viernes, 4 de marzo de 2016

Trazando el movimiento del Sol en relación con su hogar y el proyecto de Permacultura

October 23, 2015 by Ravindra Krishnamurthy & filed under General, Design, How to    
Fuente de la imagen: NREL.gov

Comprender el movimiento del sol respecto a un sitio es un aspecto importante en un buen diseño de permacultura, tomando en cuenta que diversos elementos como las plantas, los animales y los dispositivos solares dependen del sol para su funcionalidad. Una buena comprensión de la rotación de la Tierra alrededor de su eje, así como su trayectoria alrededor del Sol y las consecuencias de estos movimientos en la posición del sol y la disponibilidad de la energía solar en un lugar determinado de la superficie de la tierra, es esencial para maximizar la productividad de la planta, el aprovechamiento máximo de la energía, reduciendo al mínimo  el uso de energía y el mantenimiento de un ambiente interior confortable para los seres humanos y animales por igual.

Para el buen funcionamiento y garantizar la productividad en los  jardines, invernaderos o huertos esto deben ser colocados en lugares específicos en función de la disponibilidad adecuada de sol para que las época del año en el que las plantas están creciendo o fructificación. También se necesitan que otros elementos del diseño de permacultura como los paneles solares deban ser colocado cuidadosamente para obtener la máxima exposición al sol y así cosechar la mayor cantidad de energía solar posible. La casas fuera de los trópicos tienen que ser diseñadas / orientada a captar más luz y energía solar en el invierno, dentro de  los espacios de vida, mientras que para los que están en el trópicos, la edificaciones fijas deben ser diseñadas para tener más sombra y aires fresco en los espacios de vida. Incluso los animales pueden obtener beneficios de los diseños solares reflexivos y pensado, ya que ellos también les gusta tener calor en invierno y sombra en el verano. Las colmenas, los pollos, los estanques de peces y ganado, todos aprecian sol en invierno y sombra en verano.   

Para un sitio determinado, si podemos crear un gráfico que muestre las zonas de sol y sombra durante todo el año , se puede planificar y diseñar los diferentes elementos para lograr su óptimo funcionamiento. Es decir, tenemos que trazar la posición del sol durante todo el año. Pero, ¿cómo encontrar el movimiento del sol respecto a un sitio? Vamos a empezar por tratar de comprender la rotación de la Tierra alrededor de su eje, su órbita alrededor del Sol y las cuatro estaciones.
   

Fuente de la imagen: www.solar.steinbergs.us (Modificada al español por Permacultura Dominicana) 

La Cuatros estaciones

Todos sabemos que los veranos son más calientes y los inviernos son más fríos. Además, cuando es verano en el hemisferio norte, es invierno en el hemisferio sur. Pero ¿por qué es eso? Los veranos son más calientes, ya que, la trayectoria del sol está más alto en el cielo. Esto hace que los días sean más largos y qué calor del sol del verano sea más intenso. Para entender con más claridad, vamos a hacer una demostración simple usando una luz de linterna. En una habitación oscura, encender la linterna sobre una superficie, con un ángulo directo de 90 °, note el tamaño del área iluminada. Ahora, poco a poco reduzca el ángulo para que la luz sea menos directa. Ahora se observa que el tamaño de la zona iluminada se ha incrementado, pero la intensidad o el brillo de la misma se ha reducido. Lo que implica que un ángulo directo de 90 ° proporciona una luz más intensa que la de ángulo inclinados. Lo mismo sucede con el sol. mientra más alto está el sol en el  cielo, más directa e intensa será la luz solar.
Flash light demonstration. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org 
 Demostracion de la linterna, Fuente de la imagen: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org 

Ahora bien, esto nos lleva a la siguiente pregunta - ¿por qué está el sol alto en el cielo durante el verano? La respuesta está en la rotación de la Tierra sobre su eje inclinado y su órbita alrededor del sol. La tierra gira alrededor de su propio eje, situado en un ángulo de 23,5 ° grados respecto a su plano orbital y al mismo tiempo, se desplaza alrededor del sol en una enorme trayectoria cuasi circular a través del espacio.

