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De donde sale la energia del sol

junio 23, 2022

Comentario sobre la energía solar

Hay una razón por la que la Tierra es el único lugar del sistema solar donde se sabe que la vida puede vivir y prosperar. Es cierto que los científicos creen que puede haber formas de vida microbiana o incluso acuática viviendo bajo las superficies heladas de Europa y Encélado, o en los lagos de metano de Titán. Pero por el momento, la Tierra sigue siendo el único lugar que conocemos que reúne todas las condiciones necesarias para que exista la vida.

Una de las razones es que la Tierra se encuentra dentro de la Zona Habitable de nuestro sol (también conocida como «Zona Ricitos de Oro»). Esto significa que está en el lugar adecuado (ni demasiado cerca ni demasiado lejos) para recibir la abundante energía del sol, que incluye la luz y el calor que son esenciales para las reacciones químicas. Pero, ¿cómo produce exactamente nuestro sol esta energía? ¿Qué pasos hay que seguir y cómo nos llega a nosotros aquí, en el planeta Tierra?

La respuesta sencilla es que el sol, como todas las estrellas, es capaz de crear energía porque es esencialmente una reacción de fusión masiva. Los científicos creen que esto comenzó cuando una enorme nube de gas y partículas (es decir, una nebulosa) colapsó bajo la fuerza de su propia gravedad, lo que se conoce como la teoría de la nebulosa. Esto no sólo creó la gran bola de luz en el centro de nuestro sistema solar, sino que también desencadenó un proceso por el que el hidrógeno, recogido en el centro, comenzó a fusionarse para crear energía solar.

Energía solar en la superficie terrestre

El Sol es la estrella situada en el centro de nuestro sistema solar. Está formado principalmente por hidrógeno (unas tres cuartas partes de su masa total) y helio (una cuarta parte de su masa total)[2] El resto de su masa está formado por otros elementos que se encuentran en cantidades mucho más pequeñas y que suman algo menos del dos por ciento de la masa solar. Entre estos elementos se encuentran el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el neón, el magnesio, el silicio, el azufre y el hierro. Otros 50 elementos se encuentran en cantidades mínimas. La temperatura de la superficie del Sol es de 5778 K (5505°C)[3].

La energía del Sol es vital para la vida en la Tierra. No sólo permite la existencia de la vida, sino que también es la fuente de la mayor parte de la energía que utilizan los seres humanos. La biomasa, los combustibles fósiles y algunas energías renovables como la eólica y la solar proceden del Sol. Los combustibles fósiles no son más que energía solar almacenada de forma secundaria[4] La energía original del Sol se capta mediante la fotosíntesis y se almacena en enlaces químicos mientras las plantas crecen. Esta energía se libera millones de años después, cuando estas plantas se transforman en combustibles fósiles. Todos los combustibles fósiles son, en última instancia, energía procedente de la luz solar. La energía solar que llega a la Tierra es importante, incluso después de atravesar cientos de kilómetros de la atmósfera terrestre. La radiación solar que llega a la Tierra tiene una cantidad significativa de energía. A plena intensidad, la energía solar que llega a la Tierra en la superficie de la atmósfera superior es de unos 1367 W/m2[5]. Teniendo en cuenta que sólo la mitad de la Tierra está orientada hacia el Sol, así como la diferente cantidad de luz solar que incide en las distintas latitudes y la cantidad de atmósfera que tiene que atravesar la luz solar, la potencia media asciende a unos 340 W/m2.

Cómo el sol produce energía

¿Cuál es la fuente de energía del sol? Es una pregunta crucial, porque la luz y el calor del sol son la base de (casi) toda la vida en la Tierra. La luz solar impulsa la vida de las plantas mediante la fotosíntesis, y los animales sobreviven comiendo plantas. Casi todas las formas de vida microscópicas (bacterias, protozoos, etc.) sobreviven utilizando la energía de la luz solar.

Sabemos que el Sol es una esfera de 1.400.000 km de diámetro, que sus regiones exteriores son gases calientes, principalmente hidrógeno y helio, y que la temperatura de su superficie es de unos 6.000 grados Celsius (unos 11.000 grados Fahrenheit). Cualquier superficie a esa temperatura generará calor y luz. Los quemadores de una cocina eléctrica o de un horno tostador, por ejemplo, no están a 6.000 C., pero cuando se encienden están «al rojo vivo»; emiten calor y luz y la luz es roja. Si pudiéramos elevar la temperatura a 6.000 C. se convertirían en «calor blanco», y emitirían una luz muy parecida a la del sol. Del mismo modo, un fuego es una región de gases a una temperatura lo suficientemente alta como para generar calor y luz.

Sistemas de energía solar

Parece casi sencillo: basta con conectar un número de átomos de hidrógeno a un átomo de helio, y ahí tienes energía barata y limpia. El sol lo lleva haciendo desde hace cinco mil millones de años, así que, ¿qué tan difícil puede ser? El problema es hacerlo sin tener la masa de una estrella. Quien encuentre la respuesta ganará el Premio Nobel.

Es difícil imaginar la vida sin ella. Permite que crezcan las plantas y nos da alimento, nos proporciona calor y vaporiza el agua que se precipita en agua potable. Pero, ¿qué es lo que permite al sol emitir una enorme cantidad de energía durante miles de millones de años? ¿Por qué es tan difícil «emular» el proceso físico que ocurre en el sol para producir energía?

La masa del sol está compuesta por un setenta y cuatro por ciento de hidrógeno, un gas inflamable que es el primer elemento químico de la tabla periódica (y por tanto el más ligero), y un veinticuatro por ciento de helio, un gas noble que es el siguiente elemento después del hidrógeno en la tabla periódica -también se utiliza para llenar dirigibles y globos de helio-. Su nombre, por cierto, viene de la palabra griega para sol: helios. El dos por ciento restante incluye oxígeno, nitrógeno, carbono, neón, hierro y otros elementos que sólo se encuentran en pequeñas cantidades. Fue en 1925 cuando la científica de Harvard Cecilia Payne-Gaposchkin estudió el espectro solar y descubrió su composición.

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