A energia do Sol

sábado, 17 de fevereiro de 2007

Fonte: http://astro.if.ufrgs.br/esol/esol.htm Acesso: 17/02/2007

Tão logo foi conhecida a distância do Sol, em 1673, por Jean Richer (1630-1696) e Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) que determinaram a distância (paralaxe) de Marte e com esta estimaram a unidade astronômica como 140 milhões de km (150 milhões de km é o valor atual), foi possível determinar a sua luminosidade, que é a potência que ele produz. As medidas mostram que cada metro quadrado na Terra recebe do Sol uma potência (energia/segundo) de 1400 watts [James Watt (1736-1819)], ou seja, a potência de 14 lâmpadas de 100 watts/m2. O valor mais preciso da constante solar é 1367,5 W/m2, e varia 0,3% durante o ciclo solar de 11 anos. Multiplicando-se essa potência recebida na Terra pela área da esfera compreendida pela órbita da Terra em torno do Sol, determina-se a luminosidade do Sol em 3,9×1026 watts = 3,9×1033 ergs/s.
A constante solar varia, dependendo da época no ciclo de 11 anos, de 1364,55 a 1367,86 Watts/m2
Considerando-se um comprimento de onda efetivo de 5500Å, isto corresponde a n(fótons m-2s-1)=1366 W m-2 / (hc/5500Å )= 1366 J s-1 m-2/(3,6 × 10-19 J) = 3,78×1021 fótons m-2 s-1

Essa quantidade de energia é equivalente à queima de 2×1020 galões de gasolina por minuto, ou mais de 10 milhões de vezes a produção anual de petróleo da Terra. Já no século XIX os astrônomos sabiam que essa energia não poderia ser gerada por combustão, pois a energia dessa forma poderia manter o Sol brilhando por apenas 10 mil anos. Tampouco o colapso gravitacional, fonte de energia proposta pelo físico alemão Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) em 1854, resultou eficiente, pois a energia gravitacional poderia suprir a luminosidade do Sol por 20 milhões de anos e evidências geológicas indicam que a Terra (e portanto o Sol) tem uma idade de 4,5 bilhões de anos.

Em 1937 Hans Albrecht Bethe (1906-) propôs a fonte hoje aceita para a energia do Sol: as reações termo-nucleares, na qual quatro prótons são fundidos em um núcleo de hélio, com liberação de energia. O Sol tem hidrogênio suficiente para alimentar essas reações por bilhões de anos. Gradualmente, à medida que diminui a quantidade de hidrogênio, aumenta a quantidade de hélio no núcleo. O Sol transforma aproximadamente 600 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio por segundo. Veja mais sobre este assunto no capítulo sobre estrelas.

Segundo os modelos de evolução estelar, daqui a cerca de 1,1 bilhão de anos o brilho do Sol aumentará em cerca de 10%, que causará a elevação da temperatura aqui na Terra, aumentando o vapor de água na atmosfera. O problema é que o vapor de água causa o efeito estufa. Daqui a 3,5 bilhões de anos, o brilho do Sol já será cerca de 40% maior do que o atual, e o calor será tão forte que os oceanos secarão completamente, exacerbando o efeito estufa. Embora o Sol se torne uma gigante vermelha após terminar o hidrogênio no núcleo, ocorrerá perda de massa gradual do Sol, afastando a Terra do Sol até aproximadamente a órbita de Marte, mas exposta a uma temperatura de cerca de 1600 K (1327 C). Com a perda de massa que levará a transformação do Sol em uma anã branca, a Terra deverá ficar a aproximadamente 1,85 UA

Orientações Solares

domingo, 4 de fevereiro de 2007

Fonte: http://www.cimentoeareia.com.br. Acesso: 04/02/2007

Uma das principais dúvidas que as pessoas têm no momento de escolher um imóvel, para comprar ou alugar, ou mesmo ao planejar uma construção, é a questão das orientações solares.

De maneira geral, para quem vive no hemisfério sul (ao sul da linha do equador), caso de quase todo o Brasil, pode-se dizer que a orientação norte (quando as janelas são voltadas para o norte) é a que atende de maneira mais satisfatória as principais demandas da maioria dos usuários, a saber: um nível mínimo de insolação diária, Sol quando se precisa de calor (inverno), e sombra quando não se quer calor (verão). Quanto mais para o sul se vive, mais válido é este conceito. Isto se deve à variação dos ângulos que o Sol forma com a superfície da Terra em seu movimento aparente, nas diferentes épocas do ano. No inverno, as fachadas voltadas para o norte recebem insolação quase que o dia todo, pois o Sol forma um ângulo pequeno em relação à superfície da Terra em seu percurso. No verão, como o ângulo que o Sol forma com a superfície da Terra em seu percurso é bem maior, a tendência é a de que passe sobre as coberturas do edifícios. Desta forma, um pequeno beirado nas coberturas sobre as fachadas voltadas para o norte, já proporcionaria sombra para as mesmas.

