O documento apresenta uma introdução sobre radiação solar, abordando tópicos como: 1) Características do Sol e da radiação solar; 2) Espectro eletromagnético e como a radiação solar se distribui nele; 3) Instrumentos para medir a radiação solar e seus efeitos.

1. Introdução a Radiação Solar
Curso “Explorando a Meteorologia” - primeiro semestre - 2017
Samantha N. S. Martins Almeida
Meteorologista
Site da Estação Meteorológica do IAG-USP: http://www.estacao.iag.usp.br/
Site Pessoal: http://www.meteoropole.com.br

2. Para inspirar ...

5. Agora começando de verdade...

6. O que vamos ver:
• Natureza do Sol e da Radiação Solar
• Espectro Eletromagnético
• Instrumentos para medir a Radiação Solar
• Aproveitamento do Sol como fonte de Energia
• Os Efeitos da Radiação UV

8. Alguns números do Sol
• Distância média até a Terra: 150 milhões de
quilômetros
• Diâmetro médio: 1,392×109 m (109x o
diâmetro da Terra)
• Temperatura na superfície: aprox. 6000°C
• Temperatura no núcleo: aprox. 15,7 × 106 °C
(15.700.000°C

9. Como o Sol gera sua energia?
Reações de fusão nuclear
Fusão de dois átomos do elemento químico
Hidrogênio (H), que resulta no elemento
químico Hélio (He).
Essa reações de fusão
liberam energia equivalente
a 3,83 x 1026 W por segundo.
9,15 x 1016
toneladas de
TNT por
segundo

10. Energia Solar que chega até a Terra
Problema de Escala!
Se o Sol tivesse 16,51cm de
diâmetro , Terra teria 0,15cm e
a distância entre eles seria de 18
passos! [veja mais aqui]
Problema de Excentricidade!
A trajetória da Terra em torno do
Sol é elíptica, mas é uma elipse
pouco excêntrica (~quase~
circular). Veja mais aqui.

11. Energia Solar que chega até a Terra
O que vai determinar a
quantidade de energia solar
que chega até a superfície é a
inclinação do eixo terrestre
(~23°)
Leia Mais
Estações do ano!

12. Energia Solar que chega até a Terra
As Estações do Ano
Leia Mais
A Energia Solar que chega na Terra é praticamente igual ao longo do ano todo.
Mas devido a inclinação do eixo terrestre, as regiões mais próximas do
equador recebem radiação solar. E durante o verão de um hemisfério, ele fica
mais “privilegiado” e recebe mais radiação solar.

13. Energia Solar que chega até a Terra
Inverno no HS / Verão no HN
Solstício de Inverno no HN / Solstício de Verão no HS

14. Energia Solar que chega até a Terra
Inverno no HN / Verão no HS
Solstício de Inverno no HN / Solstício de Verão no HS

15. Energia Solar que chega até a Terra
Equinócio de Outono ou Equinócio de Primavera
Leia Mais
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16. Características da Energia Solar:
energia eletromagnética

17. Energia Eletromagnética
A luz solar é uma forma de energia chamada Energia Eletromagnética
ou Radiação Eletromagnética. Todos os objetos que emitem luz emitem
radiação eletromagnética.
Energia Eletromagnética: combinação entre um campo elétrico E e um
campo magnético M.
Mecânica Quântica: a energia eletromagnética é consequência do
deslocamento dos fótons.

18. Energia Eletromagnética
As ondas eletromagnéticas deslocam-se sempre na velocidade da luz (c) :
c f 
 : comprimento de onda
f: frequência
c = 300.000.000 m/s
Considerando que a velocidade da luz no vácuo (c) seja constante:
 a frequência (f) é inversamente proporcional ao comprimento de
onda ().
 isto é, quando f aumenta,  diminui, e vice-versa

19. Espectro Eletromagnético
Como a velocidade da luz sempre é constante, temos várias combinações
entre  e f.
c f  Cada comprimento de onda possui
uma frequência diferente.
A radiação solar é composta por

20. Espectro Eletromagnético
(Lei de Wien)
T
0028976,0
max 

21. Espectro Eletromagnético
Levando em consideração a Lei de Wien:
mm
T
7
max 10.40000004,0
6000
0028976,00028976,0 

Temperatura média da superfície do Sol (3° slide),
só que em Kelvin
A emissão máxima do Sol ocorre na região visível do espectro
Mas isso não significa que o Sol não emita radiação em outras regiões do
espectro!

22. Espectro Eletromagnético
Diferentes retratos do
Sol em diferentes
comprimentos de
onda.
Fonte

23. > 
> f
Espectro eletromagnético - Visível
A parte visível do espectro é normalmente
associada as cores do arco-íris.

24. Espectro eletromagnético - Visível
Quando a Radiação Solar chega na Terra:
A superfície da Terra, as nuvens,
o gás Ozônio (O3) e alguns tipos
de poeira absorvem radiação
solar [visível].
Após a absorção da radiação
solar, a superfície da Terra
emite radiação solar
[infravermelho]. A radiação
infravermelha é absorvida por
alguns gases da atmosfera.

25. Espectro eletromagnético -
Infravermelho
Levando em consideração a Lei de Wien (desta vez para a Terra):
mm
T
5
max 100000096,0
300
0028976,00028976,0 

Temperatura média da superfície da Terra, em Kelvin.
A emissão máxima da Terra ocorre na região infravermelha do espectro!

26. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre

27. Sinônimos para Radiação Solar:
-Ondas Curtas
-Visível
Sinônimos para Radiação Terrestre:
-Ondas Longas
-Infravermelho
Espectro eletromagnético - Definições
Agora que conhecemos algumas propriedades advindas da Lei de Wien:

28. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Actinógrafo: Radiação solar
total
Piranômetro: também mede a
radiação solar total
Radiação Solar total = Radiação
Solar que vem direto do Sol +
Radiação Solar Espalhada
Os dois instrumentos abaixo medem radiação integrada em todo o espectro!

29. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Alguns piranômetros são projetados para medir em apenas uma região do
espectro:
Piranômetro projetado para
medir apenas radiação UV!

30. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Para medir apenas a radiação solar direta: Pireliômetro
Fonte: Estação de Caicó

31. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Para medir a radiação terrestre:
Saldo-radiômetro (ou saldo-piranômetro, net-piranômetro).

32. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Heliógrafo: mede a quantidade de horas de brilho solar. Não faz nenhum tipo
de medida de energia, faz apenas uma medida de luminosidade

33. O Sol como fonte de Energia
-Aquecimento solar [1]
-Energia Solar Fotovoltaica [2]
-Energia Heliotérmica [3]
[1]
[2]
[3]

34. Efeitos biológicos da Luz Solar

35. Espectro eletromagnético – Efeitos
Biológicos

36. Espectro eletromagnético – Efeitos
Biológicos
Não chegam
até a
superfície
Raios gama (g) Raios-X
Raios ultravioleta
Chegam
parcialmente
até a
superfície

37. Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV
Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta

38. Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

39. Camada
de Ozônio
Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

40. O gás Ozônio (O3) , presente na camada de
ozônio absorve a maior parte da radiação
ultravioleta.
Durante o processo de absorção, o gás
oxigênio (O2) presente na estratosfera é
destruído pela radiação UVC, virando dos
átomos solitários de oxigênio. Esses átomos
solitários são instáveis e por isso acabam
sendo recebidos pelo O2 que não foi
destruído. Temos então uma formação de
mais moléculas de O3 que absorvem a
radiação UVB e se dissocia em O2 e O. É o
chamado Ciclo de Chapman.
A camada de ozônio

41. ‘Buraco’ camada de ozônio
CFC’s: elementos totalmente inertes, usados como gás de refrigeração.
Na atmosfera. Devido aos movimentos atmosféricos, foram
transportados para os pólos. Reagem com o O3, destruindo-o.
Buraco na camada de ozônio: fenômeno bem localizado . Diminuição da
concentração de ozônio nas regiões polares.

42. ‘Buraco’ camada de ozônio
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43. ‘Buraco’ camada de ozônio
 O Protocolo de Montreal sobre substâncias que destroem a
camada de ozônio é um tratado internacional que propõem
cessar/diminuir a produção de um determinado número de
substâncias responsáveis pela depleção do ozônio
estratosférico.
 O tratado foi assinado em 16/09/1987 e entrou em vigor em
01/01/1989. Desde então, sofreu 5 revisões: 1990 (Londres),
1992 (Copenhague), 1995 (Viena), 1997 (Montreal) e 1999
(Pequim). Devido ao grande apoio e implementação, tal
tratado é sempre lembrado como um exemplo de
cooperação internacional.
Leia Mais

44. Agora já sabemos que a radiação UV:
 É a radiação entre os comprimentos de onda entre 100 e 400
nm, dividida em:
 UVC (100 – 280 nm) – não chega à superfície
 UVB (280 – 315 nm) – fortemente absorvida pelo O3
 UVA (315 – 400 nm) – compõem a maior parte da R-UV
 Atinge a superfície em pequenas quantidades, porém
suficientes para provocar efeitos fotoquímicos e fotobiológicos
importantes.
Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta

45. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
O índice é uma forma de facilitar o
acesso a informação, tornando-a mais
simples.

46. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

47. Veja o índice todos os dias e
em outras localidades aqui.
A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

48. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Índice UV é forma de quantificar simplificadamente a quantidade de radiação UV que
chega na superfície. O valor do índice vai depender principalmente de seis fatores:
1) Altitude do Local:
Quanto mais alta é a localidade, menos densa é a atmosfera e,
portanto, menos R-UV é espalhada e absorvida. Portanto,
maior é a quantidade de R-UV na superfície. A R-UV incidente
aumenta cerca de 10 a 12% a cada quilômetro de altitude.

49. 2) Localização geográfica:
Quanto mais próximo do Equador, mais radiação solar incidente e
consequentemente, mais radiação UV:
A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

50. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
3) Hora do dia
Cerca de 20 a 30% da quantidade de R-UV no verão chega a Terra em
torno do meio-dia (entre 11h e 13h), e cerca de 70 a 80% entre as 9h e
15h.

51. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
4) Estações do ano
Inverno: menos radiação solar global.

52. 5) Condições atmosféricas: nuvens e aerossóis
A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

53. 6) Tipo de superfície: neve, areia...
A radiação solar é refletida pela superfície
A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

54. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Proteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar

55. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Proteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar
Mais informações no
Programa Sol Amigo

56. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
 Os casos de câncer de pele não-melanoma são os mais comuns entre
todos os tipos de câncer diagnosticados no Brasil;
 Estudos revelam uma população despreparada em relação aos
métodos de proteção, e desinformada sobre os efeitos da R-UV sobre
a saúde;
 Os níveis de R-UV, em condições de céu claro, são muito elevados na
maior parte do ano e em quase todo território brasileiro;
 A prevenção ao câncer de pele, assim como de qualquer tipo de
doença, resulta em tratamentos menos traumáticos e mais positivos,
bem-estar social e economia para os cofres públicos.
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

57. Conclusão
A Radiação Solar
Para finalizar: não existe bronzeado seguro.