La radiació solar és una de les fonts d'energia principals per al nostre planeta, i la seva influència abasta des de l'escalfament de l'atmosfera fins als processos que permeten la vida a la Terra, com la fotosíntesi.
Tot i això, quan parlem de "raigs solars", ens referim a alguna cosa més complexa que la simple llum que veiem. En realitat, el Sol emet radiació en una àmplia gamma de longituds d'ona, les quals formen part de l' espectre electromagnètic .
Aquest espectre inclou diferents tipus de radiació, cadascuna amb propietats úniques que van des de les ones de ràdio de baixa energia fins als raigs gamma d'alta energia.
Abans de començar definirem què és la radiació solar i què és l'espectre electromagnètic. Finalment, explicarem quins són els diferents tipus de raigs solars pel que fa al seu espectre electromagnètic.
Què és la radiació solar?
La radiació solar és lenergia emesa pel Sol en forma dones electromagnètiques, que viatja a través de lespai i arriba a la Terra. Aquesta radiació inclou una àmplia gamma de longituds d'ona, conegudes com l'espectre electromagnètic, que inclou des d'ones de ràdio fins a raigs gamma. Els components principals de la radiació solar que afecten la Terra són els raigs solars en forma de llum visible, radiació ultraviolada (UV) i radiació infraroja.
Els raigs solars proporcionen llum i calor, essencials per a la vida a la Terra, i també influeixen en el clima i el cicle de laigua. Tot i que l'atmosfera bloqueja gran part de les radiacions més perjudicials, com els raigs UV-C, una exposició excessiva als raigs UV-B pot tenir efectes perjudicials per a la salut.
Els raigs solars són una forma més col·loquial de referir-se principalment a la llum visible que arriba a la Terra, encara que de vegades també inclou altres formes de radiació solar i molta gent utilitza aquest terme per referir-se a la radiació solar en general.
L'espectre electromagnètic
L' espectre electromagnètic és la gamma completa de totes les formes de radiació electromagnètica que hi ha. Bàsicament, es tracta de totes les ones denergia que viatgen a través de lespai.
Aquest espectre inclou des de les ones de ràdio, que són les més llargues i de menys energia, fins als raigs gamma, que tenen les longituds d'ona més curtes i són extremadament energètics. Entre aquests extrems, també trobem les microones, la radiació infraroja (que sentim com a calor), la llum visible (que és la que els nostres ulls poden veure), la radiació ultraviolada (que pot causar cremades solars), i els raigs X.
La radiació solar abasta una àmplia gamma de longituds d'ona dins de l' espectre electromagnètic . L'espectre electromagnètic és com un "arc de Sant Martí" d'ones d'energia, i va des de les ones de ràdio, que tenen longituds d'ona molt llargues, fins als raigs gamma, que tenen longituds d'ona extremadament curtes.
Per entendre millor els tipus de radiació solar, dividirem l'espectre en les parts principals següents:
- Radiació ultraviolada (UV)
- Llum visible
- Radiació infraroja (IR)
Raigs solars i energia fotovoltaica
Els panells fotovoltaics capten principalment la llum visible i una part de la radiació infraroja (IR) de l'espectre electromagnètic. Aquestes radiacions són les que contenen lenergia que els panells converteixen en electricitat a través de lefecte fotovoltaic.
El material de les cel·les solars, generalment de silici, absorbeix els fotons d‟aquestes longituds d‟ona i els converteix en corrent elèctric.
Tot i que la radiació ultraviolada (UV) també arriba a la Terra, la seva contribució a la generació delectricitat és mínima, ja que la major part de lenergia aprofitable prové de la llum visible i infraroja.
Tipus 1: Radiació ultraviolada (UV)
La radiació ultraviolada , o radiació UV, és una forma denergia solar que té una longitud dona més curta que la llum visible. Encara que no podem veure-la, hi és, i té efectes molt importants sobre la Terra i els éssers humans.
