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FÍSICA AMBIENTALFÍSICA AMBIENTAL

Problemas de examen resueltos (junio 2004)

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR INGENIEROS AGRÓNOMOS

Profesor Antonio J. Barbero Profesor Alfonso J. Calera

DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADADEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA

Equipo Docente:Equipo Docente:

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

Ambiental

Física

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PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

Utilícense las tablas de declinación y ecuación del tiempo

UCLM

1º2º3º4º5º

W

38º

39º

40º

41º

N

A

B

Considerense los puntos A y B señalados en el mapa adjunto. Para el día 7 de julio de 2004 se pide:

Hora oficial a la salida del sol en A y en B.

a.

Duración del día en A y en B ¿son exactamente iguales? Discútase.

c.

¿En cual de los dos lugares sale antes el sol, y cuánto tiempo antes?

b. Ambiental

Física

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1º2º3º4º5º

W

38º

39º

40º

41º

N

A

B

Coordenadas leídas sobre mapa:

Punto A: 41º N 1,5º W

Punto B: 38,5º N 4,5º W

Tablas y/o fórmulas de Spencer

7 julio 2004 (bisiesto) J = 189

Ángulo declinación = 22,58º

Ecuación del tiempo: Et = -4,77 minutos

Meridiano de referencia cálculos posteriores: Ls = 0º

PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

UCLM

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Ambiental

Física

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Polo Norte celeste

Estación de primavera / verano

Observador en Hemisferio Norte

Cenit

S N

E

W

declinación

latitud

s

s ángulo horario a la salida del Sol

PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

UCLM

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Ambiental

Física

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HSE = HSL - 4·(Ls-Le) - Et

Punto A

HSE = 4 h 35 m 14 s - 4·(0-1.5) - (-4.77) =

m

= 4.59 h + 10.77 m =

= 4 h 46 m 0 s= 4 h 35 m 14 s + 10 m 46 s

Punto B

HSE = 4 h 42 m 44 s - 4·(0-4.5) - (-4.77) =

= 4.71 h + 22.77 m =

= 5 h 05 m 30 s= 4 h 42 m 44 s + 22 m 46 s

m

Hora oficial verano: +2 h 7 h 05 m 30 s6 h 46 m 0 s

Punto A: A = 41º

36149,0º41tgº58,22tgtgtgcos As º19,111s

Salida del Sol (A) s 14 m 35h 4h 59,415

19,11112

1512HSL(A) s

Punto B: B = 38,5º

33078,0º5,38tgº58,22tgtgtgcos Bs º32,109s

Salida del Sol (B) s 44 m 42h 4h 71,415

32,10912

1512HSL(B) s

PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

UCLM

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Ambiental

Física

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El sol sale antes en el punto situado más al este, es decir, en el punto A. La diferencia en hora oficial entre ambos lugares es de 19 m 30 s, de los cuales 7 m 30 s se deben a la diferencia en hora solar local, ya que A está situado más al norte que B, y los otros 12 m se deben a la diferencia de longitud entre los dos lugares.

DURACIÓN DEL DÍA

La duración del día en un lugar es el doble del ángulo horario a la salida del sol expresado en horas.

Por lo tanto la duración del día no puede ser igual en ambos porque tienen diferente LATITUD. El día durará más, siendo estación de verano, en el lugar situado más al norte, en este caso A.

tantancos s

Punto A º19.111s

Punto B º32.109s

Duración día = s 31 m 49h 14 h 83.1415

19.1112

Duración día = s 34 m 34h 14 h 58.1415

32.1092

(Nótese que la diferencia es el doble de la diferencia en hora HSL entre los dos lugares)

PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

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Ambiental

Física

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Considere la tabla de datos adjunta, donde aparecen tabulados datos de Ris y radiación difusa desde la salida del sol hasta su puesta, en intervalos de media hora, para el día 27 de junio de 2000.

La estación de superficie que tomó los datos se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas geográficas: 39º N, 1º 50’ W.

Represéntese gráficamente en papel milimetrado la Ris y la radiación difusa y comente de que tipo de día se trataba.

a.

Calcule la radiación solar incidente. Si el albedo era 0.25, calcúlese la radiación absorbida a lo largo del día por la superficie.

b.

En el supuesto de que el día hubiese sido totalmente despejado y sabiendo que la atmósfera absorbe el 25% de la radiación extraterrestre, calcúlese que radiación solar habría incidido en la superficie en ese caso

c.

Unidades: W·m-2

PROBLEMA 2FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

UCLM

Ambiental

Física

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27-jun-00Ris Rdif Acum Ris1 011 8 1080075 62 77400

157 117 208800138 92 265500287 144 382500377 163 597600473 183 765000559 203 928800668 238 1104300711 221 1241100783 222 1344600838 223 1458900880 220 1546200922 219 1621800937 334 1673100558 408 1345500903 405 1314900952 241 1669500915 220 1680300874 192 1610100813 153 1518300739 117 1396800648 100 1248300554 89 1081800461 74 913500358 61 737100257 48 553500156 39 37170039 27 17550011 5 45000

28888200

.diaMJ/m 55515,21 2 rsisns RRR

.diaMJ/m 22205,788820,2825.0 2 isrs RR

Absorbido:

W·m-2

Salidadel Sol

Puestadel Sol

tiempo, intervalos de 30 minutos (1800 s)

W·m-2

Unidades: Wm-2s= Jm-2

N

i

isis ciRiR

S1 2

)()1(

c = 1800 s

i

PROBLEMA 2FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

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Física

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Cálculo de la declinación solar

(Función del día del año J)

J 179 (nº de orden del día del año) 0,40603 <rad deg> 23,26 (declin)

39.1365

2sin409.0 J

Latitud

(Hemisf. Norte=1; Hemisf. Sur= -1) Latitud 39,00 N/S Latitudgrados minutos segundos 1/-1 (rad)

39 0 0 1 0,6807

Cálculo del ángulo horario salida sol s

s 1,92639 <rad deg> 110,37

)tan()tan(arccos s

Cálculo de la radiación extraterrestre Ra

(a la latitud , el día del año J)

Ra 41,7318 MJm-2d-1 Radiación incidente sobre superficie

plana en límite superior atmósferaValor integrado para 1 día

)sin()cos()cos()sin()sin()60(24

ssrSCa dGR

Si la atmósfera absorbiese el 25%, a la superficie llegaría

.diaMJ/m 29885,317318,4175.0)25.01( 2 aR

Comentario: se trata de un día parcialmente nuboso, con incidencia especialmente acusada a mediodía solar, y menos nuboso por la tarde. Véase que la radiación difusa antes del mediodía solar va creciendo, no forma la típica meseta plana de un día totalmente despejado; esto indica la presencia de cobertura nubosa, aunque no demasiado espesa. A mediodía aproximadamente la nubosidad se desarrolló bastante más como indica la brusca caída de la R is y la importante subida de la radiación difusa, aunque en poco tiempo esta nubosidad desapareció, dando paso a una situación similar a la de la mañana aunque seguramente con menos nubosidad total, ya que la bajada de la radiación difusa es más pronunciada.

PROBLEMA 2FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004

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