La meteorología
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Description

El hombre se ha interesado por predecir los fenómenos meteorológicos desde la más remota Antigüedad, debido a la importante influencia que dichos fenómenos tienen en el desarrollo de la vida en general; no obstante, la meteorología, como ciencia, es relativamente joven. Gracias a sus teorías y estadísticas, en la actualidad podemos entender cómo tienen lugar los distintos fenómenos meteorológicos y explicar con exactitud las causas que los generan.
Si la curiosidad le lleva a interesarse por esta ciencia, la presente obra le ayudará a conocer la atmósfera y sus características.
Encontrará información precisa y detallada sobre la clasificación y la formación de los vientos, la evolución de los frentes y las perturbaciones, los diversos climas de la Tierra, las nubes y su significado, los mapas meteorológicos y sus símbolos, así como sobre los principales fenómenos atmosféricos (lluvia, nieve, granizo, bruma, niebla...). Todo ello acompañado de numerosas tablas y cuadros explicativos.
Con este libro descubrirá el lenguaje de la naturaleza y aprenderá a interpretar los signos y prever las evoluciones de los fenómenos atmosféricos.

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Informations

Publié par
Date de parution 04 mai 2020
Nombre de lectures 0
EAN13 9781646998364
Langue Español
Poids de l'ouvrage 2 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0015€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Exrait

A pesar de haber puesto el máximo cuidado en la redacción de esta obra, el autor o el editor no pueden en modo alguno responsabilizarse por las informaciones (fórmulas, recetas, técnicas, etc.) vertidas en el texto. Se aconseja, en el caso de problemas específicos —a menudo únicos— de cada lector en particular, que se consulte con una persona cualificada para obtener las informaciones más completas, más exactas y lo más actualizadas posible. EDITORIAL DE VECCHI, S. A. U.
A una «chica» que siempre amaré: mi madre.
El autor quiere agradecer a todos aquellos que han permitido la realización de esta obra. Un especial agradecimiento a mi padre por sus consejos.
También quiere agradecer a las agencias Salmoiraghi & Viagnò (Milán) y Oregon Scientific (Estados Unidos) por poner amablemente a mi disposición los catálogos de los instrumentos que producen y comercializan.
Traducción de Joan Artés.
Fotografías del autor.
Dibujos de S. Binaghi y D. Chokjin.
© Editorial De Vecchi, S. A. 2020
© [2020] Confidential Concepts International Ltd., Ireland
Subsidiary company of Confidential Concepts Inc, USA
ISBN: 978-1-64699-836-4
El Código Penal vigente dispone: «Será castigado con la pena de prisión de seis meses a dos años o de multa de seis a veinticuatro meses quien, con ánimo de lucro y en perjuicio de tercero, reproduzca, plagie, distribuya o comunique públicamente, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. La misma pena se impondrá a quien intencionadamente importe, exporte o almacene ejemplares de dichas obras o producciones o ejecuciones sin la referida autorización». (Artículo 270)
J. Oldani



