Albedo e irradiación de superficies

Diferentes superficies reflejan la luz más o menos, dependiendo de su color y estructura. Esto significa, que toman la energía de la luz (absorción), o la envían lo vuelta (reflexión). Esto es válido para la Tierra a gran escala así como para muchas superficies en pequeña escala. El blanco de la nieve y el hielo reflejan la mayor parte de la luz del sol y casi no toman energía. Los océanos, los bosques y los suelos oscuros toman mucha energía de la luz. Ellos llegan a ser más cálidos. Podemos confirmar esto en un experimento.
  

Material

Necesitamos:

1 hoja blanca de papel
1 cronómetro
1 lámpara irradiadora de luz
1 termómetro (análogo, digital o sensor de calor)
cinta adhesiva
pintura y pincel (por ejemplo acuarelas)
lápiz o bolígrafo
papel milimétrico o Excel para la tabulación y el gráfico
 

Preparación

Doble la hoja de papel a la mitad y otra vez a la mitad, para que sea un cuarto de su tamaño original pero en cuatro capas. Pegue ahora el lado más largo con la cinta adhesiva o un pegamento. El lado corto es algo parecido a una bolsa de papel.

Ahora necesitamos una superficie blanca y una oscura. El papel es blanco. Por lo tanto, pintaremos un lado del papel de color negro. La caja de acuarelas puede ser utilizada como cualquier otra pintura para paredes, pero no se debe utilizar laca.
 

Experimento 
 

Ahora usted puede preparar todo para la irradiación. Por favor marca en una hoja colocada sobre el área de una mesa, donde la bolsa de papel será colocada. El irradiador debe enfocar en el centro de esta área con una distancia de 15 - 25 cm.

Debido a que la siguiente serie de medidas debe ser comparable, la posición del irradiador no debe ser cambiada y el papel pintado debe colocarse una vez con el lado blanco hacia arriba y una vez con el lado negro, pero siempre en la misma posición.
 

Algunas lámparas no alcanzan su máxima salida de energía directamente después de encenderlas. Por lo tanto, espere de dos a cuatro minutos para que la lámpara se caliente, antes de colocar la bolsa de papel con el termómetro bajo el irradiador. Mueva el termómetro directamente bajo la capa irradiada. Tome también cuidado que la posición del termómetro o el sensor de calor es el mismo en todos los experimentos, para que los resultados sean comparables. En el experimento mostrado fué movido hasta la marca de 20°C dentro de la bolsa. De esta manera los valores más altos pudieron ser leídos.
  

Escriba por favor la temperatura con que inicia. Comience el reloj en el momento en que usted pone papel y termómetro bajo la lámpara. Anote la temperatura cada minuto. Si usted tiene un termómetro estándar con escala 1°C, usted tendrá que aproximar el primer lugar decimal. Lea el termómetro siempre desde el mismo ángulo de vista, ya que desde otro ángulo se puede ver un valor ligeramente diferente.
  

Después de 10 minutos termina la serie con la hoja blanca. Quite el termómetro y deje pasar algún tiempo para enfriarse otra vez, para que usted tenga un valor semejante del comienzo para la próxima serie. Esto puede tomar acerca de 10 minutos. El aire fresco (por ejemplo próximo a la ventana abierta) puede ayudar a acelerar el enfriamiento. No deje la bolsa de papel bajo la lámpara durante este tiempo.
  

Gire ahora la bolsa de papel, para que el lado negro esté en la parte superior. Mueva el termómetro bajo el papel a la misma posición que en la primera serie, pero ahora directamente bajo la capa pintada negra. Lleve a cabo las mismas medidas otra vez. ¿Ve usted una diferencia?  

Para estar seguro, que la lámpara o el termómetro no estaban más tibios en el comienzo de la segunda serie, repetimos el experimento otra vez. Esta vez utilizamos un termómetro digital de una estación de tiempo de radio. Ahora, primero el lado negro fue irradiado y después el lado blanco. El termómetro tuvo una masa más alta y por lo tanto irradia un poco más despacio. Además cambios de la temperatura fueron leídos automáticamente en intervalos diferentes de tiempo. No obstante, los resultados fueron correctamente reproducidos. Esta vez sin embargo, el tiempo de medición tomó 16 minutos debido a que el cuerpo entero de termómetro tuvo que ser calentado. 

Análisis
 
Para la tabulación y gráficos puede utilizar papel sencillo o papel milimetrado. Dibuje un plano XY con el tiempo como eje X (1 cm = 1 min) y la temperatura en el eje Y (1 cm = 1°C). Alternativamente usted puede hacer los cálculos y los gráficos en un programa del cálculo en su computadora. Mostramos aquí los resultados de nuestras medidas.
  

Extensión

Es el color oscuro, que determina la recepción de energía. Si usted piensa, que el hecho de usar acuarelas para pintar un lado y en el otro lado no  podría ser relevante, usted puede llevar a cabo otras medidas. También las áreas ligeras de desierto en la Tierra tienen un albedo alto. Desde el espacio ellos pueden ser vistos en colores amarillos. Pinte el lado hasta ahora blanco de la bolsa de papel en amarillo y compare otra vez con el lado negro.
  

Aquí, se muestra otra  serie de mediciones. Sin embargo, debido a que la medición fue llevada a cabo otro día, la posición de la lámpara fue cambiada y los resultados no pueden ser directamente comparados con las cuatro series anteriores.
 

Datos y fotos experimentales en esta página: Elmar Uherek

Texto: Dr. Elmar Uherek (MPI - Chemistry Mainz)
Traducción: Leticia Reyes
Revisor científico y corrector linguístico : Dr. Juan Carlos Ortiz Royero (Universidad del Norte / Baranquilla, Colombia)