A radiação terrestre e essencialmente luminosa

1 ACTA MÉDICA PORTUGUESA 1992; 5: ARTIGO DE REVISÃO RADIAÇÃO SOLAR - J.J. PEDROSO DE LIMA AS...

ARTIGO DE REVISÃO

ACTA MÉDICA PORTUGUESA 1992; 5:437-442

RADIAÇÃO SOLAR ASPECTOS FÍSICO~QUÍMICOS* -

J.J. PEDROSO DE LIMA Serviço de Biofísica. Faculdade de Medicina de Coimbra. Coimbra RESUMO

No presente trabalho considera-se a constituição da luz solar e as propriedades dos seus componentes. Referese a história dos raios solares até atingirem o homem. Descrevem-se, de modo simplificado, os mecanismos de interacção da luz solar sobre as moléculas, as diferentes possibilidades de absorção de energia por estas e as possíveis consequências biológicas daí resultantes. É dada uma atenção especial às radiações ultra-violeta e infravermelha e consideradas algumas das fontes de produção artificial destas radiações. SUMMARY Solar radiation — Physico.chemical Aspects The solar radiation spectrum and the properties of its components are studied in the present paper. The history of the sun rays before reaching earth surface is analysed. A simplified analysis of the interaction mechanisms of these components with molecules, the energy absortion capabilities of lhe latter and lhe expected biological con sequences are considered. Special emphasis are given lo the properties of ultra-violet and infra-red radiations and their production considered. A maior parte da radiação que atinge a terra é de natureza electromagnética e provém, directa ou indirectamehte, do sol. A radiação solar é bastante complexa na sua constituição mas apresenta apenas uma pequena parte dos diferentes tipos de radiação electromagnética conhecidos. As ondas electromagnéticas podem ter comprimentos de onda que vão desde l0~ cm (dezena de milhar de quilómetros) a cm (bilionésimo do milímetro), (Fig. 1). Frequência (v), H~

23 lo

lo

20

lo

15 10

~

10

2

[~j -13

10

-10

10

.5

10

o 10

10

5

10

do céu, é também frequentemente designada de radiação global. Só parte da radiação global é, porém, luz visível, correspondendo esta a um estreito intervalo de comprimentos de onda do espectro que se estende dos 400 aos 700 nm. A radiação solar é predominantemente térmica visto 59% da sua energia se situar no infravermelho (I.V.). Do restante da energia, 40% é radiação luminosa (visível) e 1% ultravioleta (U.V.). A potência total média por unidade de área proveniente do sol, recebida na camada externa da atmosfera, chamada de constante solar é de cerca de 2 cal cm2 mm’ ou mais exactamente 1368±7 m2. Devido à reflexão nas nuvens, atmosférica, aw energia média que, de facto, atingeabsorção a superfície da terra éetc. de cerca de 1,5 cal cm2 mm’ ou 1046 w m2. A intensidade máxima da radiação electromagnética provemente é nanm. região do verde, para comprimentos de onda da ordem do dossol500 O sol emite luz aproximadamente como a do corpo negro a uma temperatura próxima dos 5800°K. A curva 1 da Fig. 2 mostra o espectro de emissão do corpo negro a esta temperatura.

ã

Ondas de ré.dio Radiação solar

Compdmento de onda Q~),cm

Fig. 1 - Espectro da radiação electromagnética.

Embora certas propriedades básicas sejam comuns a todas as radiações electromagnéticas, a gama das frequências do espectro é tão larga que as características físico-químicas individuais dos diferentes tipos de radiação e o seu impacto sobre o homem são, essencialmente, diferentes. Uma parte da radiação emtitida pelo sol, na direcção da terra, é absorvida pelas atmosferas solar e terrestre, não atingindo a terra. Por sua vez, a radiação solar que chega à superfície terrestre é constituída por duas componentes, uma directa e outra de radiação dispersa, por vezes designadas respectivamente luz solar e luz do céu. A radiação total, conjunto da luz solar e da luz

1 n~ens.

Corpo negro (5800°

fladiaç~o solar a nível do mar

2 *Basesdo na lição proferida nas Jornadas de Dermatologia de Coimbra (Fotodermatologia) organizadas no Luso pela Clínica de Dermatologia da Faculdade de Medicina e H. U. C., sob a direcção do Prof. A. Poiares Baptista em 14/15 Dezembro 1990. Recebido para publicação: 31 de Julho de 1992.

K)

?~ (.Lm)

Fig. 2—O espectro solar aproximado (1) e o espectro da radiação solar ao

nível do mar depois da atenuação atmosférica (2). 437

RADIAÇÃO SOLAR

Na curva 2 da Fig. 2 é também observável o efeito da absorção da luz solar pela atmosfera. O corte brusco nos U.V. de 320 nm (0,32 jim) é produzido pelo ozono (03) que absorve fortemente os raios com comprimentos de onda entre os 200 a 320 nm e depois, menos intensamente, até comprimentos de onda da ordem dos 360 nm. Por sua vez, o oxigénio molecular absorve fortemente a radiação U.V. abaixo dos 180 nm. A quantidade de U.V. que atinge a superfície da terra depende também da altitude, da hora do dia e da latitude. Este efeito é devido ao aumento do trajecto nos raios quando a luz percorre obliquamente a atmosfera. No Inverno muito pouca ou mesmo nenhuma radiação de comprimentos de onda inferiores a 320 nm atinge o solo, ao nível do mar nas latitudes norte. Contrariamente, durante o Verão, entre as 09,30 H e as 15,30 H, quantidades apreciáveis de U.V. desta gania de comprimentos de onda são detectáveis naquelas latitudes. Por outro lado, nas montanhas, comprimentos de ondas tão pequenos como 290 nm poderão atingir o solo em quantidades significativas. NaFig. 3 encontram-se os espectros absolutos das energias que atingem a superfície terrestre, ao nível do mar, para diferentes ângulos do sol acima do horizonte. Estas curvas são calculadas e foram obtidas com a suposição de não haver vapor de água na atmosfera e existir uma concentração de ozono constante e igual ao valor médio real.

Intens.

Outras classificações existem, porém, para os U. V. em geral, e não somente os do espectro solar. A radiação U. V. forma a parte do espectro que se situa entre a região do visível e a região dos raios X sendo comum, em física, estabelecer os seguintes grupos: U.V. U.V. U.V. U.V.

próximos médio remotos extremos

400 - 300 nm 300 - 200 nm 200 - 100 nm

O que é a radiação terrestre?

Que tipo de radiação a Terra emite?

Qual a diferença entre radiação solar e terrestre?

Como funciona a radiação solar na Terra?