LA METEOROLOGÍA
Índice
INTRODUCCIÓN
LA ATMÓSFERA
Estratificación
Composición
Características
Presión
Densidad
Temperatura
Humedad
El calentamiento solar
Cómo se propaga el calor
Las variaciones de temperatura
El gradiente térmico vertical
El gradiente adiabático
Estabilidad e inestabilidad
PRESIONES Y FRENTES
Altas y bajas presiones
Los frentes
Los frentes cálidos
Los frentes fríos
El frente ocluido
EL VIENTO
La fuerza de Coriolis
La clasificación de los vientos
La circulación atmosférica general
Los movimientos a gran escala
Los vientos planetarios de baja cota
Los vientos planetarios de cota alta
Los movimientos a escala media
Los monzones
Los ciclones
Los movimientos a pequeña escala
Las brisas
El foehn
El siroco
El lebeche
La tramontana
El mistral
Los vientos locales en el mundo
Los vientos locales españoles
LAS NUBES
La clasificación de las nubes
Las nubes altas
Las nubes medias
Las nubes bajas
Las nubes de desarrollo vertical
LOS FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS
La lluvia
La nieve
El granizo
La niebla
La bruma
El arco iris
La aurora
TEMPORALES Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS
La clasificación de los temporales
Los temporales frontales o ciclónicos
Los temporales orográficos
Los temporales térmicos o de calor
Los rayos
Los truenos
El fuego de San Telmo
EL CLIMA
Los factores que influyen en el clima
La latitud
La altitud
Las extensiones de agua
La vegetación
Las clases de clima
El clima tropical húmedo
El clima árido
El clima templado cálido
El clima templado frío
El clima nevado
El clima en España
PREVER EL TIEMPO: LÍMITES YPOSI BILIDADES
La escala meteorológica
Las estaciones de medición domésticas
Leer las cartas meteorológicas
La primavera
El verano
El otoño
El invierno
Los mensajes de las nubes
Las nubes altas
Las nubes medias
Las nubes bajas
Las nubes de desarrollo vertical
METEOROLOGÍA E INTERNET
COROLARIO N.º 1: METEOROLOGÍA Y VUELO LIBRE
Las corrientes ascendentes
La velocidad de ascenso
Detectar y reconocer una corriente ascendente
Las turbulencias
La turbulencia mecánica
La turbulencia térmica
La turbulencia shear
Los rotores
Cómo prever una turbulencia
Cuándo se crea una turbulencia
Algunos ejemplos
COROLARIO N.º 2: METEOROLOGÍA Y MONTAÑA
Algunos consejos útiles
La situación meteorológica en los Pirineos
Anticiclón
El pantano barométrico
Depresiones
La gota fría
Las situaciones típicas de la montaña
El frío
El calor
Temporales y lluvias imprevistas
Niebla, tormenta y whiteout
El riesgo de avalanchas
COROLARIO N.º 3: METEOROLOGÍA Y NAVEGACIÓN
Las olas
Los boletines de navegación
GLOSARIO
BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN
... intentemos, por ejemplo, prever el tiempo que hará dentro de un año en la misma fecha de hoy.
En primer lugar, habrá que escribir cuanto se sepa sobre el estado de la atmósfera en este momento y luego se tendrán que introducir en el ordenador los datos históricos (...).
Supongamos que el resultado sea: buen tiempo, sin nubes.
Ahora bien, se da la circunstancia de que, en algún lugar del planeta, una mariposa ha emprendido el vuelo justo en el momento en que el ordenador ha empezado a trabajar.
No se ha tenido en cuenta, pues, el ligero soplo provocado por el movimiento de sus alas... Eso bastará para modificar el pronóstico para el año siguiente: ¡lloverá!
Hubert Reeves
Actualmente, cerca de diez mil estaciones de control terrestre controlan los movimientos del aire, y otras cuatro mil han sido instaladas a bordo de naves que se apostan en pleno océano o en el interior de centralitas flotantes situadas en puntos estratégicos del globo. A esos centros se suman centenares de satélites que analizan la atmósfera constantemente y con los más sofisticados instrumentos. Todo está conectado las 24 horas del día con los centros de elaboración de datos, y quienes operan en esas estructuras tienen a su disposición el ordenador más potente jamás diseñado por el ser humano.
Sin embargo, ningún meteorólogo digno de tal nombre pretende establecer previsiones ciertas al cien por cien; tampoco se le pide que estas tengan una validez que supere las 24 horas o, como máximo, las 36 horas. Quienquiera que opere profesionalmente en el campo meteorológico sabe que, en este terreno, no sólo no existe la certeza para mañana, sino que, por añadidura, ni siquiera se tiene la seguridad de que el hoy se mantenga fiel a sí mismo. Ciertamente, si se está en medio de un desierto, en pleno verano y con una temperatura de 50° a la sombra, es fácil prever que al día siguiente todavía hará calor y que el sol no faltará. Pero la previsión se convierte en una apuesta si ese espléndido día se sitúa en la alta montaña.
Pero ello no significa que la meteorología no sea una ciencia exacta. Por el contrario, precisamente son sus teorías y sus estadísticas las que permiten entender cómo tienen lugar los distintos fenómenos y explicar con exactitud las causas que los generan. El problema, en todo caso, reside precisamente ahí, en las causas.
Y es por ese motivo que el lector irá advirtiendo, a lo largo del libro, que el uso del condicional es habitual. No se ha pretendido con ello parapetarse en un modo elegante de rehuir las afirmaciones directas; más bien se trata de una necesidad, inducida por una materia que versa sobre los movimientos del aire y del agua, dos elementos que nadie, ni los físicos más tenaces, han conseguido jamás someter a la férrea lógica de las matemáticas. De ahí la invitación a leer estas páginas con espíritu abierto, con la mentalidad de quien quiere adentrarse en el porqué de las cosas, sabiendo bien que tales «cosas» son fáciles de explicar «después» de que hayan tenido lugar. Por lo tanto, no se debe caer en la presunción de pensar que, al llegar a la última página, se podrá competir con las previsiones oficiales efectuadas con las técnicas de análisis más sofisticadas, cuando estas mismas técnicas muestran con frecuencia su falibilidad «humana».

