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FÍSICA AMBIENTALFÍSICA AMBIENTAL
Problemas de examen resueltos (junio 2004)
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR INGENIEROS AGRÓNOMOS
Profesor Antonio J. Barbero Profesor Alfonso J. Calera
DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADADEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA
Equipo Docente:Equipo Docente:
UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
Ambiental
Física
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PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004
Utilícense las tablas de declinación y ecuación del tiempo
UCLM
1º2º3º4º5º
W
38º
39º
40º
41º
N
A
B
Considerense los puntos A y B señalados en el mapa adjunto. Para el día 7 de julio de 2004 se pide:
Hora oficial a la salida del sol en A y en B.
a.
Duración del día en A y en B ¿son exactamente iguales? Discútase.
c.
¿En cual de los dos lugares sale antes el sol, y cuánto tiempo antes?
b. Ambiental
Física
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1º2º3º4º5º
W
38º
39º
40º
41º
N
A
B
Coordenadas leídas sobre mapa:
Punto A: 41º N 1,5º W
Punto B: 38,5º N 4,5º W
Tablas y/o fórmulas de Spencer
7 julio 2004 (bisiesto) J = 189
Ángulo declinación = 22,58º
Ecuación del tiempo: Et = -4,77 minutos
Meridiano de referencia cálculos posteriores: Ls = 0º
PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004
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Física
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Polo Norte celeste
Estación de primavera / verano
Observador en Hemisferio Norte
Cenit
S N
E
W
declinación
latitud
s
s ángulo horario a la salida del Sol
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Ambiental
Física
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HSE = HSL - 4·(Ls-Le) - Et
Punto A
HSE = 4 h 35 m 14 s - 4·(0-1.5) - (-4.77) =
m
= 4.59 h + 10.77 m =
= 4 h 46 m 0 s= 4 h 35 m 14 s + 10 m 46 s
Punto B
HSE = 4 h 42 m 44 s - 4·(0-4.5) - (-4.77) =
= 4.71 h + 22.77 m =
= 5 h 05 m 30 s= 4 h 42 m 44 s + 22 m 46 s
m
Hora oficial verano: +2 h 7 h 05 m 30 s6 h 46 m 0 s
Punto A: A = 41º
36149,0º41tgº58,22tgtgtgcos As º19,111s
Salida del Sol (A) s 14 m 35h 4h 59,415
19,11112
1512HSL(A) s
Punto B: B = 38,5º
33078,0º5,38tgº58,22tgtgtgcos Bs º32,109s
Salida del Sol (B) s 44 m 42h 4h 71,415
32,10912
1512HSL(B) s
PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004
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Física
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El sol sale antes en el punto situado más al este, es decir, en el punto A. La diferencia en hora oficial entre ambos lugares es de 19 m 30 s, de los cuales 7 m 30 s se deben a la diferencia en hora solar local, ya que A está situado más al norte que B, y los otros 12 m se deben a la diferencia de longitud entre los dos lugares.
DURACIÓN DEL DÍA
La duración del día en un lugar es el doble del ángulo horario a la salida del sol expresado en horas.
Por lo tanto la duración del día no puede ser igual en ambos porque tienen diferente LATITUD. El día durará más, siendo estación de verano, en el lugar situado más al norte, en este caso A.
tantancos s
Punto A º19.111s
Punto B º32.109s
Duración día = s 31 m 49h 14 h 83.1415
19.1112
Duración día = s 34 m 34h 14 h 58.1415
32.1092
(Nótese que la diferencia es el doble de la diferencia en hora HSL entre los dos lugares)
PROBLEMA 1FÍSICA AMBIENTAL - JULIO 2004
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Considere la tabla de datos adjunta, donde aparecen tabulados datos de Ris y radiación difusa desde la salida del sol hasta su puesta, en intervalos de media hora, para el día 27 de junio de 2000.
La estación de superficie que tomó los datos se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas geográficas: 39º N, 1º 50’ W.
Represéntese gráficamente en papel milimetrado la Ris y la radiación difusa y comente de que tipo de día se trataba.
a.
Calcule la radiación solar incidente. Si el albedo era 0.25, calcúlese la radiación absorbida a lo largo del día por la superficie.
b.
En el supuesto de que el día hubiese sido totalmente despejado y sabiendo que la atmósfera absorbe el 25% de la radiación extraterrestre, calcúlese que radiación solar habría incidido en la superficie en ese caso
c.
Unidades: W·m-2
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27-jun-00Ris Rdif Acum Ris1 011 8 1080075 62 77400
157 117 208800138 92 265500287 144 382500377 163 597600473 183 765000559 203 928800668 238 1104300711 221 1241100783 222 1344600838 223 1458900880 220 1546200922 219 1621800937 334 1673100558 408 1345500903 405 1314900952 241 1669500915 220 1680300874 192 1610100813 153 1518300739 117 1396800648 100 1248300554 89 1081800461 74 913500358 61 737100257 48 553500156 39 37170039 27 17550011 5 45000
28888200
.diaMJ/m 55515,21 2 rsisns RRR
.diaMJ/m 22205,788820,2825.0 2 isrs RR
Absorbido:
W·m-2
Salidadel Sol
Puestadel Sol
tiempo, intervalos de 30 minutos (1800 s)
W·m-2
Unidades: Wm-2s= Jm-2
N
i
isis ciRiR
S1 2
)()1(
c = 1800 s
i
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Cálculo de la declinación solar
(Función del día del año J)
J 179 (nº de orden del día del año) 0,40603 <rad deg> 23,26 (declin)
39.1365
2sin409.0 J
Latitud
(Hemisf. Norte=1; Hemisf. Sur= -1) Latitud 39,00 N/S Latitudgrados minutos segundos 1/-1 (rad)
39 0 0 1 0,6807
Cálculo del ángulo horario salida sol s
s 1,92639 <rad deg> 110,37
)tan()tan(arccos s
Cálculo de la radiación extraterrestre Ra
(a la latitud , el día del año J)
Ra 41,7318 MJm-2d-1 Radiación incidente sobre superficie
plana en límite superior atmósferaValor integrado para 1 día
)sin()cos()cos()sin()sin()60(24
ssrSCa dGR
Si la atmósfera absorbiese el 25%, a la superficie llegaría
.diaMJ/m 29885,317318,4175.0)25.01( 2 aR
Comentario: se trata de un día parcialmente nuboso, con incidencia especialmente acusada a mediodía solar, y menos nuboso por la tarde. Véase que la radiación difusa antes del mediodía solar va creciendo, no forma la típica meseta plana de un día totalmente despejado; esto indica la presencia de cobertura nubosa, aunque no demasiado espesa. A mediodía aproximadamente la nubosidad se desarrolló bastante más como indica la brusca caída de la R is y la importante subida de la radiación difusa, aunque en poco tiempo esta nubosidad desapareció, dando paso a una situación similar a la de la mañana aunque seguramente con menos nubosidad total, ya que la bajada de la radiación difusa es más pronunciada.
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