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Lo más importante a recordar cuando uno se
enfrenta con flujos convectivos es que cuanto más alto
esté en la atmósfera, menores serán la
presión y densidad del aire. Lo que le comprime es
el peso del aire sobre él. En la cima del Monte Everest
hay menos aire por encima y la presión es menor.
Al nivel del mar, el peso de la atmósfera nos comprime
a 1 kg/cm2. Esta presión
no nos molesta porque el aire que está dentro de nosotros
está a la misma presión y los fluidos del cuerpo
(como la sangre), no se comprimen fácilmente. Por la
misma razón, los peces no tienen problemas con la
profundidad, aún a una profundidad de 100 metros, con una
presión 11 veces mayor (10 kg/cm2
por el agua, más el peso de la atmósfera) no
sienten molestias.
(Los buzos también aguantan esa presión,
siempre que el aire que respiran sea igualmente comprimido,
pero la mezcla debe cambiarse ya que sino tomarían
demasiado oxígeno y también se disolvería
mucho nitrógeno en su corriente sanguínea.)
A una altura de unos 15 km. solo está sobre nosotros
la mitad de la atmósfera, la otra mitad está
debajo, por lo que solo se soporta la mitad del peso y la
presión se reduce a la mitad.
Debido a la "ley de Boyle" (recibe el nombre de
Robert Boyle, 1627-91), la densidad también se
reduce a la mitad (despreciando la variación de
temperatura). Elevándose unos 5 Km. más, la
presión desciende a la mitad, hasta 1/4 de la del nivel
del mar y a los 15 km. es de 1/8. Todo esto es aproximado y
depende de la temperatura, pero la tendencia se ve claramente.
La cabina de un avión comercial volando a 10 km. de
altura, debe estar sellada y presurizada, porque los pasajeros
que respirasen aire a 1/4 de la densidad del nivel del mar,
estarían faltos de oxígeno y perderían el
sentido. En los raros casos en que un avión pierde su
presión, caen automáticamente una máscaras
conectadas con botellas de oxígeno que permiten a los
pasajeros respirar con normalidad, mientras el piloto desciende
rápidamente a una menor altitud.
Entre Más Alto Vayamos, Más Frío se Pone, ¿Porqué?
Cuando la atmósfera está estable, cuanto más
alto subamos, más frío estará el aire.
El aire está más caliente cerca del suelo, el
cual absorbe el calor recibido del sol. Está más
frío al nivel que vuelan los aviones comerciales, a los
10-15 km., la región de donde se irradia la mayoría
del calor hacia el espacio. Es por lo que las cimas de las
montañas son frías y las montañas más
altas tienen nieve en sus cimas.
(Aunque las capas más altas se hacen bastante
calientes de nuevo, porque absorben radiaciones UV y "extremas UV",
pero tienen poco efecto sobre lo que ocurre por debajo de
ellas).
¿Como ocurre exactamente?
Suponga que una "porción de aire" (aire
seco, ya que la humedad es un factor que consideraremos más
tarde) es calentada por el suelo y asciende. Más arriba
la presión es menor, por lo que el aire se expande: pero
la expansión lo enfría.
Del mismo modo, si por alguna razón la porción
fuese empujado hacia abajo, se volvería a comprimir y a
calentar por la compresión. Estos movimientos
arriba y abajo ocurren continuamente y el resultado final es
que, cuando las condiciones son estables, la temperatura cae a
razón constante cuando subimos.
El movimiento de la porción ascendente depende de su
entorno. Se enfría por la expansión pero, ¿y
si aún está más caliente que el aire que le
rodea? Si es así, continua ascendiendo y si no
desciende. Como veremos, aquí es donde la humedad del
aire tiene un efecto importante.
[ En un día corriente, el calentamiento directo por
el suelo solo mueve el aire unos cuantos cientos de metros,
quizás un kilómetro, y crea sobre el suelo una
"capa fronteriza" con muchos flujos convectivos. Los
movimientos a gran escala como las tormentas ocurren
,normalmente, por arriba (vea abajo).]
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Vapor de agua
En vez de calentar la Tierra, la luz solar puede evaporar
el agua de ella, especialmente de los océanos, que
cubren la mayor parte del globo terráqueo. El aire húmedo
se verá incluido de energía adicional,
proporcionada por el Sol cuando su calor evapora el agua.
