Los ciclos de cambio que afectan a la temperatura continuarán indefinidamente, pero ¿a qué velocidad?

El hombre tiene la capacidad de cambiar la atmósfera y la temperatura de la tierra de forma consciente.

Ahora que está en boca de muchos el llamado cambio climático, voy a describir en este artículo los aspectos fundamentales del balance térmico de la Tierra, los factores internos y externos que influyen en la temperatura de la superficie terrestre.

La Tierra pierde calor.

Para comenzar, voy a hablar de la energía que pierde la Tierra. Es la primera contribución al equilibrio térmico. La estructura interna de la Tierra la conocemos a través de las ondas de sonido producidas por los terremotos y que se propagan por el interior de la Tierra. Estudiando los retrasos en la propagación de estas ondas y su intensidad, hemos llegado a conocer que tiene un núcleo sólido de hierro y níquel, un manto líquido y una corteza con estructura de placas que friccionan entre sí y con el manto, y que se renuevan lenta pero continuamente. La presión, y la densidad se incrementan con la profundidad, y también la temperatura. El interior de la Tierra es un sitio extremadamente caliente, y también el manto. Es la energía potencial convertida en calor la que originalmente producía este calor cuando se formó la Tierra, pero este calor ya no es predominante, y actualmente, en el interior de la Tierra el calor se genera debido fundamentalmente a procesos de desintegración radiactiva de los elementos pesados de su núcleo. Este calor se libera hacia la superficie, y cada metro cuadrado de la Tierra pierde 87 W en forma de radiación. Más o menos la energía necesaria para encender una bombilla de las antiguas.

Si sólo considerásemos el calor producido internamente, la Tierra sería un lugar muy frío, así que nos falta sumar la energía que se recibe.

La Tierra recibe calor.

La Tierra está en el sistema solar y el Sol – la estrella alrededor de la que orbita la Tierra– tiene mucho que ver en la base de nuestro clima. Está a unos 150 millones de kilómetros de distancia. No voy a entrar en formulaciones que se salen del ámbito de este artículo, pero se puede calcular la temperatura de la superficie del Sol sabiendo su luminosidad, y a partir de esa temperatura, la radiación que se genera. Así también podremos calcular la temperatura de equilibrio a cualquier distancia del Sol, debida simplemente a la radiación solar. Aplicando esto a la Tierra, nos da una temperatura de 279 Kelvin. Eso son unos 6ºC. Un poco fresco, ¿no? No olvidemos que es una primera aproximación teórica, considerando la Tierra como un “cuerpo negro” en equilibrio con la radiación solar, y nos da como resultado una temperatura que no parece disparatada. Vamos por buen camino, y quizás deberíamos afinar nuestras aproximaciones.

La aproximación que hemos hecho es claramente falsa. Hemos asumido que la Tierra es negra y se comporta como un cuerpo negro, que es un sistema ideal que absorbe toda la radiación incidente (la luz solar que llega), y que emite una radiación térmica que depende exclusivamente de su temperatura, que es alrededor de 300 Kelvin. Con esta temperatura, la radiación es obviamente infrarroja, y por tanto invisible. Así, la Tierra se vería negra desde el espacio, pero todos hemos visto maravillosas fotos de la Tierra desde el espacio, con un aspecto precioso de canica azul.

La razón de que se vea azul es porque parte de la luz solar, la parte visible, se refleja en la parte superior de las nubes, en el agua de los mares y océanos y las superficies de Tierra. Esta luz que emite la Tierra es más o menos una tercera parte de la que recibe del Sol. Esta fracción de luz reflejada se llama albedo terrestre. El albedo es una propiedad de los objetos astronómicos: el que una parte de la luz incidente se refleje.

Pues vamos peor. Si el albedo de la Tierra es de un tercio, esto significa que no se queda absorbido el resto, es decir dos terceras partes de la luz incidente. Y ¿qué pasa con la temperatura? Pues habrá que reducirla en un factor de dos tercios elevado a un cuarto, y esto nos dará 254 Kelvin, así que hemos empeorado la aproximación. 254 Kelvin es una temperatura bastante inferior a la de congelación del agua. Y si esa fuera la temperatura de nuestro planeta, la vida sería muy diferente de lo que es actualmente. ¿Está mal calculado? No. De hecho, para el caso de la Luna, que no tiene atmósfera, los cálculos se ajustan bien en su cara iluminada.

