
planos forman un ángulo llamado oblicuidad, que es de 23°5.
Si
este ángulo fuera nulo, para una misma latitud, la de París por ejemplo, se
constataría que, en diciembre y en junio, la cantidad de energía solar recibida
sería la misma. No habría, pues, diferencia de temperatura entre invierno y
verano.
En
la realidad, se constata que, en diciembre, los rayos del Sol llegan muy
inclinados a esta latitud. La cantidad de energía solar recibida es reducida.
Es el invierno.
En
cambio, en junio, a la misma latitud, los rayos del Sol llegan mucho más
perpendiculares. La cantidad de energía recibida es alta. Es el verano.
Fuera
de las zonas templadas, no existe esta alternancia regular de cuatro estaciones
bien marcadas. Entre los dos trópicos, por ejemplo, la posición del Sol es casi
siempre perpendicular por lo que la diferencia de temperatura entre verano e
invierno no es demasiado marcada. Entonces, a menudo hay solo dos “estaciones”,
en el sentido climático, una estación de lluvias y una estación seca.
Tormentas
eléctricas.
Las tormentas
magnéticas producen efectos muy notorios en la Tierra y a su alrededor:
-
Las auroras boreales, las luces del norte y las auroras australes, las luces
del sur.
- Los peligros de la radiación al poner en
órbita a los astronautas y las naves espaciales.
- El
incremento de corrientes en las líneas de energía.
- La
degradación de las órbitas.
-
Los trastornos de comunicación.
- La
corrosión en los oleoductos.
Los
efectos del viento solar sobre el ambiente que rodea a la Tierra son notables. Entrando
en contacto con el campo magnético terrestre, las partículas permanecen
interpoladas en las líneas del propio campo y dan lugar a los cinturones de Van
Allen. Por otra parte, chocando con los estratos más exteriores de la
atmósfera, generan fenómenos como las Auroras boreales y las tempestades
magnéticas, que tanto influyen en las comunicaciones de radio.
El
viento solar es el resultado de la emisión violenta de materia que ocurre en la
corona solar. No debe confundirse este viento solar con la radiación solar de
distintas frecuencias, pues el viento solar está constituido por materia.
El
viento solar no sólo arrasa hacia el medio interplanetario el campo magnético
del Sol, sino que además barre a su paso todos los otros campos magnéticos que
se encuentra, como por ejemplo, el campo de la Tierra.
Si
el viento solar no existiera, el campo geomagnético se extendería por el medio
interplanetario indefinidamente, superponiéndose a todos los otros campos
generados en los otros cuerpos. Pero el flujo del viento solar no permite que
se extienda más allá de una cierta región, conocida como magnetósfera.
El
Sol lanza ¡1 millón de toneladas de materia hacia el espacio en cada segundo! A
este material lo llamamos, viento solar. Una vez que el viento solar vuela
hacia el espacio, las partículas viajan a velocidades supersónicas ¡de 200-800
km/segundo! Estas partículas viajan hasta más allá de Plutón, y no disminuyen
su velocidad hasta que han alcanzado el frente de choque de terminación dentro
de la heliosfera. La heliosfera es la región del espacio que está influenciada
por el Sol.
Fenomenos biologicos humanos a causa del sol.
Fenómenos biológicos.
“La exposición solar
favorece la producción de vitamina D, aumenta la absorción de calcio y
previene el raquitismo, pero los baños de sol sin control y en exceso son
sumamente perjudiciales”, indica Mario Lecha, jefe del Servicio de Dermatología
del Hospital Clínico de Barcelona y miembro del Grupo de Fotobiología Español.
Los diferentes tipos de radiación que recibe la piel tienen efectos muy
diversos que pueden presentarse inmediatamente después de la exposición solar o
incluso años más tarde. Los trastornos de la epidermis van desde pequeños
cambios en la pigmentación hasta tumoraciones graves que pueden extenderse
al resto del organismo.
Efectos inmediatos
Acción calórica: La
radiación IR (infrarrojos) penetra hasta la hipodermis, transformando su
energía en calor. Produce una vasodilatación dérmica que se manifiesta como
enrojecimiento y una mayor temperatura cutánea con sensación de calor que puede
alcanzar los 41 o 42 grados a pleno sol. La piel, mediante un mecanismo
termorregulador reflejo, provoca la sudoración como método de defensa. Cuando
estos mecanismos termorreguladores se saturan, se producen los fenómenos de
insolación y, posteriormente, el golpe de calor.