Aunque el calor induce la convección, la humedad la puede
amplificar.
En el aire húmedo caliente es donde ocurren las
tormentas violentas y asimismo la superficie cálida del
océano es el lugar de nacimiento de las grandes borrascas
conocidas como huracanes o ciclones en América y tifones
en Asia.
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Veamos dos ejemplos de la humedad en acción.
En una tormenta, el aire caliente se eleva, como
en la convección normal. Cuando alcanza las regiones de
menor presión, se enfría debido a la expansión.
No obstante, el aire frío no puede contener tanta
humedad como el aire caliente y el agua extra se concentra. En
la convección moderada forma nubes (como en el
ejemplo de abajo), pero en una tormenta activa, hay muchas y se
convierten en lluvia.
Liberar el agua calienta
el aire, o mejor, frena su enfriamiento, debido a que el calor
usado por el Sol en evaporar el agua pasa de nuevo al aire.
Como resultado, el aire ascendente es aún más
caliente que el que le rodea y continua ascendiendo con
energía. Libera más lluvia y forma las altas
nubes de tormenta, que conocen bien los pilotos para
evitarlas.
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(En las tormentas con mucha
energía, el movimiento del aire elevándose puede
hacerse tan rápido que transporte las gotas de lluvia
hacia las partes superiores y más frías de la
nube, donde se congela, produciendo el granizo.
Algunos granizos son recogidos una y otra vez añadiendo
más capas de hielo en cada viaje de subida. Así
es como se forma el pedrisco.)
El dibujo mostrado aquí está obviamente en dos dimensiones, y no dice cómo está la sección transversal de la tormenta en dirección perpendicular al dibujo. Eso puede variar: algunas tormentas son aisladas y su sección transversal en tercera dimensión se asemeja a la del dibujo. En otro caso, la actividad de la tormenta se extiende en tercera dimensión por una gran distancia, creando una línea de chubasco. Si pudiera ver en un mapa de reflexiones de radar una línea de chubasco avanzando hacia usted, es muy improbable que esa tormenta no le llegue.
En un día cálido y claro, se pueden formar
muchas nubes blandas. Un avión ligero vuela a través
de la tierra y cada vez que pasa bajo una nube, el piloto nota
que se eleva. ¿Que está ocurriendo?
--Aquí
está la razón. El calentamiento del suelo por el
Sol ha creado muchas corrientes pequeñas de convección
elevándose. Su aire contiene humedad, no la suficiente
para una tormenta seria, pero suficiente para producir pequeñas
nubes cuando las gotitas de agua se condensan con el
enfriamiento por la ascensión del aire.
Las pequeñas nubes forman la parte superior de la
"capa fronteriza" cerca del suelo, con muchos flujos
circulantes. Cada nube se coloca en la cima de una corriente de
elevación convectiva, que alza al avión cuando
vuela a su través. Como "lo que sube debe bajar"
el piloto puede prever baches entre las nubes, donde el aire
baja de nuevo, como parte de la circulación convectiva.
Tales movimientos arriba y abajo pueden hacer que los pasajeros
de los aviones ligeros tengan un buen mareo.
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Detalles:
¿Quién escribió por primera vez "Todo el mundo habla del clima, pero nadie hace nada respecto a él"? La mayoría proclamará que fué Mark Twain (¡tan solo teclee las primera 5 palabra en un buscador de internet y verá!), pero no es necesario hacer esto. Tiene el estilo de Twain, pero en realidad las palabras aparecieron por primera vez en un editorial del periódico Courant de Hartford (Conn.) el 24 de Agosto de 1897, escritas por Charles Dudley Warner.
Warner era un buen amigo de Twain, quien había vivido en Hartford durante muchos años (se mudó antes de 1897). Era un hombre de periódico en Hartford y los dos habían colaborado en un libro en 1873 "The Gilded Age (La edad Dorada)." Warner también es recordado por otras citas, a saber, "La Política hace extraños aliados."
Relativo a la cita, vea en la red
http://www.m-w.com/wftw/99aug/082499.htm.
y más acerca de Charles Dudley Warner (y Twain) en
http://courant.ctnow.com/projects/twain/warner.htm
Preguntas de Usuarios:
"¿Qué no se Levanta el Calor?"
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Descompresión Repentina, a 8 kilómetros de altura
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¿Qué significa "lapse rate (proporción de pérdida)"?
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