Medições de insolação: o heliógrafo

Dia 23 de março foi o Dia Meteorológico Mundial. A data foi criada para celebrar a Meteorologia e os meteorologistas e marca a criação da Organização Meteorológica Mundial (23 de março de 1950) e eu falei sobre essa história nesse post.

Anualmente, a Organização Meteorológica Mundial (World Meteorológical Organization) estabelece um tema para ser discutido durante a data. O tema em 2019 é “O Sol, a Terra e o Tempo”. Gostei do tema, porque permite uma discussão bem abrangente com a participação de profissionais de outras áreas. Eu destaquei a importância do tema de 2019 nesse post e confesso que medidas de insolação e radiação solar tomaram conta da minha vida profissional em 2018, uma vez que fizemos algumas correções no banco de dados dessas variáveis lá na Estação Meteorológica do IAG-USP.

Nesse post, eu vou falar sobre como nós meteorologistas medimos a insolação (total de horas de brilho solar). Sou meteorologista na Estação Meteorológica do IAG-USP (http://www.estacao.iag.usp.br/) há quase 10 anos e lá nós temos uma bola de cristal. Oi?

Isso mesmo, uma bola de cristal. Na verdade é um instrumento meteorológico chamado heliógrafo, que registra o total de horas de brilho solar. É um de meus instrumentos meteorológicos favoritos, porque ele é visualmente bonito e quando demonstramos seu funcionamento para os visitantes, eles adoram.

Falei sobre o heliógrafo e sobre o actinógrafo (instrumento que mede energia solar – radiação solar total) nesse post.

O heliógrafo consiste em uma esfera de vidro cristalino montada em uma estrutura de metal. Abaixo da esfera, há uma tira de papel que vai fazer o registro do total de horas que o sol brilhou em um determinado dia. Sendo assim, essa tira de papel precisa ser trocada diariamente.

A esfera de vidro atua como uma lupa, focalizando os raios solares para que eles queimem essa tira de papel.

É importante destacar que há 3 modelos de fita, para diferentes épocas do ano: um modelo de fita para o período próximo ao Solstício de Verão, um modelo de fita para o período próximo ao Solstício de Inverno e outro modelo de fita para os períodos próximos aos equinócios. Como o movimento aparente do Sol é diferente para cada época do ano, há a necessidade desses 3 modelos de fita. Após a queima, a fita é arquivada e datada. As informações contidas na fita são digitadas em um computador, para que as informações sejam armazenadas em um banco de dados e transmitidas para fins de pesquisas científicas ou informativos. Sendo assim, mesmo que em um determinado dia a fita permaneça inalterada, ou seja, sem nenhuma queima (isso ocorre em dias nublados), é importante manter o registro daquele dia porque não ter insolação em um dia não deixa de ser um dado!

Para o instrumento ser instalado corretamente, alguns cuidados precisam ser tomados. Ele precisa ser montado em um local alto que não tenha nenhum obstáculo por perto, para que nenhuma sombra se projete sobre o instrumento. Assim, a única sombra possível seria a de uma nuvem que passar na frente do disco solar.

É importante também escolher o modelo certo de instrumento para cada faixa de latitude. Na hora de adquirir o equipamento, isso é informado nas especificações. Além disso, ao receber o equipamento, um ajuste para a latitude do local também precisa ser feito no próprio equipamento.

O instrumento também precisa ser instalado na orientação Leste-Oeste daquele local, para assim registrar todos os momentos do brilho solar, desde o nascente até o poente.

Um registro de actinógrafo será então uma tira de papel queimada. Se há uma tira queimada de uma extremidade até a outra sem nenhuma interrupção, isso significa que o sol brilhou sem nenhum tipo de sombreamento por nuvens ao longo daquele dia.

Se a tira queimada apresentar interrupções, isso significa que nuvens passaram na frente do disco solar. E finalmente, se o papel ficar intacto sem nenhum tipo de marca queimada, temos um daqueles dias cinzas (bem nublados).

Curiosidade: já ouvi vários relatos (verdade? não sei) de que esfera de vidro do heliógrafo é um objeto cobiçado por advinhos e por pessoas que gostam dessas curiosidades e por isso o objeto é costumeiramente roubado de algumas estações meteorológicas.

O heliógrafo foi inventado por  John Francis Campbell em 1853 e modificado em 1879 por George Gabriel Stokes.Por essa razão, os instrumento que utilizamos hoje em dia também é conhecido como Heliografo de Campbell-Stokes.

É curioso observar que esse instrumento do século XIX sofreu poucas alterações em seu projeto, de modo que os modelos que podem ser comprados hoje em dia (são caríssimos, mais de 5 mil reais) tem aparência muito semelhante aos primeiros fabricados.

Claro que atualmente há alternativas eletrônicas para se fazer as medições de horas de brilho solar. Essas alternativas consistem em sensores que são muito mais práticos operacionalmente. No entanto, o instrumento convencional ainda é uma forma de calibrar esses sensores mais modernos.

Medições de radiação solar e irradiação são essenciais para os tomadores de decisão na indústria de energia solar. Para calcular a quantidade de eletricidade que uma instalação de energia solar proposta produzirá, eles precisam saber quanto luz solar estará disponível em dias ensolarados e dias nublados, ou em dias de inverno curtos versus dias longos de verão {x}. Em posse dos dados de insolação e radiação solar, os governantes e os investidores podem definir onde é mais viável instalar usinas de energia solar.

O P.M.O.D. em Davos, na Suíça, estuda como medir a luz solar há mais de cem anos. Atuando como Centro Mundial de Radiação da Organização Meteorológica Mundial desde 1971, mantém o padrão primário de medição da irradiância do Sol, a chamada Referência Radiométrica Mundial. Isso garante que os pireliômetros e outros instrumentos relacionados com radiação solar sejam precisos e que seus dados sejam comparáveis.

Curiosidades metalinguísticas

Propositalmente, eu criei o mesmo conteúdo aqui no blog e no Twitter (em forma de thread) para que eu pudesse fazer uma comparação entre as duas produções de conteúdo e também comparar a linguagem de cada uma dessas plataformas.

Em um post anterior também dei algumas dicas para quem gostaria de divulgar conteúdo através de threads no Twitter. Confiram e deem as opiniões de vocês a respeito do assunto.

Bom, para ver a thread do Twitter, clique aqui. Além disso, se você tem curiosidade para ver o rascunho que originou tudo isso, clique aqui e veja o rascunho no Google Docs.

Livro recomendado

Vou falar de um livro em português que é super recomendado para quem está iniciando seus estudos em Meteorologia. Meteorologia: noções básicas conta com um time de autores excelentes (Rita Yuri Ynoue, Michelle S. Reboita, Tércio Ambrizzi, Gyrlene A. M. da Silva), todos professores de cursos de Meteorologia de diversas regiões do Brasil.

Hoje, o jornal em qualquer mídia apresenta e explica a dinâmica meteorológica. Embora façam parte de um sistema complexo, os fenômenos meteorológicos são apresentados nesta obra de forma simples e didática, desde os conceitos básicos de composição e estrutura da atmosfera até a previsão do tempo e do clima e as mudanças climáticas. {x}

Vale muito a pena comprá-lo! Na obra, há material introdutório sobre ciclones tropicais. Um excelente ponto de partida, sem dúvidas. Comprando o livro a partir do meu link, você ajuda na manutenção do Meteorópole, já que eu recebo uma pequena comissão. É uma maneira de ajudar o blog, pois como disse aqui, é através das propagandas que o site se mantém.

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