Energia Radiada
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ENERGÍA RADIADA
Radiación es la transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas. La energía
radiada se mueve a la velocidad de la luz y no requiere de algún medio para su
propagación. La energía radiante se mueve a la velocidad C (≈!!!!! "m#s$ %l
intercam&io de calor irradiado por el 'ol entre la superficie solar y la superficie terrestre
ocurre sin que el espacio intermedio se caliente.
'i colocamos una moneda &ao los rayos directos del sol notaremos que en pocos
segundos la moneda se calentar). %l intercam&io de calor entre el 'ol y la moneda
ocurre por radiación. Los seres vivientes son &uenos emisores y a&sor&entes de energía
por radiación. *or eemplo+ la piel del ser ,umano tiene una emisividad-a&sor&encia de
!. a !./+ dependiendo de la pigmentación de la piel0 la piel morena a&sor&e y emite
m)s energía que la piel &lanca.
*ara conocer la cantidad de calor transferido por radiación usamos la siguiente fórmula1
q = e σ A [(T∞)^4 - (Tpiel)^4]
%n donde q es el calor transferido por radiación+ e es la emisividad del sistema+ 2 es la
constante de 'tep,an-3oltzmann (4.55/ 6 7!8-9 :#m8;."8<$+ = es el )rea implicada
en la transferencia+ >? es la temperatura am&iental y >piel 8< es la temperatura de la
superficie del cuerpo (piel$.
Efecto De La Raiaci!" #o$%e La& 'la"ta&
La radiación solar produce dos tipos de procesos principales1 los procesos energéticos
(fotosíntesis$0 y los procesos morfogénicos (@r&ano+ 7///+ Aillalo&os et al.+ ;!!;$.
La radiación solar es aprovec,ada por las plantas para realizar la fotosíntesis. La
fotosíntesis es transformación de energía radiante en energía química mediante la
asimilación del car&ono del CB; del aire y su fiación en compuestos org)nicos
car&onados. 'egún la forma de fiación del dió6ido de car&ono las plantas se pueden
agrupar en tres tipos1 C+ C<+ y C=. 'i el primer compuesto esta&le en el que aparece
fiado el car&ono es de )tomos de car&ono la planta se dice que es C0 por el contrariosi es de < )tomos de car&ono se denomina C<+ así en las C<+ la ruta C est) precedida
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por una serie de etapas adicionales en las que tiene lugar una fiación preliminar del
dió6ido de car&ono formando un compuesto de cuatro )tomos de car&ono0 las plantas
C= presentan una ruta meta&ólica similar a las C< pero muestran un desfase temporal
entre la captación del dió6ido de car&ono y su fiación.
Dentro de las C tenemos la mayor parte de las plantas superiores incluyendo cultivos
de climas templados (trigo+ ce&ada o girasol+E$ del tipo C< destacan especies de climas
)ridos y otras de climas templados c)lidos o tropicales (maíz+ azúcar o sorgo$. %n
general+ se consideran las C menos productivas que las C<. @na de las diferencias se
encuentra en el ,ec,o de que la fotorrespiración es muy activa en las plantas C. La
fotorrespiración se traduce en un consumo de o6ígeno cuando est)n iluminadas y es
muy importante en la agricultura de la zona templada0 en un día caluroso y sin viento la
concentración del dió6ido de car&ono so&re la planta decrece considera&lemente de&ido
a su consumo para la fotosíntesis+ disminuye la relación dió6ido car&ono#o6ígeno1
disminuyendo la fiación del dió6ido de car&ono y aumentando la fotorrespiración.
De la radiación glo&al incidente so&re la superficie vegetal sólo una proporción es
aprovec,a&le para la realización de la fotosíntesis1 *=R (radiación fotosintéticamente
activa$. La respuesta de las plantas es diferente en función de las diferentes longitudes
de onda. La clorofila es el principal pigmento que a&sor&e la luz+ otros pigmentos
accesorios son el & -caroteno+ compuesto isoprenoide roo que es el precursor de la
vitamina = en los animales y la 6antofila+ carotenoide amarillo.
