Per què el cel és blau

i els núvols són blancs?

Archive for Març de 2009

Falsos mites i més sobre “com prendre el Sol”

Posted by Costa M. a 10 Març 2009


El bronzejat és senyal de salut –> Fals!

El bronzejat és fruit de la defensa que fa el cos contra els danys causats per la radiació UV

43345_sol1

El bronzejat et protegeix del Sol –> Fals!

En realitat, un bronzejat negre sobre una pell blanca només ofereix un SPF (“sun protection factor”) d’aproximadament factor 4

El Sol no et pot cremar un dia ennuvolat –> Fals!

Més d’un 80% de la radiació solar UV pot penetrar una capa de núvols prims. És més, la boira pot incrementar l’exposició a la radiació UV

suntan_woman

Mentre estàs a l’aigua el Sol no et pot cremar –> Fals!

Compte, L’aigua ofereix només una protecció mínima de la radiació UV. I les refeccions de l’aigua encara poden fer augmentar més l’exposició a la radiació UV

sunburn

La radiació UV durant l’hivern no és nociva –> Fals!

El que és cert és que la radiació UV generalment és més baixa en els mesos d’hivern, però les reflexions amb la neu poden doblar l’exposició global, especialment a altituds elevades.

151387

La crema de protecció solar em protegeix, i per tant, puc prendre el Sol tan com vulgui –> Fals!

Aquesta és una de les llegendes urbanes més extesa, però la veritat és que les cremes de protecció solar no estan fetes per incrementar el temps d’exposició solar de qui se les aplica, sinó per incrementar la protecció mentre ens exposem involuntàriament. La protecció que la crema solar ens farà dependrà directament de la seva correcta aplicació.

proteccio_solar

Si vas fent pauses mentre prens el Sol no et cremaràs –> Fals!

En realitat, l’exposició a la radiació UV és acumulativa durant el dia

Si no sents a la pell els raigs calents del Sol vol dir que no t’estàs cremant –> Fals!

Les cremades solars les causa la radiació UV, la qual no sentim. La major part d’escalfor que sentim la causen els raigs infraroigs i la radiació visible, no la radiació UV.

Sóc de pell fosca/negra, també he d’anar en compte?

Si, has d’anar en compte. En comparació amb les persones de pell clara, les persones de pell fosca tenen molt menys risc de cremar-se, desenvolupar un melanoma o un càncer de pell. Normalment no s’han d’aplicar cremes de protecció solar i toleren de manera segura nivells relativament alts de radiació UV sense cremar-se. Però, cal recordar el risc que corren els ulls i el sistema immune vers la radiació UV.

beach6

És cert que la roba sempre proveeix una bona protecció davant la radiació UV?

La roba és la barrera ideal pel Sol. En contrast amb la crema de protecció solar, aquesta és relativament més barata i no se’n va fregant o per efecte de l’aigua.

Els elements essencials per una bona protecció solar són: roba ample, un barret o gorra amb ales amples i unes bones ulleres de Sol.

iz137027

Tot i això, encara que portem roba, poden produir-se danys o cremades. En contra de la creença popular, no es pot determinar l’efectivitat de la roba només amb un cop d’ull. El disseny de la roba, el tipus i estructura de fabricació, el color, si la peça va molt cenyida o si esta seca o humida, determina la seva efectivitat en la protecció contra la radiació UV.

·         Els colors foscos normalment bloquegen més radiació UV

·         Les peces de roba gruixuda normalment bloquegen més radiació UV que les fabricades amb el mateix teixit però més fines.

·         Les peces de roba que han estat massa estirades, humides o desgastades solen perdre una mica les propietats protectores contra la radiació UV

·         Aplicar additius absorbents de radiació UVA i UVB especials Durant la bogada, poden millorar significativament la protecció.

En els últims anys el concepte de factor de protecció d’ultraviolat (UPF) s’ha introduït, en alguns països, i alguns països fabricants de roba han inclòs el factor UPF en l’etiqueta. El UPF és la mesura contra la radiació solar UV que proporciona la peça de roba, I és l’equivalent al factor de protecció solar (SPF) que ofereixen les cremes de protecció solar. Com més elevat és el valor UPF menys radiació UV arriba a la pell I millor és la protecció contra les cremades i altres efectes  perjudicials. Desafortunadament, encara no s’ha desenvolupat un hi ha un estàndard internacional pel concepte de UPF.

Font: OMS

Posted in 1. Ciència, 4. Popular, 5. Noticia | 1 Comment »

Alerta amb el Sol!

