La radiación solar es una de las principales fuentes de energía para nuestro planeta, y su influencia abarca desde el calentamiento de la atmósfera hasta los procesos que permiten la vida en la Tierra, como la fotosíntesis.
Sin embargo, cuando hablamos de "rayos solares", nos referimos a algo más complejo que la simple luz que vemos. En realidad, el Sol emite radiación en una amplia gama de longitudes de onda, las cuales forman parte del espectro electromagnético.
Este espectro incluye diferentes tipos de radiación, cada una con propiedades únicas, que van desde las ondas de radio de baja energía hasta los rayos gamma de alta energía.
Antes de empezar, defininiremos qué es la radiación solar y que es el espectro electromagnético. Finalmente, explicaremos cuáles son los diferentes tipos de rayos solares en lo que se refiere a su espectro electromagnético.
¿Qué es la radiación solar?
La radiación solar es la energía emitida por el Sol en forma de ondas electromagnéticas, que viaja a través del espacio y llega a la Tierra. Esta radiación incluye una amplia gama de longitudes de onda, conocidas como el espectro electromagnético, que abarca desde ondas de radio hasta rayos gamma. Los componentes principales de la radiación solar que afectan a la Tierra son los rayos solares en forma de luz visible, radiación ultravioleta (UV) y radiación infrarroja.
Los rayos solares proporcionan luz y calor, esenciales para la vida en la Tierra, y también influyen en el clima y el ciclo del agua. Aunque la atmósfera bloquea gran parte de las radiaciones más dañinas, como los rayos UV-C, una exposición excesiva a los rayos UV-B puede tener efectos perjudiciales para la salud.
Los rayos solares son una forma más coloquial de referirse principalmente a la luz visible que llega a la Tierra, aunque a veces también incluye otras formas de radiación solar y mucha gente utiliza este término para referirse a la radiación solar en general.
El espectro electromagnético
El espectro electromagnético es la gama completa de todas las formas de radiación electromagnética que existen. Básicamente, se trata de todas las ondas de energía que viajan a través del espacio.
Este espectro incluye desde las ondas de radio, que son las más largas y de menor energía, hasta los rayos gamma, que tienen las longitudes de onda más cortas y son extremadamente energéticos. Entre estos extremos, también encontramos las microondas, la radiación infrarroja (que sentimos como calor), la luz visible (que es la que nuestros ojos pueden ver), la radiación ultravioleta (que puede causar quemaduras solares), y los rayos X.
La radiación solar abarca una amplia gama de longitudes de onda dentro del espectro electromagnético. El espectro electromagnético es como un "arcoíris" de ondas de energía, y va desde las ondas de radio, que tienen longitudes de onda muy largas, hasta los rayos gamma, que tienen longitudes de onda extremadamente cortas.
Para entender mejor los tipos de radiación solar, vamos a dividir el espectro en las siguientes partes principales:
- Radiación ultravioleta (UV)
- Luz visible
- Radiación infrarroja (IR)
Rayos solares y energía fotovoltaica
Los paneles fotovoltaicos captan principalmente la luz visible y parte de la radiación infrarroja (IR) del espectro electromagnético. Estas radiaciones son las que contienen la energía que los paneles convierten en electricidad a través del efecto fotovoltaico.
El material de las celdas solares, generalmente de silicio, absorbe los fotones de estas longitudes de onda y los convierte en corriente eléctrica.
Aunque la radiación ultravioleta (UV) también llega a la Tierra, su contribución a la generación de electricidad es mínima, ya que la mayor parte de la energía aprovechable proviene de la luz visible e infrarroja.
Tipo 1: Radiación ultravioleta (UV)
La radiación ultravioleta, o radiación UV, es una forma de energía solar que tiene una longitud de onda más corta que la luz visible. Aunque no podemos verla, está ahí, y tiene efectos muy importantes sobre la Tierra y los seres humanos.
