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20 de Noviembre del 2014

¿Que es la Radiación Ultravioleta?

La radiación que proviene del sol es la fuente de energía más importante para los ecosistemas terrestres, en la práctica equivale al 99,9% de la energía que llega a la tierra. Al interior del Sol se están generando constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones termonucleares. La energía radiante se propaga por el espacio viajando a razón de 300 000 km por segundo (velocidad de la luz, c). Si consideramos que la distancia promedio entre el sol y la tierra es de 150 millones de kilómetros entonces, las radiaciones llegan a la Tierra ocho minutos después de ser generadas.
La energía emitida por el sol consiste en una mezcla de ondas llamadas “ondas electromagnéticas”. El tipo de onda más conocida o la que somos capaces de percibir fácilmente es la que corresponde al espectro visible, usualmente la llamamos “luz”. Un arco iris nos entrega un espectáculo impresionante de la separación de los colores que forman la luz. ¿Cómo podemos clasificar los diferentes colores desde un punto de vista físico o medible? Como ya hemos dicho la radiación, y por supuesto la luz, es una onda electromagnética y una de las características que nos permite hacer una clasificación es la longitud de onda. La Figura 1 muestra un ejemplo de una onda y su longitud, la que corresponde a la distancia horizontal entre dos puntos consecutivos que determinan un ciclo.

Ejemplo de onda y su longitud definida como la distancia entre dos puntos consecutivos que marcan un ciclo.

Como las longitudes de onda que corresponden a la luz son muy pequeñas, entonces se utilizan submúltiplos del metro, como por ejemplo el Ångstrom (1Å=10-10m ) que es la diezmilmillonésima de metro y el Namómetro (1nm=10-9m) que es la milmillonésima de metro. Desde un punto de vista de la radiación, los diferentes colores corresponden a diferentes longitudes de onda. El espectro visible está entre ondas de cuyas longitudes de onda van desde 400nm hasta 700nm. Un cambio de color se produce aproximadamente a cada 50 nm. La Figura 2 muestra una idea del espectro visible con los diferentes colores y las longitudes de onda asociadas.

Espectro de colores con las respectivas longitudes de onda.

El espectro electromagnético se puede considerar como el ordenamiento sucesivo de longitudes de onda (o frecuencias), las que han recibido nombres de acuerdo a algunas características especiales. En la Figura 3 se puede apreciar el espectro electromagnético con sus subdivisiones: el espectro visible, el infrarrojo, el ultravioleta, rayos X, rayos gamma, etc. Note las comparaciones de las medidas de las longitudes de onda con objetos conocidos.

Espectro electromagnético con ejemplos de magnitudes.

Aquí nos preocuparemos fundamentalmente de la franja correspondiente a la radiación ultravioleta (RUV) la que es a su vez dividida en tres sub-regiones:

  • UV-A (320-400 nm), que es la continuación de la radiación visible. Es responsable del bronceado de la piel. Este tipo de radiación no es absorbida eficientemente por los componentes atmosféricos y llega casi totalmente a la superficie de la tierra.
  • UV-B (280-320 nm), este tipo de radiación es la llamada UV biológica debido a la influencia que tiene en los seres vivos. La RUV-B es fuertemente absorbida por el ozono estratosférico. La estratosfera es la capa atmosférica entre 8 y 45 Km en latitudes como las de Punta Arenas.
  • UV-C ( < 280 nm), los niveles de energía correspondientes a esta banda son altamente peligrosos para la vida terrestre, pero afortunadamente son totalmente absorbidos por la atmósfera terrestre.
  • La energía que recibe la tierra es evaluada por una constante llamada Constante Solar y su valor es de 1367 W/m2 aproximadamente, medido fuera de la atmósfera, esta cantidad se reduce al atravesar la atmósfera. La Tabla 1 muestra los diferentes porcentajes que alcanzan la atmósfera y la superficie de la tierra. La RUV-A llega en gran parte a la superficie de la tierra, en la parte externa corresponde al 6% del total, a la superficie llega 4,75% y corresponde al 95% del total de la RUV. En el caso de la RUV-B que corresponde al 1,5 % del total que llega fuera de la atmósfera, solo un 0,25% alcanza la superficie de la Tierra y representa el 5% restante de la RUV.

    Irradiancia de la radiación solar fuera de la atmósfera y en la superficie de la tierra (Datos: Wehrli 1985 Solar Irradiance Spectrum).

    La intensidad de la RUV-B con que llega a nivel del suelo depende de los siguientes factores:

    • Hora del día: A medida que el sol se acerca al ángulo mínimo respecto de la vertical, llamado ángulo cenital, la RUV aumenta. En la mañana la RUV es débil y va aumentando hacia el mediodía solar, después en la tarde comienza a disminuir paulatinamente. Por ejemplo el día 21 de diciembre el ángulo cenital mínimo para Punta Arenas es de 29,7o y ocurre a las 13:40 hora local, aproximadamente.
    • Estación del año: El ángulo cenital mínimo varía a cada día, el día 21 de junio, día que marca el comienzo del invierno, el ángulo cenital mínimo para Punta Arenas es de 76,5o a las 12:45 hora local. Entonces, en forma natural la RUV es mayor a fines de la primavera y comienzo de verano que a finales de otoño y comienzo del invierno.
    • Latitud geográfica: Para condiciones de ozono normal en regiones cercanas al ecuador la RUV es mayor que en latitudes mayores.
    • Nubosidad: En días de lluvia o completamente cubiertos de nube existe una gran disminución de la RUV. Sin embargo, algunos trabajos recientes han evidenciado que en presencia de nubosidad parcial con nubes tipo cúmulos o cirrus es posible obtener aumentos de RUV.
    • Columna de ozono: Debido a que el ozono estratosférico es el principal elemento filtrante de la RUV-B, alteraciones en el contenido de la columna de ozono producen importantes modificaciones en la RUV incidente en la superficie terrestre. Punta Arenas posee una variación estacional natural de la columna de ozono y durante cada primavera durante algunos días se presenta el Agujero de Ozono Antártico (AOA), en esos días la columna total de ozono puede disminuir considerablemente lo que conlleva aumentos de la RUV-B.
    • Altura en relación al nivel del mar: A mayor altura la RUV aumenta considerablemente. Según estudios hechos en La Paz, ciudad que se encuentra a 3400 m sobre el nivel del mar aproximadamente, indican un aumento de 3 a 4,5 % de aumento de RUV-B por cada 300 metros.
    • Reflexión del suelo: Dependiendo de la superficie local ésta producirá aumentos en la RUV debido a la reflexión del suelo. Por ejemplo: la superficie del mar aumenta un 8%, el pasto verde de 2 a 6% y la nieve recién caída puede aumentar en un 100%.
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