Posted by Costa M. a 9 Març 2009


Tot i que encara falten uns dies perquè arribi la primavera, amb l’arribada del bon temps ens ve de gust passar més estones a l’aire lliure i per tant exposar-nos directament a la llum solar, i en concret a la llum ultraviolada del Sol, la qual pot ser molt perjudicial.

La radiació ultraviolada (UV) és la radiació electromagnètica amb una longitud d’ona que va aproximadament des dels 400 nanòmetres fins als 15 nanòmetres.

El Sol emet radiació UV en les formes UVA, UVB i UVC però a causa de l’absorció per part de l’atmosfera terrestre, el 99% dels raigs ultraviolats que arriben a la superfície de la Terra són del tipus UVA. La radiació UVB és parcialment absorbida per l’ozó i n’arriba una part petita, però no per això menys important, a la superfície de la terra.

Els raigs UVC són els més energètics i els que provoquen més danys dels tres tipus de radicació UV. Però se’ls hi dona menys importància ja que són filtrats en gairebé la seva totalitat pels gasos presents a l’atmosfera (l’oxigen i l’ozó). Els nivells de radiació UV que arriben a la terra tenen molt a veure amb l’aprimament de la capa d’ozó, altrament dit, forat de la capa d’ozó, del qual ja en parlarem un altre dia.

rad5

Efectes beneficiosos de la radiació UV:

Un dèficit d’exposició a la llum solar (concretament a la UVB) també pot ser motiu d’emmalaltir ja que el cos necessita la radiació solar per induir la fabricació de vitamina D a la pell. S’ha estimat que desenes de milers de morts prematures anualment a EUA són a causa de càncers deguts al dèficit de vitamina D. Un altre problema que causa la falta de vitamina D és la baixa absorció de calci, el qual pot produir problemes futurs en els óssos.

La radiació també proporciona aplicacions mediques. En el tractament de la psoriasis i el vertigen.

Efectes perjudicials de la radiació UV:

Una sobreexposició a la radiació UVB pot causar danys directament al ADN, cremades solars i fins hi tot càncer de pell. En els humans una exposició prolongada d’exposició solar pot resultar en una malaltia aguda o crònica amb efectes a la salut de la pell, els ulls o al sistema immunitari. I això no només afecta a les pells més clares, sinó a totes, fins hi tot les més bronzejades, per tant és molt important la protecció per tothom.

rad6

–      Efectes cutanis:

  • L’eritema és l’efecte agut més conegut de l’exposició excessiva a la radiació UV (l’envermelliment de la pell o cremada).
  • Acceleració de l’envelliment de la pell, arrugues i sequedat.
  • L’exposició crònica a la radiació UV ocasiona també varis canvis de tipus degeneratiu en les cèl·lules, teixit fibrós i en els vasos sanguinis de la pell, com ara les peques i nevus.

–      Càncers de pell no melànics.

–      Melanomes malignes: principal causa de mort per càncer de pell. Sobretot tenen un factor de risc elevat les persones de pell clara, ulls blaus i cabell ros. Normalment també són persones que no queden mai morenes, sinó que sempre s’envermelleixen i prou.

–      Efectes oculars: cal protegir sempre els ulls a la platja o a la muntanya, ja que són dos medis amb una alta reflectivitat que fan augmentar el nivell de radiació.

  • Fotoqueratitis i fotoconjuntivitis: són efectes aguts de l’exposició a la radiació UV. Son dolorosos però reversibles
  • Les cataractes: són la principal causa de ceguera al món.

–      Sistema immunològic: cada vegada hi ha més estudis que demostren l’existència d’un efecte immunodepressor sistemàtic per l’exposició a la radiació UV, tan aguda com de dosi baixa. En conseqüència, l’exposició al Sol, pot augmentar el risc d’infeccions víriques, bacterianes, parasitàries o fúngiques; i fins hi tot reduir l’eficàcia de les vacunes.

Alerta: cal anar molt en compte amb els nens/es ja que són un grup d’alt risc. Tots els menors de 15 anys tenen la pell i els ulls sensibles i cal protegir-los bé i educar-los per evitar exposicions excessives. Els nens menors d’un any mai han d’exposar-se directament al Sol.