La radiación UV se puede dividir en tres tipos según su longitud de onda:
- UV-A (315-400 nm): Es el tipo de radiación ultravioleta menos energética y también la más abundante que llega a la Tierra. Aunque puede penetrar en la piel, no es tan peligrosa como los otros tipos de UV. Sin embargo, la exposición prolongada puede contribuir al envejecimiento de la piel y al daño ocular, como las cataratas.
- UV-B (280-315 nm): Es más energética que la UV-A y puede causar quemaduras solares y daños en el ADN de las células de la piel. De hecho, es el tipo de radiación que está más relacionado con el cáncer de piel. Afortunadamente, la atmósfera, especialmente la capa de ozono, bloquea gran parte de los rayos UV-B.
- UV-C (100-280 nm): Esta es la forma más peligrosa de radiación ultravioleta, ya que tiene la mayor cantidad de energía. Afortunadamente para nosotros, prácticamente toda la radiación UV-C es absorbida por la capa de ozono y no llega a la superficie terrestre. De lo contrario, sería muy dañina para los organismos vivos.
La radiación UV tiene un impacto directo en la salud de los seres humanos y otros organismos. Aunque necesitamos cierta cantidad de luz UV-B para producir vitamina D, una exposición excesiva puede causar problemas como quemaduras solares, envejecimiento prematuro de la piel y un aumento del riesgo de cáncer de piel. Además, la radiación UV puede afectar a los ecosistemas acuáticos y dañar el fitoplancton, que es una base importante en la cadena alimentaria marina.
Tipo 2: Luz visible
La luz visible es, como su nombre indica, la parte de la radiación solar que podemos ver. Representa solo una pequeña porción del espectro electromagnético, con longitudes de onda que van desde los 380 nanómetros (nm) hasta los 750 nm aproximadamente. Mucha gente se refiere a la los rayos solares para referirse a la luz visible.
La luz visible incluye todos los colores que podemos ver en un arco iris: desde el violeta (longitud de onda más corta) hasta el rojo (longitud de onda más larga). Dentro de este rango, la radiación solar es la que proporciona la luz que ilumina nuestro mundo y hace posible que veamos los objetos.
La luz visible es imprescindible para la vida en la Tierra, no solo porque nos permite ver, sino también porque las plantas la utilizan en el proceso de fotosíntesis. A través de la fotosíntesis, las plantas capturan la energía solar y la convierten en energía química, almacenada en forma de glucosa.
Tipo 3: Radiación infrarroja (IR)
La radiación infrarroja se encuentra justo después de la luz visible en el espectro electromagnético, con longitudes de onda que van desde los 750 nm hasta unos 1.000.000 de nm (o 1 milímetro). Aunque no podemos ver la radiación infrarroja, sí podemos sentirla en forma de calor.
Existen tres tipos de radiación infrarroja:
- Infrarrojo cercano (IR-A, 750-1400 nm): Es la radiación infrarroja más cercana a la luz visible. Aunque no la percibimos, ciertos dispositivos, como las cámaras térmicas, pueden detectar esta forma de radiación. Se utiliza en controles remotos y sistemas de comunicación por infrarrojos.
- Infrarrojo medio (IR-B, 1400-3000 nm): Tiene una longitud de onda más larga y es la radiación que se asocia comúnmente con el calor. Cuando nos ponemos al sol, la sensación de calor que sentimos proviene en gran parte de la radiación infrarroja.
- Infrarrojo lejano (IR-C, 3000 nm-1 mm): Esta es la radiación infrarroja que emiten los cuerpos calientes, incluidos nosotros mismos. Todos los objetos que tienen una temperatura emiten radiación infrarroja, y cuanto más caliente es el objeto, más intensa es esta radiación.
La radiación infrarroja es clave en el efecto invernadero, un proceso natural que mantiene la temperatura de la Tierra a un nivel apto para la vida.
Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2) y el vapor de agua, atrapan parte de la radiación infrarroja que la Tierra emite, lo que mantiene el planeta caliente. Sin este proceso, la Tierra sería un lugar mucho más frío e inhóspito.