Ciencias Sociales La Vera: octubre 2016

La Atmófera

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. Sin ella, la vida no sería posible. Se compone parcialmente de nitrógeno (78 %) y oxígeno (21 %), además de vapor de agua que forman las nubes y pequeñas cantidades de dióxido de carbono (CO2) y argón, entre otros gases.

Se divide en diferentes capas. como podemos observar en la siguiente imagen:

En estos videos podemos ver el mayor salto en caída libre de la historia, protagonizado por el paracaidista austríaco Felix Baumgartner.

¿Qué es el calentamiento global?

El tiempo y el Clima

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. Sin ella, la vida no sería posible. SE compone parcialmente de Nitrógeno (78 %) y oxígeno (21 %), además de vapor de agua que forman las nubes y pequeñas cantidades de dióxido de carbono (CO2) y argón, entre otros gases.

A la hora de definir el clima, debemos señalar que existe una diferencia muy importante entre el tiempo y el clima.
El tiempo atmosférico es el estado de la atmósfera (temperatura, precipitaciones, presión, viento) en un momento y una zona determinada. Por su parte, el clima es la sucesión periódica y habitual de determinados tipos de tiempo en una zona concreta.

Elementos del clima

Entre los elementos principales del clima debemos destacar la temperatura, las precipitaciones, la presión atmosférica y el viento.

Existen diferentes tipos de precipitaciones según los factores que las condicionan: precipitaciones convectivas, orográficas y frontales. En lo referente a las precipitaciones frontales, originadas por el contacto de masas de aire cálidas y frías (denominándose a esa zona de contacto frente), podemos encontrar las precipitaciones causadas por un frente frío y las provocadas por un frente cálido.
Presta atención a los siguientes videos en los que se explica de forma muy clara la formación de ambos frentes:

Lluvias convectivas

Lluvia orográfica

Lluvias frontales

Frente cálido

Frente cálido

Frente frío

Frente frío

Frente cálido / Frente frío

Tipos de lluvia

Principios físicos básicos que influyen en la Circulación General Atmosférica.

1. Ley de Lambert
2. Mecánica de fluidos (MMC: mecánica de medios continuos)
3. Efecto Coriolis

Circulación general atmosférica.

A la hora de hablar de otro de los elementos del clima, el relacionado con la presión y los vientos, se hace necesario realizar un acercamiento a la circulación general atmosférica que, a partir de conceptos sencillos y absolutamente lógicos basados en principios básicos de física, nos ayudará a comprender mejor la distribución de los climas en el planeta, la dirección de los vientos y corrientes marinas así como la formación de los anticiclones y las borrascas.

En primer lugar, la LATITUD va a condicionar la temperatura en la tierra, pues es sabido que a mayor latitud, menor será el grado de incidencia de los rayos solares en el planeta. De este modo, la temperatura desciende desde el ecuador (donde los rayos solares inciden perpendicularmente) hasta los polos (donde los rayos solares llegan de forma oblicua).

A partir de este sencillo principio, comprenderemos que en la zona del ecuador la temperatura será mayor y a medida que nos vamos alejando hacia los polos, la temperatura irá disminuyendo.

Lo que explica la distribución de las diferentes zonas climáticas según la incidencia de los rayos solares: zona cálida, zona templada y zona fría.

Pues bien, no debemos olvidar que el AIRE se calienta desde la superficie terrestre, por lo que el aire en la zona ecuatorial y tropical será más cálido que el aire de la zona polar, pues recibe mayor radiación solar.

Esta idea nos lleva a comprender el patrón teórico de la circulación de los vientos en la atmósfera (troposfera), siempre y cuando la Tierra estuviera inmóvil.

De este modo, sabemos que el aire cálido posee menos densidad, es decir, pesa menos, lo que permitirá que ascienda en altura. Por el contrario, el aire frío tiene mayor densidad, es decir, pesa más, y tiende a descender en superficie.

Si las zonas de máxima insolación están entre el Ecuador y los Trópicos, la mayor temperatura del aire en esta zona provocará en el aire una menor densidad y la ascensión en altura, es decir, ascenderá porque pesará menos al ser más cálido, (produciendo una zona de bajas presiones, al ejercer menor presión o fuerza en la superficie terrestre, puesto que está ascendiendo del suelo a la atmósfera).

Por otro lado, la menor temperatura en los polos, provocará que el aire localizado en esta zona posea mayor densidad, es decir, pese más, y tienda por su peso a descender de las altas capas atmosféricas a las más bajas (produciendo una zona de altas presiones, al ejercer mayor presión o fuerza en la superficie terrestre, puesto que está descendiendo desde la atmósfera al suelo).

Este anticiclón polar (altas presiones) generará vientos en superficie fríos que se desplazarán a las zonas tropicales y ecuatoriales más cálidas (bajas presiones), por el principio de compensación de equilibrios (de las altas a las bajas presiones y de las bajas a las altas presiones, así es como se produce el viento). Del mismo modo, el aire cálido del ecuador, una vez que ha ascendido a capas más altas de la atmósfera, se dirigirá a las zonas frías polares siguiendo el mismo mecanismo de compensación.

Así pues, se crearía un circuito o bucle cerrado (célula convectiva teórica) en cada hemisferio que se desplazaría del ecuador a los polos y de los polos al ecuador.

Circulación de los vientos teórica, sin movimiento de rotación

Pero esto movimiento de la atmósfera sucedería teóricamente, es decir, si la tierra estuviese estática y no realizará el movimiento de rotación.

Algo parecido sucede en el planeta Venus, puesto que su movimiento de rotación es tremendamente lento, tardando en dar una vuelta sobre sí mismo 243 días (más incluso que su movimiento de traslación en trono al sol, que es de 224 días, por lo que un día en Venus es más largo que un año).

¿Pero de qué manera influye el movimiento de rotación en la circulación de los vientos? Muy sencillo tiene que ver con el llamado Efecto Coriolis.

Este principio físico fue enunciado por el científico francés Gaspard-Gustav Coriolis en 1836 y explica el desplazamiento de un cuerpo sobre una superficie en movimiento de rotación, lo que provocará una desviación de dicho cuerpo en movimiento, es decir, que un objeto ve desviada su trayectoria por la fuerza de rotación de la tierra.

Para el caso de los vientos, que se desplazan sobre la tierra que gira sobre sí misma, este principio se manifiesta en una desviación del aire en el sentido de la agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido anti-horario en el hemisferio sur.

En los siguientes videos puedes ver ejemplos de este fenómeno:

Pinchando aquí podemos ver la interesante información que se nos brinda desde el programa Órbita Laika, en relación con el Efecto Coriolis y el agua al salir por los desagües del hemisferio sur.

Gráficamente, podemos observar el Efecto Coriolis en las siguientes imágenes:

Como consecuencia de dicha desviación, el circuito o bucle completo-teórico (Tierra estática) de la circulación de los vientos desde el ecuador a los polos y viceversa, descrito con anterioridad, no se podrá completar.

Así, en la zona del ecuador, donde se encuentra el aire más cálido por efecto de la mayor radiación solar (latitud), el aire ascenderá (menor densidad) y se dirigirá hacia los polos (mecanismo de compensación para equilibrar la diferencia de presión), pero el Efecto Coriolis lo desviará hacia la derecha (como hemos visto en los videos y en las imágenes), por lo que a una latitud de aproximadamente 30º, su dirección se habrá hecho perpendicular a la original, haciendo imposible completar el circuito o bucle teórico de la circulación atmosférica, con lo que gran parte de los vientos descenderán y provocarán una zona de altas presiones y una vez en superficie, la mayor parte de estos vientos retornarán a la zona ecuatorial.

De esta manera, se cerrará el circuito o bucle, teniendo un recorrido desde el ecuador hasta el paralelo 30 aproximadamente y no hasta el 90 como en la circulación teórica en la que no existía movimiento de rotación y por lo tanto no se producía el Efecto Coriolis.

Este pequeño circuito o célula se denominará célula de Hadley.

Por otra parte, en los polos sucederá exactamente lo mismo pero en sentido descendente. Los vientos fríos descenderán hacia el ecuador, pero por el Efecto Coriolis se desviarán a la altura del paralelo 60
y su dirección se habrá hecho perpendicular a la original, haciendo imposible completar el circuito-bucle teórico de la circulación atmosférica, por lo que gran parte de los vientos ascenderán y provocarán una zona de bajas presiones y una vez en altura, la mayor parte de estos vientos retornarán a la zona polar.

Este nuevo circuito cerrado y completado se denominará célula polar.

Por último, entre las altas presiones de los 30º y las bajas presiones de los 60º, una tercera célula convectiva, (bucle) denominada de Ferrell, completará la circulación atmosférica en la troposfera, con lo que se habrá pasado de una célula o circuito teórico a los tres que encontramos en cada hemisferio.