Energia Solare e Irraggiamento

Un tipo di trasferimento di calore che non richiede contatto diretto tra gli oggetti e può avvenire nel vuoto. Un esempio è il calore del sole che raggiunge la Terra.

La radiazione elettromagnetica che trasporta energia termica. Include l'infrarosso, la luce visibile e l'ultravioletto.

La quantità di calore irradiata da un corpo è proporzionale alla quarta potenza della sua temperatura assoluta.

Un corpo che assorbe perfettamente tutta la radiazione incidente su di esso. Emette la massima quantità di radiazione possibile a una data temperatura.

La lunghezza d'onda a cui un corpo emette la massima quantità di radiazione termica è inversamente proporzionale alla sua temperatura assoluta.

Il processo di trasferimento di calore da un corpo più caldo a uno più freddo attraverso il movimento di un fluido come l'aria o l'acqua.

Il processo di trasferimento di calore da un corpo più caldo a uno più freddo attraverso il contatto diretto.

La capacità di un materiale di condurre il calore. I materiali con un'elevata conducibilità termica trasportano calore più facilmente.

La radiazione emessa da un corpo nero ad una certa temperatura T.

Lo spettro di emissione del corpo nero mostra un massimo di energia ad una certa lunghezza d'onda (λmax).

La radiazione emessa da un corpo nero è isotropa, ovvero la stessa in tutte le direzioni.

Un corpo nero si riscalda assorbendo tutta l'energia incidente e poi re-irradia tutta l'energia assorbita.

Un corpo nero non riflette alcuna radiazione, assorbendo tutta l'energia incidente.

La radiazione emessa da un corpo nero dipende solo dalla sua temperatura e non dalla sua forma o dal materiale di cui è costituito.

La radiazione termica di un corpo nero ha un massimo di emissione a una specifica lunghezza d'onda.

Il modello di Rayleigh-Jeans descrive la distribuzione spettrale della radiazione termica, ma fallisce alle lunghezze d'onda corte, prevedendo un'emissione infinita.

La radiazione termica è generata dalle vibrazioni delle particelle che compongono un corpo.

La distribuzione spettrale della radiazione termica emessa da un corpo nero è descritta dalla legge di Planck, che spiega il massimo di emissione.

Il modello di Rayleigh-Jeans prevedeva che l'intensità della radiazione emessa da un corpo nero aumentasse all'infinito con l'aumentare della frequenza. Questo risultato è in contrasto con i risultati sperimentali e rappresenta la catastrofe ultravioletta, ovvero il fallimento del modello classico.

L'ipotesi di Planck afferma che l'energia dei risonatori (le particelle che compongono le pareti di un corpo nero) non è continua, ma è quantizzata, ovvero può assumere solo valori discreti che sono multipli di un'unità fondamentale detta quanto di energia. Questa ipotesi ha portato alla legge di Planck.

Un corpo nero è un oggetto ideale che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente su di esso, senza rifletterne alcuna. Allo stesso tempo, un corpo nero emette radiazione termica propria a una temperatura data.

Il Sole, con buona approssimazione, può essere considerato un corpo nero. Assorbe la radiazione incidente senza rifletterla e emette luce propria.

Lo spettro solare al di fuori dell’atmosfera è diverso da quello che si osserva al suolo. Questo perché l’atmosfera terrestre assorbe alcune frequenze della radiazione solare.

Il Sole è una stella di tipo 'nana gialla' dove avvengono reazioni termonucleari che trasformano l'idrogeno in elio, rilasciando energia.

La radiazione solare si propaga nello spazio secondo la legge dell'inverso del quadrato della distanza, ovvero l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della distanza dal Sole.

Lo spettro della radiazione solare è simile a quello di un corpo nero alla temperatura di circa 5780 K. Ciò significa che la radiazione solare è distribuita su un ampio spettro di frequenze, con un picco nella regione visibile dello spettro.

La radiazione solare è di vitale importanza per la vita sulla Terra. Fornisce la luce e il calore necessari per la fotosintesi, il clima e la vita stessa.

Il Sole ha una vita stimata di circa 10 miliardi di anni, e si trova attualmente a circa la metà della sua vita. Tra 2,8 miliardi di anni la temperatura del Sole aumenterà al punto da rendere la Terra inabitabile.

L'inclinazione dell'asse terrestre, di circa 23,5 gradi, fa sì che l'emisfero nord si inclini lontano dal sole durante l'inverno e verso il sole durante l'estate. Questo è il motivo principale del cambiamento stagionale.

L'angolo di incidenza è l'angolo con cui i raggi solari colpiscono la superficie terrestre. Quando i raggi colpiscono la superficie ad un angolo più acuto, meno energia solare viene assorbita, portando a temperature più fredde.

Durante l'inverno, l'emisfero nord è inclinato lontano dal sole, i raggi solari colpiscono la superficie con un angolo più acuto rispetto all'orizzonte, e di conseguenza la temperatura diminuisce.

Durante l'estate, l'emisfero nord è inclinato verso il sole, i raggi solari colpiscono la superficie con un angolo più diretto, e di conseguenza la temperatura aumenta.

L'atmosfera terrestre assorbe, riflette e diffonde la radiazione solare in arrivo. Alcuni gas, come l'ozono, assorbono la maggior parte della radiazione UV, proteggendo la Terra dai danni.

La radiazione solare diretta è la radiazione che arriva direttamente al suolo senza essere deviata o assorbita dall'atmosfera.

La radiazione solare riflessa è la radiazione che viene riflessa dalla superficie terrestre, come ad esempio la neve o il ghiaccio.

La radiazione solare diffusa è la radiazione che viene deviata dall'atmosfera, come ad esempio dalle nuvole, e che raggiunge il suolo indirettamente.