LA BURLA DEL MAL TIEMPO
Waterloo, Bélgica, 18 de junio de 1815. En un bando, los ejércitos anglo-prusianos comandados por los generales Arthur Wellesley Wellington y Gebhard Leberecht Blücher y, en el otro, el ejército francés de Napoleón Bonaparte.
El ex emperador decide jugarse el todo por el todo y pone en liza la formidable potencia de fuego de su artillería, que se añade a la superioridad numérica de la infantería.
Al principio, la batalla parecía evolucionar a su favor, pero en el transcurso del combate los ejércitos aliados invirtieron la situación y castigaron a las líneas francesas.
Napoleón tuvo que aceptar la derrota y el exilio en la isla de Santa Elena, en medio del Atlántico. Esto es todo lo que habitualmente se explica en los libros de texto escolares.
En realidad, el verdadero protagonista de aquel evento fue el mal tiempo, que, en los días que precedieron a la refriega, se cernió sobre la llanura de Waterloo, anegándola por doquier.
El lodo y el agua absorbieron gran parte del impacto de las explosiones procedentes de las granadas francesas y permitieron a los anglo-prusianos soportarlas sin sufrir grandes daños. No fue por que sí que, en las horas previas al combate, los generales franceses intentaron convencer a Napoleón de que no aceptase el desafío y este no quisiera atender a razones; por segunda vez, fue burlado por los factores climáticos. De hecho, una situación análoga ya se había producido en 1812, cuando Napoleón intentó invadir Rusia, aunque, en aquella ocasión, lo que decidió la suerte del ejército francés fueron las condiciones meteorológicas; en particular, el terrible hielo del invierno ruso. Los franceses salieron de París en el mes de junio, en número de 600.000, y casi todos llegaron a Moscú en septiembre del mismo año, combatiendo prácticamente una sola vez.
Pero fueron diezmados por el frío y la nieve en el camino de regreso; sólo 100.000 consiguieron ver el Sena de nuevo.
Bastantes años después, ya en 1941, no le fue de modo muy distinto a otro invasor, esta vez germano y mucho menos simpático que el pequeño francés: Adolf Hitler. Este también decidió invadir Rusia en junio; también se vio obligado a luchar con el «general Invierno» y, asimismo, fue oportunamente derrotado.
Fue el prólogo de su derrumbe definitivo, que vino de la mano del desembarco de Normandía. Ni que se hubiese hecho adrede, también en esta ocasión fue en junio, concretamente el 16 de junio de 1944 —el célebre día D— y, una vez más, el clima fue determinante en el curso de la historia, puesto que la presencia de la niebla impidió a los alemanes, desprovistos de radar, percatarse de la llegada de los aliados.
El 16 de julio de 1969, el mal tiempo estuvo a punto de impedir el lanzamiento del Apolo XI, la nave espacial que permitió a Neil Amstrong, Edwin Aldrin y Mike Collins conquistar la Luna: una ulterior demostración de la medida en que la evolución atmosférica todavía puede condicionar la actividad humana y de lo difícil que es prever sus cambios.
LA ATMÓSFERA
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra, el volumen de aire en el que encuentran su origen los fenómenos meteorológicos que condicionan el clima. Casi todos los planetas que orbitan en el sistema solar tienen su propia atmósfera, pero la terrestre es la única que posee las características necesarias para dar lugar a las formas de vida que conocemos, una increíble variedad de animales y plantas que encuentran en el átomo del carbono su común denominador. Esto no quita que, en otros planetas, puedan existir formas de vida distintas a la nuestra y basadas en otros elementos químicos. Pero hasta ahora todas las investigaciones se han revelado vanas; tampoco es creíble que se pueda vivir en condiciones extremas como las que ofrecen los otros planetas del sistema solar. La atmósfera de Venus, por ejemplo, que está formada casi exclusivamente de anhídrido carbónico, es atravesada con frecuencia por lluvias de ácido sulfúrico y de ácido clorhídrico, y su temperatura es del orden de 500 °C.
