Hace unos días oí una noticia que hablaba
sobre los “peligrosos gases de efecto invernadero” este tipo de términos se
escuchan con relativa frecuencia en los medios de comunicación, y muchas veces
se utilizan de forma incorrecta… así que he pensado escribir una serie de posts que describirán lo que son el efecto invernadero, el smog fotoquímico, el balance energético de la tierra, su relación con el cambio climático, ... y cosillas relacionadas que se me vayan ocurriendo sobre la marcha... o lo que me pidáis!!!!
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| Distribución de la energía que nos llega del Sol. NASA webpage |
Para hacer un
aproximamiento correcto a estos términos lo mejor es empezar por el balance energético de la Tierra, que no es más
que flujo de energía que entra y sale del planeta: el calor no solo se
mueve de un lado a otro, también se mueve de la superficie a la atmósfera y al
espacio, en ambas direcciones. Para que la temperatura del Planeta sea estable
en periodos largos de tiempo, la energía entrante y saliente deben de
ser iguales, en otras palabras, el debe estar en balance, y a este estado de
balance se le denomina equilibrio radiativo.
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| Ley de Stefan Boltzmann. eoearth.org |
Así es como funciona (a grosso modo) este
equilibrio: alrededor del 29% de la energía solar que llega a nuestra atmósfera
es directamente reflejada al espacio por las nubes, las partículas atmosféricas
y superficies como el hielo y la nieve; esta energía no juega ningún rol en el sistema climático de la Tierra. El 23% de la energía entrante es absorbida en
la atmósfera por el vapor de agua, el polvo y el ozono; el 48% restante pasa a
través de la atmósfera y llega hasta la superficie. Así pues, el 71% de la energía que llega desde el Sol es
absorbida por el sistema energético de la Tierra.
Cuando la materia
absorbe energía solar, los átomos y moléculas que forman dicha materia se
excitan, se mueven más rápido en su entorno y este movimiento hace que la temperatura
del material aumente. Esta temperatgura no aumenta hasta el infinito, ya que
estas moléculas y átomos no solo absorben la energía, también la pierden
radiando energia térmica (calor) en forma de radiación infrarroja.
La
cantidad de calor que radia una superficie es proporcional a la cuarta potencia
de su temperatura, de acuerdo con la
Ley de Stefan-Boltzmann (imagen de la derecha). Así, si una superficie dobla su
temperatura, la energía radiada aumenta 16 veces. Es decir, si la temperatura
de la Tierra aumenta, el planeta emite una gran cantidad de energía al
espacio.
Balance energético de la superficie
La
atmósfera y la superficie de la Tierra absorben el 71% de la energia que
recibimos del Sol, así pues, deben devolver la misma cantidad para que la
temperatura media de la Tierra permanezca estable. De todas formas, hay que
tener en cuenta que la contribución de la atmósfera y de la superficie a
estos procesos (radiación absorbida versus calor radiado) es asimétrica.
La atmósfera absorbe el 23%, y la superficie el 48%, tal y como hemos
visto antes. La atmósfera radia el calor equivalente al 59% de la radiación
recibida; la superficie solo el 12%. En otras palabras, el calentamiento
por el Sol ocurre principalmente en la superficie, mientras que la
mayor parte del enfriamiento radiativo ocurre en la atmósfera.
Pero, ¿como ocurre este reparto de la energía?
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| Balance energético de la Tierra domo2.eu |
Para
entender como el sistema climático de la Tierra equilibra la energía, hay
que considerar que el proceso ocurre a tres niveles: la superficie
de la Tierra, donde ocurre la mayor parte del calentamiento; el
borde exterior de la atmósfera, por donde la rayos solares entran al
sistema, y la atmósfera que hay entre ambos. en cada nivel, el
flujo neto de energía debe ser nulo, es decir, la energía que entra y que
sale deben ser iguales. Ya sabemos como nos llega la energía, en forma de
radiación em desde el Sol; la superficie, en contraposición, libera energía principalmente mediante tres procesos: evaporación, convección y
emisión de infrarojos.
Alrededor
del 25% de la energía solar entrante se desprende de la superficie por
evaporación. Las moléculas líquidas de agua absorben la energia solar, y
pasan de estado líquido a gaseoso, la energía que se necesita para este proceso
esta latente en el movimiento de las moléculas de agua al expandirse por la
atmósfera. Cuando las moléculas de vapor de agua vuelven a condensarse y formar
lluvia, el calor/energía latente es liberado de nuevo a la atmósfera. La
evaporación de los oceanos del trópico y la subsiguiente liberación del ese
calor latente son las claves del movimiento de calor de la atmósfera.
... y esto es, en términos generales lo que ocurre con la energía que nos llega desde el Sol... en el siguiente post, describiré el efecto invernadero y su relación con el cambio climático... si queréis saber cualquier otra cosa, relacionada o no, solo tenéis que pedirlo!!
Saludos!!
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| Calor radiado por la tierra. www.exploratorium.edu |
Otro 5% de la
energía solar entrante, sale de la atmósfera por convección. El aire que está
en contacto directo con la superficie calentada por el Sol, se calienta y se
vuelve templado y boyante. El resto de la energía se desprende de la superficie
a través de energía infrarroja que emiten los átomos y moléculas de la
superficie.
Balance energético de la atmósfera.
Al igual que la energía
que llega y que sale de la superficie de la tierra deben ser iguales, el flujo
de energía que llega a la atmósfera debe ser igual al que sale.
Mediciones por satélite indican que la atmósfera radia un equivalente
al 59% de la energía solar entrante… ¿de donde llega a
la atmósfera semejante cantidad de energía? Las nubes, los aerosoles,
el vapor de agua, y el ozono absorben directamente el 23% de la energía
solar entrante. Por otro lado, la evaporación y la convección transfieren el 25
y el 5% de energía de la superficie a la atmósfera, respectivamente. Estos tres
procesos suman un total el 53% de la energía entrante a la atmósfera.
... y esto es, en términos generales lo que ocurre con la energía que nos llega desde el Sol... en el siguiente post, describiré el efecto invernadero y su relación con el cambio climático... si queréis saber cualquier otra cosa, relacionada o no, solo tenéis que pedirlo!!
Saludos!!
