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Radiação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: Bioclimatologia (ENR 7404) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo: 
Radiação e 
Balanço de radiação 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Rosandro Boligon Minuzzi 
E-mail: rbminuzzi@cca.ufsc.br 
www.labclimagri.ufsc.br 
Telefone: 3721-5484 
 
 
 
 
 
“Radiação e Balanço de radiação” 
Bioclimatologia (ENR 7404) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
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1. Introdução 
 Denomina-se radiação ou energia radiante, à energia que se propaga sem necessidade da 
presença de um meio material. O termo radiação é igualmente aplicado para designar o próprio 
processo de transferência deste tipo de energia. 
A radiação solar é a maior fonte de energia para a Terra, sendo também o principal elemento 
meteorológico, pois é ela que desencadeia todo o processo meteorológico afetando todos os outros 
elementos (temperatura, pressão, vento, umidade, etc). A energia radiante do Sol é um elemento 
fundamental em estudos ecológicos e de disponibilidade energética, pois a maior parte da energia 
disponível na Terra tem origem na radiação solar. 
 
1.1. Radiação eletromagnética (REM) 
O fluxo de radiação eletromagnética, ao se propagar pelo espaço, pode interagir com 
superfícies ou objetos, sendo por estes refletido, absorvido e/ou reemitido. Este fluxo depende 
fortemente das propriedades físico-químicas dos elementos irradiados. 
A radiação eletromagnética (REM) é definida como sendo a forma de energia que se move à 
velocidade da luz (300.000 km/s no vácuo), seja em forma de ondas ou de partículas 
eletromagnéticas, e que não necessita de um meio material para se propagar. Pode ser descrita em 
termos de velocidade (c), comprimento de onda (λ) e freqüência (f). O produto da freqüência pelo 
comprimento de onda, fornece a velocidade da luz. 
c= λ.f 
 Para um mesmo meio, a freqüência (Hertz) corresponde ao número de vezes que uma onda 
passa por um ponto do espaço num determinado intervalo de tempo. O comprimento de onda indica a 
distância entre dois pontos semelhantes de onda e geralmente é expresso em metros (Figura 1). 
 
Figura 1. Ilustração de uma onda eletromagnética. 
 
A equivalência das unidades entre as diferentes unidades pode ser verificada a seguir: 
Comprimento de onda (λ) 
Metros (m) = 1 m 
Centímetro (cm) = 0,01 m = 10-2m 
Milímetro (mm) = 0,001 m = 10-3m 
Micrômetro (µm) = 0,000001 m = 10-6m 
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Nanômetros (nm) = 0,000000001 m = 10-9m 
 
Freqüência (ciclos por segundo) 
Hertz (Hz) = 1 Hz 
Kilohertz (KHz) = 1000 = 103Hz 
Megahertz (MHz) = 1000000 = 106Hz 
 A representação contínua da REM em termos de comprimento de onda, freqüência ou energia 
é denominada de espectro eletromagnético, conforme pode ser verificado na Figura 2. 
 
Figura 2. Representação do espectro eletromagnético. 
 