Por otra parte, la atmósfera terrestre actúa verdaderamente como un escudo frente a los asteroides: los cuerpos celestes ambulantes que cada día se precipitan sobre la Tierra son millares, pero todos, incluso los más grandes, se desintegran antes de llegar al suelo (el roce con el aire los calienta hasta carbonizarlos).
Estratificación
El aire que circunda la Tierra está constituido por una mezcla gaseosa cuyas moléculas son atraídas hacia el suelo por la fuerza de la gravedad.
Esta capa gaseosa cambia de composición con la altura y se extingue a una cota de unos 800.000 m, la distancia que más o menos separa Zaragoza de Almería. Sin embargo, los gases necesarios para la vida se sitúan en los primeros 5.500 m, y la mayor parte de los fenómenos atmosféricos que más inciden en el tiempo se desarrolla dentro de los primeros 20.000 m de altitud.
Por otra parte, la atmósfera no envuelve la Tierra de manera homogénea y uniforme, sino que en los polos alcanza la menor altura, y en el Ecuador, la máxima, de modo que adopta una forma que no es exactamente esférica. Con todo, esto no altera su estratificación, término que hace referencia a las distintas capas de aire, dentro de cada una de las cuales tiene las mismas características químicas, físicas y térmicas. La primera capa es la troposfera. Va desde el nivel del mar hasta una altitud de unos 7.000 m, en los polos, y de 17.000 a 20.000 m, en el Ecuador.
La troposfera constituye la parte de la atmósfera en la que vivimos todos nosotros, y tiene una temperatura media al nivel del mar de 15 °C y, en sentido ascendente, una variación de temperatura (gradiente término vertical) del orden de 6,5 °C menos cada 1.000 m. Por eso, en verano pueden alcanzarse temperaturas de unos 30 °C, al tiempo que a 2.000 m de altura apenas se superan los 17 °C. Siempre al nivel del mar, la presión media del aire ( el peso con el que el gas que compone el aire comprime cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre ) se sitúa en los 1.000 hPa (un hectopascal viene a ser un kg/cm²) y su densidad es de 1,225 g.
El límite de la troposfera está situado en la tropopausa, una capa que se caracteriza por tener una temperatura media de –57 °C.
Su altura varía entre los 20.000 y los 30.000 m en los polos y en el Ecuador, respectivamente, según las temperaturas y presiones que se verifican en la superficie terrestre.
Inmediatamente encima se halla la estratosfera, que llega hasta los 50.000 m de altitud y encierra la capa de ozono que nos protege de las radiaciones solares. Aquí, la temperatura aumenta gradualmente con la altura hasta alcanzar los 20 °C. La presión, por el contrario, baja hasta 1 hPa y, en consecuencia, es mil veces más baja que al nivel del mar. Con la estratosfera limitan la estratopausa, la mesosfera y la mesopausa, tres capas que llegan al umbral de los 85.000 m de altitud y dentro de las cuales la temperatura desciende de nuevo hasta los –100 °C.
La presión cae hasta valores aproximados a las 2 centésimas de hectopascal unos (20 g/cm²), de modo que puede afirmarse que están muy próximas al vacío sideral. Antes de llegar al espacio en sí, todavía hay que atravesar la termosfera (que coincide en buena parte con la ionosfera), que alcanza los 600.000 m de altitud y dentro de la cual la temperatura vuelve a subir, a causa de las radiaciones solares ultravioletas, y la exosfera, el último confín de nuestro planeta, frontera que nos separa del espacio. Las temperaturas pueden alcanzar los 2.200 °C y el aire está tan ionizado que actúa como conductor de la electricidad.
La presión, en cambio, cae paulatinamente hasta asociarse a la mera presencia de las moléculas más ligeras —en vías de zafarse de la fuerza de la gravedad—, que se desprenden lentamente y se pierden en el espacio. Dicha presión se reduce a un valor de prácticamente cero.