Pigmentación inmediata: El
bronceado inmediato comienza con la débil energía de la radiación UVA y la luz
visible, que oxidan la melanina incolora del interior de los melanosomas, que
contienen el pigmento melánico.
La fotosintesis.
La Fotosíntesis es un proceso
mediante el cual las plantas producen sustancias orgánicas a partir
de dióxido de carbono y agua en presencia de clorofila (captadora
de la energía solar). El proceso de fotosíntesis como tal, lo
descubrieron los científicos hace más de 200 años. Joseph Priestly (químico,
físico y teólogo británico) publicó en 1772 un trabajo donde hace referencia al
papel depurador de la vegetación en la naturaleza: “Por estos
descubrimientos estamos seguros de que los vegetales no crecen en vano sino que
limpian y purifican nuestra atmósfera”.
Ciclo circadiano
Ritmo es un orden que
organiza una sucesión de cosas, formado por la reiteración de ciclos en
determinados intervalos temporales. Existen, de acuerdo al contexto, diferentes
clases de ritmos.
El
adjetivo circadiano, por su parte, se compone de dos vocablos
latinos: circa (que puede traducirse como “cerca”) y dies(“día”).
Se califica como circadiano a aquello que está vinculado a un período de
unas veinticuatro horas.
El concepto de ritmo
circadiano se utiliza en el ámbito de la biología para nombrar a
las oscilaciones de ciertas variables de tipo de biológico en un
intervalo temporal regular. Este ritmo también se conoce como ritmo
biológico.
Lo habitual es que el ritmo
circadiano esté vinculado a modificaciones ambientales que también se
desarrollan de manera rítmica. De todas maneras, es un ritmo endógeno (interno)
que puede reducir o incrementar la duración del intervalo de acuerdo al ambiente.
Los ritmos circadianos más
fáciles de advertir son aquellos vinculados a la vigilia y el descanso y
a los patrones alimenticios. Una persona suele tener sueño o
hambre siempre a un horario similar, ya que en su organismo se desencadenan
diversos mecanismos por los ritmos circadianos. Si un ser humano siempre
almuerza a las 12, es posible que todos los días comience a sentir hambre
a medida que se acerca esta hora.
Los cambios o las
interrupciones en los ritmos circadianos provocan diversos trastornos en
la salud. Los individuos que sufren insomnio y no pueden
conciliar el sueño en los horarios acostumbrados, o que experimentan el trastorno
conocido como jet lag al viajar muchas horas en avión, se enfrentan a
distintos inconvenientes en su organismo.
En este contexto, se habla
de trastornos del ritmo circadiano para definir la asincronía que
tiene lugar entre las fases de vigilia y sueño en relación con el ciclo
geofísico día/noche de nuestro planeta y los momentos en los cuales tenemos
obligaciones tales como asistir al trabajo o a un centro de estudios, por
ejemplo. Una de las consecuencias del insomnio es la somnolencia diurna,
la cual puede tener una repercusión muy seria en la vida cotidiana, como ser
problemas de concentración, irritabilidad por encima de lo normal y depresión.
La
falta de sueño durante la noche puede impactar de forma considerablemente negativa
en nuestras actividades sociales y causar la pérdida de puestos de trabajo o el
fracaso escolar, entre otras consecuencias. Por eso, ante los primeros
signos de somnolencia diurna se recomienda buscar ayuda profesional
inmediatamente.
Entre los tipos de trastorno del
ritmo circadiano se encuentran los siguientes:
* adelanto de fase: con el
paso del tiempo, especialmente a partir de los sesenta años de edad, los seres
humanos comenzamos a mostrar un patrón muy particular con respecto a las horas
de sueño, que se caracteriza por ir a dormir más temprano que antes y, en
consecuencia, despertar también de manera precoz;
* retraso de fase: es un
síndrome que se distingue por la imposibilidad de comenzar el sueño a la hora
habitual o en el momento deseado, así como la gran dificultad para levantarse
por las mañanas y cumplir con los horarios impuestos por las obligaciones.
