Calentamiento Global.
La
temperatura de un planeta viene determinada por su intercambio calórico con el
sol y la emisión de radiación hacia el espacio infinito descrita por la ley de
radiación conocida por la ley de Stefan Boltzman que reza lo siguiente:
La
potencia total emitida por un cuerpo negro es una función solo de la
temperatura
P/A =sT4
Donde, P/A es la energía por unidad de superficie y unidad de tiempo emitida por el
cuerpo negro. s es una constante de
valor 5,67 10-8 watt/m2K4.
El sol con temperatura
de 6000 K, emite según esta ley:
Ps = sAsT4= 3.86 x1026 vatios ; As
es
la superficie del sol.
Esta
energía a una distancia d del sol tiene una densidad superficial de: Ps/4pd2,
La distancia media del sol a la tierra es de 1.5 x 1011 m, por lo tanto un cuerpo a esta distancia recibirá
una potencia P=1367
W/m2.
La potencia total que
cae sobre la tierra se obtiene multiplicando esta cantidad por pR2 .
P=1.74 x 1017
vatios.
Un 30 % de esta energía es reflejada, así solo un 70% penetra hasta la
superficie: o sea
1.22
x 1017 vatios.
La
temperatura necesaria para que la tierra irradie esta potencia es de 255 K, sin
embargo la temperatura media del planeta tierra es de 286 K, esta diferencia se
explica por el efecto serra de nuestra atmósfera.
|
|
Temperaturas
de los planetas en función de la distancia al sol. Las
temperaturas más altas que las estimadas por la ley de Stefan Boltzman se
deben al efecto serra de su atmósfera, o a la producción de energía del
planeta mismo como es el caso de Júpiter. |
|
|
Detalle de la figura. Observe la gran diferencia que presenta venus, debido al efecto serra de su atmósfera. |
El
CO2 es un gas que produce efecto serra, tambien el metano u otros
gases de hidrocarburos contribuyen al efecto serra pero estos ultimos no son
estables en la atmosfera.
El
efecto serra en la atmosfera es similar, al planeta le llega energia en forma de
ondas electromagnéticas en el espectro visible, ver Fig. y el planeta
emite tambien ondas electromagnéticas pero de energia (o frecuencia, es lo
mismo) mucho menor, las ondas en el espectro visible pasan la atmosfera prácticamente
como en el vacío, no es así para las ondas emitidas por la tierra, estas son
ondas de mucha menor energia, y en la atmosfera hay moléculas capaces de
absorber esta radiación y volver a emitir en cualquier dirección, tambien
hacia atrás, de esta manera la radiación de la tierra no puede salir fácilmente
y la tierra tiene que calentarse para emitir mas radiación y mantener el
equilibrio: energia entrante por radiación solar= energia emitida por el
planeta tambien por radiación
|
|
P/S =5,67 108 vatios/m2
per 10000 K P/S = 7,34 107 vatios/m2
per 6000 K
|
|||
|
|
P/S =460 vatios/m2 per 300 K
|
En
los ultimos años la cantidad de CO2 a crecido enormemente tanto que
los científicos creen que este aumento es el responsable del aumento global de
la temperatura.
|
|
Aumento
del CO2 |
La
quema de combustibles fósiles es la causa del aumento del CO2 en la
atmosfera.
Un
confusión
muy frecuente es creer que las plantas contribuyen a la disminución del CO2
en la atmósfera,
esto no es así, el dióxido de carbono que conjuntamente con el agua es usado
por las plantas para producir biomasa liberando oxígeno
a la atmosfera, es otra vez producido en la descomposición de la materia orgánica,
consumiendo todo el oxigeno que habían liberado cuando la materia orgánica
estaba formándose. Los fenómenos que disminuyen el CO2 son la
formación de rocas calcáreas y la producción de fósiles, es decir materia
orgánica que por estar enterrada no es descompuesta ni comida por ningún
animal o bacteria.
|
|
Ciclo
de la biomasa, La biomasa se forma por efecto fotosíntesis, en la figura se
representa un esquema de este proceso: El CO2 de la atmosfera y el
agua tomada de la tierra producen carbohidratos que sirven para construir la
biomasa, de esta manera se extrae CO2 de la atmosfera. Cuando la
biomasa se descompone todos los átomos de carbono son al final oxidados y
convertidos en CO2 y reinyectados a la atmosfera salvo una pequeña parte que no es descompuesta y queda enterrada en
algún lugar formando lo que llamamos fósiles.
