Capas Fluidas de la Tierra: Atmósfera e Hidrosfera, Interacciones y Dinámica

Interacciones y Funcionamiento de las Capas Fluidas: Atmósfera e Hidrosfera

S = AUH

• S: Sistema (Máquina Climática)
• A: Atmósfera
• U: Interacciones
• H: Hidrosfera

1. Introducción

Denominamos capas fluidas a la atmósfera y a la hidrosfera porque ambas están constituidas por fluidos: aire y agua, respectivamente.

Interacciones clave:

• El agua pasa de la hidrosfera a la atmósfera por evaporación.
• Al enfriarse, el agua se condensa y forma las nubes.
• Con la precipitación, el agua es devuelta a la Tierra en forma líquida o sólida y puede seguir varios caminos:
  • Escorrentía superficial: desplazamiento hacia zonas más bajas.
  • Retención: el agua es retenida por el suelo y los seres vivos.
  • Infiltración: el agua atraviesa capas permeables, generando escorrentía subterránea que circula hacia el mar.
• La biosfera retorna agua a la atmósfera por transpiración. Esta, unida a la evaporación, se engloba en el concepto de evapotranspiración.

2. El Efecto Mariposa y los Sistemas Caóticos

El efecto mariposa es un concepto que ilustra cómo pequeñas variaciones en las condiciones iniciales de un sistema caótico pueden generar grandes diferencias en el resultado final. La atmósfera es un ejemplo de sistema caótico, ya que presenta variables como humedad, presión, temperatura y vientos que cambian en breves períodos de tiempo. Aunque se midieran todas estas variables, no se podría predecir el comportamiento atmosférico con exactitud. Esta es la razón principal de la dificultad en las previsiones meteorológicas.

3. Funcionamiento de la Máquina Climática

El estudio de la máquina climática se realiza a partir de modelos. Estos modelos se basan en los movimientos generados por la existencia de un gradiente entre dos puntos.

*Gradiente: Diferencia en los parámetros atmosféricos (como temperatura, presión o humedad) entre dos puntos.

La existencia de un gradiente entre dos puntos en la atmósfera o la hidrosfera generará un movimiento de circulación del fluido.

Un gradiente térmico (diferencia de temperatura entre dos puntos) producirá un movimiento que transporta calor de un extremo a otro.

El comportamiento de la atmósfera y la hidrosfera es distinto debido a diferencias en:

• Densidad
• Compresibilidad
• Movilidad
• Capacidad para almacenar calor
• Capacidad para producir calor

3.1 Movimientos Verticales

Los movimientos verticales (ascendentes y descendentes) de ambos fluidos dependen de la temperatura, que afecta a su densidad. Los fluidos son más densos cuanto menor es su temperatura.

El sentido de estos movimientos depende de la capacidad de conducción del calor:

• Aire: Es muy mal conductor del calor. El aire superficial, más caliente y menos denso, tiende a ascender, enfriándose a medida que sube. El aire en altura, frío y más denso, tiende a descender, calentándose durante el descenso.
• Agua: Es mejor conductora del calor. Se calienta principalmente la capa superficial, permaneciendo más fría el agua del fondo. Esto dificulta los movimientos verticales, ya que el agua superficial, menos densa, no tenderá a descender.

3.2 Movimientos Horizontales

El desplazamiento de los vientos y las corrientes oceánicas entre zonas geográficas se debe al contraste térmico horizontal. Este transporte de calor amortigua las diferencias térmicas entre los polos y el ecuador terrestre.

4. Estructura y Función de la Atmósfera

4.1 Troposfera

Es la capa inferior de la atmósfera y termina en la tropopausa. Su altitud varía con la latitud y las estaciones. Su importancia radica en que los gases atmosféricos posibilitan la vida. La mayor concentración de estos gases cerca de la superficie hace que la presión atmosférica descienda con la altura. Esta disminución se conoce como gradiente vertical de temperatura.