aula 5 radiaÇÃo solar - cloud object storage · distribuição da radiação solar na superfície...

Aula 5 – RADIAÇÃO SOLAR

Andréa Scaramal

Londrina/2016

Universidade Norte do Paraná Unidade Piza / Departamento de agronomia

Curso de Agronomia

Radiação Solar

• Maior fonte de energia para a terra

• Principal elemento meteorológico

• Um dos fatores determinantes do tempo e doclima

• Afeta diversos processos:

- físicos (aquecimento/evaporação);

- bio-físicos (transpiração);

- biológicos (fotossíntese).

A RADIAÇÃO SOLAR ATUA:

• DIRETAMENTE

– desenvolvimento e o crescimento das plantas

• INDIRETAMENTE

– efeitos no regime térmico

– evaporação de águas pelas superfícies naturais.

Efeito da atmosfera sobre o balanço deenergia radiante

• Radiação solar aoatravessar a ATM

Interage com seus constituintes(naturais e artificiais)

Modificações: na Quantidade,na Qualidade e na Direção dosraios solares

Processos de atenuação:• Absorção• Difusão• Reflexão

• Comprimento de onda• Tamanho do constituinte

atmosférico

RADIAÇÃO SOLAR

• ESPECTRO CONTÍNUO DE COMPRIMENTOS DE ONDA CURTA

• 3 FAIXAS (BANDAS) DISTINTAS

• RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV) – 10 nm < λ < 400 nm

• RADIAÇÃO VISÍVEL (VIS) – 400 nm < λ < 700 nm

• RADIAÇÃO INFRAVERMELHO PRÓXIMO (IVP) – 700 nm < λ < 3000 nm

RADIAÇÃO VISÍVEL – RADIAÇÃO FOTOSSINTETICAMENTE ATIVA (RFA OU PAR)

• Violeta (400-425nm), Azul (425-490nm),• Verde (490-560nm), Amarelo (560-585nm),• Laranja (585-640nm), Vermelho (640-700nm)

TAXA DE ABSORÇÃO DE LUZ DOS PIGMENTOSFOTOSSINTETISANTES

Principais reações fotoquímicas dasplantas superiores

ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO

Radiação UV

Absorvida O2/O3

Quase que totalmente eliminada da radiação solar que atinge a superfície

RADIAÇÃOVISÍVEL

Praticamente não sofre redução por absorçãoem sua quantidade

RADIAÇÃO INFRAVERMELHO

PRÓXIMO

Absorvida pelo vapor d’água

Absorvida CO2

AGROMETEOROLOGIA

UNIDADE 1 – Aula 5

Os Movimentos da Terra

Profª. Andréa Scaramal Menoncin

• círculo polar Ártico

• trópico de Câncer

• trópico de Capricórnio e

• círculo polar Antártico

Os Paralelos divide a Terra em zonas

climáticas; Intertropical, subtropical e

polares.

Paralelos ao Equador

Círculos menores

Alguns paralelos mais importantes recebem nomes:

O movimento de rotação

A Terra gira ao redor de seu

próprio eixo imaginário

Duração de

aproximadamente

24 horas.

Chamamos

esse período

de dia

Conseqüências

A sucessão dos dias e das noites

Espaço de tempo que a Terra leva para dar uma volta completa em torno de

seu eixo

23 horas, 56 minutos e 4 segundos

Período claro (dia)

Face da Terra voltada para o Sol

Período escuro (noite)

Face oposta

2 períodos

• Originou as horas e os Fusos horários.• cria o movimento aparente do sol

Esse é o movimento que a terra realiza em torno de si

mesma, denominado movimento real, que se dá no

sentido de oeste para leste.

O movimento de translação

Essa volta

não é

circular,

mas

elíptica.

Terra ao redor do Sol

Velocidade de

aproximadamente

30 km/s

Duração de 365

dias e 6 horas

O movimento de translação e as estações do

ano, no hemisfério Sul

Zênite

Ângulo Zenital

Ângulo Zenital (Z) – ângulo formado entre o

Zênite e os raios solares. Varia de acordo com a

latitude, a época do ano e a hora do dia.

Zênite

Ângulo Zenital

(Z2)

Distribuição da Radiação

Solar na Superfície Terrestre

• A irradiância solar varia de acordo

ângulo de incidência dos raios solares.

com o

•Esse ângulo formado entre o Zênite local e os

raios solares, denomina-se ÂNGULO ZENITAL

(Z).