 O espectro eletromagnético é subdividido em faixas, que representam regiões possuindo 
características peculiares em termos de processos físicos geradores de energia, ou mecanismos 
físicos de detecção desta energia. Percebe-se que o comprimento de onda e a freqüência são 
inversamente proporcionais, ou seja, a medida que o comprimento de onda aumenta, a freqüência 
diminui e vice-versa. 
 Embora o limite de cada faixa espectral não seja bem definido, as seguintes regiões podem 
ser destacadas: ultravioleta, visível e infravermelho. 
 Radiação Ultravioleta: são radiações compreendidas na faixa espectral de 0,003 a 0,4µm. São 
produzidas durante as reações nucleares no Sol. Entretanto, ao atingir o topo da atmosfera terrestre, 
elas são quase totalmente absorvidas pelo gás ozônio (O3). 
 Radiação Visível: radiações compreendidas na faixa espectral de 0,39µm a 0,70µm. É a faixa 
perceptível aos olhos humanos. Quando se decompõe a luz branca por um processo qualquer, por 
exemplo, através de um prisma ou gotícula de água, o que se observa é que uma cor contém várias 
radiações eletromagnéticas de comprimentos de onda diferentes (diferentes freqüências). Dentro da 
faixa do visível, o olho humano consegue diferenciar as seguintes cores: violeta (0,39 – 0,45µm), azul 
(0,45 – 0,50µm), verde (0,50 – 0,54µm), amarelo (0,54 – 0,59µm), laranja (0,59 – 0,65µm) e vermelho 
(0,65 – 0,70µm). Esses intervalos são aproximados, pois não há limites nítidos entre as cores. 
 Radiação Infravermelha (IV): são radiações eletromagnéticas cujos comprimentos de onda 
variam de 0,7 a 1000µm. Às vezes, essas radiações recebem a denominação de radiação térmica, 
pois são responsáveis pela variação da temperatura do ar. Esta radiação está dividida em três faixas 
espectrais: IV próximo (0,7 a 1,1µm), IV médio (1,1 a 3,0µm) e IV distante (3,0 a 1000µm). 
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 As radiações com comprimento de onda superior a 0,70µm, por apresentar freqüência menor 
do que a luz vermelha, são ditas infravermelhas, e as radiações com comprimento de onda menor do 
que 0,39µm (freqüência superior à da luz violeta) são denominadas ultravioletas. 
 A divisão das faixas do espectro é importante para a adequação ou ambientação das plantas 
em diferentes locais do planeta. Além disso, em ambientes protegidos (casa de vegetação) onde a 
radiação solar precisa ser complementada por outra fonte de energia, considerando que em alguns 
lugares o número de horas de brilho solar é pequeno, lâmpadas incandescentes são usadas para a 
geração de radiação na faixa do espectro correspondente ao vermelho e ao amarelo e, algumas vezes 
na faixa do infravermelho próximo e pequenas quantidades na faixa do azul e do violeta. 
 
 1.2. Leis da radiação 
 Para explicar a REM emitida pelos corpos, foi necessário criar uma superfície padrão ou ideal 
para comparação. Tal superfície ideal é denominada corpo negro, definido como sendo uma superfície 
que absorve toda a radiação nela incidente (ρ= 1), independentemente do comprimento de onda. 
Embora seja uma abstração física, o corpo negro tem uma importância fundamental, pois em algumas 
faixas do espectro, muitos corpos reais se comportam como se fosse um corpo negro. Porém, se o 
corpo é capaz de absorver somente parte da radiação incidente, é chamado de corpo cinza ou opaco. 
As leis a seguir procuram descrever o comportamento de um corpo negro. 
 
 1.2.1. Lei de Kirchhof 
 Quando a radiação incide sobre uma superfície, parte dessa radiação incidente (I) pode ser 
refletida (Ir), absorvida (Ia) e transmitida (It). 
 Desta forma, pode-se definir: 
Refletividade (α): fração da radiação incidente refletida (Ir / I). 
Absortividade (ρ): fração da radiação incidente absorvida pela superfície atingida (Ia / I). 
Transmissividade (τ): fração da energia incidente que passa através da superfície (It / I). 
 Com relação a radiação emitida, pode-se então definir: 
Emissividade (Ɛ): razão entre a radiação emitida de um corpo cinza e a de um corpo negro a uma 
dada temperatura. Se um corpo qualquer tem emissividade de 0,5, significa que ele emite somente 
metade da radiação que seria emitida por um corpo negro em condições similares. Exemplos: areia 
ε=0,90; madeira ε=0,90; grama ε=0,90; solo seco ε=0,92; solo úmido ε=0,95; água ε=0,92 a 0,98. 
 
 1.2.2. Lei de Stefan-Boltzmann 
 A potência da radiação emitida por um corpo negro é proporcional à quarta potência da sua 
temperatura absoluta: 
 Eb= σ.T4 (W/m²) 
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sendo σ= 5,6697x10-8 (W/m²K4) a constante de Stefan-Boltzmann, e T, a temperatura em Kelvin (K= 
T(°C)+273,15). 
No caso do corpo em questão ser um corpo cinza, a lei de Stefan-Boltzmann é