La fusi\u00f3n de hidr\u00f3geno en helio, en el ciclo prot\u00f3n<\/a>-prot\u00f3n<\/a>, se inicia cuando la temperatura alcanza los trece millones de grados Kelvin. Justo por encima de los 16 millones Kelvin empieza a dominar el ciclo carbono-nitr\u00f3geno que genera C12<\/sup>. No podemos estar seguros, pero de acuerdo con los mejores modelos, el ciclo C-N genera solamente un 1’5% de la energ\u00eda total del Sol.<\/p>\n <\/p>\n Las reacciones en el n\u00facleo solar consumen entre 4’3 y 4’6 millones de toneladas de materia cada segundo, de manera que de 4.654.000 t de hidr\u00f3geno, 4.650.000 se transforman en helio, y las 4.000 toneladas que faltan son lanzadas al espacio en forma de radiaci\u00f3n termonuclear (luz y calor) de la que una peque\u00f1a parte nos llega a la Tierra para hacer posible la vida.<\/p>\n De acuerdo a la relaci\u00f3n masa-energ\u00eda de Einstein<\/a>, liberan 3’89\u00d71026<\/sup> J de energ\u00eda nuclear. Este inmenso flujo de energ\u00eda es r\u00e1pidamente transformado en energ\u00eda t\u00e9rmica, que es transportado, isotr\u00f3picamente, hacia el exterior, primero por irradiaci\u00f3n aleatoria y luego m\u00e1s r\u00e1pidamente por convecci\u00f3n direccional.<\/p>\n Suponiendo (como antes apuntaba) que la radiaci\u00f3n es is\u00f3tropa, la potencia de la luz visible que atraviesa cada metro cuadrado de la capa emisora de la fotosfera es aproximadamente de 64 MW. Como en el espacio no hay pr\u00e1cticamente atenuaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n solar, cuando \u00e9sta alcanza la \u00f3rbita de la Tierra tiene una densidad de potencia igual al cociente entre la luminosidad total del Sol (3’89\u00d71026 W) y el \u00e1rea de una esfera de radio orbital (que, como promedio, es de unos 150 millones de kil\u00f3metros).<\/p>\n Este flujo, tradicionalmente conocido como la constante solar, es la tasa m\u00e1xima de energ\u00eda que llega a la parte superior de la atm\u00f3sfera terrestre. A principios de los a\u00f1os setenta, la NASA utiliz\u00f3 para el dise\u00f1o de las naves espaciales un valor de la constante solar igual a 1.353 W\/m2<\/sup>. El flujo ha sido medido directamente en el espacio desde 1.979, cuando el sat\u00e9lite Nimbus 7<\/em> obtuvo un valor de 1.371 W\/m2<\/sup>. En el m\u00e1s reciente sat\u00e9lite de la Solar<\/em> Maximum<\/em> Mission<\/em> lanzado en 1.980 se obtuvo una media ponderada de 1.368’3 W\/m2<\/sup>.<\/p>\n Las observaciones continuadas desde el espacio han revelado la existencia de una compleja regularidad de peque\u00f1as fluctuaciones de corta duraci\u00f3n que, debido a la interferencia de la atm\u00f3sfera, no hab\u00edan podido ser observadas anteriormente. Estas fluctuaciones de poca duraci\u00f3n (del orden de d\u00edas a semanas) y de hasta un 0’2 por ciento son debidas al paso de manchas oscuras y f\u00e1culas brillantes que arrastra el Sol en su rotaci\u00f3n; el ciclo medido es de 11 a\u00f1os, en el que la radiaci\u00f3n solar disminuye en un 0’1 por ciento entre el valor m\u00e1xima y el m\u00ednimo.<\/p>\n La longitud de onda de la energ\u00eda electromagn\u00e9tica emitida por el Sol y que llega a la Tierra var\u00eda en m\u00e1s de diez \u00f3rdenes de magnitud. Va desde la longitud de onda m\u00e1s corta, que corresponde a los rayos gamma<\/a> y rayos X<\/a> de menos de 10-10 m, hasta la longitud de ondas de radio que superan el metro.