PARÁMETROS SOLARES

Todas las variables climáticas dependen, directa o indirectamente, de la radiación solar y es un parámetro fundamental para calcular los balances de agua y de los índices bioclimáticos.

Dos son las variables que más se utilizan:

La duración de la insolación.

La duración de la insolación es el período durante el cual el Sol se mantiene por encima del horizonte, es expresado en horas.
La duración del día es variable en el espacio y en el tiempo y depende de la declinación solar y de la latitud del lugar.

La declinación solar es el ángulo formado por los rayos que proceden del Sol y el plano ecuatorial.
En el movimiento de traslación alrededor del Sol, el plano del Ecuador mantiene una inclinación fija de 23º27' respecto al plano de la elíptica, por lo que la declinación oscila a lo largo del año entre +23º27', en el solsticio de junio y -23º27' en el solsticio de enero. Para cada día del año tiene un valor único y en los equinocios su valor es 0.
En el Anuario del Observatorio Astronómico están publicados los datos referidos a la declinación solar de cada día, pero puede calcularse, con la ecuación de Cooper:


n día del año
d declinación en grados

Conociendo la declinación y la latitud es fácil determinar la duración del día mediante la formula:

cos w = - tang d · tang L

(Siendo w el valor en grados del arco descrito por el Sol desde el orto hasta su culminación, se denomina también ángulo horario y se mide desde el mediodía, con valores positivos hacia la tarde y negativos por la mañana; por tanto al mediodía es 0)
El ángulo completo es el doble del valor anterior, por lo que la duración del día en grados es 2w.

 

El total de radiación

Es el total de la radiación que recibe el planeta Tierra, expresado en cal/cm2/día o ly/día.

La duración del día es muy importante en la radiación, pero el total de energía que alcanza la superficie terrestre depende de la altura del Sol sobre el horizonte y la topografía de la superficie.

Una superficie de tamaño idéntico no recibe la misma cantidad de calor dependiendo si se sitúa en el Polo o cerca del Ecuador. La causa radica en que se pierden radiaciones por las reflexiones y las absorciones de la atmósfera, debido a que la cantidad o masa que atraviesan los rayos aumenta a medida que la inclinación de los rayos es mayor.

La altura del Sol o incidencia de los rayos solares (h) es el ángulo que forma la recta que une el Sol con un punto de la superficie terrestre (rayo incidente), con el plano horizontal que pasa por ese punto.

El movimiento de rotación terrestre alrededor de su eje hace que a lo largo del día el sol describa una trayectoria que se inicia con su aparición en el horizonte (orto), continúa con la elevación hasta un punto máximo a mediodía para ir descendiendo hasta desaparecer por un punto simétrico al primero (ocaso).

En cada momento del día los rayos solares forman un ángulo con el plano horizontal, cuyo valor es 0 en el orto y va aumentando a razón de 15º cada hora hasta su culminación a mediodía y decrece al mismo ritmo hasta el ocaso.

Durante el año también varía el recorrido del Sol y la altura de culminación máxima debido a la duración de los días.

La altura del Sol depende de la latitud de un lugar, de la hora del día y la declinación.

La radiación solar depende de la topografía.

Para obtener la radiación recibida en una superficie horizontal tenemos que conocer la constante solar (a), la radiación global en el límite de la atmósfera (Ra) y la radiación global en la superficie (Rs).


a constante solar
Ra a para ángulo de incidencia 90º
Ra a·sen h para cualquier otra inclinación
Rs radiación directa o solar
Rs=Ra·pm

La constante solar es la radiación recibida en 1 cm2 situada en el límite exterior de la atmósfera y en la vertical respecto a los rayos del Sol. Vale 1,94 cal.

La radiación global en el límite de la atmósfera es la radiación que recibe 1 cm2 situado en el límite exterior de la atmósfera, pero horizontal a los rayos.

La radiación global en la superficie es la porción de Ra que llega a la superficie terrestre, hay que descontar las pérdidas causadas por reflexión y absorción de la masa atmosférica atravesada.

Pero, la mayor parte de las superficies que reciben radiaciones tienen diferentes inclinaciones y orientaciones con relación a los rayos del Sol. Ésta es la causa de que haya diferencias notables en la energía recibida.