Factors ambientals que tenen influencia sobre el nivell de radiació UV que arriba a la superfície terrestre:

  • Altura solar en el cel, nivell de radiació UV. El màxim de radiació te lloc Durant les hores del migdia a l’estiu.
  • Latitud, els nivells més elevats són a prop de l’equador.
  • Cobertura de núvols, la radiació UV és més elevada en núvols serens. Però en cels ennuvolats la radiació UV també pot ser elevada per l’efecte de la dispersió deguda a les mulleu-les d’aigua, per ex.
  • Altitud, a altituds altes hi ha una atmosfera més fina, la qual filtra menys les radiacions UV. Cada 1000m incrementa en altitud, els nivells poden augmentar entre un 10% I un 12%.
  • Ozó, l’ozó absorbeix bona part de la radiació UV.
  • Reflexió de la superfície de la Terra.

rad7

Per tant, és important prendre el Sol per estar sans, però més important és fer-ho de manera segura i amb moderació, seguint les instruccions del tríptic següent editat per la OMS (Organització mundial de la Salut), i sobretot anant molt en compte amb els nens i menors:

Podeu descarregar-vos el triptic aquí: solaruvflyer2006_es

rad12rad21

Resum:

rad3

Posted in 1. Ciència, 4. Popular, 5. Noticia | Leave a Comment »

Els colors del cel

Posted by Costa M. a 6 Març 2009


Trobo que ja seria hora que contestés les preguntes que donen títol al BloG, ja que potser algú ha entrat al bloc perquè volia respostes i la meva intenció no és altra que intentar trobar-les; tot hi que a vegades en la búsqueda de respostes, pel camí, se te’n plantegen moltes més!!

Doncs bé, primerament dir que no és cert que el cel sigui blau (com??); el que si que és veritat és que el cel normalment es veu blau de dia (ahh!).

Per entendre els colors del cel és imprescindible primer definir què entenem quan parlem del cel. El cel és l’espai visible des de la Terra quan es mira en direcció oposada a aquesta.

  • En astronomia cel és sinònim d’esfera celestial: una volta imaginària sobre la qual es distribueixen el Sol, els estels, els planetes i la Lluna. L’esfera celestial es divideix en regions denominades constel·lacions.

  • En meteorologia el terme cel fa referència a la zona gasosa més densa de l’atmosfera d’un planeta.

I la següent definició indispensable que cal fer és la de la llum. La llum és la porció de l’espectre electromagnètic visible per l’ull humà. La llum del Sol es produeix quan crema o fusiona l’hidrogen en heli, i lliura bona part d’aquesta energia emetent radiació electromagnètica d’una determinada freqüència visible per la nostra retina, una franja estreta d’ones que conté les freqüències que van dels 460Hz del color roig, fins als 710Hz que té el color violeta.

espectre

Espectre electromagnètic

La llum solar que ens dona claredat per poder percebre les coses, la qual és blanca, és en realitat un conjunt d’ones electromagnètiques, les quals es poden separar en els set colors de l’arc de sant Martí amb un prisma, per exemple, però que la retina és incapaç de separar. Per aquest motiu la ciència ho anomena llum integrada o espectre lluminós, integrada per aquests set colors de diferent freqüència i longitud d’ona, és a dir, del roig fins al violeta.

La llum blanca travessa un prisma triangular (també anomenat "Prisma de Goethe") i és dispersada en els colors de l'espectre visible.

La llum blanca travessa un prisma triangular (també anomenat “Prisma de Goethe”) i és dispersada en els colors de l’espectre visible.

A més, se sap que tota la llum es propaga a una velocitat finita. Fins i tot els observadors en moviment uniforme mesuren sempre el mateix valor de c, la velocitat de la llum en el buit, com c = 299.792.458 m/s; de tota manera, quan la llum passa a través d’un medi transparent com aire, aigua o vidre, la seva velocitat es redueix, i pateix refracció.

Així dons, ara ja podem centrar-nos en contestar la pregunta,

Durant el dia

El Sol emet ones de llum (fotons) que arriben a la Terra al cap de vuit minuts viatjant a la velocitat de 299.792 km/s, quan aquestes ones topen amb la nostra atmosfera gasosa, no els queda més remei que interaccionar. La raó no és altra que l’atmosfera està composta per molta densitat d’àtoms i molècules lleugeres, com nitrogen, oxigen, diòxid de carboni, vapor d’aigua i ozó. Totes aquestes partícules tenen una dimensió atòmica més menuda que la pròpia longitud d’ona de la llum (0,00005 cm), per això, quan la llum solar, o ones de radiació electromagnètica visible, creuen l’atmosfera, estan obligades a interaccionar amb aquestes partícules diminutes.

La difusió de Rayleigh és la dispersió de llum per partícules molt més petites que la longitud d’ona de la llum. Es produeix quan la llum es propaga per medis sòlids i líquids transparents, però és molt més apreciable en els gasos. La difusió de Rayleigh de la llum solar per les partícules de l’atmosfera terrestre és una de les raons principals del color blau del cel.