<\/sup><\/p>\n El aspecto del espectro de la radiaci\u00f3n solar es similar al de un cuerpo negro a 6.000\u00ba K. Ambos espectros son especialmente parecidos en el rango de la longitud de onda mayor que la del amarillo, pero para longitudes de onda menores, el espectro solar cae notablemente por debajo de la l\u00ednea de los 6.000\u00ba K. De acuerdo con la ley de desplazamiento de Wien, la emisi\u00f3n m\u00e1xima a esta temperatura es de 483 nm, cerca del final de la zona azul del espectro visible y pr\u00f3ximo al verde.<\/p>\n El flujo de energ\u00eda se reparte desigualmente entre las tres grandes categor\u00edas espectrales: radiaci\u00f3n ultravioleta (UV), cuya longitud de onda va desde las m\u00e1s cortas hasta los 400 nm y contribuye con menos del 9 por ciento de la radiaci\u00f3n total; la luz visible, que va desde los 400 nm del violeta m\u00e1s lejano hasta los 700 nm del rojo m\u00e1s oscuro y representa un 39 por ciento; y la radiaci\u00f3n infrarroja (IR), que representa cerca del 52 por ciento.<\/p>\n La radiaci\u00f3n que llega a la superficie de la Tierra es muy diferente de la radiaci\u00f3n extraterrestre, tanto cualitativa como cuantitativamente. Las razones f\u00edsicas de esta diferencia son varias: que la \u00f3rbita de la Tierra es el\u00edptica, la propia forma del planeta, la inclinaci\u00f3n del eje de rotaci\u00f3n, la composici\u00f3n de la atm\u00f3sfera y la reflectividad (albedo) de las nubes y superficies terrestres. Consecuentemente, la radiaci\u00f3n solar que llega a la superficie de la Tierra presenta una compleja pauta espacial y temporal. La media anual global es ligeramente inferior a 170 W\/m2<\/sup> en los oc\u00e9anos y de unos 180 W\/m2<\/sup> en los continentes. La diferencia m\u00e1s importante del valor esperado, seg\u00fan la latitud de la zona, se encuentra en la disminuci\u00f3n que se presenta en los tr\u00f3picos y durante los monzones subtropicales, debido a la alta nubosidad. Grandes regiones de Brasil, Nigeria y el sur de China reciben menos insolaci\u00f3n que Nueva Inglaterra o las regiones de Europa occidental. Es a\u00fan m\u00e1s sorprendente que no haya diferencia entre el flujo m\u00e1ximo que se recibe al mediod\u00eda durante el verano en Yakarta, situada en el ecuador, y el que se recibe en ciudades sub\u00e1rticas como Edmonton en Canad\u00e1 o Yakutsk en Liberia. Quiz\u00e1s el mejor ejemplo sea el de Oahu, donde la casi siempre nublada cordillera Koolau, que intercepta las nubes y las lluvias arrastran los alisios, tiene una media anual de radiaci\u00f3n de 150 W\/m2<\/sup>, mientras que en Pearl Harbor, a 15 Km de distancia en la direcci\u00f3n del viento, la media es de 250 W\/m2<\/sup>.<\/p>\n La radiaci\u00f3n solar media de 170 W\/m2<\/sup> representa anualmente una energ\u00eda de 2’7\u00d71024<\/sup> J, que equivale a 87 PW. Esta cantidad es casi 8.000 veces mayor que el consumo mundial de combustibles s\u00f3lidos y electricidad durante los primeros a\u00f1os noventa. S\u00f3lo una peque\u00f1a fracci\u00f3n de este inmenso flujo es absorbida por los pigmentos de las plantas para realizar la fotos\u00edntesis, y una parte algo mayor, pero tambi\u00e9n peque\u00f1a, se utiliza para calentar las plantas, los cuerpos de los animales y las personas, as\u00ed como sus refugios.