¿Qué proporción de la energía infrarroja emitida por la atmósfera acaba escapándose al espacio?
No soy experto en el tema, pero me parece que la atmósfera como tal no emite energía infrarroja.
Aquí expongo mi 'modelo' de lo que creo que sucede, para que lo despedacen o confirmen.
1 Los rayos UV provenientes del sol llegan a la tierra (así, con minúscula, por no llamarle 'suelo'.)
2 A su vez la tierra convierte los rayos UV en rayos IR (o sea calor).
3 Este calor calienta las moléculas de la atmósfera, que tienden a subir (hablo de todos los componentes de la atmósfera, excepto los GEI).
4 Las moléculas atmosféricas calientes, en su paso hacia el espacio exterior, se encuentran a su vez con moléculas frías, e intercambian calor.
5 De pronto (y muy de repente) aparecen moléculas de GEI, que pelean por el calor de las moléculas calientes, y la transferencia de energía se hace de las moléculas más calientes a la moléculas más frías.
6 El calor absorbido por los GEI, no hace a éstos subir en la atmósfera, sino que se mantienen formando una especie de sábana o manta térmica.
7 Cuando la temperatura de la manta térmica es más alta que la del resto de la atmósfera, los GEI sueltan su calor buscando una nivelación.
8 El calor que liberan los GEI calienta a las moléculas que rodean a los GEI, algunas arriba, otras abajo, otras a los costados. Las que están arriba y a los costados suben hacia el espacio exterior.
9 Las que quedan abajo de los GEI pelean por quedarse con el calor, hasta llegar a un equilibrio, y así sucesivamente.
Adelante, expertos: despedacen este humilde modelo para que lo perfeccionemos, antes de hablar de W/m2 y cosas que resultan complicadas si no se comprenden las bases.
En resumen, entendamos la mecánica de los rayos IR antes de meternos en el balance de energía, que no acaba de poner de acuerdo a los científicos.
Por cierto, Juan Mendoz: entro casi a diario a este foro y no había visto tu tema que de verdad me interesa, siempre y cuando hablemos con peras y manzanas.
Estimado AlejandroGP:
Tampoco yo soy un experto en energía radiante ni en termodinámica atmosférica ni terrestre, pero llevo más de dos meses estudiando estos temas y creo (humildemente) que algo sí que he aprendido.
Todos los textos que han caído en mis manos confirman lo siguiente, s.e.u.o.
1) Los gases atmosféricos compuestos por dos átomos iguales (N2 y O2) son prácticamente transparentes para la radiación UV, visible e IR: no absorben estas radiaciones.
2) Una vez que se ha producido el efecto albedo atmosférico, los gases cuya molécula se compone de dos átomos desiguales (CO, NO) y los compuestos por tres o más átomos (iguaes o distintos) (O3, CO2, CH4, H2Oetc.) son también prácticamente transparentes para la radiación visible, pero absorben energía IR, cada uno de ellos en sus bandas de frecuencia específicas. Al ozono (O3), parece que le gusta la radiación UV pero no para calentarse sino para romperse en una molécula de O2 corriente y moliente más un átomo suelto de oxígeno. Estos átomos de oxígeno "solteros" son muy activos buscando "pareja" con otros oxígenos también solteros.
3) Así pues, parece que la radiación solar UV la captura el ozono. La radiación IR la capturan básicamente el H2O y el CO2. Los demás gases adictos a la radiación IR son tan escasos que no absorben prácticamente nada.
4) La superficie de la tierra, después de haber cumplido con su vocación "albédica", absorbe todas las radiaciones que le llegan (UV, IR y visible). Es casi un cuerpo negro.
5) Es muy importante el hecho de que un gas (salvo que esté incandescente) emite radiación en las mismas bandas de longitudes de onda en que las absorbe. La Tierra, por el contrario, emite radiación IR a las temperaturas "normales".
6) También es muy importante el hecho de que tanto la Tierra como los gases GEI absorben todos los fotones IR que les llegan, con independencia de la temperatura a la que se encuentren. Sin embargo, emiten tanta más radiación IR cuanto mayor sea la cuarta potencia de su temperatura absoluta (Kelvin).
7) Cuando digo que la Atmósfera emite radiación, evidentemente estoy hablando solamente del CO2 y del vapor de agua, que emiten radiación IR.
Cuando digo que la Tierra emite radiación, evidentemente estoy hablando de radiación IR.
9) La Tierra se calienta por causa de la radiación que recibe directamente del Sol (UV, visible e IR), más por la IR que recibe de la atmósfera.
10) La Tierra transfiere energía térmica a la Atmósfera por conducción, convección, evaporación y transpiración. Además, emite radiación IR, parte de la cual es absorbida por el CO2 y el vapor de agua, y parte se escapa directamente al espacio (ventana de infrarrojos).
11) La Atmósfera se calienta por la radiación IR que recibe directamente del Sol, por la energía que le transfiere la Tierra por conducción, convección, evaporación y transiración y por la energía radiante IR emitida por la Tierra.
12) La Atmósfera se enfría por la radiación IR que emite, parte de la cual vuelve a ser absorbida por la Tierra, y parte se escapa al espacio.
Una vez que hayamos acordado que lo anterior es la mayor parte de lo que pasa en términos cualitativos (seguro que hay finuras y gollerías que no he tenido en cuenta, pero espero que no sean muy importantes), podremos entrar en la parte cuantitativa del asunto.
La parte cuantitativa que os he facilitado descansa en dos principios básicos:
a) Todos los componentes del sistema (Tiera, Atmósfera) están a las temperaturas constantes "que les toquen a cada una" y en equilibrio dinámico (están emitiendo y absorbiendo energía constantemente, pero la que emiten es igual a la que reciben (si no fuera así, se estarían calentando o enfriando).
b) La energía que llega a la capa superior de la Atmósfera por unidad de superficie terrestre y por unidad de tiempo (suficientemente largo) tiene que ser también igual a la energía que vuelve al espacio (reflejada por los albedos, emitida por la Tierra y emitida por los GEI).
En cuanto a los gases que suben y bajan por la Atmósfera, yo diría que el CO2 debe ser el que menos tiende a subir porque es el más denso de todos. Lo contrario le pasaría al vapor de H2O, que es el gas más ligero. Lo que pasa con el vapor de agua es que a alturas bastante bajas se condensa o congela porque el aire que lo contiene alcanza el punto de rocío o de escarcha. En las capas más altas de la Atmósfera debe de haber poquísimo vapor de agua (por no decir nada).
Ánimo, chicos, a la carga contra todo lo que se menea, que seguro que mi modelo tiene "agujeros" importantes (por ejemplo, lo del ozono no lo tengo demasiado claro todavía). Podemos divertirnos mucho.
Saludos,
JM
P.S. No consigo eliminar el monigotito que me sale en lugar de un ocho).
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