Concepto de radiación solar y los métodos para su medición, geómetra solar e inclinación de la tierra. Relación de la radiación magnética con el espectro electromagnético. características de la radiación solar y los instrumentos de medición de la radiación como piranometros, piranografos y actinografos y su mantenimiento preventivo. tipos de dispersion: Rayleigh, MIE, no selectiva. Leyes de la radiacion solar.

1. RADIACION SOLAR

2. RADIACION
Es un proceso físico mediante el cual se transmite
energía en forma de ondas electromagnéticas sin la
intervención de una materia intermedia ponderable como
portadora de energía, en línea recta y a una velocidad de
300,000 km/seg
EL SOL DURANTE UN ECLIPSE SOLAR

3. DEFINICIÓN DE RADIACIÓN
SOLAR GLOBAL
Es el flujo de energía solar que incide sobre la
superficie de la Tierra por parte del sol y de toda la
bóveda celeste, y es la suma de energía incidente
más la difusa.
CUERPO NEGRO.- El mejor absorbedor de
energía incidente.
CUERPO BLANCO.- El mejor reflejador de energía
difusa.

4. La energía recibida del sol, al atravesar la atmósfera de la Tierra
calienta el vapor de agua en unas zonas de la atmósfera más que
otras, provocando alteraciones en la densidad de los gases y, por
consiguiente desequilibrios que causan la circulación
atmosférica.
La energía solar es el motor de
la atmosfera

5. La radiación proveniente del sol se distribuye de manera desigual
debido a la curvatura de la tierra, por lo que durante un año el ecuador
es la región del planeta que recibe mayor radiación solar y los polos son
las regiones donde se recibe menos, aunque la insolación neta sea
semejante. En zacatecas la radiación solar recibida en diciembre es
aproximadamente el 60% de la que se recibe en junio.
POLO
NORTE
POLO
SUR
SOLSTICIO DE
VERANO EN EL
HEMISFERIO NORTE
CIUDAD DE
ZACATECAS

6. Latitud
Medición de la radiación solar

7. El paso del Sol en el horizonte se explica por el
movimiento de traslación de la Tierra a lo largo de
su órbita y la inclinación de 23.5°respecto al plano
de su orbita.
Geometría Solar

8. ECLÍPTICA
Perihelio.- Punto de la orbita de la tierra que esta más próxima al sol (147
000 000 Km.). Se presenta el 3 de enero
Afelio. - Punto de la orbita en que la tierra esta más alejada del sol
(152,000 000 Km.), se presenta el 4 de julio
Los rayos caen verticales al Tropico de
Cancer y en el HN caen con una
inclinación igual a la su latitud del
lugar menos 23°27 y en el HS caen con
una inclinación igual a su latitud más
23 ° 27. En el HN inicia el verano y se
tiene el día más largo del año y en HS
se icia el invierno y se tiene el día más
corto del añol invierno
Los rayos caen verticales al Tropico de
Capricornio y en el HN caen con una
inclinación igual a la su latitud del lugar
más 23°27 y en el HS caen con una
inclinación igual a su latitud menos 23 °
27. En el HN se inicia el invierno y se
tiene el día más corto del año y en HS se
inicia el verano y se tiene el día más
largo del año.
Los rayos solares caen verticales
al Ecuador y en cualquier otro
punto del planeta caen con una
inclinación igual a su latitud. El día
tiene la misma duración que la
noche en todo el mundo . En el HN
se inicia la primavera y en el HS el
otoño.
Los rayos solares caen
verticales al Ecuador y en
cualquier otro punto del planeta
caen con una inclinación igual a
su latitud. El día tiene la misma
duración que la noche en todo el
mundo . En el HN se inicia el
otoño y en el HS el otoño.
(Es la figura que forma
la tierra al girar
alrededor del sol)

9. Geometría Solar

10. Geometría Solar

11. Geometría Solar

12. Geometría Solar

13. Geometría Solar

14. Geometría Solar

15. La inclinación del eje de la Tierra es la causa de la sucesión de los climas a lo
largo del año.
Alrededor del 21 de Junio, la radiación solar incide en forma “casi
perpendicular” en gran parte del hemisferio norte. En el hemisferio Sur los
rayos llegan “muy acostados”. Por esta razón el 21 de Junio representa el
inicio del verano en los países septentrionales y del invierno en los países
australes.