Durante el verano, el Polo Norte está inclinado hacia el sol. Como consecuencia, la trayectoria del sol estará más alto en el cielo, haciendo que el hemisferio norte reciba más luz y calor. Alrededor del 21 de junio, el hemisferio norte se inclina más hacia el sol y se llama el solsticio de verano. En este día, que se puede denominar como el primer día de verano, la trayectoria del sol está más alto en el cielo que en cualquier otro día del año. Además, debido a que el sol está en el cielo durante más horas, el solsticio de verano es también el día más largo del año. Estas horas adicionales de luz solar da al sol más tiempo para calentar la tierra y esta es la razón principal por la que el verano es la estación más cálida.
La Cuatro estaciones, Fuente de la imagen : NOAA (traducida por Permacultura Dominicana)

A medida que la tierra sigue su órbita alrededor del Sol, se llega a un punto en el que su inclinación hacia el sol es igual  en ambos lados. Esto se conoce como el equinoccio de otoño, donde tanto el día y la noche tienen la misma duración de 12 horas cada uno.

Al continuar más adelante en su trayectoria orbital alrededor del Sol, la Tierra alcanza el otro lado del sol, con el hemisferio norte inclinado, más alejado del sol. Ahora, la trayectoria del sol está más inclinado en el cielo, haciendo que el hemisferio norte reciba menos luz y calor solar. Esto hace que los días sean cortos y fríos. El día más corto en este período se llama el solsticio de invierno.

A medida que la tierra gira de nuevo hacia el verano, pasa a través de otro punto donde el eje no está inclinado hacia ningún lado para el sol. Una vez más, día y la noche son de la misma longitud. Este día se llama como el equinoccio vernal o primaveral.


Trayectoria del sol durante el Verano y el invierno Fuente de la Imagen: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

La trayectoria del sol a través del cielo

Vamos a tratar de percibir este movimiento planetario desde una ubicación en la superficie de la tierra. Imagínese el cielo como una enorme cúpula semiesférica encima de nuestra cabeza y el sol que se mueve sobre la superficie interna de esta cúpula. Vamos a dibujar la trayectoria del sol en el solsticio de verano y el solsticio de invierno. Como se puede ver claramente las dos trayectorias son diferentes, con la trayectoria más larga y más alta en el cielo durante el verano y más corto y más baja en el cielo durante el invierno. Cuanto más largo sea el camino, mayor será la duración de de la luz  solar en el cielo. A lo largo del año, la trayectoria del sol cambia continuamente hacia  arriba y hacia abajo entre estos dos extremos.
 
Posición del sol  a la 9:00 AM y a la 3:00 PM en el solsticio de verano y en el solsticio de invierno. Fuente de la Imagen: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Trazando la ubicación del sol en cualquier momento del dia

Con la ayuda de estas dos líneas de arco, podemos trazar la posición del sol en cualquier momento de cualquier día, durante el año, en un lugar determinado de la superficie de la tierra. El 21 de diciembre,  a la 9 a.m., ha salido el sol en el este y está bajo en el cielo del sur. El 21 de junio, a la misma hora del día, está más alto en el cielo. Si dibujamos una línea que una en la bóveda celeste  estas dos posiciones a la  9 a.m., podemos determinar exactamente donde estará ubicado el sol a la 9 a.m. durante el resto del año. A medida que la trayectoria del sol se mueve hacia arriba y hacia abajo a través de las estaciones, la posición del sol en 9 a.m. siempre estará en algún lugar de esta línea ya trazada.

La ventana Solar     credito de la Imagen: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

La ventana Solar

De manera similar, una línea se pueden crear uniendo la posición del sol en junio a la tres de la tarde, con la posición en Diciembre a la misma hora y de esta línea extrapolar la posición del sol a la 3 p.m. durante todo el año. Ahora tenemos un rectángulo en la bóveda celeste, que muestra la posición del sol entre las 9.00 de la mañana y la 3.00 de la tarde durante todo el año. Parte de unir el arco del solsticio de verano y el arco del solsticio de invierno uniendolo las horas de  la  9 a.m. de cada arco  y la 15:00 respectivamente. El área dentro de este rectángulo se llama la ventana solar para un lugar determinado. Esta ventana solar es muy importante porque, es entre las 9:00 am y las 15:00 pm que recibimos la máxima energía del sol. Para aprovechar la máxima energía posible en una ubicación geográfica determinada, la ventana solar debe ser clara y no tener sombra de los árboles o cualquier otro obstáculo entre las 9:00 am y las 15:00, durante la mayor parte del año. Es por esta razón que, antes de instalar cualquier dispositivo solar, se debe analizar la ventana solar del lugar de instalación y asegurarse de que, no hay obstáculos que arrojen sombra.
Midiendo la posición del sol por azimut y altitud,   Crédito de la imagen  Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Midiendo la posición del sol