La composición, la temperatura y la presión del aire varían con la altitud. Y precisamente sobre estas variaciones se basa la división de la atmósfera en diversas capas. En el gráfico de abajo, la altura de las diferentes capas está relacionada con las altitudes alcanzadas por las sondas aéreas más comunes y los satélites artificiales. Los aviones de línea vuelan generalmente por debajo de los 8.000 m.


El espesor de la troposfera, la capa de aire más próxima al suelo, que es la que permite vivir, no es constante: varía entre un mínimo de 7.000 m, en los polos, y un máximo de 20.000 m, en el Ecuador
Composición
El aire de la troposfera está formado por una mezcla gaseosa en la que predomina el nitrógeno en una proporción del 78%.
El nitrógeno es incoloro, inodoro y no participa en los procesos vitales, para los que es necesario el oxígeno, presente en sólo un 21%. El 1% restante está compuesto de otros gases, entre ellos, el argón o el anhídrido carbónico.
También está presente un importante componente de vapor de agua procedente de los fenómenos de evaporación: mares y lagos son calentados por el Sol, se evaporan lentamente y ceden parte de su contenido a la atmósfera. El porcentaje de vapor de agua puede variar mucho, depende de la presión. Y es precisamente en la continua modificación de estos parámetros donde se encuentra el origen de los fenómenos que caracterizan el tiempo.
LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LA ATMÓSFERA SECA A NIVEL DEL MAR
Gas
Símbolo (en volumen)
Porcentaje
Nitrógeno
N 2
78,084
Oxígeno
O 2
20,95
Argón
Ar
0,93
Anhídrido carbónico
CO 2
0,03
Neón
Ne
0,002
Helio
He
0,0005
Metano
CH 4
0,0001
Criptón
Kr
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EL AGUJERO EN LA CAPA DE OZONO
El ozono es un gas que, en estado libre, se concentra en casi su totalidad entre los 15.000 y los 40.000 m de altitud, en una capa de la estratosfera llamada «ozonosfera» y que actúa como filtro de las radiaciones ultravioletas de los rayos solares.
Precisamente son estas radiaciones las que, al impactar con las moléculas de oxígeno y ozono (formadas por la unión de tres átomos de oxígeno) de la ozonosfera, originan una serie de reacciones de signo opuesto y complementarias: el oxígeno se transforma en ozono y este nuevamente en oxígeno.
Este proceso aseguraba la constante presencia de ozono. Pero desgraciadamente el pasado nos hipoteca: durante años se ha venido registrando una disminución de la capa de ozono que protege el planeta, fenómeno relacionado con la contaminación atmosférica y, en particular, con la presencia en el aire de gas clorofluorado (esto es, el que se venía empleando ampliamente en el funcionamiento de los frigoríficos, los acondicionadores de aire y los envases de aerosoles), que divide las moléculas de ozono y genera oxígeno y cloro. Este último elemento, presente en el aire en forma de radicales libres, ataca a su vez a otras moléculas de ozono, que da lugar a una especie de reacción en cadena que se autoalimenta. Las consecuencias de esta situación son graves y van desde el aumento del cáncer de piel al incremento de las temperaturas medias, fenómeno también vinculado a la presencia en la atmósfera de compuestos sólidos (polvo), debida en ocasiones a las erupciones volcánicas y a la disgregación de los meteoritos y, actualmente, dependiente sobre todo de la polución industrial.
Características
Como ya hemos dicho, el aire está formado por dos gases principales y por muchos otros componentes secundarios, gaseosos, sólidos y líquidos. Sus características son muy diversas y pueden estudiarse mediante las teorías y las leyes que rigen el movimiento de los gases. Las moléculas de un gas se mueven de un modo totalmente desordenado, lo cual hace imposible prever ese movimiento y las interacciones recíprocas que se dan en su seno. Cuando una molécula encuentra un obstáculo, cambia de dirección y desprende parte de su propia energía en forma de calor. Esta reacción es más violenta cuanto más fuertes sean las colisiones y, por lo tanto, cuanto más veloces sean los desplazamientos moleculares.
Si comprimimos un gas y disminuimos su volumen, las moléculas que se mueven en su interior acabarán por encontrarse unas con otras con mayor frecuencia, con lo que se genera una importante producción de calor, que a su vez elevará la temperatura del gas.
Por el contrario, si dejamos que el gas se expanda, se producirá el fenómeno contrario: se distanciarán las colisiones entre una molécula y otra, con la consiguiente disminución de la temperatura. Como comprimir o dilatar un gas significa variar su presión, puede afirmarse que presión, densidad y temperatura son tres magnitudes estrechamente interrelacionadas.
Como el aire también es un gas, resulta fácil prever su comportamiento cuando se conoce el estado (y, por lo tanto, el valor de la presión, de la densidad y de la temperatura) y la cantidad de valor de agua, siempre presente en su interior, el parámetro que más que ningún otro condiciona las precipitaciones o la formación de nubes.
Presión
La presión del aire es un parámetro que se relaciona directamente con su peso molecular y, consiguientemente, con la fuerza con que aquel es atraído por la Tierra.
Para explicar en pocas palabras el fenómeno, podemos imaginarnos las moléculas de aire puestas una encima de otra, ordenadamente, más o menos como si fuesen monedas. La primera molécula, la que está debajo de todas las demás, debe soportar el peso de toda la columna, peso que a su vez la molécula en cuestión transmite al terreno.
Del mismo modo, si nos referimos a la unidad de superficie, tendremos la denominada «presión en el suelo», el parámetro con el que se indica con cuánta «energía» el aire presiona el suelo.
Está claro que si, en lugar de medir el peso soportado por la molécula más próxima al terreno, verificamos el que recae sobre una molécula situada más arriba, por ejemplo a 2.000 m de altura, dicho peso será menor, puesto que vendrá determinado solamente por el de las moléculas que están encima de ella, y no se verá influido por la masa constituida por las moléculas que quedan por debajo. En este caso, y refiriéndonos siempre a la unidad de superficie, ya no se hablará de «presión en el suelo», sino de «presión relativa a la cota», parámetro que sólo tendrá un sentido completo si se especifica a qué distancia del suelo se refiere y que, obviamente, tenderá a decrecer a medida que se ascienda.
De ello se deduce que la presión del aire es más alta al nivel del suelo que en una cota elevada y disminuye cuanto más alta sea esta. Por otra parte, dado que la atmósfera no circunda la Tierra de manera homogénea, sino que tiene un mayor espesor en el Ecuador, la presión también se hará eco de ello.
En meteorología, la unidad de medida de la presión es el hectopascal, cuya abreviatura es hPa, y que expresa la presión ejercida por una masa de 1.013 g sobre una superficie de 1 cm².
La presión atmosférica de referencia, que es la que se usa para definir como «alta» o como baja» una presión local, es de 1.013 hPa y, de hecho, coincide con la denominada «atmósfera», antigua unidad de medida, actualmente en desuso, que coincidía con la presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura, instrumento usado por Enrico Torricelli en el siglo XVII para poder recabar datos. La presión de 1.013 hPa coincide con la presión que ejerce sobre el suelo una columna de aire, a una temperatura de 0 °C, al nivel del mar y a una latitud de 45 grados (para que nos hagamos una idea, a la altura de Milán o Grenoble; la costa septentrional española todavía está cerca de los 43 grados). Las variaciones de presión son de capital importancia paras las previsiones meteorológicas: en general, cuando la presión del aire disminuye, el tiempo se torna lluvioso, mientras que si aumenta, se vuelve apacible.
En los ámbitos técnicos, la presión se mide en pascales (Pa).