16. Geometría Solar

17. El tiempo solar es una medida que se define con el movimiento aparente del
Sol en el cielo. Toma como punto de partida el instante en el cual el Sol pasa
por el Meridiano, que es su punto más alto en el cielo (mediodía solar).
A partir de este instante se va
contando las horas en intervalos de
24 partes hasta que
completan el ciclo diario.
Cada intervalo de 15° en la
longitud terrestre representa el
cambio de una hora en el tiempo solar.
De acuerdo a esta definición cada
meridiano sobre el planeta tiene su
propia hora solar

18. Para coordinar mejor las actividades de una región así como facilitar
el conocimiento de la hora en otras partes del mundo, se han definido
zonas con un mismo uso horario.

19. La hora solar (HS) podría calcularse a partir de la hora estándar (HE)
HS = HE – (Longitud Local – Longitud de la zona horaria)/15°
Por ejemplo caso del CIE:
Longitud zona Horaria = 90°
Longitud CIE = 99.25°
Hora solar a las 12:00 hrs
Estándar HS = 12 – (99.25 – 90)/15
HS = 11.38 hrs (11 hrs 22 min 48 s)
Faltan 37 min para el medio día solar

20. En el CIE, el mediodía solar debería ocurrir todos los días a las 12:37 Sin
embargo el mediodía solar fluctúa a lo largo del año.
Ecuación de
tiempo
¿Por qué?

21. Si el eje de la Tierra fuera perpendicular al plano de su orbita y su
trayectoria fuera circular el movimiento de traslación sería con
rapidez constante y los días tendrían la misma duración a lo largo
del año. No sería necesario corregir con la ecuación de tiempo.
Los
desplazamientos y
tamaños no están a
escala

25. PROPIEDADES DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA:
 Comportamiento ondulatorio : huygens , maxwell
 Sucesión de unidades discretas de energía, fotones de masa igual a
cero : planck, einsten .
TEORÍA ONDULATORIA
E = CAMPO ELÉCTRICO
M = CAMPO MAGNÉTICO
C = VELOCIDAD DE LA LUZ
RADIACION ELECTROMAGNETICA

26. VIOLETA: 0.4 - 0.446 µm
AZUL: 0.446 - 0.500 µm (1a)
VERDE: 0.500 - 0.578 µm (1a)
AMARILLO: 0.578 - 0.592 µm
NARANJA: 0.592 - 0.620 µm
ROJO: 0.620 - 0.7 µm (1a)
µm = MICROMETROS = 10-6 METROS
LONGITUD DE ONDA
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
(VISIBLE)

27. COMPRENDE DEL 0.7 µm AL 100
µm,
ES DECIR 100 VECES MÁS GRANDE
QUE EL VISIBLE.
POR SUS PROPIEDADES DE
RADIACIÓN
EL IR. SE DIVIDE EN DOS PARTES:
I.R. REFLEJADO (0.7 µm - 3.0 µm)
UTILIZÁNDOSE EN P.R. DE MANERA
SIMILAR AL VISIBLE.
I.R. TÉRMICO O EMITIDO (3.0 µm -
100 µm)
QUE ES GENERADO POR LA SUP.
TERRESTRE EN FORMA DE CALOR.
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
(INFRAROJO)

28. CARACTERISTICAS DE LA
RADIACION SOLAR

29. LONGITUD DE ONDA Y FRECUENCIA ESTÁN
RELACIONADOS DE LA SIGUIENTE FORMA:
c = ln
EN DONDE:
l = LONGITUD DE ONDA (m)
n = FRECUENCIA (Hz)
c = VEL. DE LA LUZ (300,000 Km/seg)
MICRON=O.OOO1 CM
MICRON=1000 NANOMETROS

30.  JOULE (J), EQUIVALENTE A UN KILOGRAMO METRO POR SEGUNDO
CADA SEGUNDO, O NEWTON POR SEGUNDO
 CALORÍA, EQUIVALENTE A 4.187 J.
 ERGIO, EQUIVALENTE A 0.0000001 J.
 ELECTRON VOLT, EQUIVALENTE A 1.6x10-19 J
 B. T. U. (BRITISH THERMAL UNIT), EQUIVALENTE A 1058.4 J.
 CABALLO DE VAPOR*HORA, EQUIVALENTE A 2.648x106 J.
 UNIDAD UTILIZADA EN METEOROLOGÍA A NIVEL INTERNACIONAL: J

32. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Pirheliómetro
Piranografo
Actinografo
Piranómetro
Pirgeómetro
Pirradiómetro
Potenciómetros
Dispositivos termoeléctricos

33. Instrumentos de Medición

34. Esquema Piranómetro

37. PIRANÓGRAFO MECÁNICO MARCA OTTA

38. PIRANÓGRAFO MECÁNICO MARCA OTTA

39. METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RADIACIÓN
SOLAR CON AYUDA DE LAS GRÁFICAS DEL ACTINÓGRAFO
MECÁNICO
Contar con la sensibilidad del instrumento. Verificarlo directamente
del instrumento; viene en cal/cm2/min
Calcular la constante de la gráfica
Cg = (Ci x a) m
a x b
Donde:
Cg: Constante de la gráfica.
Ci: Índice de sensibilidad del instrumento
a: Altura efectiva de la gráfica, desde 0 hasta la
parte más alta.
b: Base efectiva de los siete días.
m: Minutos que hay en una semana, o sea, 10080

40. Leer el área bajo la curva diaria de la radiación
solar de la gráfica del instrumento. Obtener el
valor de la radiación solar diaria.
Rg = Cg x A
Donde:
Cg: Constante de la gráfica
A: Área bajo la curva diaria.
Multiplicar el valor obtenido por 4.187
Reportar en el informe sinóptico de las
06 GMT 2F24F24F24F24

41. SENSOR DE RADIACIÓN SOLAR GLOBAL MARCA
KIPP AND ZONEN

42. SENSOR DE RADIACIÓN SOLAR GLOBAL MARCA
KIPPAND ZONEN

43. Pirheliómetro de cavidad

44. FUENTES DE ERROR
Presencia cercana de agentes que incidan
energía: focos, fogatas, sombras, etc.
Mala orientación con respecto a la puesta y
salida del sol.
Falta de mantenimiento en placas, domo y/o
sistema de palancas.

45. Mantenimiento preventivo
 Limpieza periódica de domo y palancas (no usar
abrasivos).
 Mantener en buen estado las placas; pintarlas con laca
opaca cuando estén gastadas o rayadas.
 Calibración a cero durante la noche.
 Mantener en buen estado los tornillos de nivelación.
 Evitar evaporación dentro de los dispositivos; utilizar
sal de mesa como absorbedor de humedad.
 Secar periódicamente las sales.

46. MANTENIMIENTO
 Preventivo.
Evitar opacidad del domo de vidrio (mantenerlo limpio),
Limpiar periódicamente el sistema de relojería y palancas (no
usar abrasivos),
Limpiar placas metálicas
Cambiar periódicamente las perlas de deshidratación,
 Correctivo
Pintar placas metálicas con colores blanco
Si no dispones de perlas de repuesto, puedes secar las ya
utilizadas con un bote de Aluminio y un encendedor.
 Calibración del cero
◦ Debe llevarse a cabo en la noche a oscuridad total; puedes
iluminar con unas lámpara de baja potencia (40 W), sin
enviar luz al domo.

47.  DISPERSIÓN
 ABSORCIÓN
 REFLEXION
 ALBEDO
 TRANSMISIÓN

48. Ocurre cuando partículas o moléculas grandes de gas (aerosoles
y vapor de agua) presentes en la atmósfera se interponen en el
camino de la radiación electromagnética desviándola de su
camino original.
El grado de dispersión dependerá de la longitud de onda de la
radiación, la abundancia de las partículas de gas y la distancia
que recorra la radiación dentro de la atmósfera.
DISPERSION

49. 1. DISPERSIÓN RAYLEIGH: ocurre cuando la longitud de onda de la radiación es
inferior al diámetro las partículas (e. g. partículas de polvo y moléculas de n2 y o2)
afectando más a las ondas cortas (e. g. azul) que a las largas. esta es la dispersión
predominante en la atmósfera superior, y es el motivo por el que el cielo se hace azul
durante el día.
DURANTE EL AMANECER Y EL
ATARDECER LAS LONGITUDES DE
ONDA CORTA SUFREN MAYOR
DISPERSIÓN QUE LAS ONDAS
LARGAS YA QUE LA LUZ TIENE
QUE RECORRER UNA DISTANCIA
MAYOR DENTRO DE LA
ATMÓSFERA.
TIPOS DE DISPERSION