Pero para trazar los límites de una ventana solar y determinar su posición geográfica real, es necesario saber, medir la posición del sol en el cielo. Para establecer claramente la posición del sol en la bóveda celeste, necesitamos hacer dos mediciones. La primera medida es la dirección del sol con una brújula. Una línea recta trazada desde el sol al horizonte se cruza con un grado específico de una brújula. Este ángulo es una medida de acimut del sol o elevación. La segunda medida es la altura del sol o el ángulo vertical. La combinación del acimut o azimut y la altitud describe un punto específico en la bóveda celeste.
Gráfico de la trayectoria solar con las trayectoria de los solsticio de verano e invierno, las posiciones cada hora, los obstáculos y la sombra de la  ventana solar. Crédito de la imagen: Arcilla Atchison, www.solarschoolhouse.org (traducido al español Permacultura Dominicana)

Trazando la trayectoria del sol

Con el uso de estas dos mediciones: acimut solar y elevación solar, se puede trazar un gráfico que no permitirá mostrar cómo cambia la posición del sol a lo largo del año. Esta tabla, denominada tabla de ruta solar, nos muestra cómo se vería la trayectoria del sol desde la superficie de la tierra. Las imágenes muestran el gráfico de la ruta solar para San Francisco, California. Muestra lo que veríamos, si miramos hacia el Polo Sur desde esta ubicación. El eje y representa la altitud o elevación solar, medida en grado desde 0 ° grados sobre el horizonte hasta 90 ° grados directamente encima. El eje X representa la dirección del sol en la brújula, o acimut solar. El centro de la tabla es de 180 ° o hacia el sur. La intersección de la altura del sol y el azimut en el gráfico muestra la posición del sol en el cielo.
 
Gráfico de la ventana solar: trayectoria solar con posiciones para cada hora, y trayectorias mensuales. Crédito de la imagen: Arcilla Atchison, www.solarschoolhouse.org (Traducida por permacultura Dominicana)

El gráfico puede ser superpuesto con las ubicaciones de los obstáculos que producen sombra, como árboles o edificios. Además, se puede superponer el caminos del sol entre los día más corto y los más largo del año. Además de eso, las líneas de posición de las horas del día también se pueden representar gráficamente. Esto le permite ver atravez de la ventana solar - el área del cielo donde estaría el cielo entre las 9:00 am y las 15:00, durante todo el año.

Por último, las cinco trayectoria mensuales del sol que faltan para completar el resto del año también se pueden incluir. Sólo hay  trayectoria del sol que se repiten, ya que el sol se mueve hacia arriba y luego hacia abajo a través de las estaciones. Por ejemplo, la  trayectoria el 21 de marzo es la misma que la trayectoria del 21 de septiembre.

Ahora podemos ver donde el sol proyectaria sombra durante el año. Un ejemplo de cómo hacer uso de esta tabla, es observar  la trayectoria del sol en su momento más bajo, la trayectoria para el 21 de diciembre,  Entre las 9:00 y las 10:00 de la mañana de este día, el sol proyectaria la sombra de un árbol que se interponga entre 135 ° y 150 ° grados de la brújula.

Referencias:

 
NOTA DEL TRADUCTOR: PERMACULTURA DOMINICANA NO ASUME CRÉDITO POR LA REALIZACIÓN DEL PRESENTE TRABAJO, TODOS LOS CREDITOS SON DEL AUTOR ORIGINAL, Y NUESTRA ÚNICA CONTRIBUCIÓN ES PONER A DISPOSICIÓN DEL PÚBLICO HISPANOPARLANTE UN MATERIAL QUE AYUDE A ENRIQUECER LA LITERATURA DE LA PERMACULTURA EN EL IDIOMA ESPAÑOL. PROCURAMOS NO COMETER ERRORES A LA HORA DE LA TRADUCCIÓN, PERO SI LO HICIMOS, LE AGRADECEMOS HACÉRNOSLO NOTAR A FIN DE CORREGIRLO, EL OBJETIVO FINAL Y A LO ÚNICO QUE ASPIRAMOS, ES QUE SIRVA DE INSPIRACIÓN AL PÚBLICO HISPANOPARLANTE PARA COMPROMETERSE EN ESA GRAN REVOLUCIÓN DE CAMBIAR EL MUNDO MATA A MATA, METRO A METRO.