Mecanismo de funcionamiento de un barómetro aneroide


Evolución de la presión, expresada en hectopascales, según la cota
Densidad
El término densidad expresa la cantidad de materia contenida en un volumen de referencia. Por lo que respecta a un cuerpo sólido, la densidad es un dato fijo, en el sentido de que, por ejemplo, al calentar o enfriar una pieza de hierro, su densidad no varía. En los gases, por el contrario, la densidad está vinculada a la temperatura y a la presión, con lo que varía muchísimo.
Las moléculas de aire, por ejemplo, cuando se calientan con el Sol, tienden a absorber la energía desprendida por el calor, se excitan y se alejan unas de otras. El aire se vuelve menos denso, se hace más ligero y tiende a ascender. El frío, en cambio, ejerce una acción opuesta: compacta el aire y lo vuelve pesado, con lo que provoca su descenso hacia el suelo.

LA ESCALA DE MEDIDA DE LA TEMPERATURA
La escala Celsius es la más utilizada, pero hay otras.
Existen también la Fahrenheit, propuesta por el físico alemán Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736), en la cual el intervalo 0-100 de la escala Celsius corresponde a 32-212 grados Fahrenheit (símbolo ° F); y la escala Kelvin, propuesta por el físico irlandés William Thomson Kelvin (1824-1907), que mide la denominada «temperatura absoluta» (símbolo ° K). La escala Kelvin utiliza la misma unidad de medida que la Celsius (grado centígrado y grado Kelvin coinciden), pero hace que su cero corresponda con la temperatura mínima teóricamente alcanzable (–273,16 ° C ) o «cero absoluto». Cero grados centígrados corresponden, pues, a 273,16 ° K. Cabe decir que el cero absoluto nunca se ha alcanzado experimentalmente, ni probablemente se alcance jamás.
Como ya hemos visto, la temperatura de un cuerpo es proporcional al estado de excitación de sus partículas.
El cero absoluto corresponde, según la mecánica clásica, a una total ausencia de excitación molecular, estado absolutamente teórico que llevaría a los electrones presentes en los distintos átomos a precipitarse sobre su núcleo.
El cero absoluto corresponde a –459 ° F. Lo más parecido al cero absoluto es la temperatura que se alcanza en las profundidades del espacio exterior, 3 grados por encima. El calor que se encuentra por todas partes evita que se llegue al cero absoluto.
Temperatura
¿Qué diferencia hay entre temperatura y calor? Para muchas personas, se trata de términos sinónimos y, en la práctica, puede considerarse que es así, dado que, si la temperatura es alta, hace calor, y si es baja, hace frío.
Sin embargo, en términos científicos las cosas son diferentes, porque el calor es una forma de energía que puede ser transferida de un cuerpo a otro, mientras que la temperatura es una magnitud relacionada con el estado de agitación molecular de un cuerpo y, más exactamente, con la energía cinética de sus moléculas.
Un par de ejemplos: si sumergimos una botella de agua caliente en un barreño con agua fría, podremos comprobar que al cabo de poco tiempo ambos líquidos estarán a la misma temperatura, ambos tibios. El agua caliente habrá cedido energía a la fría. Si, por el contrario, sumergimos las manos en dos barreños llenos, respectivamente, de agua caliente y de agua fría, recibiremos dos sensaciones distintas; nos parecerá que la temperatura del líquido más caliente todavía es superior a la que tiene en realidad.
Oficialmente, el calor se mide en julios, pero es más común el uso de la caloría como unidad de medida: esta equivale a 4,18 julios e identifica la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14,5 a 15,5 °C.
En cambio, la temperatura se mide en grados: el estado de agitación molecular (estado térmico) de una mezcla de agua y hielo puesta al nivel del mar se define como grado «0», mientras que el de agitación del agua cuando hierve indica el grado «100».
Dado que esta escala de 100 grados fue establecida por el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), se denominan «grados centígrados» o «grados Celsius» (símbolo °C).
La temperatura se mide con un termómetro, instrumento que basa su funcionamiento en la dilatación que experimenta un líquido (alcohol) o un metal (mercurio) al variar la temperatura.
El termómetro digital cuenta con un sensor, y sus datos se visualizan por medio de números.
En meteorología se utilizan mucho los termómetros de máxima y de mínima, que permiten recabar la temperatura extrema en un periodo determinado.
A los termómetros se añaden los termógrafos, instrumentos que registran las variaciones de temperatura que se han producido en un espacio de tiempo y las presentan en forma de gráfico.
Humedad
El aire siempre contiene cierta cantidad de agua, en forma de vapor, que proviene bien de la evaporación de los mares y de los lagos, bien de la transpiración de las plantas. El vapor de agua en estado gaseoso es invisible, pero se hace visible en cuanto se condensa y asume la forma de gotas de agua, más o menos diminutas, o de agujas de hielo; es decir, niebla, lluvia o nieve. Ahora bien, para condensarse, el vapor tiene que enfriarse hasta alcanzar su punto de rocío o de condensación, una temperatura que no es absoluta, pero que constituye un parámetro relacionado con las condiciones de humedad del aire, en particular de la humedad absoluta y de la relativa.
Se denomina «humedad absoluta» a la cantidad de vapor de agua contenida en 1 m 3 cúbico de aire, parámetro que normalmente se mide en gramos por metro cúbico (g/m 3 ) y que expresa, de manera directa, cuánta agua hay en el aire en un lugar determinado, a una hora concreta y en unas condiciones climáticas específicas.
En cambio, la humedad relativa mide la relación entre la humedad absoluta y la humedad máxima que se podría alcanzar sin que el vapor se condensase. Se trata de la relación entre la cantidad de agua presente en el aire y la que todavía se le podría incorporar en las mismas condiciones de presión y de temperatura. La humedad relativa se expresa en porcentaje. Si este es bajo, significa que el aire puede absorber aún mucho más vapor y, por lo tanto, es bastante seco, mientras que si el porcentaje es alto, el aire se halla próximo a la condensación.
Volviendo al punto de condensación, veamos un ejemplo que aclarará mejor el concepto que muchas explicaciones. Supongamos que la humedad relativa de una masa de aire es del 70%. Eso significa que dicho volumen de aire podría admitir un 30% más de vapor sin que se condensase. Pero si la temperatura desciende, el aire disminuirá de volumen sin que se modifique la cantidad de vapor que contiene. Por lo tanto, la humedad relativa aumentará progresivamente hasta alcanzar el 100%. Cuando se llega a este punto, el aire se «satura» y ya no puede absorber ni la más pequeña cantidad adicional de vapor de agua. Si la temperatura sigue bajando o si, por cualquier causa, el volumen de esa masa de aire disminuye, el vapor empezará a evidenciarse, concretamente en forma de niebla o de nube. La temperatura a la que el aire queda saturado es el punto de condensación, que varía en función de las condiciones locales.
Entre los parámetros que normalmente se usan para indicar la cantidad de vapor presente en el aire, hay que citar también la humedad específica; es decir, la cantidad de vapor de agua contenido en 1 kg de aire (se expresa en g/kg).

EL HIGRÓMETRO Y EL PSICÓMETRO
Para medir la humedad se utilizan dos instrumentos: el higrómetro y el psicómetro. El primero visualiza la humedad relativa del aire sobre la base, en la mayor parte de los casos, de la tendencia a la deformación que muestran ciertas sustancias orgánicas (sobre todo el cabello humano) cuando son expuestas a variaciones de humedad.
Más preciso en cuanto a indicaciones, pero de uso más complejo, el psicómetro es un instrumento que permite verificar la humedad relativa en el aire a través de dos termómetros iguales entre los que se ha fijado un mecanismo giratorio. Uno de los termómetros está envuelto en una gasa empapada. Cuando se hace rotar el instrumento, el termómetro expuesto al aire indica la temperatura del ambiente, mientras que el envuelto en la gasa empapada muestra una temperatura inferior, resultado de la evaporación del agua contenida en la gasa. La diferencia de valores entre los dos termómetros permite calcular el porcentaje de humedad.


Funcionamiento de un higrómetro de pelo
EL CICLO DEL AGUA
Una de las características principales del agua es la de poder dar lugar con relativa facilidad a los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
Líquida a temperatura ambiente, el agua se transforma en vapor si se la calienta por encima de 100 ° C , y en hielo, en ambientes bajo cero.
Este comportamiento guarda una estrecha relación directa con la forma asumida por la molécula de base, constituida por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno.
La unión que hace que los tres átomos se vinculen entre sí es, de hecho, de tipo covalente, término que indica la tendencia del oxígeno a «unirse» al hidrógeno, atrayendo hacia sí los electrones de este último y dando lugar a una molécula ligeramente polarizada; es decir, dotada de una parte de carga positiva y otra de carga negativa.
Esta estructura facilita que las distintas moléculas se unan entre sí formando una red, pero no permite crear vínculos muy fuertes.
Basta un mínimo de energía adicional, que es suministrada por el calor, para deshacer la unión y que el agua se transforme en vapor, mientras que, con menos energía, el agua se estabiliza y se solidifica.
El 97% del agua del globo conforma el mar, y sólo el 3% restante es agua dulce, dos tercios de la cual se concentra en el hielo de los casquetes polares.
De todos modos, a pesar de esa fuerte concentración, es el Sol el que hace posible que haya agua disponible para el conjunto de los seres vivos.
En realidad, es el calentamiento solar el que provoca la evaporación del agua, cuyas moléculas, transformadas en vapor, ascienden gracias a las corrientes de aire.
Allí, el vapor se enfría, se condensa y el agua regresa a la tierra en forma de nieve o de lluvia. El agua que cae en el océano está disponible de inmediato para iniciar un nuevo ciclo, mientras que la que cae en el suelo vuelve al mar, por efecto de la gravedad, después de formar parte de lagos y ríos.