A orientação sul é a mais problemática, pois não recebe Sol em nenhum momento no inverno (exemplo: Porto Alegre) e, no verão, recebe apenas nas primeiras horas da manhã e nas últimas horas da tarde (isto varia conforme a latidude, quanto mais se aproxima do equador, mais horas de Sol se tem na fachada sul e vice-versa). Fachadas voltadas para o sul somente são favoráveis em ambientes em que o Sol é totalmente indesejado, tais como estúdios de som, laboratórios fotográficos e salas de projeção. Mesmo assim, é preciso cuidar-se os problemas decorrentes da falta de insolação, como a umidade e o mofo, por exemplo.

As orientações leste e oeste têm características similares em termos de insolação, embora em momentos diferentes do dia. As fachadas voltadas para o leste recebem Sol pela manhã (do nascente ao meio-dia). Nas fachadas voltadas para o oeste ocorre o contrário, recebem Sol pela tarde (do meio-dia ao ocaso). Em geral, ambientes voltados para o oeste tendem a ser mais quentes do que os voltados para leste, apesar de receberem o mesmo número de horas de Sol, porque recebem Sol no período do dia em que a inércia térmica proveniente da noite anterior (frescor noturno) já foi vencida (ver Curiosidades/Habitações Troglodíticas). (Fonte: MASCARÓ, Lúcia R. de - "Energia na Edificação" - Projeto Editores Associados - 1986)

Gráfico representativo do movimento aparente do Sol no hemisfério sul, em relação a uma edificação. O ângulo "A" é pequeno no verão e aumenta no inverno [nota do blog: no verão, o amanhecer acontece com o Sol surgindo entre o sul e o leste e o ocaso ou pôr do Sol ocorre entre o sul e o oeste]. O ângulo "B", pelo contrário, é grande no verão [nota do blog: no verão costuma-se dizer que o Sol está "à pino" ao meio-dia, isto é, nesta estação ele passa "mais alto" no céu] e diminui no inverno.

A tabela abaixo procura definir, de maneira prática, as orientações mais recomendáveis para os diferentes ambientes de uma edificação. Ambientes comerciais e industriais não foram relacionados pois podem ter premissas diferenciadas, dependendo das atividades neles desenvolvidas.

Obs.: Fala-se em "movimento aparente do Sol" porque do ponto de observação dos habitantes da Terra, ela parece estática, dando a impressão de que é o Sol que se movimenta em relação à ela, quando na realidade ocorre o contrário. Os movimentos da Terra são a rotação (giro em torno de seu eixo), que dura 24 horas e leva à existência de dias e noites, e a translação (órbita elíptica em torno do Sol), que dura 1 ano, e leva à existência das diferentes estações.

O movimento do Sol - Solstícios

Fonte: http://www1.folha.uol.com.br Acesso: 04/02/2007

Geografia: O movimento do Sol e o solstício
EDER MELGAR* da Folha de São Paulo

"No primeiro dia do inverno no hemisfério Sul, uma atividade de observação de sombras é realizada por alunos de Macapá, de Porto Alegre e de Recife. Para isso, utiliza-se uma vareta de 30 cm fincada no chão na posição vertical. Para marcar o tamanho e a posição da sombra, o chão é forrado com uma folha de cartolina..."

Esse texto é parte de um teste de uma prova do Enem. A questão trazia um mapa do Brasil que indicava a localização das cidades, da linha do Equador e do Trópico de Capricórnio e um esquema para cada cidade, que indicava a sombra da vareta ao meio-dia, no qual se podia observar facilmente que a maior sombra era a produzida pela vareta de Porto Alegre, e a menor era a da vareta de Macapá. Para acertar o teste, bastava concluir que a sombra aumenta com o afastamento da cidade em relação ao Equador.

Chama a atenção o fato de a observação proposta ocorrer "no primeiro dia de inverno no hemisfério Sul". Essa data é muito especial por corresponder ao que chamamos de solstício. Esse fenômeno ocorre duas vezes ao ano, entre os dias 22 e 23 de dezembro e entre 22 e 23 de junho.

A palavra tem origem latina (solstitiu = Sol parado), referindo-se aos pontos extremos máximos do deslocamento do Sol para o norte e para o sul. Quando observamos atentamente o movimento aparente do Sol, notamos que descreve arcos paralelos entre si, que se deslocam para o norte e para o sul ao longo de um ano.

Quando, no mês de julho, atinge o deslocamento máximo ao norte, o Sol "pára" e começa a retornar em direção ao sul. Esse instante é chamado de solstício de inverno para o hemisfério Sul e de solstício de verão para o hemisfério Norte. Nessa data, ocorre a noite (período escuro) mais longa do ano no hemisfério Sul, ao mesmo tempo que o dia (período iluminado) mais longo no norte.

* Eder Melgar é coordenador de geografia do curso Intergraus