¿Cuál es el efecto de las diferencias de temperatura en el aire? ¿Cómo se forma el viento, qué causa los diferentes tipos de clima?
La atmósfera obtiene la mayor parte de su calor del sol de forma indirecta. La energía radiante del sol atraviesa el aire sin calentarlo mucho. Cuando la energía radiante golpea la superficie de la tierra, se absorbe y se transforma en calor. A medida que el sol brilla sobre el suelo, las rocas y el agua, se vuelven cada vez más cálidos. Pero el aire es un mal conductor de calor. De modo que solo el aire cercano a la tierra obtiene calor de su superficie por conducción. El aire caliente se distribuye a través de las capas inferiores de la atmósfera mediante corrientes de convección.
Cuando el aire se calienta, se expande y se vuelve menos denso. El aire más frío y denso de arriba se hunde hacia la tierra y empuja el aire más cálido y menos denso hacia arriba. Este aire más frío se calienta luego por conducción desde la superficie de la tierra y es empujado hacia arriba por más aire frío que se hunde desde arriba. Entonces, los tres métodos de transferencia de calor (radiación, conducción y convección) ayudan a calentar el aire alrededor de la Tierra.
El aire frío que se hunde hacia la tierra también se calienta de otra manera. La presión sobre el aire a cualquier altura es causada por el peso de todo el aire de arriba. A medida que el aire se mueve hacia abajo, hay más y más presión sobre él. Entonces, el aire se comprime a medida que se hunde. Pruebas cuidadosas muestran que cuando el aire se hunde 1000 pies, se comprime lo suficiente para calentar al menos 5 ° F. si el aire se calienta por compresión, puede adivinar lo que sucede cuando se expande. se enfría tanto por expansión como por compresión. El aire caliente que se empuja hacia arriba 1000 pies se expande lo suficiente como para enfriarse al menos 5 ° F.
La temperatura del aire cambia con las estaciones y también cambia de un día a otro o incluso de una hora a otra. La superficie de la tierra se calienta solo cuando el sol brilla sobre ella. En otras ocasiones, lo está perdiendo más rápido que ganando calor. Por esta razón, el aire suele ser más cálido durante el día que durante la noche. Pero cuando las nubes se interponen entre la tierra y el sol, cortan los mismos rayos que calientan la superficie de la tierra. En verano, hay más horas de luz que de oscuridad. Los rayos del sol también golpean la superficie de la tierra más casi verticalmente. Éstas son dos razones por las que el aire es más cálido en verano que en invierno.
Como era de esperar, el aire es más cálido en los lugares donde la superficie de la tierra es más cálida durante el día, el aire sobre la tierra suele ser más cálido que el aire sobre el agua. El suelo y las rocas se calientan muy rápidamente, porque casi toda la energía radiante se absorbe y se transforma en calor cerca de su superficie. Pero un lago o un océano se calienta mucho más lentamente, porque el calor se distribuye a través de un volumen de agua mucho mayor. Además, el agua refleja más energía radiante que el suelo y las rocas. Por la noche, el aire sobre el agua suele ser más cálido que el aire sobre la tierra. El suelo y las rocas se enfrían más rápido que el agua, porque casi todo su calor está cerca de la superficie. También son mejores conductores de él que el agua. Otros cambios en la temperatura del aire son provocados por cambios en el viento.
Hay un ligero viento en cada habitación que se calienta con una chimenea, estufa, registro o radiador. Cada uno establece una corriente de convección en la habitación. El aire se mueve porque es más cálido en un lugar y más frío en otro. La gravedad empuja con más fuerza el aire más frío y denso que el aire más cálido y menos denso. Entonces, el aire más frío se hunde, recorre el suelo y empuja el aire más caliente hacia los lados y hacia arriba. Cuando el aire se mueve así a lo largo de la superficie de la tierra, llamamos viento al aire en movimiento. Un viento es realmente una gran corriente de convección. Algunas corrientes de convección en la atmósfera se extienden solo unos pocos kilómetros, mientras que otras se extienden miles de kilómetros.
Muchos cambios en la dirección del viento son causados por cambios en la temperatura del aire en dos lugares cercanos entre sí. Suponga que está en la orilla de un lago o del océano. Durante el día, el aire sobre el agua suele ser más frío que el aire sobre la tierra. Si la diferencia de temperatura es lo suficientemente grande, el aire más frío empujará el aire más caliente hacia los lados y hacia arriba. Entonces habrá una brisa del lago o una brisa marina que soplará hacia la tierra. Por la noche, el aire sobre la tierra suele ser más frío que el aire sobre el agua. Entonces sucede exactamente lo contrario de diez. Una brisa sopla desde la tierra más fría hacia el agua más cálida.
Hay muchas otras condiciones que provocan vientos. El aire sobre los bosques es más frío que el aire sobre los pastizales, mientras que el aire sobre los pastizales es más frío que el aire sobre los campos arados. Cuando estos lugares están muy juntos, una diferencia en la temperatura del aire produce vientos ligeros. Estos afectan solo áreas pequeñas y provocan cambios de temperatura en solo unos pocos kilómetros. En un día caluroso de verano, una brisa que sopla desde el lago Michigan puede bajar la temperatura en Chicago 20 ° F. Sin embargo, a 10 millas tierra adentro, la temperatura puede no cambiar en absoluto.
El viento y la temperatura en cualquier lugar están estrechamente relacionados. Un cambio en uno suele producir un cambio en el otro. si el viento trae aire cálido o frío, la temperatura sube o baja. si la temperatura sube o baja, la dirección y la velocidad del viento cambian. Sin embargo, los cambios en el clima en grandes áreas no son causados por las condiciones locales. Las enormes masas de aire que se mueven por nuestro país provocan cambios en la dirección y velocidad del viento en grandes áreas.
Sin embargo, incluso estas enormes masas de aire se ven afectadas por las diferencias de temperatura. Cerca del ecuador, el aire siempre es mucho más cálido que en el Polo Norte o el Polo Sur. Por lo tanto, el aire frío y denso en los polos tiende a hundirse y fluir hacia las regiones cálidas cercanas al ecuador. Sin embargo, la rotación de la tierra cambia la dirección de estos movimientos de aire. La imagen de esta página muestra cómo los vientos se ven afectados por la rotación de la Tierra.
