Efecto Invernadero

Efecto Invernadero

Todos los cuerpos emiten radiación; estos rayos o fotones son ondas electromagnéticas que no necesitan ningún medio material para propagarse, más bien la materia dificulta su avance. Como cualquier onda, las electromagnéticas se caracterizan por su longitud de onda o alternativamente por su frecuencia, siendo ambas cantidades inversamente proporcionales: una onda larga es de baja frecuencia y una corta es de alta frecuencia. Se llama espectro electromagnético el (o un) conjunto total (o parcial) de ondas de diversas frecuencias.

La radiación emitida depende de la temperatura del cuerpo emisor en dos aspectos: por un lado, la cantidad de radiación aumenta tremendamente conforme lo hace la temperatura, y, por otro, su longitud de onda disminuye cuando la temperatura sube. En la atmósfera y el clima actúan dos tipos de radiación claramente distintos: la luz visible originada en el Sol y la radiación infrarroja (invisible) emitida por la Tierra. La enorme diferencia entre ellas se debe a la gran disparidad de temperaturas: el Sol emite su radiación como a 6 mil grados centígrados (ºC); en cambio, los elementos de la Tierra (el suelo, el mar, los casquetes polares, las capas atmosféricas, las nubes, etc.) lo hacen a temperaturas que andan alrededor de 0ºC. Por esta gran diferencia en su longitud de onda, a la radiación solar se le llama de onda corta, y a la terrestre, de onda larga, constituyendo espectros francamente ajenos.

Por estar a una cierta distancia del sol y tener un determinada capacidad para reflejar la radiación que llega, la Tierra debiera tener una temperatura característica de equilibrio llamada efectiva. Si el planeta estuviera mas lejos del sol sería más frío, y si fuera más negro sería más caliente. Naturalmente a mayor distancia de la fuente se recibe menos radiación, y un cuerpo más oscuro (o menos brilloso) absorbe más radiación. La temperatura efectiva es el resultado neto del balance entre la radiación solar (de onda corta) absorbida por la Tierra y la emitida (en onda larga) por ella misma. Los valores concretos del albedo planetario y de la distancia del planeta a la estrella determinan para la Tierra una temperatura efectiva de -18ºC, un valor muy diferente de la temperatura que realmente tiene el planeta (en su superficie), cuyo valor típico (promedio anual y global) es de +15ºC, ¡33ºC más arriba! Esta gran diferencia entre la temperatura efectiva y la real se debe al efecto invernadero (EI), que se da en cualquier planeta o satélite natural que tenga atmósfera. Es decir, si la Tierra no tuviera atmósfera sería 33ºC más fría, un planeta helado.

El efecto invernadero resulta de que el aire es (muy) transparente para la radiación de onda corta y (muy) opaco a la de onda larga. O sea que la atmósfera es un filtro radiativo, que deja pasar los rayos solares; unos de ellos son absorbidos por la superficie terrestre (y por los demás componentes de la Tierra), que se calienta(n) en consecuencia y entonces emite la radiación terrestre, que es detenida (absorbida) por la atmósfera y las nubes. Las capas atmosféricas (y las nubes) van sucesivamente absorbiendo, calentándose y reemitiendo (hacia arriba y hacia abajo) radiación térmica procedente de abajo. El resultado de este complejo mecanismo es sencillo: la atmósfera superficial es cálida y se va enfriando conforme uno asciende a través de ella. En realidad, el complejo dispositivo esbozado se complica más por mecanismos termodinámicos no radiacionales. En primer lugar, la convección atmosférica, consistente en que el aire inferior, al calentarse por el contacto directo con la superficie y por la radiación procedente de ella, se dilata, aligera y sube, al tiempo que las porciones frías (superiores) descienden, en un proceso continuo de mezcla vertical. En segundo lugar está el mecanismo de cambio de fase del agua, consistente en que el aire ascendente se enfría (principalmente porque la densidad y la presión de la atmósfera disminuyen con la altura) y entonces el vapor de agua contenido en él se condensa, pasando de la fase gaseosa a la líquida. Este proceso libera calor. De cualquier modo, el resultado neto es el ya mencionado: la temperatura disminuye con la altura. Es decir, aunque en última instancia el Sol es la fuente original de la energía térmica (o calor) contenida(o) en la atmósfera, ésta no se calienta por arriba sino desde abajo. Por supuesto, y debido al albedo planetario, no toda la radiación solar incidente es absorbida por la Tierra; una porción considerable es reflejada (y devuelta) hacia el espacio exterior. Tampoco toda la radiación terrestre es atrapada por la atmósfera (y las nubes); una parte se fuga (también) hacia el espacio. El EI es producido por la fracción absorbida de ambas radiaciones.

El nombre efecto invernadero proviene de su similitud con las instalaciones construidas para cultivar plantas en un ambiente más cálido que el exterior; dado que el techo de un invernadero tiene la misma propiedad de dejar entrar la radiación solar y bloquear la terrestre generada en su interior.

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