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Radiación IR y UV
Comprender la radiación infrarroja (IR) y ultravioleta (UV ) es esencial en la ciencia medioambiental porque estos dos tipos de radiación consecuentes tienenefectos significativos sobre el estado de nuestro planeta y su atmósfera.
Laluz visible es la gama de radiación electromagnética (EM) comprendida entre 380 nanómetros (nm) y 760 nanómetros (nm).
El espectro de radiación electromagnética puede representarse como varios tipos de ondas transversales. La radiación infrarroja va de 760 n m a unos 14.000 nm, y la radiación ultravioleta va de 380 nm a 200 nm.
Lalongitud de onda es la distancia entre cada cresta distinguible de una onda electromagnética o sonora.
Las ondastransversales (como las electromagnéticas) actúan en dos dimensiones, lo que significa que pueden viajar en múltiples direcciones.
En cambio, las ondas longitudinales son unidimensionales y sólo actúan en una dirección.
Diferencia entre espectroscopia UV e IR
Echemos un vistazo a las radiaciones espectroscópicas UV e IR y comparemos sus diferencias con más detalle a continuación.
Radiación ultravioleta
La radiación ultravioleta se refiere a la sección del espectro electromagnético que va desde los rayos X hasta el extremo violeta de la luz visible. La radiación ultravioleta no es visible para nosotros los humanos, pero cuando los materiales fluorescentes absorben radiación UV, se excitan. La abrasadora superficie del sol emite radiación UV que llega a la atmósfera terrestre.
Demasiada radiación UV puede ser peligrosa para los humanos (puede causar cáncer y defectos oculares), por lo que la protección es vital, especialmente durante largos periodos de exposición. Los seres humanos pueden usar crema solar para proteger su piel de los UV.
La atmósfera de la Tierra tiene su propia protección UV: la capa de ozono.
Utilizamos la radiación ultravioleta para matar las bacterias y las bombillas fluorescentes.
La parte de radiación ultravioleta del espectro EM se divide en tres capas:
- La radiaciónUVA (luz negra) está entre 315-380 nm.
- La radiaciónUVB está entre 280-315 nm.
- La radiaciónUVC está entre 280-100 nm.
La radiación UVde longitud de onda corta es absorbida por el oxígeno de la atmósfera. Como el oxígeno es abundante (para este fin), la radiación UVC no llega a la superficie de la Tierra.
La capa de ozono
La capa de ozono es una subsección de la estratosfera con la mayor concentración de moléculas de ozono (O3). El ozono se forma a partir de moléculas de oxígeno divididas por la radiación ultravioleta de longitud de onda corta procedente del sol. Esto produce un átomo de oxígeno y un radical libre de oxígeno, que reacciona con una molécula de oxígeno alternativa y forma ozono. Estas moléculas de ozono se rompen por la radiación ultravioleta de longitud de onda larga formando moléculas de oxígeno y un radical libre de oxígeno, que reforma el ozono en otro lugar. Por tanto, el oxígeno y el ozono trabajan juntos para proteger al planeta de las radiaciones ultravioletas nocivas.
Un radical libre es una molécula altamente reactiva que posee un electrón libre.
Los radicaleslibres son muy peligrosos en la capa de ozono y dentro del cuerpo. Por suerte, gracias a nuestra dieta, disponemos de unas cosas asombrosas llamadas antioxidantes (como las vitaminas C y E) que trabajan incansablemente para librar a nuestro cuerpo de los peligrosos radicales libres. Los antioxidantes neutralizan los radicales libres proporcionándoles un electrón para que se emparejen con su electrón reactivo de reserva.
Radiación infrarroja
Laradiación infrarroja se refiere a la parte del espectro electromagnético comprendida entre el extremo rojo de la luz visible y las microondas. La radiación infrarroja también se emite desde superficies abrasadoras como el sol. La absorción de radiación infrarroja produce un efecto de calentamiento en una superficie y, en el caso del mar, puede penetrar a cientos de metros de profundidad, pero con escasos efectos de calentamiento en las profundidades de los océanos.
Laestratificación térmica es la formación de capas descendentes de una masa de agua de temperaturas cada vez más bajas a medida que los rayos solares no penetran en las profundidades.
Lainsolación es la cantidad de radiación solar que llega a una zona determinada en un momento dado.
También hay tres secciones del espectro de radiación infrarroja:
- IR de longitud de ondacorta que va de 780-2500 nm
- IR delongitud de onda media que va de 2500-5000 nm
- IRde longitud de onda larga que va de 5000-14000 nm
Cuanto menor es la longitud de onda, mayor es la frecuencia de las ondas portadoras de energía, lo que significa que se transmite más energía.
El ser humano utiliza la radiación infrarroja para calentar y secar productos.
