Energía, atmósfera y clima: Interacciones y efectos en la Tierra

**Energía en la atmósfera: Radiación solar y terrestre**

El Sol y la Tierra, y todo cuerpo que no esté en el cero absoluto, emiten radiaciones en forma de radiación electromagnética. La radiación electromagnética está formada por ondas y por corpúsculos, naturaleza ondulatoria caracterizada por un espectro de ondas electromagnéticas de una amplia gama de longitudes que se propaga a 300.000 km/s en el vacío. Cualquier cuerpo con una temperatura mayor a 0 K es un cuerpo emisor de radiación. Según la ley de Planck, las longitudes de onda en las que un cuerpo emite energía son inversamente proporcionales a la temperatura.

Radiación solar

Conjunto de radiaciones que provienen del Sol. El espectro solar se puede dividir en tres segmentos:

• La radiación visible.
• La zona del espectro anterior a la luz visible, donde la mayor parte de la energía llega en forma de rayos ultravioleta.
• En la zona con longitudes de onda mayores de 0.7, donde la mayor parte de la energía llega en forma de radiación infrarroja.

El ozono (O₃) absorbe las radiaciones ultravioletas de onda corta. El oxígeno (O₂) absorbe las radiaciones UV de longitud de onda comprendidas entre 0.12 y 0.2. La mayor parte de la radiación visible atraviesa toda la atmósfera y alcanza la superficie terrestre. Las radiaciones infrarrojas son absorbidas por el agua.

Radiación terrestre

El suelo y la superficie del océano poseen energía térmica procedente de la absorción de los rayos del Sol, por lo que también emiten radiación hacia la atmósfera. La radiación que emite la Tierra es radiación infrarroja de más de 4 µm de longitud de onda. Esta radiación es absorbida en la atmósfera por los llamados gases de efecto invernadero: CO₂ y vapor de H₂O principalmente. La parte baja de la atmósfera se calienta como consecuencia de la absorción de los rayos infrarrojos emitidos por la superficie y emite de nuevo radiación de onda larga, parte hacia el espacio y parte hacia la superficie. Este proceso provoca que las temperaturas superficiales sean más altas, casi 30 ºC, de lo que serían si no existiese la atmósfera, por lo que se denomina efecto invernadero.

Balance energético global de la Tierra

El balance entre la energía recibida y la radiada al exterior ha permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la Tierra, con algunas desviaciones que se han traducido en cambios climáticos. La constante solar es la energía que llega del Sol hasta el límite superior de la atmósfera. Se refiere a una unidad de superficie que forma ángulo recto con la dirección de la radiación y tiene un valor de 2 cal/cm² por minuto. La constante sufre pequeñas variaciones. La energía del Sol que llega al exterior de la atmósfera se distribuye:

• Un 30% es reflejada por las nubes, la superficie terrestre y la atmósfera, y enviada de nuevo al espacio exterior. A esta se le denomina albedo.
• Un 20%, la cuarta parte de la energía incidente, es absorbida por la atmósfera.
• El 45% es absorbida en la superficie terrestre.
• De convección, calor latente, calor sensible.
• Un 15% es radiación de onda larga.
• Un 35% se pierde mediante el calor latente asociado a la evaporación.
• Un 5% se pierde por conducción directa a la atmósfera.

**Función reguladora y protectora de la atmósfera**

Filtro protector

La atmósfera absorbe parte de la radiación que procede del Sol antes de que esta llegue a la superficie sólida del planeta. Además, lo hace de forma selectiva. Son de suma importancia para los seres vivos. Las capas altas de la atmósfera funcionan como filtro:

• En la termosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía. Tal absorción produce el calentamiento de esta capa.
• En la estratosfera se absorbe la radiación ultravioleta de onda más corta, de efectos más letales para la vida. Esto da lugar al aumento de temperatura con la altura que se produce en esta capa.

La radiación ultravioleta de longitud de onda mayor de 0.29 llega a la superficie terrestre y es la que estimula la secreción de melanina y el bronceado de la piel, lo que en realidad es un mecanismo de defensa del organismo ante esta radiación.

Regulador del clima

• El albedo es una energía devuelta al espacio exterior. Su incremento, ligado a la presencia de polvo en la atmósfera, llevaría a un enfriamiento progresivo de la Tierra.
• La radiación electromagnética emitida por los océanos y los continentes es absorbida por los gases de la atmósfera, que junto con el calor latente y el sensible desprendidos, provocan su calentamiento y la reirradiación de esta energía de nuevo hacia la superficie.
• El efecto invernadero tiene una gran importancia biológica. Si no hubiese atmósfera y, por tanto, no hubiese gases con capacidad de absorción de radiaciones de onda larga rodeando la superficie sólida y líquida del planeta.
• La circulación general del aire en la atmósfera redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, disminuyendo las diferencias de temperatura entre el ecuador y las latitudes más altas.

**Normas que hay que seguir ante el riesgo de tormentas**

• Refugiarse dentro de un edificio y no tocar las cañerías, teléfonos ni aparatos eléctricos. Desconectar la antena de la televisión y cerrar puertas y ventanas.
• Los automóviles constituyen un buen refugio, ya que las ruedas son aislantes, pero hay que cerrar bien las ventanillas y las entradas de ventilación. Los aviones también son lugares seguros por estar herméticamente cerrados.
• Cuando sorprende una tormenta en el campo, no conviene caminar ni correr, ni permanecer en lugares elevados, ni situarse cerca de sitios puntiagudos.
• Es conveniente ponerse en cuclillas, no levantar nunca los brazos ni abrir un paraguas.
• Si se va en grupo, lo mejor es dispersarse, ya que si un rayo alcanza a un individuo, los demás podrían quedar afectados. Lo mismo hay que decir respecto a los rebaños de animales.
• Hay que retirarse de objetos metálicos, ya que son buenos conductores.
• No correr con calzado o ropa mojada, ni bañarse, porque la humedad es buena conductora.

**Fuerza de Coriolis**

La Tierra gira de oeste a este. La velocidad de rotación es menor en los polos que en el ecuador. Un punto de la superficie cercano a los polos y otro cercano al ecuador dan una vuelta completa en 24 horas, pero el recorrido del primero será menor que el realizado por el segundo. Por eso, en el hemisferio norte, el viento que parte desde un punto A hacia el norte tiende a adelantarse en la rotación, ya que los paralelos que va pasando cada vez son menores, lo que provoca un aumento de la velocidad en relación con la velocidad de rotación de la Tierra. Y si el viento parte del punto A y se dirige hacia el sur, se retrasa en la rotación. Lo contrario pasa en el hemisferio sur. Debido a la fuerza de Coriolis, cualquier fluido que se desplaza horizontalmente sobre la superficie de la Tierra tiende a desviarse hacia su derecha.