- La energía del Sol impulsa el sistema climático
- Mostrar a los alumnos la mecánica básica del sistema climático
- Ayudar a los estudiantes a entender estas ideas
- Llevar estas ideas a su aula
- Materiales didácticos de la colección CLEAN
- Métodos pedagógicos relacionados:
- Encuentra actividades y materiales visuales para la enseñanza de este tema
La energía del Sol impulsa el sistema climático
El Sol calienta el planeta, impulsa el ciclo hidrológico y hace posible la vida en la Tierra. La cantidad de luz solar que se recibe en la superficie de la Tierra se ve afectada por la reflectividad de la superficie, el ángulo del sol, la salida del sol y las variaciones cíclicas de la órbita de la Tierra alrededor del sol.
La ciencia básica de la energía solar y el papel que desempeña para el clima de la Tierra pueden ser comprendidos por los estudiantes de secundaria, pero las complejidades del equilibrio energético de la Tierra siguen siendo un área de investigación científica activa. Por lo tanto, este tema es a la vez elemental y complejo.
Este principio está relacionado con el Principio de Alfabetización Energética 2: Los procesos físicos en la Tierra son el resultado del flujo de energía a través del sistema terrestre.
Mostrar a los alumnos la mecánica básica del sistema climático
Entender el papel de la radiación solar en el sistema climático de la Tierra puede ayudarnos a comprender conceptos importantes como:
Las causas de las estaciones.
×Esta figura muestra la inclinación del eje de la Tierra, que provoca las estaciones. (Nota: La distancia y el diámetro NO están a escala.)
Las estaciones son causadas por la inclinación del eje de la Tierra. La inclinación del eje significa que las partes norte y sur de la Tierra no reciben la misma cantidad de radiación solar (energía por unidad de superficie). Cuando el hemisferio sur está inclinado hacia el sol, es verano en el hemisferio sur e invierno en el hemisferio norte. (Principio 1c)Las razones por las que se producen las edades de hielo.
Las edades de hielo fueron causadas por cambios en la distribución de la radiación solar recibida sobre la superficie de la Tierra. La trayectoria de la órbita de la Tierra no es constante. Las variaciones en la trayectoria orbital de la Tierra hacen que cambie la radiación solar que llega a cualquier punto de la superficie terrestre. (Principio 1d)Cómo cambia en el tiempo la cantidad de energía emitida por el sol (luminosidad solar).
La producción del sol no es constante. Su luminosidad (energía total emitida por el sol) ha aumentado a lo largo del tiempo geológico, y varía ligeramente en escalas de tiempo más cortas.Por qué el reciente calentamiento del clima no ha sido causado por el aumento de la producción de energía del sol.
La producción de energía del sol no ha cambiado lo suficiente en las últimas décadas como para explicar los aumentos de las temperaturas que se han observado durante este mismo tiempo. (Principio 1e)La mayoría de las formas de energía que utilizan los seres humanos se derivan de la energía solar.
Muchas formas de energía que los humanos utilizan derivan en última instancia de la radiación solar, como los alimentos, los hidrocarburos (como el petróleo y el gas natural), la energía eólica, la energía hidroeléctrica y, por supuesto, la energía solar.
Ayudar a los estudiantes a entender estas ideas
En la mayoría de los programas y estándares de educación científica se incluye el papel del sol en el suministro de energía al sistema terrestre, pero a menudo de forma inconexa. Las estaciones y su importancia en la conducción de los patrones climáticos estacionales y la migración de los animales pueden ser enseñados en la escuela primaria y luego no ser retomados durante muchos años, si es que lo hacen.
Además, los estudiantes de todas las edades, incluyendo los estudiantes universitarios y los adultos, tienen dificultades para entender lo que causa las estaciones. Además de la inclinación axial, los factores que entran en juego en los modelos mentales de la gente incluyen la creencia de que la Tierra orbita alrededor del sol en una trayectoria elíptica alargada; la confusión sobre el tamaño relativo, el movimiento y la distancia de la Tierra al sol; cómo viaja la luz; la duración de la revolución de la Tierra alrededor del sol; e incluso el periodo de rotación. Una estrategia para mitigar este error tan común es asegurarse de que las «razones de las estaciones» se abordan adecuadamente en la escuela secundaria, cuando los estudiantes tienen suficiente formación en geometría y física para comprender los conceptos (McCaffrey & Buhr, 2008).
Una idea errónea persistente es que nuestro reciente calentamiento climático se debe a los cambios en la energía entrante del sol, en lugar de al aumento de las emisiones de efecto invernadero. Esto puede abordarse examinando los registros de la producción solar y comparándolos con los registros de la temperatura global. Los datos muestran claramente que la irradiación solar no está correlacionada con la temperatura de la Tierra.
Excelentes explicaciones de esto se pueden encontrar en Skeptical Science: Sun and Climate: Moving in Opposite Directions y con un gráfico de Bloomberg: ¿Qué es lo que realmente está calentando el mundo? Este atractivo gráfico está realizado con datos de la NASA y resultados de modelos.