%sencialmente toda la luz visi&le es capaz de promover la fotosíntesis+ pero las regiones
de <!! a 4!! y de 5!! a !! nm son las m)s eficaces. =sí la clorofila pura+ tiene una
a&sorción muy dé&il entre 4!! y 5!! nm+ los pigmentos accesorios complementan laa&sorción de la luz en esta región+ suplementando a las clorofilas.
• 5;!-!! nm (roo$1 una de las &andas de mayor a&sorción de la clorofila.• 47!-5;! nm (narana+ amarillo Fverde-$0 de dé&il actividad fotosintética• 9!-47! nm (violeta+ azul y verde$1 es la zona m)s energética+ de intensos
efectos formativos. De fuerte a&sorción por la clorofila.• G 9! nm (ultravioleta$. %fectos germicidas e incluso letales G ;5! nm.
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%l &alance de radiación a la ,ora de realizar estudios so&re la radiación so&re cu&iertas
vegetales se simplifica considerando que la radiación interceptada (*=R int $ se puede
estimar a partir de la incidente por medio de la e6presión1 *=R int H e I *=R inc
Donde+ JeK es la eficiencia de la interceptación. La eficiencia ser) 7 cuando la cu&ierta
vegetal no permita transmitir nada de radiación al suelo y toda la radiación incidente es
interceptada+ y ! cuando no ,ay cu&ierta vegetal. =sí+ la eficiencia depende del grado de
densidad de la cu&ierta vegetal de forma que la eficiencia+ e+ se puede e6presar en
función de la superficie foliar L= (,oas verdes#superficie de terreno ocupado$1
e = e* (+-e-,LAI).
'egún aumenta el índice de )rea foliar L= aumenta la eficiencia de la interceptación de
la radiación ,asta llegar a un valor m)6imo. = partir de ese valor m)6imo+ varia&le
según el cultivo y el medio+ no se incrementa la interceptación de la radiación+ de forma
que un aumento de la superficie foliar no ser) &eneficioso para aumentar el rendimiento.
@na adecuada elección del marco de plantación o de la densidad de siem&ra ser)
fundamental para o&tener una acertada producción por unidad de superficie.
La producción potencial final de un cultivo+ e6presada como materia seca total y
considerando que no ,ay ningún otro factor limitante+ ser) función de la cantidad de
radiación fotosintéticamente activa interceptada. 'e ,an esta&lecido relaciones lineales
entre la productividad potencial+ e6presada como materia seca aérea+ y la cantidad de
radiación interceptada (*=Rint$. Comparando los datos de producción potencial con la
real podríamos conocer a qué nivel de optimización se est). 'e podría incluso rec,azar
la introducción de un cultivo en una zona atendiendo a los valores de radiación al
esperarse producciones no renta&les.
%n cuanto a los procesos morfogénicos la fotomorfogénesis ,ace referencia a la
influencia de la luz so&re el desarrollo de la estructura de las plantas. 'egún la
adaptación a las condiciones de iluminación las plantas se clasifican en1 7$ ,eliófilas1
caracterizadas por ,oas pequeMas estrec,as y rizadas0 ;$ um&rófilas1 caracterizadas por
poseer ,oas amplias anc,as y poco espesas0 y $ indiferentes1 se acomodan tanto a
zonas de som&ra como a la luz.
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La luz tam&ién es responsa&le de muc,os movimientos o tropismos. Como regla general
el tallo se dirige ,acia la fuente de luz+ la raíz lo ,ace ale)ndose de la fuente de luz+ y la
,oa adopta una posición en la que su parte anc,a queda perpendicular a los rayos
solares. Cualquier movimiento como respuesta a un estímulo luminoso se conoce como
fototropismo.