La Tierra tiene una atmósfera que conserva el calor.

Afortunadamente el cálculo anterior no es correcto del todo en el caso de la Tierra. Disfrutamos de una atmósfera que hace de manta, que nos permite tener unas temperaturas mucho más agradables que 254 Kelvin. La atmósfera tiene gases que producen el conocido efecto invernadero, evitando que la radiación infrarroja se escape, y haciendo que la temperatura de la superficie terrestre sea más alta y homogénea entre la noche y el día.

Entender la atmósfera es muy complejo, y debemos empezar por saber cómo se formó. Está claro que la Tierra tiene una gravedad insuficiente para retener los gases ligeros como hidrógeno o helio. Cuando se liberan estos los gases desde el interior de la Tierra fluirán hacia el exterior y se perderán. Al inicio de la formación de la Tierra, cuando estaban fundidas las rocas, desprendieron nitrógeno y dióxido de carbono. Estos gases son más pesados que el helio, y no escapan a nuestra gravedad, de forma que se quedan adheridos formando una atmósfera. Las rocas fundidas también proporcionaron algo de agua, pero los cálculos y la observación de otros planetas indican que no se produjo tanta agua como la que vemos hoy, así que suponemos que la mayor parte del agua que encontramos en nuestros océanos debió llegar a la Tierra en un bombardeo masivo de meteoritos de hielo hace unos 3800 millones de años. Este hielo hirvió y se evaporó, luego se enfrió y condensó siguiendo el conocido ciclo del agua. Al final se quedó en forma líquida llegando a cubrir el 71% de la superficie del planeta. Sabemos que el agua se mueve continuamente, se evapora y se vuelve a condensar. La lluvia disuelve el dióxido de carbono y éste acaba en el mar, fijándose en sedimentos. Así se redujo la cantidad primitiva de dióxido de carbono, mientras se generaban los continentes, y quedó una atmósfera de nitrógeno. En este ambiente surgió la vida sobre nuestro planeta. El oxígeno de nuestra atmósfera lo han producido las plantas mediante la conocida reacción de fotosíntesis. Inicialmente el oxígeno liberado por las plantas irá a oxidar los metales sedimentados (hierro y sulfuros), pero cuando termina de oxidarse todo lo oxidable, el oxígeno queda libre en la atmósfera, llegando al nivel del 21% que disfrutamos en nuestros días. El gráfico representa la evolución del porcentaje de volumen de oxígeno en la atmósfera terrestre en los últimos mil millones de años.

La atmósfera cambió, y seguirá cambiando.

Así que la atmósfera facilita la vida, pero también está modelada por la existencia de vida en ella. En principio hemos hablado de como las plantas han modelado y siguen manteniendo la atmósfera con sus niveles de dióxido de carbono y de oxígeno.

Todos estos cambios que han ocurrido en la atmósfera han sido extremadamente lentos, si se compara con el tiempo que lleva la humanidad sobre el planeta.

Ahora tenemos factores nuevos, los debidos a la actividad animal, y en especial a la humana. Hay infinidad de artículos que detallan como el hombre es capaz de alterar la composición química de la atmósfera.

El cambio más veloz, es el relacionado con los ciclos de la materia orgánica. El sedimento de materia orgánica, procedente de seres vivos se fosiliza en forma de carbón o petróleo, y el ser humano utiliza a diario estos fósiles para producir energía, mediante procesos de combustión que liberan dióxido de carbono a la atmósfera. Aunque el dióxido de carbono es el principal gas de efecto invernadero, hay otros producidos en otros procesos químicos inventados por el hombre.

En un futuro, el dióxido de carbono se volverá a sedimentar, y se volverá a convertir en sedimentos calcáreos arrastrados por la lluvia hacia los océanos, o bien en madera y oxígeno mediante la fotosíntesis. La cuestión está en que el ritmo de absorción de este gas es más lento que el ritmo de generación.

Los ciclos de cambio que afectan a la temperatura continuarán indefinidamente, pero ¿a qué velocidad? Muchos no son controlables por el hombre, pero otros claramente sí.

El hombre tiene la capacidad de cambiar la atmósfera y la temperatura de la tierra de forma consciente.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *