Radiația Solară

Orice corp aflat la o temperatură superioară temperaturii de 0K, emite radiaţii electromagnetice, ale căror proprietăţi depind de natura şi temperatura sa. Radiaţiile emise conţin unde de diferite lungimi cu intensităţi diferite; la orice temperatură există o lungime de undă pentru care intensitatea undei este maximă. Puterea radiantă totală creşte rapid cu creşterea temperaturii şi lungimea de undă a celei mai intense componente se deplasează către lungimi de undă mai mici.

Orice corp este simultan un emiţător şi un absorbant de energie radiantă. O parte din energia radiantă care cade pe suprafaţa unui corp este reflectată, iar restul este absorbită. Un bun absorbant este şi un bun emiţător, iar un absorbant slab este şi un slab emiţător; un absorbant slab trebuie să fie, de asemenea, şi un bun reflector. De aceea, un bun reflector este un emiţător slab.

1. Compoziţia spectrală a radiaţiei solare (RS)

Radiaţia emisă de Soare cuprinde două grupe principale: radiaţia electromagnetică şi radiaţia corpusculară.

• Radiaţia electromagnetică are un spectru continuu, de la radiaţiile X până la undele radio, cu lungimi de undă foarte mari. Datorită temperaturii sale ridicate, S emite mai ales această formă de radiaţie; ea nu necesită pentru transmitere un mediu material intermediar.

• Radiaţia corpusculară este compusă din particule cu energii foarte înalte; transportă cantităţi de energie mult mai mici comparativ cu radiaţia electromagnetică.

Spectrul radiaţiilor electromagnetice ale S cuprinde ca domenii principale:

• Domeniul radiaţiilor ultraviolete (UV), invizibile, cu lungimi de undă mici (290 - 360 nm); cu

pronunţat efect chimic, reprezintă cca. 7% din energia totală a RS.

• Domeniul radiaţiilor vizibile (VIZ), cu lungimi de undă între 360 şi 760 nm; mai sunt denumite radiaţii fotosintetic active, reprezintă cca. 48% din energia totală a RS.

• Domeniul radiaţiilor infraroşii (IR), cu lungimi de undă mari (760 - 300 000 nm), invizibile, cu efect termic pronunţat, reprezintă cca. 43% din energia totală a RS. 99% din energia totală a RS revine radiaţiilor cu lungimi de undă între 160 nm şi 4000 nm. Repartiţia energiei în spectrul solar depinde şi de altitudine; la suprafaţa terestră, intensitatea şi compoziţia spectrală a RS este modificată datorită fenomenelor de absorbţie şi de difuzie din atmosferă; intensitatea scade puternic atât în zona radiaţiilor de undă scurtă cât şi în domeniul radiaţiilor de unde lungi. Radiaţiile cu lungimi de undă mai mici de 290 nm nu ajung la suprafaţa terestră fiind absorbite de ionosferă şi de stratul de ozon; la fel şi cele cu lungimi de undă egale sau mai mari de 4000 nm.

2. Radiaţia solară directă (RSD)

Radiaţia care provine direct de la discul solar şi care ajunge nemodificată (nedifuzată, nereflectată, nerefractată) la suprafaţa terestră este numită radiaţie solară directă (RSD). Străbătând atmosfera RSD este atenuată şi modificată spectral, astfel încât intensitatea RSD are valori diferite la nivele diferite în atmosferă. La limita superioară a atmosferei intensitatea RS înregistrează fluctuaţii minime, fiind considerată constantă. Intensitatea RS la limita superioară a atmosferei, adică RS primită în unitatea de timp, de o suprafaţă cu aria egală cu unitatea, aşezată normal pe direcţia razelor solare, atunci când distanţa Soare-Pământ este egală cu valoarea sa medie, se numeşte constantă solară(I0 ); în SI ea se exprimă în J/(m2.s)=W/m2 şi are valoarea I0 = 1,381 W/m2 = 1,98 cal/ (cm2. min).

RSD care cade pe o suprafaţă orizontală reprezintă insolaţia pe suprafaţa respectivă. Intensitatea insolaţiei se exprimă tot în W/m2 (sau cal / (cm2. min); ea depinde de unghiul de incidenţă al RS şi de unghiul de înălţime al S. Suprafeţele perpendiculare pe direcţia razelor solare recepţionează cantitatea maximă de energie radiantă; suprafaţele cu alte orientări vor recepţiona o cantitate mai mică de energie.