Efectos de los IR y UV en el Planeta
Las radiaciones infrarroja y ultravioleta son formas nocivas de radiación, por lo que cuando llegan más radiaciones al planeta, se producen daños en los seres humanos, los ecosistemas y el clima. Veamos primero qué afecta a la cantidad de radiación que llega a la superficie de la Tierra.
Los efectos de la radiación IR: Los gases de efecto invernadero
Los efectos de la radiación infrarroja procedente del sol son esenciales para calentar nuestro planeta y mantener un entorno templado para que la vida pueda sobrevivir. Sin embargo, las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la actividad humana están haciendo que aumente la cantidad de radiación IR absorbida por la superficie de la Tierra. Los gases de efecto invernadero absorben la radiación IR y la reemiten en todas direcciones. Así, cuando el IR se refleja o se reemite desde la superficie de la Tierra, en lugar de viajar de vuelta al espacio, parte de la radiación es absorbida por los gases de efecto invernadero y reemitida hacia la superficie de la Tierra.
Esto provoca un mayor calentamiento y la crisis climática a la que nos enfrentamos hoy en día.
Los efectos de la radiación UV: Agotamiento de la capa de ozono
La capa de ozono es vital para proteger nuestro planeta de los peligrosos efectos de la radiación ultravioleta. Sin embargo, las emisiones gaseosas procedentes de la actividad industrial de la década de 1900 están provocando el agotamiento de la capa de ozono. Moléculas nocivas como los clorofluorocarbonos (CFC) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) se desdoblan en peligrosos radicales libres de cloro. Estos radicales libres reaccionan con las moléculas de ozono, formando moléculas de oxígeno y otros radicales libres (como el monóxido de cloro). Esto reducirá la capacidad de la capa de ozono para absorber la radiación ultravioleta, y llegará más a la superficie de la Tierra.
Aumento de la Radiación IR
El aumento de la cantidad de radiación IR que llega a la superficie de la Tierra provocará el calentamiento del sistema terrestre. Este calentamiento tiene diversos impactos negativos, como:
fusión de los casquetes polares
sequías,
incendios forestales,
aumento de las precipitaciones
y condiciones meteorológicas adversas cada vez más frecuentes.
Todos estos impactos provocarán la fragmentación del hábitat y migraciones masivas de especies que presionarán a los ecosistemas para que se adapten. El aumento de las temperaturas globales también provocará el encarecimiento de los métodos agrícolas, y que los países menos desarrollados de climas más cálidos luchen contra la escasez de agua.
Muchos mecanismos de retroalimentación positiva están asociados al aumento de la radiación IR.
No te dejes engañar, ¡no son positivos!
Eldeshielo de las capas de hielo disminuirá la capacidad reflectante de la Tierra, mientras que el aumento del nivel del mar engullirá estas capas y provocará más deshielo. El aumento de las temperaturas también provocará más evaporación. Esto significa que habrá más vapor de agua en la atmósfera. El vapor de agua es un potente gas de efecto invernadero, por lo que hará que se reemita aún más radiación IR hacia la superficie de la Tierra.
Aumento de la radiación UV
Laradiación ultravioleta transmite mucha más energía que la IR y puede dañar directamente a las personas y los animales.
Se ha demostrado que lasobreexposición a la radiación UV causa diversas formas de cáncer en humanos y defectos oculares como cataratas.
Elaumento de la exposición a los UV afecta también a las poblaciones productoras de los ecosistemas. Se dispone de menos energía en entornos de alta radiación UV, por lo que se alargan las fases de desarrollo de los organismos fotosintéticos.
Esto tendrá ramificaciones en todo el ecosistema. Puede tratarse desde polinizadores y herbívoros dependientes hasta microorganismos que necesitan la circulación de materia orgánica para sobrevivir.
UV e IR - Puntos clave
La radiación ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética situada entre la parte violeta de la luz visible y los rayos X del espectro EM. La radiación UV tiene longitudes de onda entre 100-380 nm y se emite desde la superficie del sol.
La radiación infrarroja (IR) se encuentra entre la parte roja de la luz visible y las microondas del espectro EM. Tiene una longitud de onda entre 760nm-14000nm y también se emite desde la superficie del sol.
La capa de ozono es esencial para proteger nuestro planeta de la radiación UV. El oxígeno absorbe los UV de longitud de onda corta, mientras que el ozono absorbe los UV de longitud de onda larga.
El aumento de la exposición a la radiación IR debido a las emisiones de gases de efecto invernadero provoca el calentamiento global y el cambio climático. Los cambios climáticos incluyen la subida del nivel del mar, el deshielo de las capas de hielo, el aumento de las precipitaciones y los incendios forestales.
La sobreexposición a la radiación UV puede causar cáncer y defectos oculares en los seres humanos y atrofiar el crecimiento de las poblaciones de productores.
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