<\/p>\n La radiaci\u00f3n tambi\u00e9n sustenta la vida porque al calentar los oc\u00e9anos, las rocas y los suelos, impulsa funciones fundamentales en la biosfera, tales como el ciclo del agua, la formaci\u00f3n de los vientos, el mantenimiento de la temperatura adecuada para que funcionen los procesos metab\u00f3licos y la descomposici\u00f3n org\u00e1nica. Adem\u00e1s, es la causante de la erosi\u00f3n que transporta los nutrientes minerales para la producci\u00f3n primaria de materia org\u00e1nica.<\/p>\n Secci\u00f3n transversal del Sol<\/em><\/p>\n A la larga, para mantener el equilibrio t\u00e9rmico del planeta, la radiaci\u00f3n solar absorbida debe emitirse al espacio, pero la longitud de onda est\u00e1 dr\u00e1sticamente desplazada hacia el infrarrojo. A diferencia de la radiaci\u00f3n de longitud de onda corta emitida por el Sol, que est\u00e1 determinada por la temperatura de la fotosfera (5.800\u00ba K), la radiaci\u00f3n terrestre corresponde muy aproximadamente a las emisiones electromagn\u00e9ticas de un cuerpo negro a 300\u00ba K (27\u00aa C). El m\u00e1ximo de emisi\u00f3n de esa esfera caliente est\u00e1 en la zona del IR a 966 \u03bcm. Como el 99% de la radiaci\u00f3n solar llega en longitudes de onda menores de 4 \u03bcm y el espectro terrestre apenas alcanza los 3 \u03bcm, el solapamiento de frecuencias entre estos dos grandes flujos de energ\u00edas es m\u00ednimo.<\/p>\n Reacci\u00f3n prot\u00f3n<\/a>-prot\u00f3n<\/a> para formar helio 4 liberando energ\u00eda<\/em><\/p>\n \n La atm\u00f3sfera<\/strong><\/p>\n La atm\u00f3sfera terrestre (troposfera y estratosfera) es tan delgada que, dibujando el planeta con un di\u00e1metro de 10 cm, tendr\u00eda un espesor de unos 0’4 mil\u00edmetros, equivalente al grosor de una l\u00ednea de l\u00e1piz. Sin embargo, esta delgada capa gaseosa posee una importancia cr\u00edtica para mantener el balance energ\u00e9tico de la Tierra.<\/p>\n El planeta es adecuado para el desarrollo de la vida debido a que su atm\u00f3sfera el llamativamente diferente de la de sus vecinos m\u00e1s pr\u00f3ximos. La atm\u00f3sfera de Venus est\u00e1 compuesta en un 96 por ciento de CO2<\/sub>, con un 3’5 por ciento de nitr\u00f3geno y trazas de gases nobles. La atm\u00f3sfera de Marte contiene un 95’3 por ciento de CO2<\/sub>, un 2’7 por ciento de nitr\u00f3geno, 1’6 por ciento de arg\u00f3n y tambi\u00e9n trazas de agua y O3<\/sub>. Una atm\u00f3sfera parecida a la terrestre determinar\u00eda que en la superficie marciana la temperatura ser\u00eda superior a los 200\u00ba C y la presi\u00f3n de unos pocos MPa. En tales condiciones no podr\u00eda existir vida compleja basada en el carbono con tejidos h\u00famedos.<\/p>\n Hay pocas dudas de que la primera atm\u00f3sfera de la Tierra contuviera abundante CO2<\/sub>, pero no est\u00e1 claro si su posterior desaparici\u00f3n se debi\u00f3 exclusivamente a procesos geoqu\u00edmicos inorg\u00e1nicos (sobre todo a la p\u00e9rdida de \u00e1cido carb\u00f3nico), o si los primeros organismos fueron importantes en la posterior conversi\u00f3n de CO2<\/sub> en sedimentos de CaCO3<\/sub>. Parece claro, por el contrario, que la fotos\u00edntesis llevada a cabo inicialmente por bacterias fue la responsable de la transformaci\u00f3n de la atm\u00f3sfera sin ox\u00edgeno en el Arcaico.