La transparencia, opacidad y propagación de las ondas electromagnéticas en la Tierra. Termodinámica en la atmósfera.

 

Las sustancias frente a la propagación de una onda electromagnética a su través pueden ser transparentes, si dejan pasarla, u opacas si no la dejan pasar. Esto ocurre por la dualidad onda corpúsculo que poseen las ondas electromagnéticas.

Una sustancia tiene sus átomos, moléculas...a una distancia determinada; la onda que le llega tiene una longitud de onda que es como si tuviera corpúsculos de ese tamaño. Si la distancia entre moléculas es menor que la longitud de la onda electromagnética no deja pasar la onda, y por tanto esa sustancia es opaca a esa onda. Por el contrario si la separación entre las moléculas es mayor que la longitud de la onda ese medio es transparente.

La onda electromagnética se comporta como un conjunto de bolas que se desplazan a la velocidad de la luz, que tiene que pasar por los huecos que tiene una sustancia para ser transparente.

A pesar de que la onda se pueda propagar, los corpúsculos pueden chocar con las moléculas de la sustancia como en billar, transfiriendo energía a las moléculas disminuyendo la del corpúsculo. Disminuye la energía de la onda y por tanto aumenta su longitud de onda. Y si la longitud de onda se hace mayor que la distancia entre las moléculas no se puede propagar, con la consecuencia del aumento de temperatura de la sustancia. Se dice que ha habido absorción de la onda.

La energía absorbida no puede propagarse como onda fuera de la sustancia, pero puede hacerlo por convección o conducción. La conducción se produce mediante el contacto entre diferentes materiales, esto es, el calor pasa del material caliente al frío.

La convección se produce cuando la sustancia caliente asciende por tener menor densidad.

La conducción se realiza en sólidos y la convección en gases.

Las ondas electromagnéticas nos llegan casi exclusivamente del Sol y se propagan desde la atmósfera. Las ondas que son absorbidas la calientan pero no se transmite el calor a la tierra o a los mares por radiación solo lo puedan hacer por conducción, por contacto.

El aire es mal conductor del calor y por tanto transfiere poco calor a la tierra o al mar. En cambio en el aire hay convección, las moléculas del aire disminuyen su densidad al aumentar la temperatura, por lo que ascienden. Provocando corrientes descendentes de aire mas frio.

El aire se enfría a medida que ascienda porque la presión baja y aumenta la distancia entre moléculas con lo que el aire transmite energía por radiación, que es mucho mas efectiva que la convección. Por radiación la energía se mueve a la velocidad de la luz y se pierde rápidamente al espacio exterior.

Los mares reciben la radiación electromagnética del Sol que no ha sido absorbida por la atmósfera, pero es absorbida con rapidez por el agua del mar porque la densidad es mucho mayor que la del aire. La absorción ocurre en los primeros metros. Después la transmisión de calor entre las aguas mas profundas se realiza lentamente por conducción y convección, de hecho la temperatura del agua no varia significativamente a partir de los 50 m de profundidad. La transmisión de calor hacia la atmósfera se realiza por contacto, con una particularidad el fenómeno de la evaporación de agua, que requiera una gran cantidad de energía que la toma tanto de la atmósfera como del mar. Evaporar agua disminuye la temperatura del aire como la del agua.

Las capas sólidas superficiales de la Tierra son opacas a la mayor parte de las radiaciones electromagnética y son obligadas al chocar contra la superficie del terreno a perder energía y a cambiar de dirección, ya que no pueden atravesarlas. Esta energía pasa a la atmósfera, y como está moviéndose a la velocidad de la luz tiende a perderse en el espacio exterior.

La energía absorbida que no se puede mover por radiación es el calor, cuya concentración es medida por la temperatura.

La energía que procede de la actividad humana se mueve también a la velocidad de la luz, y le ocurren las mismas cosas de perdidas al espacio exterior y absorción.

La energía no se puede acumular, cualquier acumulación temporal provoca una mayor perdida hacia el espacio exterior y por tanto tiende a equilibrarse de nuevo.

El punto de equilibrio, en cuanto a la temperatura, lo marca la cantidad de energía del Sol. Por lo que el efecto invernadero, o como prefiero nombrarlo el apocalipsis carbónico es un bulo propio de una distopía.

 

Villanueva de la Serena, a 20 de mayo de 2024