Balance energético de la alta atmósfera

Quisiera exponer una pregunta:

Tengo entendido que de los aprox. 1400 W/m² que inciden sobre la tierra sólo traspasa la ionosfera 324 W/m². Esto supone que la ionosfera tiene que deshacerse de 1076W/m² para estar en equilibrio térmico. Pero ¿Como puede ser eso? ¿No brillaría la ionosfera terrestre desde el espacio tanto como el sol visto desde la tierra -un 75% mas bien-?

¿Alguien podría contestar a esta pregunta?

PD: Si algún moderador estima que éste no es el lugar idóneo para este tema, que lo mueva, por favor. Gracias.

Mucho me temo que esos datos no son correctos.

Una medida de la energía procedente del Sol la constituye la constante solar, Se denomina así a la energía que por unidad de tiempo, se recibe fuera de la atmósfera terrestre sobre la unidad de superficie perpendicular a la dirección de los rayos solares en su distancia media, el valor que se admite actualmente es de : I=1354 W/m2 que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m2 y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m2.

De la cual un 30% es reflejada nuevamente al espacio, y el resto alcanza las capas bajas de la atmosfera, siendo absorbida y/o reflejada por nubes, oceanos, tierras, bosque etc. Es decir aprox 1 Kw/m^2.

Luego la tierra reemite infrarrojos

Mucho me temo que esos datos no son correctos.

Una medida de la energía procedente del Sol la constituye la constante solar, Se denomina así a la energía que por unidad de tiempo, se recibe fuera de la atmósfera terrestre sobre la unidad de superficie perpendicular a la dirección de los rayos solares en su distancia media, el valor que se admite actualmente es de : I=1354 W/m2 que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m2 y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m2.

De la cual un 30% es reflejada nuevamente al espacio, y el resto alcanza las capas bajas de la atmosfera, siendo absorbida y/o reflejada por nubes, oceanos, tierras, bosque etc. Es decir aprox 1 Kw/m^2.

Luego la tierra reemite infrarrojos

Ya sé que la constante solar, además de variar según la distancia de la tierra al sol, es diferente según los autores (1400 unos, 1374 otros, 1354 otros, supongo de habrá variación según sea la actividad solar en el momento de medición)

Ahora, el dato de que sólo incide 324W/km2 en la baja atmósfera lo he sacado de varias fuentes, y ése sí contrasta mucho con el kW/m2 que apuntas.

Por favor, ¿me podrías dar la fuente de tus datos?

Muchísimas gracias.
Un saludo.

Bueno, en un día soleado se pueden alcanzar los 1000 W/m2 en la superficie

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar

De hecho, los fabricantes de paneles solares fotovoltaicos consideran valor de referencia los 1000 W/m2 a la hora de estimar la potencia de los paneles.

Otra cuestión es si el día está nublado, entonces solo una mínima parte de la energía solar alcanza tierra.

Lo de los 324 W/m2 me imagino que se tratará de una media anual, que incluye la duración de la noche

La constante solar (k) se mide perpendicularmente a los rayos solares por lo que la energía total captada por la tierra será k·pi·r², pero la tierra no es plana por lo que esa energía se distribuirá en un area 2·pi·r² (superficie de una semiesfera) o sea la mitad - unos 677 W/m² de media-. Si a esto sumamos que la superficie digamos reflectante de la atmósfera también es el doble tendremos que reflectará de media (677-324)/2=176,5 W/m² lo cual es un 26% de los 677.
¡Hombre, ya van cuadrando!

 

En nuestra latitud, ya te digo que son unos 1000 w/m^2 facilmente comprobable en cualquier literatura como te comenta Aegis.

Señores.... estoy hablando de media en toda la superficie -iluminada- de la tierra....

Obviamente, con el sol en su cénit la potencia por metro cuadrado se aproximará al kilowat, pero eso no ocurre conforme va bajando el sol en el horizonte. Y lo mismo pasa con cualquier punto de la tierra que el sol ilumine en un momento dado. Lo que me interesa es la media de todas esas medidas, y ya habeis visto como con un sencillo cálculo sale.

Bueno, la constante solar es válida únicamente para superficies orientadas en dirección perpendicular al sol. Si consideramos la atmósfera como una "superficie", la energía en el tope de atmósfera de 1400 w/m2 solo se alcanzará en el ecuador (es decir, al mediodía alcanzará la tierra unos 1000 W/m2, el resto se disipa en la atmósfera).

En el polo, la energía incidente en el tope de la "superficie" atmosférica no será la constante solar, sino que será mucho menor debido a que la "superficie" se encuentra muy inclinada respecto la dirección del sol. Es por ello por lo que la radiación incidente en la atmósfera (y también entonces la disipada) será muy baja.

La constante solar (k) se mide perpendicularmente a los rayos solares por lo que la energía total captada por la tierra será k·pi·r², pero la tierra no es plana por lo que esa energía se distribuirá en un area 2·pi·r² (superficie de una semiesfera) o sea la mitad - unos 677 W/m² de media-. Si a esto sumamos que la superficie digamos reflectante de la atmósfera también es el doble tendremos que reflectará de media (677-324)/2=176,5 W/m² lo cual es un 26% de los 677.
¡Hombre, ya van cuadrando!

Por ahí van los tiros...

Los I=1354 W/m2 inciden sobre la tierra en una superficie plana (perpendicular a la dirección de incidencia) de pi*R2, pero la superficie de la Tierra es 4*pi*R2

Por lo que cabe dividir entre 4 para conocer la insolación media sobre la Tierra (sobre el tope de la atmósfera), que es 340 W/m2

http://homepage.mac.com/uriarte/flujos.html

Muchísimas gracias Robert por tu magnífica explicación.

Claro, el problema creo que está en que yo me cogía a la superficie de una semiesfera por que es la que recibe la energía del sol en un momento dado. Claro, esto presupone que la atmósfera sólo refleja radiación cuando también la irradia aunque no esté iluminada. Por lo tanto el modo correcto es coger toda la superficie y por lo tanto dividir entre 4 no entre 2.

No sabrías decirme a qué temperatura de cuerpo negro irradia la atmósfera (para hacerme una idea del espectro de frecuencias).

Un saludo.

No sabrías decirme a qué temperatura de cuerpo negro irradia la atmósfera (para hacerme una idea del espectro de frecuencias).

Un saludo.

Claro, suponiendo que la Tierra emite lo mismo que recibe (sistema en equilibrio, y parece que no es así, sino que los satélites han detectado que la Tierra se está calentando [leer por ejemplo el libro de Spissatus, sobre el cambio climático]), la Tierra emite 340 W/m2, 100 W/m2 de los cuales por reflexión, y 240 W/m2 de origen térmico.

Según la ley de Stephan-Boltzmann de la cuarta potencia:

P = s · T⁴          s = 5'670 · 10^-8 W · m^-2 · k^-4

Hemos medido que la radiación que emite el sistema tierra-atmósfera es de unos 240 W · m^-2, lo cual le corresponde con una temperatura de T_m = 255 K, no obstante, lo que emite la superficie son unos 390 W · m^-2, y eso son unos T_su = 288 K (15ºC)

He hecho copypaste de otro post mío 

Perfecto, Vigilant. No había visto aún ese otro hilo. Eso es lo que quería. La idea es calcular a grosso modo la energía acumulada por unidad de tiempo y compararla con la energía potencial gravitatoria necesaria para levantar los millones de km³ de agua (en forma sólida) hasta una altura media de uno 1500m que se da en caso de glaciación.