Efecto de invernadero

¿Qué es el Efecto de Invernadero?

 

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Nuestros vecinos espaciales, dejando a un lado la luna, son los planetas Martes y Venus.

¿Experimentan estos astros el efecto invernadero? 

Marte el planeta rojo de nuestro sistema solar presenta una atmósfera delgada por lo que el efecto de invernadero se hace débil y su superficie es mucho más fría que  la de nuestro planeta. La temperatura promedio en Marte es de -63° C con una temperatura máxima de  20° C y un mínimo de - 140° C .  El principal componente de la atmósfera marciana es el dióxido de carbono, en un 95,32% de su masa.

 

Venus, el segundo planeta desde el Sol, es a veces llamado el planeta hermano de la Tierra ya que los dos son muy similares en tamaño y en masa. Pero allí terminan las similitudes.  La atmósfera de Venus constituida principalmente por dióxido del carbono, casi ningún vapor de agua, y gotas de ácido sulfúrico ocasiona un efecto invernadero tan intenso que se alcanzan temperaturas superiores a los 450° C   una superficie más caliente que la del planeta Mercurio, el cual está más cerca del Sol. La alta densidad de la atmósfera produce una presión en la superficie de 90 veces la de la Tierra,  similar a la que se encuentra a 900 metros de profundidad en los océanos de la Tierra.

 

   
El tipo de radiación que emite un cuerpo depende de la temperatura a la que se encuentre. La radiación de un cuerpo a elevadas temperaturas está formada por ondas de alta energía y por consiguiente de frecuencias altas. Este es el caso de la radiación procedente del sol que en  elevada proporción penetra las diferentes capas atmosféricas. La energía remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias mas bajas. De acuerdo con lo anterior las observaciones desde satélites de la radiación infrarroja emitida por el planeta permiten deducir que la temperatura de la Tierra debería ser de unos -18 ºC. La temperatura promedio real del planeta es de 15 ºC y esto es una consecuencia de la absorción en parte de esta radiación reemitida  por los gases con efecto invernadero.

El sol opera como el reactor nuclear que suministra energía a todo el sistema planetario del que forma parte la Tierra. Las explosiones nucleares que ocurren en su superficie emiten energía radiante que viaja a través del espacio y llega a la parte externa de nuestra atmósfera con un flujo aproximado de 1.4* 103  W/m

Este flujo energético significa que a la capa exterior atmosférica de superficie unitaria  (1 m2), perpendicular a la línea que une la Tierra al Sol, le llega algo menos que 1 400  J cada segundo. Al multiplicar este valor por toda el  área del círculo de la Tierra y dividir este producto por toda la superficie del planeta se obtiene como resultado la cantidad media de energía que llega al planeta, la llamada constante solar media, igual a 342 W/m2

La capacidad de reflejar esta radiación incidente por diferentes fenómenos dispersivos es alrededor de un 30%. Es decir algo más de 100 W/m2 son devueltos al espacio por los diferentes componentes atmosféricos y los constituyentes de la superficie terrestre. Esta reflexión no se produce de manera uniforme en todas las regiones del planeta. Como tampoco el 70% de la radiación entrante es absorbida por igual en las zonas ecuatoriales y en los polos, ni en las capas superiores de la atmósfera se absorbe en la misma medida que en la superficie terrestre. Todo ello produce las corrientes térmicas convectivas y los fenómenos de vaporización y condensación, responsables en alto grado del estado del tiempo. 

Pero nos interesa poner atención en el destino de la radiación electromagnética heterogénea que es absorbida.  La longitud de onda de esta radiación está comprendida en un intervalo desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo (200 nm - 4 000nm). 

Buena parte de la radiación ultravioleta, especialmente la conocida como radiación dura de mayor contenido energético y por consecuencia de mayor poder de penetración,  es absorbida por la capa de ozono estratosférica, y se afirma que sólo un 9% de la radiación ultravioleta incidente, la más próxima al visible, es la que arriba a la superficie del planeta. 

La radiación infrarroja es absorbida por las moléculas de determinados gases existentes en las diferentes capas atmosféricas. Algunos gases, como el oxígeno y el nitrógeno son transparentes a casi todas las radiaciones, mientras que otros como el vapor de agua, dióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno son transparentes a las radiaciones de corta longitud de onda (ultravioletas y visibles), mientras que absorben las radiaciones largas (infrarrojas).En particular las moléculas del vapor de agua y del dióxido de carbono absorben intensamente a ciertas frecuencias de este tipo de radiación. En términos cuantitativos se estima que la energía correspondiente a la región infrarroja que llega al nivel del mar suele ser  un 49% de la que arriba a la parte externa de la atmósfera. 

La radiación visible experimenta diversos fenómenos dispersivos entre los que se encuentran los responsables del color azul de nuestra bóveda celeste. 

 

En suma, alrededor de la mitad de la energía solar que entra al planeta alcanza su superficie. El resto es reflejado al espacio o es absorbido por los gases componentes de la atmósfera.

La Tierra absorbe la mayoría de la energía que llega a su superficie y la reemite como calor. Los gases constituyentes de la atmósfera, tales como vapor de agua y dióxido de carbono absorben una parte del calor que se eleva y lo retornan a la Tierra. Se produce así un calentamiento de la superficie del planeta que recibe el nombre de efecto de invernadero.

 

El efecto de invernadero mantiene la temperatura promedio sobre la superficie de la Tierra en 15 °C. Si no existieran gases de invernadero la temperatura del planeta podría llegar a alcanzar - 18 °C, demasiado frío para la mayoría  de los organismos vivos.  En tal supuesto la mayor parte del calor irradiado desde la superficie del planeta podría perderse directamente hacia el espacio exterior.

 

Hasta aquí hemos examinado brevemente como este efecto ha condicionado una temperatura media en la superficie de nuestro planeta que favoreció el origen de la vida. No hay que olvidar que las proteínas (proteus, lo primero según los griegos) se desnaturalizan en el intervalo entre  45 - 60 ºC .

 

Si integramos a este efecto la cortina protectora de la radiación ultravioleta  dura protagonizada por la capa de ozono,  responsable de que solo llegue a la superficie de la Tierra un 9% de la radiación UV presente en los rayos solares, se comprende las condiciones especiales que se dieron en nuestra atmósfera para posibilitar el desarrollo de la vida.


Bibliografía:

Echerri Luis (2002): Tema 10 Cambio Climático y Efecto Invernadero. Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente. Libro Electrónico.

http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/00General/IndiceGral.html

 

U.S.EPA (2005): What is the problem? EPA'S Global Warming Site.

http://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/climate.html