La quantitat de difusió de Rayleigh que pateix un feix de llum depèn de la grandària de les partícules difusores i de la longitud d’ona de la llum. En concret, el coeficient de difusió i, per tant, la intensitat de la llum difosa, depèn inversament de la quarta potència de la longitud d’ona, relació coneguda com a «llei de Rayleigh» (~ 1/λ4). La difusió per part de partícules de grandària superior a un desè de la longitud d’ona es comporta de forma diferent i s’explica amb l’anomenada difusió de Mie, que és una explicació més general de la difusió de radiació electromagnètica.

La forta dependència de la difusió amb la longitud d’ona (~1/λ-4) significa que a l’atmosfera la llum blava es difon molt més que la vermella. Això provoca que quan la llum del Sol travessa l’atmosfera la component blava es difongui molt més i d’aquesta manera hom veu llum blava de totes direccions, mentre que la part més vermella només es veu en la direcció directa del Sol.

Cal remarcar, però, que la teoria de Rayleigh es desenvolupà abans de la mecànica quàntica i, per tant, no es basa en les teories més correctes de la interacció radiació-matèria; nogensmenys, la teoria de Rayleigh és una bona aproximació a la forma en què la llum és difosa per partícules molt més petites que la longitud d’ona de la llum.

Per acabar de complicar més un fet tan obvi com que el cel és blau val a dir que de fet, la difusió de Rayleigh indica que el cel hauria de veure’s violeta. A més, la llei del cos negre afirma que la radiació del Sol és més important en el domini del violeta (i més encara per l’ultravioleta, encara que l’ultravioleta queda filtrat per la capa d’ozó), que per al blau. No obstant això, l’ull humà en visió fotòpica presenta un pic de sensibilitat al voltant del verd (longitud d’ona 555 nm), mentre que la sensibilitat al violeta és 100 vegades més feble. El desfàs vers el verd condueix a veure un cel blau

dispersio

Durant la posta i sortida del Sol

A l’alba i al capvespre, els raigs incideixen sobre l’atmosfera de forma obliqua, i han de travessar més aire. Això fa que s’arribi a extingir la llum de longitud d’ona dels colors blaus, i per contra arribin a dispersar-se els colors taronges i vermells, els quals fan que el cel adquireixi els espectaculars colors propis del crepuscle. A més, quan el nombre de partícules grans (aerosols) suspeses en l’aire és major, com quan hi ha molta pols o pol·lució, els colors del cel també tendeixen a mostrar els tons vermells i taronges.  

Sortida de Sol al Delta de l'Ebre. Autor: Josep Torta

Sortida de Sol al Delta de l’Ebre. Autor: Josep Torta

Posta de Sol a Santa Margarida. Autor: Carles Costa Cortizo
Posta de Sol a Santa Margarida. Autor: Carles Costa Cortizo

Durant la nit

A la nit es veu el cel extremadament fosc, es podria dir, fins i tot, negre. Aquest fenomen és degut a que arriba molt poca llum, només reflectida per la Lluna i les estrelles, que no arriben a il·luminar la superfície terrestre.

Cel de nit. Autora: Octarina8 (http://flickr.com/photos/octarina8/2143450511/)

Cel de nit. Autora: Octarina8 (http://flickr.com/photos/octarina8/2143450511/)

Pròximament, em comprometo a dedicar una entrada a la problemàtica de la contaminació lumínica nocturna, ja que té moltes més repercussions de les que es veuen a simple vista. Mentrestant, si us interessa molt el tema podeu consultar més informació a la web de l’associació “CEL FOSC”: http://www.celfosc.org/

Els núvols: a vegades blancs i a vegades foscos?

La Teoria de Mie, és una solució completament analítica a las equacions de Maxwell per la dispersió de la radiació electromagnètica per partícules esfèriques. Aquesta teoria es molt important en òptica meteorològica, ja que permet calcular la dispersió de llum per part dels núvols.  

Autor: "Bellmunt" (Roda de Ter, font: “elmeu3cat24”)
Autor: “Bellmunt” (Roda de Ter, font: “elmeu3cat24”)

Si la llum interactua amb una partícula gran (com per exemple, partícules d’aigua), no es genera dispersió de Rayleigh ja que la mida d’aquestes partícules no ho permet, de totes maneres aquestes partícules absorbeixen una part de la llum i en reflecteixen una altra part. El color de la llum que reflecteixen depèn directament de la composició química de la partícula reflectant, aquest efecte es coneix amb el nom de difusió de Mie.