La radiació UV es pot dividir en tres tipus segons la longitud d'ona:
- UV-A (315-400 nm) : És el tipus de radiació ultraviolada menys energètica i també la més abundant que arriba a la Terra. Tot i que pot penetrar a la pell, no és tan perillosa com els altres tipus de UV. Tot i això, l'exposició perllongada pot contribuir a l'envelliment de la pell i al dany ocular, com les cataractes.
- UV-B (280-315 nm) : És més energètica que la UV-A i pot causar cremades solars i danys a l'ADN de les cèl·lules de la pell. De fet, és el tipus de radiació més relacionat amb el càncer de pell. Per sort, l'atmosfera, especialment la capa d'ozó, bloqueja gran part dels raigs UV-B.
- UV-C (100-280 nm) : Aquesta és la forma més perillosa de radiació ultraviolada, ja que té la major quantitat d'energia. Afortunadament per a nosaltres, pràcticament tota la radiació UV-C és absorbida per la capa d'ozó i no arriba a la superfície terrestre. En cas contrari, seria molt perjudicial per als organismes vius.
La radiació UV té un impacte directe a la salut dels éssers humans i altres organismes. Tot i que necessitem certa quantitat de llum UV-B per produir vitamina D, una exposició excessiva pot causar problemes com cremades solars, envelliment prematur de la pell i un augment del risc de càncer de pell. A més, la radiació UV pot afectar els ecosistemes aquàtics i danyar el fitoplàncton, que és una base important a la cadena alimentària marina.
Tipus 2: Llum visible
La llum visible és, com indica el nom, la part de la radiació solar que podem veure. Només representa una petita porció de l'espectre electromagnètic, amb longituds d'ona que van des dels 380 nanòmetres (nm) fins als 750 nm aproximadament. Molta gent es refereix a la els raigs solars per referir-se a la llum visible.
La llum visible inclou tots els colors que podem veure en un arc de Sant Martí: des del violeta (longitud d'ona més curta) fins al vermell (longitud d'ona més llarga). Dins aquest rang, la radiació solar és la que proporciona la llum que il·lumina el nostre món i fa possible que vegem els objectes.
La llum visible és imprescindible per a la vida a la Terra, no només perquè ens permet veure, sinó també perquè les plantes la fan servir en el procés de fotosíntesi. A través de la fotosíntesi, les plantes capturen lenergia solar i la converteixen en energia química, emmagatzemada en forma de glucosa.
Tipus 3: Radiació infraroja (IR)
La radiació infraroja es troba just després de la llum visible a l'espectre electromagnètic, amb longituds d'ona que van des dels 750 nm fins a uns 1.000.000 de nm (o 1 mil·límetre). Encara que no podem veure la radiació infraroja, sí que podem sentir-la en forma de calor.
Hi ha tres tipus de radiació infraroja:
- Infraroig proper (IR-A, 750-1400 nm) : És la radiació infraroja més propera a la llum visible. Encara que no la percebem, certs dispositius, com ara les càmeres tèrmiques, poden detectar aquesta forma de radiació. S'utilitza en controls remots i sistemes de comunicació per infrarojos.
- Infraroig mitjà (IR-B, 1400-3000 nm) : Té una longitud d'ona més llarga i és la radiació que s'associa comunament amb la calor. Quan ens posem al sol, la sensació de calor que sentim prové en gran part de la radiació infraroja.
- Infraroig llunyà (IR-C, 3000 nm-1 mm) : Aquesta és la radiació infraroja que emeten els cossos calents, inclosos nosaltres mateixos. Tots els objectes que tenen una temperatura emeten radiació infraroja, i com més calenta és lobjecte, més intensa és aquesta radiació.
La radiació infraroja és clau en lefecte hivernacle, un procés natural que manté la temperatura de la Terra a un nivell apte per a la vida.
Els gasos d'efecte hivernacle, com el diòxid de carboni (CO2) i el vapor d'aigua, atrapen part de la radiació infraroja que la Terra emet, cosa que manté el planeta calent. Sense aquest procés, la Terra seria un lloc molt més fred i inhòspit.