El Sol es la principal fuente de energía que recibe la Tierra en forma de radiación. La cantidad de energía solar que llega a nuestro planeta es importante en diversos procesos biológicos, físicos y químicos, como la fotosíntesis o el clima, esenciales para dar forma a la vida que conocemos. Hasta ahora sabemos la importancia que tiene la radiación solar para el planeta, pero ¿cómo medirla?, o ¿cómo saber cuánta radiación llega a cada lugar de nuestro país? Para responder a estas preguntas es necesario comprender cómo interactúa la radiación solar con la atmósfera.

La radiación solar entra en relación con la materia de distintas formas dependiendo de sus propiedades. De una manera muy general, la radiación puede ser absorbida (el cuerpo absorbe energía y como resultado se calienta), transmitida (parte de la radiación atraviesa el cuerpo, como en un vidrio), reflejada (la radiación cambia de sentido, como en un espejo) o refractada (la radiación cambia de dirección), como se observa en la figura 1. En la atmósfera, además de los gases que la conforman como el oxígeno, nitrógeno o vapor de agua, están presentes partículas de polvo, contaminantes, aerosoles, dióxido de carbono, entre otros, que absorben, reflejan y refractan parte de la radiación solar.

La cantidad de energía solar que recibe la Tierra fuera de su atmósfera se conoce como constante solar y tiene un valor de 1367 W/m². De esta cantidad, solo una fracción llega a la superficie y depende de la composición de la atmósfera y los ecosistemas presentes, que varían de un lugar a otro. Por ejemplo, al igual que un vidrio bloquea parcialmente la radiación solar (como los cristales que muchos utilizamos en nuestros automóviles), la atmósfera deja pasar únicamente una fracción de la radiación incidente. Así tenemos que, para un día soleado en la región desértica de México, aproximadamente 85 % de la radiación solar que incide fuera de la atmósfera llega a la superficie, mientras que, en un día lluvioso, únicamente llega 20 %. De hecho, las nubes son la principal fuente de variación de la energía solar. Además, es importante mencionar que la energía solar que llega a la superficie terrestre varía a lo largo del año, teniendo el máximo en el mes de junio (cuando la Tierra está más cerca del Sol) y el mínimo en diciembre (cuando la Tierra está más lejos). La disminución de la radiación en diciembre respecto de la de junio puede ser de más de la mitad, dependiendo de la localidad.

Como se ha visto, la radiación solar que llega a la superficie varía de un sitio a otro y de un instante a otro (por ejemplo, por el paso de una nube), y por su importancia para el hombre es necesario medirla. La medición se lleva a cabo en estaciones solarimétricas y meteorológicas. Sin embargo, existen pocas estaciones en el país y se encuentran muy separadas entre sí, además de que su costo es elevado. Pero si no existen mediciones en muchos lugares, entonces ¿cómo saber cuánta energía solar llega allí?

Una posibilidad es determinar la composición de la atmósfera, lo cual no es una tarea sencilla ni barata. Si nosotros conocemos qué gases existen en la atmósfera en algún sitio, podemos utilizar esta información en fórmulas matemáticas existentes y estimar la radiación solar que incide en ese lugar.

La estimación de la radiación también se puede realizar con variables climatológicas como la temperatura, humedad relativa, entre otras. Esto es posible ya que dichas variables tienen una relación directa con la radiación, aunque no en la misma medida, ya que dependen de las condiciones locales, como el tipo de suelo, vegetación o altitud de la ciudad. El ejemplo más claro es la diferencia entre las temperaturas mínima y máxima diarias. Para todos nosotros es conocido que un día despejado es mucho más caluroso que uno nublado. Entonces, es de esperarse que en un día soleado se tengan temperaturas mayores a las registradas en un día nublado, como ocurre en lugares áridos o semiáridos como Torreón. Sin embargo, esta regla no aplica en climas tropicales como el de Cancún, en donde la vegetación es diferente y los cambios de temperatura se pueden asociar a otros factores. Para estos casos se podrían emplear modelos basados en una o más variables climatológicas. Por lo anterior, un modelo desarrollado para la Ciudad de México no necesariamente se puede utilizar en la ciudad de Cuernavaca y viceversa.

En conclusión, de la energía solar que llega a la Tierra fuera de su atmósfera (constante solar), únicamente una fracción llega a su superficie. La cantidad de radiación solar en alguna localidad depende de distintos factores como la composición de la atmósfera local, las condiciones climáticas, el día del año, la hora del día, el tipo de vegetación, entre otros. Debido a la importancia de la radiación solar para el ser humano en distintas formas, es necesario saber cuánta energía solar nos llega. Eso se puede hacer de manera directa, mediante equipos de medición especial como estaciones solarimétricas, o indirecta, determinando factores que modifican la radiación solar (composición de la atmósfera) o bien, variables que tienen una relación directa con la radiación y que son más fáciles de medir y menos costosas (como la diferencia de temperaturas).

Dr. Michel Alejandro Rivero Corona / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
CONACYT - TecNM / Instituto Tecnológico de La Laguna,
Torreón, Coahuila, México.
Dra. Sayra Lissette Orozco Cerros / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey,
campus Laguna, Torreón, Coahuila, México.