Cuando continuar durmiendo no es una opción, esto deriva en una disminución del
período de sueño;
* irregularidad del ritmo
vigilia-sueño: se trata de una distribución muy desordenada de los períodos de
sueño y vigilia, a lo largo de las 24 horas. Si bien la cantidad de sueño total
suele ser la normal, el problema reside en que se fragmenta y se dispersa a lo
largo del día y la noche, lo cual repercute negativamente en el rendimiento a
lo largo del día. Por lo general, las siestas son numerosas y duran varias
horas.
Fijacion del calcio
Está demostrado lo
peligroso que puede ser exponerse a los rayos ultravioletas sin protección, sin
embargo, el sol también tiene un lado bueno, ya que permite al organismo
sintetizar la vitamina D, nutriente que protege de la osteoporosis a los
adultos y del raquitismo a los niños.
Esta vitamina se encuentra
también en alimentos como pescados grasos (salmón y atún), huevos,
lácteos (leche enriquecida con vitamina D, queso y crema), cereales,
entre otros.
Al respecto, la doctora
Katherine Barría, dermatóloga de Clínica Alemana, explica que “la vitamina D
necesita de la radiación UV para poder ser sintetizada, ya que la que se
adquiere por la dieta es muy poca”.
La principal función de la
vitamina D en el organismo es ayudar a la fijación del calcio en los huesos.
La principal función de la
vitamina D en el organismo es ayudar a la fijación del calcio en los huesos. La
disminución de esta lleva a debilitamiento óseo y osteoporosis. Además, influye
en la salud del pelo, ya que su caída aumenta cuando hay deficiencia en
sus niveles.
Cómo obtenerla
Para lograr efectos
saludables, es recomendable la exposición al sol de una zona grande del cuerpo,
como las piernas o la espalda, tres veces por semana, durante 30
minutos.
En algunos casos es
necesario tomar suplementos de vitamina D, los que tienen efectos similares en
el organismo que los generados por la exposición solar. Sin embargo, lo ideal
es combinar con la síntesis que consigue por la exposición a la radiación
UV.
Otros beneficios de la
radiación UV
La doctora Barría asegura
que la fototerapia con UVA y UVB es un tratamiento para enfermedades
dermatológicas como psoriasis y vitiligo, entre otras. Sin embargo, son
terapias controladas y protocolizadas.
También hay situaciones en
que se aconseja un poco de exposición en tiempos cortos en horarios fuera de
los peak de UVB, pero esto no se debe confundir con que está recomendando
el bronceado”, concluye.
La vitamina “D”
La vitamina D ayuda al
cuerpo a absorber el calcio. El calcio y el fósforo son dos minerales que
usted tiene que tener para la formación normal de los huesos.
En la niñez, el cuerpo
utiliza estos minerales para producir huesos. Si usted no obtiene suficiente
calcio o si el cuerpo no absorbe el calcio suficiente de la dieta, la
producción de hueso y los tejidos óseos pueden sufrir.
La deficiencia de vitamina D
puede llevar a osteoporosis en adultos o raquitismo en
niños.
Fuentes alimenticias
El cuerpo produce la
vitamina D cuando la piel se expone directamente al sol. Por eso, con
frecuencia se denomina la vitamina de la "luz del sol". La mayoría de
las personas satisfacen al menos algunas de sus necesidades de vitamina D de
esta manera.
Muy pocos alimentos
contienen vitamina D de manera natural. En consecuencia, muchos alimentos son
enriquecidos con esta vitamina. Fortificado o enriquecido quiere decir que al
alimento se le han agregado las vitaminas.
Los pescados grasos (atún,
salmón y caballa) están entre las mejores fuentes de vitamina D.
El hígado de res, el queso y
las yemas de los huevos suministran pequeñas cantidades.
Los champiñones proporcionan
algo de vitamina D. Algunos champiñones que están a la venta en la tienda
tienen un mayor contenido de vitamina D porque han sido expuestos a la luz
ultravioleta.
La mayor parte de la leche
en los Estados Unidos viene fortificada con 400 UI de vitamina D por litro
(cuarto de galón). La mayoría de las veces, los alimentos a base de leche, como
el queso y el helado, no están fortificados.
La vitamina D se le agrega a
muchos cereales para el desayuno. También se le agrega a algunas marcas de
bebidas de soya, jugo de naranja, yogur y margarina. Revise la tabla de
información nutricional en la etiqueta de los alimentos.