Els núvols blancs són un exemple d’aquest efecte, on les gotes d’aigua incolores dispersen la llum en totes direccions, gairebé sense alterar el seu color.

Quan la difusió de Mie te lloc de manera massiva, les partícules difusores no son calorejades, el que fa que s’atenuï la llum blanca cap a colors més grisosos o foscos. Aquest efecte es veu en dies ennuvolats quan els núvols són gruixuts, mostrant colors grisos.

I finalment, aquí us deixo una pregunta molt fàcil…

Amb tota l’explicació que us he fet, sabrieu dir perquè el cel a les muntanyes elevades és menys lluminós i en canvi és d’un blau molt més profund?

everest-lhotse08a1everest1

(no cal que us digui que podeu deixar les vostres respostes als comentaris)

Posted in 2. Recerca, 3. Màster M.A. | 4 Comments »

L’hivern no s’ha acabat

Posted by Costa M. a 4 Març 2009


A la web de l’estació meteorològica del Grup de Física Ambiental de la UdG hi podeu trobar entre altres coses, les gràfiques de les mesures que pren, en temps real, l’estació.

Avui, concretament, us adjunto una gràfica de pressió (i precipitació acumulada) de la última setmana, perquè pugueu veure de primera ma com està baixant en picat la pressió atmosfèrica.

pressio040209jpg3

O sigui, que sembla ser que les previsions meteorològiques del Servei Català de Meteorologia (SMC) i del servei del temps de la TV3 no van errats i a partir d’aquesta tarda arribarà la borrasca a Girona i tornaran a baixar les temperatures i a caure precipitacions. Així dons, ja ho sabeu: abrigueu-vos bé!


La previsió del SCM per demà dijous:

dema1

És més, sembla ser que cap a ponent ja està començant a ploure, i la borrasca s’acosta, segons el radar meteorologic del SMC:

composicio_ultima_radar1

Posted in 2. Recerca, 5. Noticia | 4 Comments »

Sabríeu dir quins núvols eren?

Posted by Costa M. a 3 Març 2009



Avui al matí ens hem despertat amb el cel ben ennuvolat!

Però… sabrieu dir quin tipus de núvols eren?

Visualment els identifiquem com a Stratocumuls (Sc). Els estratocúmuls són un tipus de núvols baixos (la base de laltura del núvol es troba a menys de 2km) i que tenen un aspecte de capa o manta blanca o grisosa.

També solen tenir parts obscures i no presenten aspecte fibrós, a menys que a la seva base es formin regueres de precipitacions verticals o obliqües (virga) que no arribin a terra.

La major part dels elements petits estan disposats amb regularitat i tenen una amplada aparent superior a cinc graus.

Com el seu nom indica, es podrien definir com una combinació entre els Stratus (St, que són les boires) i els Cúmuls (Cu), i aquesta barreja és la que presenta un aspecte de cúmuls dispersos amb la base definida, horitzontal i molt extensa al cel.

stratocumulus1

Seguidament us mostro la imatge que rebiem del ceilòmetre entre les 9 i les 11h del matí, hora solar (o sigui, de les 10h a les 12h, hora local). Es veu clarament laltura de la base del núvol a uns 1.500m aproximadament. Si teniu algun dubte en la interpretacio de la imatge no dubteu en enviar-me un e-mail i encantada us respondré!

cl-view_030309_st1

Per a més informació us puc dir que a l’hora d’observació (8.20h, hora local) la cobertura total era d’unes 7 octes, o sigui el cel estava molt cobert.

FONT DE LA DEFINICIÓ DELS STRATOCÚMULS: “INTERNATIONAL CLOUD ATLAS” de la WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION.

Posted in 2. Recerca | 2 Comments »

El mediàtic "Weekend effect"

Posted by Costa M. a 1 Març 2009


Recentment, s’ha publicat un treball desenvolupat en el marc dels projectes NUCLIER/NUCLIEREX, en què participen membres del Grup de Física Ambiental. Aquest treball (Sanchez-Lorenzo, Calbó, Martin-Vide, Garcia-Manuel, García-Soriano i Beck, 2008: Winter “weekend effect” in southern Europe and its connections with periodicities in atmospheric dynamics, Geophysical Research Letters, 35, L15711, doi:10.1029/2008GL034160) ha tingut un cert impacte mediàtic. Ha estat destacat a “Nature Highlights”, “El periódico de Catalunya” i “New Scientist”, i en molts mitjans de comunicació. TV3 n’ha fet també un mini-documental.

nuclierperiodico3

Felicitats a tots!!

Posted in 2. Recerca | Leave a Comment »

 
%d bloggers like this: