Aunque la temperatura
en el interior del Sol se estima que es del orden de 107 K, en
su superficie externa la temperatura "efectiva de cuerpo
negro" es de unos 5900 K. Esto significa que la emisión
de radiación de un cuerpo negro ideal que se encontrara
a 5900 K sería muy parecida a la del sol.
La mayor parte de esas ondas electromagnéticas (fotones)
emitidas por el Sol tiene una longitud de onda comprendida entre
0.3 µm y 3 µm, aunque solamente las que van desde
0.4 a 0.7 µm son susceptibles de ser captadas por el ojo
humano, formando lo que se conoce como luz visible.
Al extenderse por el espacio en todas las direcciones, la energía
radiante del Sol se reparte según una esfera ficticia,
cuyo centro es el Sol y cuyo radio crece a la misma velocidad
que la propia radiación. Por lo tanto, la intensidad en
un punto de dicha superficie esférica, al repartirse la
energía solar sobre un área cada vez mayor, será
tanto más pequeña cuanto mayor sea el radio de la
misma. El valor aproximado de esta intensidad a la distancia que
se encuentra nuestro planeta del Sol se conoce como constante
solar y vale 1367 W/m2 . Lo cierto es que la constante solar sufre
ligeras variaciones debido a que la distancia entra la Tierra
y el Sol no es rigurosamente constante, ya que la órbita
terrestre no es circular sino elíptica.
La capa atmosférica supone un obstáculo al libre
paso de la radiación mediante diversos efectos, entre los
que cabe destacar la reflexión en la parte superior de
las nubes y la absorción parcial por las diferentes moléculas
del aire. Esto hace que la intensidad que llega a la superficie,
incluso en días claros y atmósfera muy limpia, rara
vez supera los 1000 W/m2.
También es de destacar que aunque los rayos solares se
trasladen en línea recta, los fotones al llegar a la atmósfera
sufren difusiones y dispersiones, esta luz difundida finalmente
llega también a la superficie, y al haber cambiado muchas
veces de dirección al atravesar la atmósfera, lo
hace como si proviniese de toda la bóveda celeste. A esta
radiación se le conoce con el nombre de radiación
difusa. Para nuestro caso particular deberemos considerar la suma
de la radiación difusa y la radiación directa, formando
así la radiación total. La radiación difusa
supones aproximadamente un tercio de la radiación total
que se recibe a lo largo del año.
La irradiación, E, es la cantidad de energía radiante
que llega a una superficie dada en un tiempo determinado. La intensidad
radiante, I, es la energía incidente por unidad de tiempo
y superficie. La relación existente entre ellos, por tanto,
es I = E / S * t
La intensidad directa, I´D, sobre una superficie inclinada
un ángulo a, podremos hallarla a partir de la intensidad
directa sobre una superficie horizontal, ID , de modo que I´D
= ID * cosa
Asimismo la intensidad de la radiación difusa I´F
sobre una superficie inclinada vale: I´F = IF * (1 + cosa)
/ 2, donde IF es la radiación difusa sobre una superficie
horizontal.
Nuestro objetivo es aprovechar al máximo los efectos físicos
de la radiación, adecuando los dispositivos de captación
de la misma a fin de obtener la energía en la forma que
se precise para cada necesidad.
Dos de los aprovechamientos más extendidos se refieren
a la conversión de la radiación solar en energía
térmica o fotovoltaica.
Se denomina "térmica" la energía solar
cuyo aprovechamiento se logra por medio del calentamiento de algún
medio. Actualmente, la inmensa mayoría de las instalaciones
que aprovecha del poder térmico de la región sólo
lo hacen calentando agua para fines domésticos e industriales.
Sin embargo pueden usarse en innumerables procesos, desde aplicaciones
tan sencillas como los invernaderos agrícolas, a la producción
de hidrógeno o la conversión termodinámica
de la energía solar.