Esquema explicativo del ciclo del agua. La humedad que se eleva del mar y de los lagos da origen a las precipitaciones. El agua que cae sobre el terreno regresa de nuevo al mar y a los lagos por medio de los ríos y los torrentes

LA ATMÓSFERA ESTÁNDAR
El aire, en sus desplazamientos dentro de la atmósfera, cambia continuamente de características. Para establecer sus parámetros y poder estudiarla sobre la base de datos conocidos y fijos, se ha definido un aire «tipo», llamado «atmósfera estándar». Al nivel del mar, esta atmósfera tiene las siguientes características:
•   presión: 1.013,2 hPa ;
•   temperatura: 15 ° C ;
•   humedad: 0 % .
El calentamiento solar
La mayor parte de los rayos del Sol pasa a través del aire sin calentarlo o calentándolo poco, según la cantidad de vapor de agua y de polvillo presente en él. Es la tierra la que caldea el aire al reflejar los rayos solares. Pero no toda la energía solar llega a la tierra, ni toda procede de la reflexión. Es más, de media, solamente el 43% de la energía que alcanza nuestro planeta llega al suelo. Un porcentaje elevado se detiene en las nubes (donde es reflejada o absorbida), y precisamente de este fenómeno se deriva que, cuando el cielo está cubierto, normalmente hace frío.
Así pues, a los efectos del calentamiento del terreno, cuenta mucho el valor de la latitud terrestre y la consiguiente inclinación con la que los rayos solares inciden en el suelo. Cuanto más perpendicularmente lo alcancen, mayor será su impacto: ni que decir tiene que las zonas ecuatoriales son más cálidas que las polares, en las que los rayos entran muy oblicuos.
En relación con la irradiación solar y, en consecuencia, con el calentamiento de la superficie terrestre, y en contra de lo que se pudiera pensar, la proximidad o la lejanía de la Tierra respecto al Sol no es un factor demasiado importante. La máxima distancia entre ellos (afelio) se da, de hecho, en pleno verano, sobre el 2 de julio, cuando hace calor, mientras que la máxima proximidad (perihelio), sobre el 2 de enero, en pleno invierno.
Por el contrario, la configuración y la morfología del terreno tienen su importancia en lo referente a la irradiación solar: las zonas llanas o cóncavas, por ejemplo, retienen más el calor que las pendientes y las colinas; la nieve refleja casi todas las radiaciones que impactan en ella (y por eso es blanca y está fría), mientras que las superficies oscuras absorben casi toda la energía que les llega; sólo reflejan entre el 10 y el 15% de la misma. La hierba tiende a reflejar sólo las radiaciones cuya longitud de onda se corresponde con la del color verde, mientras que el agua refleja los rayos del Sol según el ángulo con el que estos impacten en ella: cuando el Sol está en lo alto, el agua refleja el 2% de la radiación, mientras que en el ocaso, la reflexión llega al 35%.
Así pues, la Tierra no se caldea uniformemente, sino que responde de manera distinta según la zona y da origen a diversos calentamientos del aire, influyendo en sus movimientos horizontales y verticales.
Por lo demás, las variaciones del calor también se deben a la evaporación más o menos intensa del agua y, por lo tanto, del nivel de humedad del aire, otro parámetro que condiciona notablemente el clima.

LATITUD Y LONGITUD
La latitud individualiza la altura de un determinado punto del globo respecto al Ecuador, y se mide en grados.
El Ecuador tiene latitud cero, mientras que los polos tienen una latitud de 90 grados, Norte y Sur, respectivamente. La latitud influye en la duración del día y de la noche, así como en el ángulo con el que los rayos del Sol impactan en las distintas zonas de la Tierra. Por otra parte, tanto la duración del día como el ángulo de incidencia citado van cambiando en el transcurso del año, a medida que el planeta gira en torno al Sol, a causa de la inclinación de 23 grados y 27 minutos que tiene el Ecuador en relación con la órbita terrestre.
Muchas personas confunden la latitud con la longitud, y otras piensan, sin más, que son sinónimos. En realidad, la longitud es un parámetro distinto de la latitud, y sirve para señalar la posición de un lugar concreto respecto al meridiano que pasa por la ciudad inglesa de Greenwich, que se toma a escala internacional como meridiano de referencia.
Todos los lugares situados a la derecha del meridiano de Greenwich se encuadran en la longitud definida como «Este»; los que están a la izquierda, en la longitud «Oeste».
Con la latitud y la longitud de un punto dado se define su posición exacta en la superficie terrestre.
Madrid, por ejemplo, se encuentra a 40 grados, 25 minutos de latitud Norte, y a 3 grados, 45 minutos de longitud Oeste.


Latitud y longitud son las coordenadas angulares que permiten identificar con p

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