Física y Medioambiente

Física y Medioambiente

... con

Francisco Jaque Rechea

Catedrático del Departamento de Física de Materiales de la UAM. Defensor del Universitario (elegido por el Claustro de la UAM el día 18 de febrero de 2010)

"Desde que en 1827 el matemático francés Fourier observó (se supone que tijeras de podar en mano) que ciertos gases, en particular el dióxido de carbono, retienen el "calor atmosférico" dentro de los invernaderos o más tarde, el Premio Nobel de 1903, el físico sueco Arrhenius, construye la teoría general del efecto invernadero y del calentamiento planetario, la Física y el Medioambiente iniciaron, como pareja de hecho, una fructífera colaboración que dura hasta nuestros días."

¿Cuál es la relación entre Física y medioambiente?

Has citado la capa de Ozono....

Sí, da la impresión de que la Física ha tenido una importancia decisiva....

Ahí me he perdido....

Entiendo.......Yo mismo a finales de agosto y en bañador....

Perdóname....Nos habíamos quedado en la Estratosfera....

¿Debo pensar que estoy ante el típico “físico loco”?......

Me estaba preguntando si un conocimiento tan detallado del medioambiente realmente nos protege frente al futuro.....

¿Hay algún proyecto de investigación en el que trabajes actualmente?

¿Pero no habíamos quedado en que la contaminación ha disminuido?.....

¿Y qué es lo que podemos hacer? La verdad es que no es muy halagüeño el futuro...

Sí, eso lo he leído o me lo ha comentado algún otro físico.....¡No pasáis una!, Qué nos queda.....¡Ah, sí! Las técnicas físicas que se aplican para todo esto....

¿Cuál es la relación entre Física y medioambiente?

Es muy evidente que las leyes Físicas están presentes y rigen muchos aspectosdel comportamiento del medioambiente considerado que esta formado por la Atmosfera y la Tierra, ambos bajo la influencia de la Radiación solar.

Así si consideramos la Atmósfera, nos adentramos en la Física de Fluidos. ¿Porqué?, pues por que si hablamos de la contaminación atmosférica, esta vive y se desplaza según la Dinámica de la propia Atmósfera. Un ejemplo lo tenemos en la catástrofe de Chernóbil, que sucedió en Rusia pero que a los pocos días se detectó en Escocia, como consecuencia de un movimiento de masas de aire. De modo que conocer la Dinámica de la baja atmósfera, aquella que va desde el suelo hasta los 10.000 m de altura, es fundamental para entender y predecir accidentes en nuestro medioambiente.

Pero es que además, la contaminación atmosférica está “globalizada”: puede existir un crecimiento del agujero de Ozono localizado en el centro de Europa (en el Hemisferio Sur es donde este fenómeno se manifiesta de manera más contundente) que, en pocas semanas, se desplace hasta el hemisferio Sur. Y para conocer la Mecánica de Fluidos tienes que conocer, a su vez, las bases fundamentales de la Física: las leyes de la Mecánica; de la Conservación de la Cantidad de movimiento, Momento angular, de la Energía así como otros procesos físicos como la propagación de Ondas sonoras y electromagnéticas, etc., etc.

Otro ejemplo: caso Prestige. Para conocer los desplazamientos de las corrientes marinas, que determinan el desplazamiento a su vez de las manchas de petróleo, se emplean métodos físicos, de los que hablaremos después.

Has citado la capa de Ozono....

Si, la contaminación en el mar o en la atmósfera pertenece a la Física Troposférica. Pero si miramos la Estratosfera, nos encontramos con la capa de Ozono que, como sabéis, es un absorbente de la radiación ultravioleta. En este caso estamos hablando de radiaciones electromagnéticas, del conocimiento de las ondas electromagnéticas, que representan el movimiento de los campos eléctricos y magnéticos. De manera que, para conocer el daño que se esta produciendo en la Capa de Ozono, usamos una gran variedad de procesos físicos: absorción, intensidad de la radiación, espectro electromagnético, etc. De nuevo, Física.

Un problema más global: el calentamiento de la Tierra y por tanto el cambio climático. Ahí la Física está tan implicada que vale la pena hacer un poco de historia sobre las personas que, en su momento, señalaron el camino:

En 1827, el matemático francés Fourier, observa, por primera vez, que ciertos gases, en particular el dióxido de carbono, retienen el “calor atmosférico”. Este fenómeno es similar al que él mismo observo en los invernaderos y por ello creó el termino "effet de serre". Desde entonces, el "efecto invernadero" ha sido el nombre utilizado para designar este fenómeno. Tyndall, físico irlandés de finales del XIX, destacado por sus investigaciones sobre la dispersión de la luz a través de las suspensiones coloidales y de sus estudios sobre el deshielo, profundiza en el estudio del clima y observa que gases como el CO2 presentes en la atmósfera absorben la radiación infrarroja que emite la Tierra, y por tanto pueden afectar al equilibrio térmico de nuestro Planeta. Y el tercero, el que realmente organiza toda la teoría del efecto invernadero y del calentamiento planetario, es el Premio Nobel de 1903, el sueco Arrhenius. De manera que fíjate si la Física tiene presencia en el conocimiento del medioambiente.

Sí, da la impresión de que la Física ha tenido una importancia decisiva...

Y la tiene... Para hacer todo ese cálculo uno se apoya en la emisión del “cuerpo negro”, ya sea del Sol o de la Tierra, como “cuerpo negro” imperfecto como consecuencia de la presencia de los gases de efecto invernadero...

Ahí me he perdido....

Bueno, un “cuerpo negro” es un cuerpo que emite toda la radiación igual que absorbe toda la radiación que le llega. La potencia P radiada por un cuerpo negro perfecto viene dada por la ley de Stefan: P = σT4 en donde T es la temperatura en grados kelvin y σ la constante de Stefen-Boltzmann. La radiación electromagnética que emite tiene su máxima intensidad a una longitud de onda (expresada en micrómetros µ ) dada por la ley de Wien: I ~ 3000/T . Así como la superficie del Sol se encuentra a una temperatura de ~ 6000 K su máxima intensidad se emite para una longitud de onda de 0.5 µ que corresponde al verde.

Por otro lado, la superficie de la Tierra se encuentra a una temperatura media de ~290 K y por lo que emite una radiación cuyo máximo esta centrado alrededor de 10 µ. Por tanto, si existen gases en la atmósfera que absorben esta radiación la energía emitida por la tierra se mantiene dentro de ella produciendo un sobrecalentamiento. Este fenómeno es el denominado

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