A falta de uma atmosfera significativa, e portanto muito pouco aquecimento com efeito de estufa, combinado com a distância de Marte ao Sol, fazem de Marte um lugar muito frio.
Os únicos fenómenos climáticos significativos em Marte são tempestades de poeira e ventos fortes. Estas tempestades de poeira podem obscurecer o sol durante períodos de tempo muito longos, por vezes excedendo várias semanas.
Existirá luz solar natural suficiente em Marte para cultivar culturas como o tomate, se estiverem alojadas numa estufa adequada, ou serão necessárias estufas artificialmente aquecidas?
As duas imagens abaixo ilustram o espectro solar visto da Terra e de Marte, respectivamente.
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Acima da atmosfera da Terra a irradiação solar é ligeiramente superior a 1300 W/m2 (1300 watts por metro quadrado). A atmosfera da Terra não é perfeitamente transparente à luz solar e cerca de um quarto da luz do Sol é absorvida ou espalhada antes de atingir a superfície.
Na superfície da Terra, com o Sol directamente sobre a superfície ao meio-dia local (atmosfera seca clara), a irradiância solar é reduzida para cerca de 1000 W/m2 (1000 watts por metro quadrado). Este valor é altamente variável dependendo de coisas como a quantidade de poeira e vapor de água na atmosfera.
Ao meio-dia local em Marte, com o Sol directamente sobre a superfície, a irradiância solar é de 590W/m2 (590 watts por metro quadrado).
Todas as medidas acima são tomadas com a luz incidente perpendicular à superfície absorvente. Se a luz solar cair sobre a superfície num ângulo, menos energia será incidente (por metro quadrado) sobre a superfície.
As duas características mais importantes destas imagens são:
- As formas dos espectros são idênticas. Apenas diferem na sua altura.
- A área total de cada espectro é proporcional à energia total da luz solar. Por outras palavras, a área das imagens é proporcional à irradiância.
Onde na Terra… ?
A irradiância solar máxima em Marte é de cerca de 590 W/m2 em comparação com cerca de 1000 W/m2 na superfície da Terra.
A intensidade do Sol numa mancha horizontal da superfície da Terra de 590W/m2 ocorre quando o Sol está apenas 36 graus acima do horizonte. Por exemplo, a intensidade máxima do Sol, até ao meio-dia local em Marte, com o Sol directamente sobre a superfície, é aproximadamente a mesma intensidade que o Sol na Terra ao meio-dia de 15 de Fevereiro em Minneapolis, MN ou Portland, Oregon.
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Latitude, Data e Intensidade da Luz Solar
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O gráfico acima compara a intensidade do Sol em Marte com a intensidade do Sol na sua localização na Terra, utilizando a data e latitude de localizações específicas. Para qualquer latitude e qualquer data, pode determinar se a intensidade da luz solar na Terra é inferior ou superior à intensidade da luz solar em Marte. Na área sombreada (azul-verde) a irradiação solar na Terra nunca excede 590 W/m2 (a irradiância solar máxima em Marte). Na zona de sombra clara (amarelo ) a irradiância solar na Terra excede 590 W/m2 durante pelo menos parte do dia. Na linha vermelha entre as duas áreas sombreadas, a intensidade da luz solar na Terra atinge exactamente 590 W/m2 durante apenas alguns momentos (ao meio-dia local).
Tomatos na Ilha de Devon
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Devon Island é a maior ilha desabitada da Terra. Encontra-se a 75oN e tem características de superfície que se assemelham fortemente à superfície de Marte. Sendo até agora norte, a Ilha Devon tem uma irradiação solar semelhante à irradiação solar no Equador Marciano. Excepto por um breve período em Junho, a intensidade do Sol na Ilha de Devon nunca excede a intensidade solar em Marte
P>Pode verificar este facto localizando as condições solares na Terra, a 75°N na tabela acima.
- Existirá luz solar suficiente para cultivar tomates no exterior na Ilha de Devon?
O tomate irá crescer dentro de uma estufa na Ilha de Devon ou a energia solar terá de ser recolhida, armazenada em baterias, e depois “concentrada” usando calor e luz artificiais?
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Cultivo de tomate com energia solar ‘concentrada’
P>Embora a intensidade da luz (apenas perto do meio-dia local) na Ilha de Devon seja semelhante à esperada no equador marciano, a duração da luz do dia durante esta hora é de 24 horas por dia devido à sua elevada latitude (acima do Círculo Árctico).
Em Marte, perto do equador, a duração da luz do dia é de cerca de 12 horas, seguida de aproximadamente 12 horas de escuridão. Uma estufa marciana terá de ser bem isolada para evitar enormes quedas de temperatura à noite.
Talvez seja necessária uma combinação de aquecimento passivo em estufa durante o dia, complementado por aquecimento eléctrico e iluminação à noite para proporcionar um ambiente de crescimento adequado para as plantas a serem cultivadas em Marte.
Colher e armazenar energia solar é um processo extremamente ineficiente. Uma fracção importante da energia é perdida como calor muito antes de ser disponibilizada como energia luminosa para o crescimento das plantas.
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