Btro concepto importante es el de fotoperiodismo (conunto de fenómenos
determinados por la duración del período de luz$. Desde ,ace tiempo se conoce que la
iniciación de la floración en muc,as plantas depende de la longitud del día. Las plantas
que requieren un período de luz largo para iniciar la floración superior a 7< ,oras se
denominan de día largo (trigo+ avena+ etc.$+ y las que precisan de 9 a 7! ,oras para
florecer se llaman de día corto (maíz+ sorgo+ etc.$. Nay plantas que difieren en su
respuesta a la longitud del día después de iniciada la floración+ así la fresa es de día
corto para la iniciación de la floración pero de día largo para la formación de los frutos
(e6isten grandes diferencias intervarietales dentro de una especie$.
Las plantas tienen unas necesidades de iluminación según su naturaleza y estado de
desarrollo.
Cuando la luz no es suficiente para un desarrollo normal las plantas tienden al
a,ilamiento (tallos se ,acen altos y delgados$ y presentar clorosis y malformación de
,oas. %n el caso de cultivos de raíces y tu&érculos tiende a producir una disminución
del rendimiento y de la calidad0 tam&ién influye en una disminución del aroma y
dulzura de los frutos0 de esta forma las fresas o&tenidas en la vega de =ranuez son m)s
sa&rosas y arom)ticas que las que se pueden o&tener en zonas con menor número de
,oras de sol. *or otro lado+ una iluminación e6cesiva favorece el desarrollo de ramas.%n cuanto a la germinación+ es m)s r)pida en la oscuridad que a la luz+ e6cepto en
algunas semillas de pequeMo tamaMo como las gramíneas para forrae.
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/01'0#I/I2N DE LA AT12#3ERA
La vida depende de las características concretas de nuestra atmósfera+ de su
composición+ su temperatura y su capacidad de protegerla de sus radiaciones que la
perudican.
*or otra parte+ la atmósfera tiene un importante papel en el calentamiento de la tierra. La
atmósfera es como la manta de la tierra0 si no ,u&iera atmósfera+ la temperatura del
planeta seria de ;; O C &ao cero.
"Si no hubiera atmósfera, la temperatura del planeta sería de 22º C
bajo cero"
%n este sentido de&emos recordar que la atmósfera no se comporta como un receptor
pasivo de las sustancias contaminantes sino que las distri&uye+ las dispersa o las
concentra según una serie de factores como son el viento+ la lluvia+ las inversiones o la
tur&ulencia.
*or lo que respecta a las especies vivientes+ lo que m)s nos interesa de la atmósfera es
ustamente la frana que est) en contacto con la corteza terrestre+ aquella que se solapa
parcialmente con la &iosfera. *ero se ,a de tener en cuenta que esta frana en contacto
con la tierra no es independiente de las capas superiores+ alguna de las cuales tienen una
importancia fundamental en el desarrollo de la vida.
La meteorología es la ciencia del estudio de la atmósfera+ de su comportamiento en el
tiempo y de los fenómenos atmosféricos.
La predicción del tiempo atmosférico es sólo una rama de la meteorología. La
meteorología general estudia tam&ién la estructura y composición de la atmósfera+ la
transferencia de calor+ las ondas acústicas la formación de nu&es+ la electricidad
atmosférica y la contaminación atmosférica.
%l aire que respiramos est) compuesto &)sicamente por dos elementos1 el nitrógeno y el
o6ígeno en una proporción muy apro6imada de < a 7. %n concreto+ el nitrógeno ocupa el
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9+!9<P del volumen del aire mientras que el o6ígeno ocupa el ;!+/<5P. >am&ién
est)n presentes otros componentes en proporciones menores.
%l nitrógeno es una sustancia inerte que no reacciona con facilidad. De ,ec,o+ el
nitrógeno reduce los efectos del o6ígeno+ un elemento muy activo.
Ga&e& e"co"t%ao& e" ca"tiae& fia& e" el ai%e
%l o6ígeno+ en cam&io+ es muy reactivo y es+ por eemplo+ el responsa&le de los
procesos de o6idación. Las com&ustiones+ una forma r)pida de o6idación+ son posi&lesgracias a la presencia de o6ígeno. >am&ién la respiración de los seres vivos+ animales y
plantas es una forma de o6idación y es posi&le gracias a la contri&ución de este
elemento.
%l resto del total+ casi un 7P+ est) constituida por una serie de gases+ el m)s importante
de los cuales+ cuantitativamente+ es el argón. %n proporciones muc,o m)s pequeMas
encontramos algunos otros gases como el neón+ el criptón+ y el 6enón. >am&ién ,ay
pequeMas proporciones de ,idrógeno y ó6ido nitroso. Btros gases se encuentran en
cantidades varia&les.
%l vapor del agua puede varias desde un !P en zonas desérticas+ ,asta un <P. 'e
encuentra concentrado en las partes &aas y su proporción disminuye en altura. %s
tam&ién el responsa&le de la formación de nu&es+ interviene en muc,os fenómenos
meteorológicos y tiene una importancia capital en el intercam&io energético entre la
atmósfera y la superficie terrestre a causa de sus cam&ios de estado y de la a&sorción de
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ciertas radiaciones. La tierra es el único planeta que tiene una atmósfera donde el agua
se puede encontrar en sus tres estados1 sólido+ líquido y gaseoso. 'u importancia+ en
cuanto al desarrollo y mantenimiento de la vida en el planeta+ es fundamental.
%l dió6ido de car&ono est) presente en la atmósfera en una proporción muy pequeMa+
alrededor de !+! P de media. *ero tiene un papel muy importante en el &alance de
radiación del sistema 'ol->ierra-atmósfera porque cola&ora en el calentamiento de la
tierra en un proceso que se denomina efecto invernadero. Contri&uye de una manera
decisiva en el mantenimiento de la vida en formar parte del proceso de la fotosíntesis.
Ga&e& qe &e e"ce"t%a" e" ca"tiae& 5a%ia$le& e" el ai%e
Btros componentes varia&les de la atmósfera son el monó6ido de car&ono (CB$+
producto de com&ustiones incompletas+ el metano+ el amoníaco+ el ozono+ el dió6ido de
nitrógeno. = parte de estos componentes se de&e considerar la presencia de elementos
originados por la actividad ,umana o de los seres vivos y tam&ién de los procedentes
del sol+ los océanos+ los ríos o los volcanes1 partículas+ polen+ &acterias+ polvo+ ,umos+
gases diversos+ sales+ y unos cuantos m)s+ en proporciones muc,o m)s pequeMas.
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/0NTENID0 DE GA#E# EN EL #6EL0
/opo"e"te& el #elo. 3a&e Ga&eo&a.
La fase gaseosa o Qatmósfera del sueloQ est) constituida por un gas de composición
parecida al aire cualitativamente pero con proporciones diferentes de sus componentes.
%lla permite la respiración de los organismos del suelo y de las raíces de las plantas que
cu&ren su superficie. >am&ién eerce un papel de primer orden en los procesos de ó6ido
reducción que tienen lugar en el suelo.
%l contenido en o6ígeno del aire del suelo oscila entre el 7! P y el ;! P y nunca
alcanza el ;7 P del aire atmosférico. La discrepancia mayor entre am&os gases se
encuentra en el contenido en dió6ido de car&ono en el que el aire del suelo contiene+
como mínimo+ diez veces m)s que el atmosférico oscilando entre el !.; P y el .4 P+
cantidad que puede superarse ampliamente en suelos mal aireados.
Los principales gases contenidos en el suelo son el o6ígeno+ el nitrógeno y el dió6ido decar&ono. %l primero de estos gases es importante para el meta&olismo de las plantas
porque su presencia es necesaria para el crecimiento de varias &acterias y de otros
organismos responsa&les de la descomposición de la materia org)nica. La presencia de
o6ígeno tam&ién es vital para el crecimiento de las plantas ya que su a&sorción por las
raíces es necesaria para sus procesos meta&ólicos.
/opo&ici!" eia
/opo"e"te Ga& el &elo Ai%e0*78e"o 7! F ;! P ;7 PNit%!8e"o 9+4 F 9! P 9 PDi!*io e ca%$o"o !.; F .4 P !.! PA8a 'aturado Aaria&le0t%o& G 7 P 7 P
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La razón principal de esta discrepancia ,emos de &uscarla en la respiración de las raíces
de las plantas y de los microorganismos del suelo0 sin olvidar el dió6ido de car&ono
desprendido en la transformación de la materia org)nica.
%l intercam&io gaseoso entre el suelo y la atmósfera se produce por difusión entre
am&os. So o&stante e6isten procesos que favorecen este intercam&io y que se conocen
como respiración del suelo. Tsta se realiza primordialmente por los cam&ios de volumen
que e6perimenta la fase sólida del suelo en las alternancias térmicas producidas entre el
día y la noc,e0 tam&ién se ve favorecida por los periodos de lluvia que desaloan la
pr)ctica totalidad del aire e6istente+ que es a&sor&ido de la atmósfera a medida que el
agua va
a&andonando el suelo a través de la macroporosidad del mismo que es el dominio de los
gases.
La importancia de la respiración de los organismos en la composición de la atmósfera
del suelo+ se pone de manifiesto por las diferencias estacionales que se o&servan en el
contenido de dió6ido de car&ono+ cuyos m)6imos corresponde a los periodos de
m)6ima actividad. %stas diferencias se acrecientan en los suelos cultivados pues el
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efecto de la respiración radicular es el m)s intenso. *ara un mismo aMo y terreno+ los
contenidos en dió6ido de car&ono llegan a cuadruplicarse en las )reas en que el suelo
est) cultivado respecto al que est) en &ar&ec,o.
La importancia de la transformación de la materia org)nica en el contenido en dió6ido
de car&ono del aire del suelo+ se pone de manifiesto cuando comparamos las
composiciones de suelos sometidos a una aplicación de enmiendas org)nicas con los no
sometidos a las mismas.
@n importante factor regulador del dió6ido de car&ono del aire del suelo es el sistema
car&onato-&icar&onato y la presencia de calcio en la solución del suelo. %l primero
modifica su distri&ución+ pues en las zonas en que la presión parcial del dió6ido de
car&ono es elevada se produce la transformación del car&onato c)lcico en &icar&onato
solu&le+ que migra en el perfil ,asta llegar a zonas donde la presión parcial es menor y
desprende el gas y se transforma de nuevo en car&onato que se concentra+ dando lugar a
la formación de ,orizontes c)lcicos. Cuando no e6isten car&onatos en el suelo+ si ,ay
calcio en la solución+ parte del dió6ido de car&ono es fiado en la formación de
car&onato c)lcico.
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%s un fenómeno semeante al que genera el equili&rio del dió6ido de car&ono y del
o6ígeno en la atmósfera a nivel mundial. %n este caso son los mares los encargados de
los intercam&ios con una importante función del sistema citado. %n el caso del dió6ido
de car&ono se produce una gran a&sorción por parte del plancton que elimina un
contenido semeante de o6ígeno. %n am&os casos es necesario un desplazamiento de las
masas de aire+ pues mientras que el mayor consumo de o6ígeno y desprendimiento de
dió6ido de car&ono se produce en el ,emisferio norte+ las mayores masas de agua est)n
en el ,emisferio sur.
@n papel semeante tiene la masa &oscosa+ si &ien se ,a e6agerado su función
&enefactora. %s cierto que realizan una gran depuración fotosintética+ pero no es menos
cierto que ello lleva consigo la generación de una ingente cantidad de &iomasa que en
una gran parte aca&a en el suelo0 la mineralización de esa masa vegetal desprende una
enorme cantidad de dió6ido de car&ono+ como vimos en el caso de los suelos
estercolados. %l aprovec,amiento maderero reduce las emisiones de dió6ido de car&ono
y favorece el efecto depurador+ siempre que esto no implique la destrucción del &osque+
como suele suceder.