<\/p>\n El aumento de ox\u00edgeno comenz\u00f3 a acelerarse hace unos 2.100 millones de a\u00f1os y el actual nivel del 20 por ciento se alcanz\u00f3 hace unos 300 millones de a\u00f1os. El aumento del ox\u00edgeno troposf\u00e9rico permiti\u00f3 la formaci\u00f3n de ozono estratosf\u00e9rico, que protegi\u00f3 la biosfera de la energ\u00e9tica radiaci\u00f3n UV de longitudes de onda inferiores a 295 nm. Sin esta protecci\u00f3n no hubiera sido posible la evoluci\u00f3n de plantas y animales m\u00e1s complejos, ya que si la radiaci\u00f3n UV de frecuencias menores ya mata los g\u00e9rmenes y quema la piel, la de frecuencias altas es letal para la mayor\u00eda de los organismos.<\/p>\n Las actividades humanas pueden modificar poco las proporciones de los constituyentes atmosf\u00e9ricos. La cantidad de nitr\u00f3geno que se utiliza para sintetizar amoniaco representa una fracci\u00f3n despreciable de las enormes reservas troposf\u00e9ricas y la desnitrificaci\u00f3n finalmente recicle todo el gas. Incluso el consumo de todas las reservas conocidas de combustibles f\u00f3siles (un hecho imposible debido a los costos prohibitivos de la extracci\u00f3n de algunas de estas fuentes de energ\u00eda, sumergidas en las fosas abisales a miles de kil\u00f3metros de profundidad) reducir\u00eda la concentraci\u00f3n de O2<\/sub> en menos de un 2 por ciento.<\/p>\n Las emisiones locales y regionales de aire contaminado contienen muchos gases, pero los riesgos de un cambio clim\u00e1tico global s\u00f3lo pueden venir de mayores emisiones de compuestos en trazas. Algunos de esos gases (sobre todo CO2<\/sub>, N2<\/sub>O y CH4<\/sub>), as\u00ed como el vapor de agua, absorben fuertemente la radiaci\u00f3n en el espectro IR. Consecuentemente, la radiaci\u00f3n IR emitida por la superficie de la Tierra tiene longitudes de onda comprendidas en distintas ventanas intercaladas entre bandas de absorci\u00f3n.<\/p>\n Las bandas de absorci\u00f3n m\u00e1s importantes del vapor de agua est\u00e1n comprendidas entre 2’5 y 3 \u03bcm y entre 5 y 7 \u03bcm, mientras que el CO2<\/sub> tiene dos picos estrechos en 2’5 y 4 \u03bcm, y una banda m\u00e1s ancha cerca de los 15 \u03bcm. Como la radiaci\u00f3n terrestre est\u00e1 completamente incluida en el espectro IR, esta absorci\u00f3n tiene un gran efecto en el balance de la radiaci\u00f3n de la Tierra.<\/p>\n Para mantener la biosfera habitable hacen falta solamente concentraciones muy peque\u00f1as de gases de “efecto invernadero”. El CO2<\/sub> representa actualmente s\u00f3lo unos 360 ppm<\/a>*<\/a> (menos del 0’04%) de la atm\u00f3sfera terrestre, y los dem\u00e1s gases en traza miden en ppb o ppt. Esta composici\u00f3n hace que la temperatura media en la superficie del planeta sea de unos 16\u00ba C, la cual, combinada con una presi\u00f3n superficial de 101 KPa, asegura que el agua permanezca l\u00edquida y que sea posible la fotos\u00edntesis y el metabolismo heter\u00f3trofo. Hay que procurar (hablando coloquialmente) que Gaia no se enfade, ya que el aumento de las concentraciones de gases en traza elevar\u00eda gradualmente la temperatura media de la troposfera.