O documento introduz os principais conceitos sobre a radiação solar, incluindo: (1) como o Sol gera sua energia através de reações de fusão nuclear; (2) as características da radiação eletromagnética solar, incluindo o espectro eletromagnético; e (3) os efeitos biológicos da luz solar, especialmente os riscos da radiação ultravioleta e a importância da camada de ozônio para proteger a Terra.

1. Introdução a Radiação Solar
I Escola de Verão da Estação Meteorológica do IAG-USP
Curso “Explorando a Meteorologia”
Samantha N. S. Martins Almeida
Meteorologista
Site da Estação Meteorológica do IAG-USP: http://www.estacao.iag.usp.br/
Site Pessoal: http://www.meteoropole.com.br

3. Alguns números do Sol
• Distância média até a Terra: 150 milhões de
quilômetros
• Diâmetro médio: 1,392×109 m (109x o
diâmetro da Terra)
• Temperatura na superfície: aprox. 6000°C
• Temperatura no núcleo: aprox. 15,7 × 106 °C

4. Como o Sol gera sua energia?
Essa reações de fusão
liberam energia equivalente
a 3,83 x 1026 W por segundo.
9,15 x 1016
toneladas de
TNT por
segundo
Reações de fusão nuclear
Fusão de dois átomos do elemento químico
Hidrogênio (H), que resulta no elemento
químico Hélio (He).

5. Energia Solar que chega até a Terra
Problema de Escala!
Se o Sol tivesse 16,51cm de Problema de Excentricidade!
diâmetro , Terra teria 0,15cm e A trajetória da Terra em torno do
a distância entre eles seria de 18 Sol é elíptica, mas é uma elipse
passos! [veja mais aqui] pouco excêntrica (~quase~
circular). Veja mais aqui.

6. Energia Solar que chega até a Terra
O que vai determinar a
quantidade de energia solar
que chega até a superfície é a
inclinação do eixo terrestre
(~23°)
Estações do ano!
Leia Mais

7. Energia Solar que chega até a Terra
As Estações do Ano
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8. Características da Energia Solar:
energia eletromagnética

9. Energia Eletromagnética
A luz solar é uma forma de energia chamada Energia Eletromagnética
ou Radiação Eletromagnética. Todos os objetos que emitem luz emitem
radiação eletromagnética.
Energia Eletromagnética: combinação entre um campo elétrico E e um
campo magnético M.
Mecânica Quântica: a energia eletromagnética é consequência do
deslocamento dos fótons.

10. Energia Eletromagnética
As ondas eletromagnéticas deslocam-se sempre na velocidade da luz (c) :
c f
: comprimento de onda
f: frequência
Considerando que a velocidade da luz no vácuo (c) seja constante:
 a frequência (f) é inversamente proporcional ao comprimento de
onda ( ).
 isto é, quando f aumenta, diminui, e vice-versa

11. Energia Eletromagnética
Veja o exemplo:
 A onda verde tem o comprimento de onda ( ) duas vezes maior
que o da onda vermelha
 Observe que, para um mesmo intervalo de tempo, a onda onda
vermelha oscila duas vezes enquanto a onda verde oscila uma vez.
Isto é, a frequência da onda vermelha é duas vezes maior que a da
onda verde.
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

12. Espectro Eletromagnético
Como a velocidade da luz sempre é constante, temos várias combinações
entre e f.
Cada comprimento de onda possui
c f uma frequência diferente.
A radiação solar é composta por

13. Espectro Eletromagnético
0,0028976 (Lei de Wien)
max
T

14. Espectro Eletromagnético
Levando em consideração a Lei de Wien:
0,0028976 0,0028976
max 0,0000004m 4.10 7 m
T 6000
Temperatura média da superfície do Sol (3°
slide), só que em Kelvin
A emissão máxima do Sol ocorre na região visível do espectro
Mas isso não significa que o Sol não emita radiação em outras regiões do
espectro!

15. Espectro Eletromagnético
Diferentes retratos do
Sol em diferentes
comprimentos de
onda.
Fonte

16. Espectro eletromagnético - Visível
>
>f
A parte visível do espectro é normalmente
associada as cores do arco-íris.

17. Espectro eletromagnético - Visível
Quando a Radiação Solar chega na Terra:
A superfície da Terra, as
nuvens, o gás Ozônio (O3) e
alguns tipos de poeira absorvem
radiação solar [visível].
Após a absorção da radiação
solar, a superfície da Terra
emite radiação solar
[infravermelho]. A radiação
infravermelha é absorvida por
alguns gases da atmosfera.

18. Espectro eletromagnético -
Infravermelho
Levando em consideração a Lei de Wien (desta vez para a Terra):
0,0028976 0,0028976
max 0,0000096m 10 5 m
T 300
Temperatura média da superfície da Terra, em Kelvin.
A emissão máxima da Terra ocorre na região infravermelha do espectro!

19. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre

20. Espectro eletromagnético - Definições
Agora que conhecemos algumas propriedades advindas da Lei de Wien:
Sinônimos para Radiação Solar:
-Ondas Curtas
-Visível
Sinônimos para Radiação Terrestre:
-Ondas Longas
-Infravermelho

21. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Os dois instrumentos abaixo medem radiação integrada em todo o espectro!
Piranômetro: também mede a
radiação solar total
Actinógrafo: Radiação solar Radiação Solar total = Radiação
total Solar que vem direto do Sol +
Radiação Solar Espalhada

22. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Alguns piranômetros são projetados para medir em apenas uma região do
espectro:
Piranômetro projetado para
medir apenas radiação UV!

23. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Para medir apenas a radiação solar direta: Pireliômetro
Fonte: Estação de Caicó

24. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Para medir a radiação terrestre:
Saldo-radiômetro (ou saldo-piranômetro, net-piranômetro).

25. Instrumentos para medir a Radiação
Solar e Radiação Terrestre
Heliógrafo: mede a quantidade de horas de brilho solar. Não faz nenhum tipo
de medida de energia, faz apenas uma medida de luminosidade

26. Efeitos biológicos da Luz Solar

27. Espectro eletromagnético – Efeitos
Biológicos

28. Espectro eletromagnético – Efeitos
Biológicos
Raios gama ( ) Raios-X
Não chegam
até a
superfície
Raios ultravioleta
Chegam
parcialmente
até a
superfície

29. Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

30. Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

31. Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Camada
de Ozônio
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

32. A camada de ozônio
O gás Ozônio (O3) , presente na camada de
ozônio absorve a maior parte da radiação
ultravioleta.
Durante o processo de absorção, o gás
oxigênio (O2) presente na estratosfera é
destruído pela radiação UVC, virando dos
átomos solitários de oxigênio. Esses átomos
solitários são instáveis e por isso acabam
sendo recebidos pelo O2 que não foi
destruído. Temos então uma formação de
mais moléculas de O3 que absorvem a
radiação UVB e se dissocia em O2 e O. É o
chamado Ciclo de Chapman.

33. ‘Buraco’ camada de ozônio
CFC’s: elementos totalmente inertes, usados como gás de refrigeração.
Na atmosfera. Devido aos movimentos atmosféricos, foram
transportados para os pólos. Reagem com o O3, destruindo-o.
Buraco na camada de ozônio: fenômeno bem localizado . Diminuição da
concentração de ozônio nas regiões polares.

34. ‘Buraco’ camada de ozônio
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35. ‘Buraco’ camada de ozônio
 O Protocolo de Montreal sobre substâncias que destroem a
camada de ozônio é um tratado internacional que propõem
cessar/diminuir a produção de um determinado número de
substâncias responsáveis pela depleção do ozônio
estratosférico.
 O tratado foi assinado em 16/09/1987 e entrou em vigor em
01/01/1989. Desde então, sofreu 5 revisões: 1990
(Londres), 1992 (Copenhague), 1995 (Viena), 1997
(Montreal) e 1999 (Pequim). Devido ao grande apoio e
implementação, tal tratado é sempre lembrado como um
exemplo de cooperação internacional.
Leia Mais

36. Espectro eletromagnético – A radiação
ultravioleta
Agora já sabemos que a radiação UV:
 É a radiação entre os comprimentos de onda entre 100 e 400
nm, dividida em:
 UVC (100 – 280 nm) – não chega à superfície
 UVB (280 – 315 nm) – fortemente absorvida pelo O3
 UVA (315 – 400 nm) – compõem a maior parte da R-UV
 Atinge a superfície em pequenas quantidades, porém
suficientes para provocar efeitos fotoquímicos e fotobiológicos
importantes.

37. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
O índice é uma forma de facilitar o
acesso a informação, tornando-a mais
simples.

38. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população

39. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Veja o índice todos os dias e
em outras localidades aqui.

40. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Índice UV é forma de quantificar simplificadamente a quantidade de radiação UV que
chega na superfície. O valor do índice vai depender principalmente de seis fatores:
1) Altitude do Local:
Quanto mais alta é a localidade, menos densa é a atmosfera e,
portanto, menos R-UV é espalhada e absorvida. Portanto,
maior é a quantidade de R-UV na superfície. A R-UV incidente
aumenta cerca de 10 a 12% a cada quilômetro de altitude.

41. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
2) Localização geográfica:
Quanto mais próximo do Equador, mais radiação solar incidente e
consequentemente, mais radiação UV:

42. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
3) Hora do dia
Cerca de 20 a 30% da quantidade de R-UV no verão chega a Terra em
torno do meio-dia (entre 11h e 13h), e cerca de 70 a 80% entre as 9h e
15h.

43. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
4) Estações do ano
Inverno: menos radiação solar global.

44. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
5) Condições atmosféricas: nuvens e aerossóis

45. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
6) Tipo de superfície: neve, areia...
A radiação solar é refletida pela superfície

46. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Proteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar

47. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Proteja-se dos perigos da exposição inadequada a radiação solar
Mais informações no
Programa Sol Amigo

48. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
 Os casos de câncer de pele não-melanoma são os mais comuns entre
todos os tipos de câncer diagnosticados no Brasil;
 Estudos revelam uma população despreparada em relação aos
métodos de proteção, e desinformada sobre os efeitos da R-UV sobre
a saúde;
 Os níveis de R-UV, em condições de céu claro, são muito elevados na
maior parte do ano e em quase todo território brasileiro;
 A prevenção ao câncer de pele, assim como de qualquer tipo de
doença, resulta em tratamentos menos traumáticos e mais
positivos, bem-estar social e economia para os cofres públicos.
Material do Prof. Marcelo Correa – EAD Índice UV

49. A radiação ultravioleta:
Conscientizando a população
Para finalizar: não existe bronzeado seguro.