MEDICION SOLAR

MEDIDAS CON LUZ SOLAR

ACTIVACION DE CONOCIMIENTOS PREVIOS.

¿Cuál es la diferencia entre pensamiento científico y vulgar?

El pensamiento vulgar, también conocido como conocimiento empírico, se basa en experiencias personales y en la percepción de los sentidos. Este es un conocimiento que es muy específico de un evento particular, que no podemos generalizar a otras situaciones u objetos diferentes. Este tipo de conocimiento se obtiene de forma espontánea y automática, sin aplicar un método ni contemplar algo.

Por otro lado, el pensamiento científico se basa en hechos verificables que explican una determinada teoría científica. Este tipo de conocimiento se obtiene mediante métodos científicos y se puede clasificar en dos tipos: conocimiento explícito, que puede captarse en un medio y transmitirse a otros, y conocimiento tácito.

¿Cómo podemos hacer medidas terrestres usando medidas solares?

Las mediciones terrestres pueden realizarse utilizando observaciones solares, un método que ha sido utilizado desde la antigüedad. Un ejemplo famoso es el del astrónomo griego Eratóstenes, quien en el año 255 a.C. utilizó este método para verificar la redondez de la Tierra

Eratóstenes se basó en la observación de que, en Siena, durante el solsticio de verano (21 de junio), al mediodía, los objetos no producían sombra y en el fondo de los pozos podía verse la luz del sol. Sin embargo, en Alejandría, a la misma hora y el mismo día, los objetos sí producían sombra

Eratóstenes asumió correctamente que, si el Sol estaba lo suficientemente lejos, sus rayos llegarían a la Tierra de manera paralela. Si la Tierra fuera plana, no deberían encontrarse diferencias entre las sombras proyectadas por los objetos a la misma hora del mismo día. Sin embargo, al demostrarse que sí las había, dedujo que la Tierra no era plana.

Utilizando la distancia conocida entre las dos ciudades y el ángulo medido de las sombras, Eratóstenes pudo calcular la circunferencia de la Tierra con una precisión sorprendente para su época.

La geometría es una herramienta muy útil en nuestra vida cotidiana y se utiliza en una variedad de situaciones. Aquí te presento algunos ejemplos:

Ingeniería y Arquitectura: En la ingeniería civil, la geometría se utiliza en el diseño y análisis de estructuras que soportan cargas, como edificios, puentes y máquinas1. En arquitectura, la geometría ayuda a calcular las dimensiones y espacios necesarios para construir estructuras eficientes y estéticamente agradables.

Astronomía: La geometría está muy vinculada a la astronomía, ya que en todo el universo predominan las formas geométricas, como las órbitas de los planetas alrededor de una estrella. Las coordenadas, que son vitales para que los astrónomos puedan situar objetos en la bóveda celeste, son un ejemplo de cómo se utiliza la geometría en esta disciplina.

Artes Plásticas: Muchos artistas utilizan conceptos y figuras geométricas en sus representaciones plásticas. Por ejemplo, un cuadrado puede transmitir solidez y fortaleza, o un círculo puede representar un ciclo.

Diseño Industrial: Los diseñadores gráficos hacen uso de la geometría en sus trabajos o creaciones1. Por ejemplo, el logo de Twitter fue creado con formas geométricas.

Vida Cotidiana: En nuestra vida diaria, usamos la geometría de formas más sutiles. Por ejemplo, al cocinar o hornear, utilizamos recipientes de diferentes formas y tamaños que han sido diseñados utilizando principios geométricos. Además, los deportes como el billar utilizan ángulos geométricos para estimar cómo reaccionarán las bolas una vez que son golpeadas.

DIEZ RAZONES POR LA QUE SABEMOS QUE LA TIERRA ES REDONDA

1.     Fotografías del espacio: Tenemos evidencia fotográfica de que la Tierra es redonda.

2.      Todos los planetas y estrellas conocidos son redondos: No hay razones para pensar que la Tierra debería ser diferente.

3.      Las estrellas cambian según estés al Norte o al Sur: Por ejemplo, la constelación de Orión está de cabeza si se ve desde Australia.

4.      El horizonte: Los barcos en el océano y los altos edificios empiezan a desaparecer desde abajo.

5.      El día y la noche ocurren a diferentes momentos y en diferentes lugares de la Tierra: Siempre será de día en un lugar y de noche en otro lugar.

6.      El Efecto Coriolis: Los objetos en movimiento son desviados a la derecha al norte del ecuador y a la izquierda al sur del ecuador.

7.      Circunnavegación de la Tierra: Fernando de Magallanes (y otros varios después de él) circunnavegó la Tierra.

8.      La posición del Sol se vuelve más baja en el cielo a medida que nos alejamos del ecuador: Puedes usar esto para calcular la curvatura de la tierra.

9.      Durante los eclipses lunares, la sombra de la Tierra sobre la Luna es curva1.

10.  Triángulos: Si caminaras 10,000km en línea recta sobre la superficie de la tierra, giraras 90° a la derecha, caminaras otros 10,000km más, girarás a la derecha de nuevo y caminarás otros 10,000km, regresarías al punto donde empezaste, habiendo creado un triángulo con tres ángulos de 90°.

   TEORIA DE LA FORMA DE LA TIERRA Y DEL CALCULO DE ALTURA DE OBJETOS

    La teoría de la forma de la Tierra se refiere a cómo se define el tamaño y la figura de la Tierra. La superficie de la Tierra es muy variada con diferentes formas de tierra y áreas de agua. La forma más simple y matemáticamente manejable de representar la Tierra es una esfera, pero esta es solo una aproximación. Para mediciones más precisas, especialmente en geodesia, se utilizan figuras más precisas como un esferoide oblato o un elipsoide oblato. Sin embargo, para describir pequeñas áreas, una superficie plana o lisa para la Tierra es más aceptable.

El cálculo de la altura de los objetos puede realizarse utilizando varios métodos. Uno de los métodos más comunes implica el uso de trigonometría y sombras proyectadas por el sol. Este método se basa en medir la longitud de la sombra proyectada por un objeto y compararla con la longitud de la sombra proyectada por un objeto de altura conocida. A partir de estas medidas, se puede calcular la altura del objeto original. Otro método implica medir ángulos de elevación y distancias horizontales. Estos métodos son útiles para calcular la altura de objetos grandes como árboles o edificios sin necesidad de medirlos directamente.

PLAN PARA MEDIR EL RADIO DE LA TIERRA

Para determinar el radio de la Tierra, puedes seguir un plan similar al que utilizó Eratóstenes, un antiguo matemático griego.

1. Selecciona dos lugares en la misma longitud (meridiano): Deben estar lo más al norte y al sur posible, y debes conocer la distancia exacta entre ellos.
2. Mide la sombra de un objeto en ambos lugares al mismo tiempo: Puedes hacer esto en el mediodía solar, cuando el sol está en su punto más alto. Asegúrate de que el objeto sea vertical (usa un nivel para verificarlo) y mide su altura y la longitud de su sombra.
3. Calcula el ángulo de la sombra en ambos lugares: Puedes hacer esto usando trigonometría básica. El ángulo es igual a la tangente inversa (arco tangente) de la longitud de la sombra dividida por la altura del objeto.
4. Resta los dos ángulos para obtener el ángulo central: Este es el ángulo subtendido por los dos lugares en el centro de la Tierra.
5. Usa el ángulo central para calcular el radio de la Tierra: La circunferencia de un círculo es igual a 360 grados. Por lo tanto, puedes usar una regla de tres para encontrar la circunferencia de la Tierra © usando la fórmula: C = (360 / ángulo central) * distancia entre los dos lugares. Una vez que tienes la circunferencia, puedes encontrar el radio ® usando la fórmula: r = C / (2 * pi).

DESARROLLO

La luz solar es una fuente de energía renovable que se puede aprovechar de diversas formas para satisfacer las necesidades humanas. Una de las formas más comunes de medir la luz solar es mediante la radiación solar, que es la cantidad de energía que llega a la superficie terrestre por unidad de área y tiempo. La radiación solar se puede dividir en tres componentes: directa, difusa y reflejada.

La luz directa es la que llega directamente del Sol sin ser desviada ni atenuada por la atmósfera. La radiación difusa es la que se dispersa por las partículas atmosféricas, como el polvo, el vapor de agua o las nubes. La radiación reflejada es la que rebota en la superficie terrestre o en otros objetos. La suma de estas tres componentes se denomina radiación global.

Para medir la luz solar se utilizan distintos instrumentos, según el tipo y la precisión que se requiera. Los más comunes son los piranómetros, los pirheliómetros y los actinómetros. Los piranómetros miden la radiación global, es decir, la suma de la directa, la difusa y la reflejada. Los pirheliómetros miden solo la radiación directa, y para ello deben estar orientados hacia el Sol. Los actinómetros miden la cantidad de luz que llega a un punto determinado, independientemente de su origen.

La medición solar varía según la hora del día, la estación del año, la latitud, la altitud y las condiciones meteorológicas. Por lo general, la radiación solar es mayor en las zonas cercanas al ecuador, en las épocas de verano y al mediodía. La radiación solar también depende del ángulo de incidencia, que es el ángulo que forma el rayo solar con la superficie terrestre. A mayor ángulo de incidencia, menor es la radiación solar que llega a una unidad de área.

La luz solar tiene múltiples aplicaciones, tanto en el ámbito doméstico como en el industrial. Algunas de ellas son: el calentamiento de agua mediante colectores solares térmicos, la generación de electricidad mediante paneles fotovoltaicos o centrales termo solares, la iluminación natural mediante ventanas o claraboyas, el secado de alimentos o materiales, la desalinización o potabilización de agua mediante destiladores solares, o la fotosíntesis de las plantas.

La luz solar se compone de diferentes longitudes de onda, que corresponden a distintos colores y niveles de energía. El espectro solar abarca desde la radiación ultravioleta (UV), pasando por la luz visible, hasta la radiación infrarroja (IR). Cada tipo de radiación tiene un efecto diferente sobre las celdas solares, por lo que es conveniente medirlos por separado. Para ello, se utilizan los siguientes instrumentos:

Piranómetro: Es un dispositivo que mide la radiación solar global, es decir, la suma de la radiación directa y la difusa que llega a una superficie horizontal. El piranómetro consta de un sensor térmico que absorbe la radiación y genera una señal eléctrica proporcional a la potencia recibida por unidad de área. La unidad de medida del piranómetro es el W/m2 (vatios por metro cuadrado).

Pirheliómetro: Es un dispositivo que mide la radiación solar directa, es decir, la que proviene directamente del disco solar. El pirheliómetro tiene un sistema óptico que enfoca la radiación sobre un sensor térmico similar al del piranómetro, pero con un campo de visión muy estrecho. La unidad de medida del pirheliómetro es también el W/m2.

Espectrorradiómetro: Es un dispositivo que mide la radiación solar espectral, es decir, la distribución de la energía en función de la longitud de onda. El espectrorradiómetro tiene un sistema óptico que descompone la radiación en sus componentes espectrales mediante una rejilla o un prisma, y luego mide la intensidad de cada uno con un detector. La unidad de medida del espectrorradiómetro es el W/m2/nm (vatios por metro cuadrado por nanómetro).

Estos instrumentos se pueden instalar en estaciones meteorológicas o en plataformas móviles para obtener datos de la radiación solar en diferentes lugares y condiciones. Los datos se pueden procesar mediante programas informáticos para calcular parámetros como la irradiancia, la insolación o el índice UV. Estos parámetros son útiles para diseñar y dimensionar sistemas fotovoltaicos, así como para evaluar su eficiencia y rentabilidad.