El Efecto Invernadero

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De todos es conocido el tan repetido término “efecto invernadero”. Vamos a ver en qué consiste, exactamente,este fenómeno.

Esta acepción es utilizada para representar el proceso de calentamiento atmosférico. Lo asemeja al efecto producido dentro de un invernadero convencional.

El plástico o vidrio de la cubierta de un invernadero es el encargado de impedir que los rayos solares incidentes vuelvan a emitirse fuera de él. Junto con la no renovación del aire, se sufrirá un calentamiento paulatino en el interior del recinto.

Una semejanza conocida por todos es el interior de un automóvil. Los rayos solares penetran a través de los cristales e impiden que el calor se pierda hacia el exterior; elevando la temperatura rápidamente.

Haciendo una trasposición, el invernadero sería nuestro planeta y el plástico envolvente serían los gases de efecto invernadero; principalmente CO2, CH4, NOx, CFC’s y vapor de agua.

Mecánica del calentamiento globlal

El Sol emite radiación, la cual llega a nuestro planeta. En términos energéticos llega a razón de 343 W/m2. Con el cielo limpio parte es reflejada por la atmósfera y la superficie terrestre (103 W/m2). La parte no reflejada es absorbida por la tierra y el mar (168 W/m2) y la atmósfera (72 W/m2).

La parte absorbida se emite nuevamente en forma de radiación infrarroja a la atmósfera, donde los gases invernadero la captan, evitando que se pierda toda en el espacio y permitiendo así al planeta tener una temperatura media de 15ºC.

La forma en la que estos gases retienen esta radiación es mediante el aumento de giros, vibraciones y tensiones en los enlaces de cada molécula de cada tipo de gas. En el caso del CO2 serían la tensión asimétrica y la flexión, tal y como se explica en la primera parte de esta serie.

Efectos del calentamiento global

El efecto invernadero no es un proceso negativo, sino al contrario; la retención de la radiación infrarroja por su parte es la que permite a la Tierra tener unas temperaturas aptas para el desarrollo de la vida. Si no existieran gases invernadero la temperatura media del planeta sería de unos -18ºC (véase Marte a -55ºC).

El problema radica en la concentración de estos gases. Conforme aumenta la concentración de gases invernadero, aumenta la retención de radiación infrarroja. Esto iría produciendo un calentamiento paulatino de la atmósfera del planeta. Como radical ejemplo tenemos nuestro planeta vecino Venus. Allí el efecto invernadero producto del 96% en CO2 de su atmósfera eleva la temperatura hasta los 464ºC, eso sí la presión es 90 veces superior.

En la Tierra estamos un poco lejos todavía de esos valores, con los actuales 350ppm solo ocupa un 0’035%.

Capacidad de retención térmica del CO2

La franja del espectro infrarrojo va de 0’7 μm (micrómetros = 10-6 m) a 1000 μm. Concretamente el CO2 absorbe fuertemente a las longitudes de onda de 4’26 μm y 15 μm por coincidir esta con su tensión asimétrica y su flexión molecular.

La radiación infrarroja emitida por la superficie y que debiera perderse en el espacio está entre los 12 μm y 18 μm. De esta franja el CO2 captura cerca de la mitad. Aunque a 4´26 μm no es importante su absorción por no haber en cantidad significativa.

Se puede obtener la cantidad de calor que irradia después de absorber la radiación infrarroja, para ello se utiliza la fuerza radiativa. Esta consiste en la energía que emite conforme a su concentración en la atmósfera.

Con la concentración actual de CO2 atmosférico de 350 ppm, este tiene una fuerza radiativa de 1’85 W/m2.

El CO2 es el principal culpable de retener el calor reflejado por la superficie mediante el aumento de flexiones y tensiones de sus enlaces. Esto produce que la atmósfera se caliente y tenga una temperatura óptima para la vida. El aumento de CO2 deriva en una obvia mayor cantidad de calor retenido en la atmósfera, desencadenando un aumento de la temperatura media.

 

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Cristian Cárdenas Escudero

Licenciado en Química, acercándose a la Física de puntillas. Ahora más ocioso de lo que me gusta. Lector de Ciencia y Ciencia-ficción, ¿hay algo más?. La estrategia siempre por turnos.

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