La temperatura de la tierra se mantiene debido a un equilibrio
entre el calor de la radiación solar que fluye desde el espacio y el enfriamiento
debido a la radiación infrarroja emitida por la superficie caliente de la
tierra y la atmósfera que se escapa volviendo al espacio. El sol es la única
fuente extrema de calor de la tierra. Cuando la radiación solar, en forma de
luz visible, llega a la tierra, una parte es absorbida por la atmósfera y reflejada
desde las nubes y el suelo (especialmente desde los desiertos y la capa de
nieve). El resto es absorbido por la superficie que se calienta y a su vez recalienta
la atmósfera. La superficie caliente y la atmósfera de la tierra emiten
radiaciones infrarrojas invisibles.
Si bien la atmósfera es relativamente transparente a la
radiación solar, la radiación infrarroja se absorbe en la atmósfera por muchos
gases menos abundantes. Aunque presentes en pequeñas cantidades, estas trazas
de gases actúan como un manto que impide que buena parte de la radiación infrarroja
se escape directamente hacia el espacio. Al frenar la liberación de la
radiación que provoca el enfriamiento, estos gases calientan la superficie
terrestre.
En un invernadero, el vidrio permite entrar la luz solar pero
impide que una parte de la radiación infrarroja se escape. Los gases en la atmósfera
terrestre que ejercen un efecto similar se llaman gases de invernadero, No se trata
ni de nitrógeno ni de oxígeno, los principales componentes de la atmósfera, sino
de trazas de gases que incluyen, por ejemplo, el vapor de agua, el dióxido de carbono
y el ozono.
El vapor de agua es el más importante gas natural de
invernadero en la atmósfera. De los gases de invernadero artificiales, los mas
importantes son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el oxido nitroso
(N2O) y los halocarbonos de los cuales los clorofluorocarbonos son las más
importantes. El ozono (O3), principalmente en la parte inferior de la atmósfera,
cuya concentración se ve afectada por las actividades humanas, es también un importante
gas de invernadero. Aparte de los CFCs, estos gases existen de modo natural. El
vapor de agua tiene un papel preponderante en la cuestión del efecto de invernadero
debido a que su concentración está vinculada a la de los demás gases a través
de un mecanismo de retorno. El recalentamiento, producido por los demás gases
de invernadero, aumenta la evaporación y hace que la atmósfera puede retener
mas vapor de agua, aumentando a su vez el recalentamiento.
Los diferentes gases absorben y atrapan cantidades variables
de radiación infrarroja. También persisten en la atmósfera por periodos diferentes
e influyen en la química atmosférica (especialmente del ozono) de diferentes
maneras. Por ejemplo, una molécula de CFC-12 tiene más o menos el mismo efecto
sobre la radiación de 10,600 moléculas de CO2. El efecto de una molécula de
metano es igual aproximadamente al de 21 veces del efecto del CO2, pero la vida
útil de la misma es mucho más corta.
El potencial de calentamiento mundial en la atmósfera (GWP)
es un índice que compara el efecto del recalentamiento en un lapso de tiempo
para diferentes gases con respecto a emisiones iguales de C02 (por peso).
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