Llevar estas ideas a su aula
La radiación solar es la energía fundamental que impulsa nuestro sistema climático, y casi todos los procesos climáticos y biológicos de la Tierra dependen del aporte solar. La energía del sol es esencial para muchos procesos en la Tierra, incluyendo el calentamiento de la superficie, la evaporación, la fotosíntesis y la circulación atmosférica. Por lo tanto, el examen de cómo el sol alimenta diferentes procesos en la Tierra puede formar parte de muchos tipos de cursos de ciencias. Muchos de los conceptos científicos relacionados con este principio pueden abordarse fomentando las observaciones estacionales, participando en programas de ciencia ciudadana con los estudiantes (como GLOBE) y revisando periódicamente los fundamentos de cómo la cantidad e intensidad de la energía solar afecta al clima de la Tierra.
Las formas en que la energía del Sol impulsa el sistema climático pueden enseñarse desde un nivel muy básico hasta los enfoques científicos más sofisticados.
Integración de soluciones – Los conceptos científicos que se relacionan con la radiación solar pueden ampliarse para incluir la ingeniería y la tecnología de la energía solar, incluidos los hornos solares, el diseño solar pasivo, la energía térmica solar y la electricidad solar. Esto puede ayudar a concienciar sobre las alternativas al uso de combustibles fósiles y crear un foro de debate sobre las soluciones al cambio climático que nuestra sociedad puede adoptar.
Materiales didácticos de la colección CLEAN
Esta figura muestra cómo el hielo blanco refleja la luz solar mientras que el agua oceánica más oscura absorbe la luz solar. Esto se llama albedo, o reflectividad.
Escuela media
- Se pueden utilizar globos y otros modelos físicos para mostrar la inclinación del eje de la Tierra y cómo eso afecta a la distribución de la luz solar durante las diferentes estaciones, como en Mi ángulo de enfriamiento: Efectos de la distancia y la inclinación.
- Introducción al clima de la Tierra – Esta lección es una introducción al clima de la Tierra y cubre los principios clave relacionados con el clima único de la Tierra, la atmósfera y las diferencias climáticas regionales y temporales.
- ¿Te sientes aventurero? Amazing Albedo es una actividad práctica que consiste en medir la temperatura de superficies de diferentes colores.
Secundaria
- El Clima: A Balancing Act applet permite a los estudiantes ajustar los parámetros que afectan al equilibrio energético de la Tierra: la radiación solar entrante, el efecto albedo, el efecto invernadero y la radiación saliente.
- Los estudiantes pueden aprender cómo los ciclos orbitales y las edades de hielo están bien correlacionados con el Milankovitch Cycles Climate Applet.
- Esta herramienta de visualización interactiva de las estaciones puede convertirse en la base para la exploración abierta de cómo la radiación solar varía con la ubicación y la estación.
- La influencia solar: Climate Change video de las Academias Nacionales puede ayudar a reforzar la evidencia de que la actividad solar no está causando el calentamiento global.
Métodos pedagógicos relacionados:
- – La enseñanza de la ciencia incierta
- – El uso de un enfoque de la historia de la Tierra
College
- El presupuesto de calor de la Tierra es una actividad práctica de laboratorio que investiga los efectos de la distancia y el ángulo en la entrada de la radiación solar, el albedo, la capacidad de calor de la tierra y el agua, y cómo estos causan las estaciones.
- Motions of the Sun Lab utiliza un simulador animado que permite a los estudiantes manipular las variables para comprender el movimiento aparente del sol en el cielo.
- Observe los cambios en la órbita de la Tierra que contribuyen al cambio climático – Esta visualización animada de los ciclos de Milankovitch puede preparar el terreno para un debate más avanzado sobre los forzamientos climáticos.
- Se puede utilizar un enfoque cuantitativo con esta introducción paso a paso a un sencillo modelo STELLA: Modeling Earth’s Energy Balance.
- Modeling Early Earth Climate with GEEBITT ayuda a los estudiantes a familiarizarse con los procesos físicos que hicieron que el clima primitivo de la Tierra fuera tan diferente del actual.
Encuentra actividades y materiales visuales para la enseñanza de este tema
Busca por nivel de grado: escuela media escuela secundaria introducción a la universidad universidad superior busca todos los niveles de grado
¿Cuál es el papel del Sol en el cambio climático? – La NASA ofrece una visión legible pero autorizada de por qué la actividad solar, los ciclos solares y las manchas solares no están relacionados con el calentamiento climático actual. La NASA tiene un artículo relacionado que desmiente el mito de una inminente edad de hielo.
Sol y clima: Moviéndose en direcciones opuestas Esta página del sitio web Skeptical Science ofrece respuestas claras a preguntas y malentendidos comunes sobre el cambio climático.
¿Qué está calentando realmente el mundo? – Este gráfico animado compara los diferentes forzamientos que actúan sobre el clima de la Tierra. Los cambios climáticos causados por la variación orbital, la luminosidad del sol y las emisiones volcánicas se comparan con el efecto de las emisiones de efecto invernadero. El gráfico es muy atractivo y los datos proceden del Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de la NASA.
McCaffrey & Buhr, 2008: Aclarando la confusión climática. – Artículo de la revista Physical Geography sobre los conceptos erróneos más comunes en la ciencia del clima.