• Quanto maior Z, menor a irradiância solar.

Zênite

Ângulo

Zenital (Z1)

Z

Caso 1

Caso 2 Zênite

Ângulo

Zenital (Z2)

As Estações do Ano

Os solstícios são épocas onde os hemisférios norte e sul são desigualmente iluminados.

Solstícios de Verão: os dias são mais longos que as noites.

Solstício de inverno: as noites são mais longas que os dias.

Os equinócios são épocas em que os hemisfério norte e sul são igualmente iluminados.

As durações dos dias e das noites são iguais nos dois hemisfério

As órbitas de todos os planetas são sempre elípticas, tendo sempre um ponto mais afastado (afélio)4 julho e um ponto mais próximo (periélio)4 Janeiro, dos Sol.

Radiação Solar - Estações do ano

27´Plano do equador do Sol

Planeta Terra

Sul

Norte

O planeta Terra está inclinado

em relação ao plano do Sol em

um ângulo de 230 27´ (Latitude

do Trópico de Capricórnio).

= 230

Declinação solar ():

é o ângulo formado entre o equador

terrestre e a linha imaginária que contém

o plano do sol.

A declinação solar varia entre + 230 27´

(quando o sol está no HN) a - 230 27´

(quando o sol está no HS).

Variação da declinação solar () e estações do ano

Fixando a terra como centro.

Significado das efemérides

astronômicas:

Equinócio: do Latim

aequus (igual) e nox (noite), e significa

"noites iguais", portanto dias iguais.

Solstício: do Latim

sol (Sol), e sistere (que não se move).

Indicando que o sol não se move a

partir deste ponto.

Matematicamente é possível calcular

a “posição” do sol em cada dia do

ano com uso de modelos:

=23,45 *sen [(360/365).(NDA ou DJ –

80)]]

Variação da declinação solar ao longo do ano

Equinócio Equinócio

Solstício

Solstício

Dia Juliano (DJ)

Número do Dia Juliano (DJ) que

representa o dia do ano independente

dos meses. Tambem denominado de

NDA (número de Dia do Ano)

Por exemplo:

Dia 1 de janeiro é o DJ = 1

Dia 1 de fevereiro é o DJ = 32

Dia 31 de dezembro é o DJ = 365 ou

366. E assim por diante.

Declinação solar para o 15 dia do mês e

nas datas dos equinócios e solstícios

FOTOPERÍODO (N)

Número de horas de brilho solar sem

considerar os efeitos da atmosfera para

aquele dia do ano e para aquela

latitude.

Por exemplo o fotoperíodo para o dia 21

de dezembro em São Paulo, SP, é

13h30min e para o dia 20 de junho cerca

de 10h.

Na linha do equador o fotoperíodo é

sempre ~ 12h

Fotoperíodo ou horas de brilho solarO fotoperíodo (N) pode ser calculado, considerando-se as

relações astronômicas TERRA-SOL. Como o fotoperíodo é a

duração do dia desde o nascer até o pôr do Sol, temos que na

sua trajetória aparente o Sol descreve um arco simétrico em

relação ao meio-dia. Pode-se dizer, então, que N é o dobro do

ângulo horário ao nascer do Sol (hn), e função da latitude e da

declinação solar.

Meio-Dia

Nascer

do Sol

Pôr

do SolN

N/2N/2

Determinação do Fotoperíodo

Pode-se dizer, então, que N é o dobro

do ângulo horário ao nascer do Sol

(hn), e função da latitude e da

declinação solar

N = 2*hn / 15 = 0,1333 hn

hn = ângulo horário do nascer do sol,

dado por:

hn = arccos [ -tan tan ]

Ex = 02º59’08" S

• 08/60 = 0,1333

• 0,1333 + 59 = 59,133

• 59,133/60 = 0,985

Latitude = 2+0,985

Latitude = -2,985 (Sul)

Exemplo 1: Estime a duração do dia em Paragominas (02º59’08" S, 47º19'57" W) no dia15/03/15 Latitude = 02º59’08" S

• 08/60 = 0,1333

• 0,1333 + 59 = 59,133

• 59,133/60 = 0,985

Latitude = 2+0,985

Latitude = -2,985 (Sul)

δ = 23,45.sen [360/365.(DJ- 80)]

DJ = 31+28+15 = 74

δ = -2,42

Fotoperíodo estimado para o 15o dia de cada mês.