<\/p>\n La conversi\u00f3n de bosques y praderas en campos de cultivo y la utilizaci\u00f3n de combustibles s\u00f3lidos han hecho aumentar las emisiones de CO2<\/sub>, mientras que el creciente uso de fertilizantes nitrogenados, la cada vez m\u00e1s numerosa caba\u00f1a vacuna y el aumento del cultivo de arroz emiten cantidades adicionales de N2<\/sub>O y CH4<\/sub>. Los fluorforocarbonados, adem\u00e1s de sus destructivos efectos sobre el ozono troposf\u00e9rico, son gases con efecto invernadero muy potentes. Debido a la acci\u00f3n combinada de los gases invernaderos antropog\u00e9nicos, el flujo medio de calor absorbido ha aumentado en 2’5 W\/m2<\/sup> en grandes \u00e1reas del hemisferio norte, pero no estamos seguros de hasta d\u00f3nde llegar\u00e1 esta tendencia ni de su velocidad. Lo mejor ser\u00eda no confiarse; mi padre, hombre no cultivado, dec\u00eda a menudo que “m\u00e1s vale un por si acaso que un yo cre\u00ed”.<\/p>\n La atm\u00f3sfera tambi\u00e9n interviene en el balance energ\u00e9tico del planeta redistribuyendo el calor sensible<\/a>*<\/a> y el calor latente del agua con los vientos y las lluvias, y de una manera completamente diferente pero m\u00e1s espectacular, con los rayos. La mayor\u00eda de esas descargas de elevad\u00edsima concentraci\u00f3n de energ\u00eda se originan en los cumulonimbos, y tienen una enorme potencia (duplicar el tama\u00f1o de la nube implica aumentar la potencia del rayo treinta veces). Un rayo normal descarga entre 20 y 50 MJ, la mayor parte de esa energ\u00eda en 10 \u03bcs, produciendo la impresionante potencia de 1-10 GW. La luz visible emitida representa solamente el 0’2-2% de la energ\u00eda disipada, invirti\u00e9ndose el resto en calentar la atm\u00f3sfera a su alrededor y en la energ\u00eda ac\u00fastica del trueno. La observaci\u00f3n de sat\u00e9lites indica que por t\u00e9rmino medio se producen unos cien mil rel\u00e1mpagos por segundo.<\/p>\n Sabemos que la atm\u00f3sfera es la envoltura gaseosa que rodea a un cuerpo astron\u00f3mico. Varios planetas (incluyendo la Tierra) poseen atm\u00f3sferas considerables debido a su intensa gravedad. Los movimientos de los gases en las atm\u00f3sferas planetarias en respuesta al calentamiento, junto con las fuerzas rotacionales, generan sistemas meteorol\u00f3gicos. Los sat\u00e9lites planetarios Tit\u00e1n y Trit\u00f3n tambi\u00e9n poseen atm\u00f3sferas.<\/p>\n Creo que la atm\u00f3sfera es quiz\u00e1 el t\u00e9rmino m\u00e1s vago para identificar una parte de un cuerpo celeste. Est\u00e1 referido a su envoltura superficial, generalmente de un planeta o estrella. Parece f\u00e1cil decirlo, pero los gases no son como un l\u00edquido o un trozo de roca, en los que puede determinarse exactamente d\u00f3nde est\u00e1 la superficie que los separa del entorno circundante de una manera precisa. Es imposible indicar el nivel exacto donde acaba la atm\u00f3sfera y comienza el plasma<\/a> interplanetario. De hecho, los gases apenas est\u00e1n sometidos a la fuerza de la gravedad; se “esfuman” hacia el espacio y abandonan continuamente el cuerpo celeste. En el caso de la Tierra, por estar cerca del Sol, determinar d\u00f3nde termina la atm\u00f3sfera terrestre y d\u00f3nde empieza la solar es un problema al que s\u00f3lo puede responderse te\u00f3ricamente, que dicho sea de paso, permite licencias literarias que proh\u00edben las matem\u00e1ticas.<\/p>\n![\"seccion_transversal_sol\"](\"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2009\/03\/seccion_transversal_sol-300x200.jpg\" "\\"seccion_transversal_sol\\"")
<\/a><\/em><\/p>\n![\"helio4energia\"](\"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2009\/03\/helio4energia-200x300.jpg\" "\\"helio4energia\\"")
<\/a><\/em><\/p>\n
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>