50. 2.- DISPERSIÓN MIE: ocurre cuando la longitud de onda de la
radiación es similar al diametro las partículas (e. g. aerosoles y
polvo atmosferico).
Esta es la dispersión se presenta en los incendios forestales y
brumas costeras.
3.- DISPERSION NO SELECTIVA: ocurre con las cuando las
particulas de gran tamaño. afecta a diversas longitudes de onda por
lo que las nubes o nieblas tiende a aparecer blancas.
TIPOS DE DISPERSION

51. 1. Ozono: absorbe los uv.
2. Dióxido de carbono: absorbe el i.R.
Lejano o térmico, atrapando el calor en la
atmósfera (efecto invernadero).
3. Vapor de agua: absorbe ondas largas
del i.R. Y las ondas cortas de las
microondas.
Este fenómeno es causado por moléculas que
absorben energía de varias longitudes de
onda. (E. G. Moléculas de ozono, el dióxido
de carbono y vapor de agua).
ABSORCIÓN

52. ESPECULAR: Cuando la superficie es
plana y la energía se refleja en una
sola dirección.
DIFUSA: Cuando la superficie es
rugosa y la energía es reflejada de
manera uniforme en todas direcciones.
Cuando la longitud de onda es mucho menor que las
variaciones de la superficie o el tamaño de las partículas que
componen a la misma, domina l a reflexión difusa.
Este fenómeno sucede sobre un cuerpo cuando la radiación
incidente es desviada o devuelta, pero sin que se modifiquen
sus características básicas.
REFLEXION

53. En las plantas la clorofila absorbe las
radiaciones del rojo y azul reflejando el verde
durante el verano.
Durante el otoño lucen amarillentas (amarillo
es la combinación de rojo y verde) ya que el
rojo y el verde son reflejados debido a que la
clorofila baja en su concentración. Las
estructuras internas de las plantas son
excelentes reflectores difusos del i. R.
Usualmente el agua se ve azul o azul-
verde ya que estas longitudes de
onda son reflejadas con mayor
intensidad. La clorofila en las algas
absorben el azul y reflejan el verde en
el caso de los estanques.
INTERACCION DE LA
ABSORCION Y REFLEXION

54. I = INCIDENTE
R = REFLEJADA
D = DIFUSA
A = ABSORBIDA
T = TRANSMITIDA
INTERACCION DE LA
RADIACION

55. EL OJO HUMANO NO PUEDE DISTINGUIR LOS 256
TONOS DE GRIS, O DE CUALQUIER COLOR.
TONOS DE B Y N
O COLOR
0
NEGRO
255
BLANCO
136
CARACTERISTICAS DE LAS IMAGENES

56. Consiste en el paso directo de la radiación solar
que llega desde el limite superior de la atmósfera
hasta la superficie terrestre, sin que sea devuelta o
desviada.
TRANSMISION

57. Se define como la capacidad que
tienen los cuerpos de reflejar la
luz solar. un cuerpo negro tiene un
albedo de 0 %, mientras que un
cuerpo que no absorbiera nada de
energía del sol, tendría un albedo de
100 %
ALBEDO

58. RADIACION SOLAR DIFUSA.-Es el
resultado de la reflexión y dispersión
de la radiación solar, a ella
corresponden las primeras luces del
amanecer y anochecer.
RADIACIÓN SOLAR DIRECTA.-Es la
porción de la radiación solar que es
transmitida integra, se distingue de
todas las demás por ser la única que
forma sombra.
RADIACIÓN SOLAR GLOBAL.-Es la
suma de las de las radiaciones directa
y difusa sobre una superficie
horizontal.
TIPOS DE RADICAION SOLAR

59. LEY DE BUGER.-La intensidad calórica de una radiación que atraviesa un
medio transparente, decrece en progresión geométrica cuando la masa
atravesada crece en progresión aritmética. En pocas palabras esta Ley
señala que la radiación disminuye con la altura, es decir a mayor
altitud tenemos mayor radiación y a menor altitud tenemos menor
radiación.
LEYES DE LA RADIACION SOLAR
LEY DE COSENOS.- La intensidad calórica
recibida varia proporcionalmente al coseno
del ángulo que forman el plano considerado y
el plano perpendicular a los rayos solares. En
concreto esta Ley señala que la orografía del
terreno interfiere en la cantidad de radiación
recibida.

60.  Irradiancia total en la superficie terrestre:
 Irradiancia Global Horizontal =
 Irradiancia directa horizontal + Irradiancia difusa
Irradiancia directa en un plano horizontal: