CAPÍTULO 3

1)      Buscar un esquema del espectro electromagnético. Indicando con flechas sobre el mismo o mediante un texto cual es el sentido del crecimiento de la frecuencia y cuál es el sentido de crecimiento de la longitud de onda.

2)      Enunciar las leyes de la radiación.

3)      Definir los conceptos de dispersión, reflexión y absorción de la radiación.

4)      ¿Cómo se explica el calentamiento de la atmósfera?

1.       El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas. Incluye:

Los rayos gamma tienen las longitudes de onda más cortas y las frecuencias más altas conocidas. Son ondas de alta energía capaces de viajar a larga distancia a través del aire y son las más penetrantes.

Los rayos X tienen longitudes de onda más largas que los rayos gamma, pero menores que la radiación ultravioleta y por lo tanto su energía es mayor que la de estos últimos. Se utilizan en diversas aplicaciones científicas e industriales, pero principalmente utilizan en la medicina como la radiografía. Consisten en una forma de radiación ionizante y como tal pueden ser peligrosos. Los rayos X son emitidos por electrones del exterior del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo.

La radiación ultravioleta (UV) se define como la porción del espectro electromagnético que se encuentra entre los rayos X y la luz visible. Para más información haga clic aquí.

La luz visible —también espectro visible— es la parte de espectro electromagnético que los ojos humanos son capaces de detectar. Cubre todos los colores del azul a 400 nm al rojo a 700 nm. La luz azul contiene más energía que la roja.

La radiación infrarroja (IR) —también radiación térmica— es la parte del espectro electromagnético que se encuentra entre la luz visible y las microondas. La fuente natural más importante de radiación infrarroja es el Sol.

Las ondas radioeléctricas tienen longitudes de onda largas que varían unos pocos centímetros a miles de kilómetros de longitud. Sus principales usos son en la televisión, los teléfonos móviles y las comunicaciones por radio.

2.       1) Todos los objetos emiten energía radiante, cualquiera sea su temperatura. La energía se origina de la rápida vibración de los billones de electrones que componen cualquier cuerpo.

2) Los objetos con mayor temperatura emiten más energía total por unidad de área, que los objetos más fríos.

3) Los cuerpos con mayor temperatura presentan un máximo de radiación en longitudes de onda más cortas que los que se encuentran más fríos. Mientras que el Sol emite sólo una parte de su energía como radiación infrarroja, la Tierra enormemente más fría, irradia prácticamente toda su energía en esa forma de radiación. En consecuencia, el Sol irradia la mayor parte de energía en longitudes de onda mucho más cortas que en las que lo hace la Tierra.

4) Los objetos que son buenos absorbedores de radiación son también buenos emisores.   

3.       Dispersión: es el proceso que ocurre cuando la radiación solar incide sobre pequeñas partículas que se encuentran en suspensión en la atmósfera y producen una deflexión de la energía en todas las direcciones. Este proceso es el responsable de que lugares en los que no se reciben radiación solar en forma directa igualmente estén iluminados en forma natural. Los gases atmosféricos dispersan más efectivamente las longitudes de onda más cortas (violeta y azul) que las más largas (rojo y naranja) lo que explica el color azul del cielo.

Reflexión: aproximadamente el 30% de la energía solar que llega al tope de la atmósfera es reflejada al espacio por lo que no interviene en el calentamiento de la atmósfera. La fracción de la radiación reflejada por la superficie terrestre se denomina albedo y depende, por ejemplo, de la naturaleza de la superficie y la inclinación de los rayos solares.

Absorción de la radiación: Cuando un gas absorbe energía, ésta se transforma en movimiento molecular interno que produce un aumento de la temperatura. Los gases, que son buenos absorbedores, son importantes en el calentamiento de la atmósfera. El nitrógeno es un mal absorbedor de la radiación solar, mientras que el oxígeno y el ozono absorben eficientemente radiación ultravioleta en longitudes de onda menores a 310 nm y el vapor absorbe longitudes de ondas largas. Sin embargo, no existe ningún gas en la atmósfera que absorba radiaciones en el rango entre 400 nm y 700 nm, que corresponde a la región de luz visible. Esto explica por qué se dice que la atmósfera es transparente a la radiación solar entrante.

4.       El calentamiento de la atmósfera se produce porque los gases que la componen son absorbedores y emisores selectivos según las longitudes de onda. De esta forma, la atmósfera es aproximadamente transparente (no absorbe) radiación en ciertas longitudes de onda y, aproximadamente, opaca (buen absorbedor) en otras. Un absorbedor perfecto se denomina cuerpo negro que se define como un objeto ideal que absorbe toda la radiación que llega a su superficie. Un cuerpo negro es también un emisor perfecto de radiación y emite la máxima cantidad de energía disponible. Si bien estos cuerpos no existen en la realidad, en ciertas condiciones el Sol y la Tierra se comportan como cuerpos negros.