La radiación que emite el Sol es de onda corta, con un espectro que va desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, estando centrada en la parte visible del espectro, siendo este el motivo por el cuál la mayoría de los seres vivos ven en esta frecuencia de radiación. Parte de este flujo lo absorben o reflejan los componentes atmosféricos -ozono, vapor de agua, nubes, etc.- y otra parte llega a la superficie de la Tierra. Una vez que esta energía entrante es absorbida por el sistema terrestre de atmósfera-superficie, se transforma en energía calórica; que a su vez también es reenviada al espacio, pero en forma de radiación de onda larga, como radiación infrarroja. Esta radiación no es detectable por el ojo humano, pero si puede ser sentida por nuestra piel. Por ejemplo, cuando la resistencia de un calentador eléctrico esta al rojo vivo, radiará tanto radiación infrarroja como visible; pero cuando lo apagamos, gradualmente perderá su color -radiación visible-, pero si acercamos una mano, notaremos el calor, porque continua emitiendo radiación infrarroja.

Pero no toda la energía que radia la Tierra se pierde directamente al espacio exterior, una parte es absorbida por los gases y las nubes de la atmósfera, produciendo el llamado efecto invernadero. Los principales gases que lo producen son el oxígeno -en ciertas longitudes de onda- y el vapor de agua -el más importante-, junto con el dióxido de carbono, el óxido nitroso, el metano, el ozono y los clorofluorocarbonados. Mientras que el gas dominante en la composición de nuestra atmósfera, el nitrógeno, es totalmente transparente a esta radiación. Por último, no debemos de olvidarnos de las nubes, que también son un fuerte absorbente de la radiación infrarroja. Un ejemplo del poder absorvente del vapor de agua y de la nubosidad, lo podemos observar si comparamos una noche de invierno, con aire seco y sin nubosidad en el cielo, con otra de cielo nublado y humedad. En el primer caso, muy poca de la radiación infrarroja emitida por la Tierra regresará a su superficie, de tal forma que la temperatura en este tipo de noches bajará significativamente; mientras que en el segundo caso, la radiación emitida por la superficie terrestre es absorbida por las nubes y el vapor de agua y re-radiada hacia la superficie, evitando así que la temperatura descienda mucho.

Balance energético global

Puesto que se ha comprobado que la temperatura del sistema tierra-atmósfera, unos 15 grados centígrados, no ha variado sensiblemente en los últimos tiempos; y ya que la energía recibida del Sol es una constante, nuestro planeta debe de perder una cantidad igual de energía que la recibida.

A este intercambio de energía se le conoce como balance energético espacio-tierra-atmósfera. Demos a la radiación solar incidente de onda corta que llega a nuestra atmósfera un valor de 100 unidades. Entre el ozono estratosférico, el vapor de agua, el dióxido de carbono y las nubes, se produce una absorción de 18 unidades. Las nubes, a su vez, reflejan radiación hacia el espacio, por valor de 24 unidades, y el resto de partículas atmosféricas reflejan otras 7. Por tanto, la energía que llega al suelo, bien directa o indirectamente es de 47 unidades; de las cuales, los distintos componentes de la superficie terrestre reflejan una media de 4.

La superficie de la Tierra transforma la energía solar en radiación de onda larga -calorífica-, que al emitirla hacia el espacio, a la temperatura de 15 grados centígrados, le corresponden 114 unidades; de las cuales, 109 son absorbidas por el vapor de agua, el dióxido de carbono y las nubes, calentando así las capas bajas de la atmósfera. Esto supone que la troposfera se calienta por abajo, y no desde arriba como podíamos pensar en un primer momento; esta es la explicación del descenso de la temperatura con la altura en esta capa inicial atmosférica. Por tanto vemos que sólo 5 unidades de la energía que pierde la superficie terrestre se escapan directamente al espacio.

Nuestra envoltura gaseosa irradia también parte del calor recibido de la tierra hacia el espacio, 57 unidades, y devuelve hacia el suelo otras 96. Para completar el balance energético, tenemos que tener en cuenta la energía que se produce en los procesos internos de nuestro planeta y en los intercambios de calor entre la evaporación y condensación; con lo cual nos encontramos con otras 29 unidades. Además, si sumamos el albedo de nuestro planeta, "porcentaje de energía reflejada directamente por la superficie de la Tierra hacia el espacio", 35 unidades, a la energía perdida al espacio por la atmósfera, 65 unidades, igualan a la recibida desde el Sol 100 unidades.

Ilustr. 5. Balance energético global. Fuente: Fernando Llorente Martínez.

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