Balance Energetico
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LA RADIACION SOLAR
Todas las manifestaciones climáticas de la atmósfera tienen su causa principal en la energía solar recibida por la tierra.
Esta energía viaja a través del espacio en forma de radiación electromagnética.
Esta radiación tiene características ondulatorias y se desplaza a la misma velocidad (300,000 Km/sg).
Sin embargo, las radiaciones difieren en su longitud de onda, o distancia entre 2 máximos sucesivos de la onda que se expresa en nanómetros (nm).
1nm = 10-7 cm = 1 milimicra, mµ.
El espectro de la radiación electromagnética incluye desde los rayos X y gamma que tienen long de onda muy pequeña (menores que 1.000 millonésimas de centímetro) hasta las ondas de radio, con longitudes de onda del orden de 104 cm.
La energía que el sol emite y que la tierra recibe tiene una longitud de onda entre 230 y 4,000 nm.
UV (Radiación ultravioleta) = 230 - 400 nm (9% de RT)Radiación visible = 400 - 700 nm (41 % de RT)Radiación infrarroja = 700 - 4,000 nm (50% de RT)
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
BALANCE ENERGETICO
La energía que alcanza las capas altas de la atmósfera se estima en 2 cal/cm2 x minuto, pero disminuye notablemente al llegar a la superficie de la tierra, pues la atmósfera absorbe y refleja parte de la radiación.
La energía solar recibida difiere según la región y la estación del año debido a:
Forma esférica. Inclinación del eje de rotación. La latitud.
Para entender cómo la atmósfera terrestre puede aumentar más de 30ºC la temperatura media del planeta es preciso abordar un fenómeno previo: el balance energético del planeta o, dicho de otro modo, la cantidad de energía que recibe y que devuelve al espacio.
Para que la temperatura del planeta se mantenga es imprescindible que la cantidad de energía recibida sea igual a la cantidad emitida.
Lógicamente, si la Tierra recibiera más energía de la que pierde, estaría calentándose de forma continua,
mientras que si perdiera una cantidad mayor que la recibida, se encontraría en un proceso de enfriamiento constante.
Sin embargo, la temperatura terrestre se mantiene en equilibrio, lo que indica que la energía recibida es equivalente a la perdida.
La mayor parte de la energía que llega a la Tierra lo hace en forma de radiación electromagnética proveniente del sol, y la pérdida se produce hacia el espacio.
A pesar de que nuestra estrella emite radiación en todo el espectro electromagnético, la porción más significativa es la que comprende, de mayor a menor longitud de onda, infrarrojo, luz visible y ultravioleta.
Parte de esta radiación es reflejada por las nubes y aerosoles atmosféricos de vuelta al espacio. El resto, atraviesa la atmósfera, la cual no se comporta de igual forma con toda la radiación, dado que algunos gases como el oxígeno y el nitrógeno son atravesados libremente, mientras que otros como el dióxido de carbono, el metano o el vapor de agua son transparentes a las longitudes de onda corta (ultravioleta y visible), mientras que absorben las de onda larga (infrarrojas).
Al llegar a la superficie terrestre, la radiación restante es en parte reflejada de vuelta a la atmósfera y en parte absorbida por el suelo y los océanos. Esta porción absor-bida calienta la superficie, y es re-emitida lentamente en forma de radiación infrarroja.
Dado que ha aumentado su longitud de onda, ahora puede ser absorbida por el CO2, vapor de agua y metano de la atmósfera, calentándola aún más.
Efecto invernadero
Lo explicado en el item anterior es el efecto invernadero, y por ello se denomina al CO2 y a los otros gases capaces de absorber radiación infrarroja, “gases de efecto invernadero”.
Gracias a ellos, la radiación que atraviesa limpiamente la atmósfera en su llegada es atrapada cuando vuelve hacia el espacio, al haber aumentado su longitud de onda.
En caso de que no existieran tales gases, la radiación entraría y saldría libremente, manteniendo la Tierra a unos -20 ºC de temperatura media.
Sin embargo, un efecto invernadero continuo convertiría a la atmósfera en un verdadero horno, al ir acumulando energía y calentándose constantemente.
Afortunadamente para la vida, la concen-tración de gases de efecto invernadero y los otros muchos factores que actúan en el tránsito energético, mantienen el balance
final prácticamente neutro, expulsandose al espacio la misma cantidad de energía recibida, eso sí , tras calentar lo suficiente el planeta como para mantener la temperatura media unos 30 ºC por encima de lo esperado en un cuerpo sin atmósfera.
RADIACION Y FOTOSINTESIS
La fotosíntesis en una planta depende de factores internos y externos:
Factores Internos: Estructura de la hoja y su contenido en
clorofila Acumulacion de los productos de la
fotosintesis en las células de las partes verdes.
Presencia de sales minerales
Factores Externos: Calidad y cantidad de luz incidente en las
hojas Temperatura ambiente Concentracion de CO2 y O2.
La mayor eficiencia fotosintética se obtiene a baja intensidad luminosa: 10,000 – 20,000 lux correspondiente a 0.15 – 0.30 cal/cm2.
Valores mayores no incrementa la velocidad fotosintética.
En la tierra en muchos puntos la cantidad de luz solar llega a los 110,000 lux , equivalente a 1.40 cal/cm2/min.
Este exceso de luz (y de calor ) origina algunos fenomenos negativos:
Se detiene el incremento de la fotosíntesis (saturación luminosa).
Se inactivan algunas enzimas. Se incrementa la fotorrespiracion, (inverso
a la fotosíntesis): consume CHOs y desprende CO2.
Si Tº >30ºC , la respiración oscura se duplica y la fotorrespiración aumenta unas 8 veces, disminuyendo la eficiencia fotosintética, o la asimilación diaria neta.
Esta es la razón por la que en zonas de alta y media latitud, en el verano la asimilación sea más alta que en los trópicos, debido a la poca intensidad, pero prolongada iluminación diaria, que tiene lugar en aquellos climas.
FOTOPERIODO El fotoperiodismo es la respuesta de las
plantas a la longitud del día. En los equinoccios y en el Ecuador el día y
la noche son de 12 horas cada uno. Pero la longitud del día en otras zonas varía
según la estación y especialmente la latitud:A 15 º latitud: de 11 a 13 horas.A 30 º latitud: de 10 a 14 horas.A 45 º latitud: de 9 a 15 horas.A 60 º latitud: de 6 a 18 horas.
De acuerdo a esto las plantas son: P. Brevidiurnas : para florecer necesitan
un periodo de oscuridad más largo (12 – 14 horas) y no pueden florecer bajo condi-ciones de iluminación contínua. Ejm las especies de origen tropical y subtropical: tabaco, soja, sorgo, crisantemo, camote, etc.
P. Longidiurnas: Se inhibe la floración si el periodo de oscuridad supera el fotoperiodo critico (12 – 14 horas), y pueden florecer bajo iluminación contínua. Son plantas
originarias de altas y medias latitudes, entre ellas: trigo, habas, trébol, remolacha, etc.
P. fotoindiferentes: no dependen de la duración de la noche: girasol, calabaza, tomate.
En las plantas la percepción de la luz es medida por un pigmento: el fitocromo, ubicado en las hojas y en el germen en reposo.
