Diatermancia

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Diatermancia

Diatermancia

Se denomina diatermancia a la propiedad del aire atmosférico de ser atravesado por los rayos solares sin calentarse por ello (de "dia", a través, y "termancia", calentamiento). No hay que confundir este término con el de diatermia, que es el tratamiento médico de diversas afecciones con el empleo de radiaciones de calor (infrarrojas) por medios eléctricos o electromagnéticos. En idioma inglés, se emplea el término diathermancy con el mismo significado que aquí se desarrolla y diathermanous (diatérmano) a aquellos cuerpos que son transparentes a las radiciones térmicas, es decir, que se dejan atravesar directamente por los rayos solares (espectro visible) sin calentarse. Los principales estudios sobre la diatermancia se deben a Heinrich Magnus, químico y físico alemán del siglo XIX.

Reproducción fotográfica de un retrato de Heinrich Gustav Magnus, quien desarrolló los estudios más relevantes sobre la diatermancia en el siglo XIX

Contenido

Calor claro y calor oscuro

Se denomina calor claro al del espectro visible de la luz solar, en el que su longitud de onda est√° directamente relacionada con la mayor o menor capacidad de transportar calor (es por ello que se llaman colores c√°lidos a los m√°s pr√≥ximos al rojo y fr√≠os al de los colores azules o violetas). En cambio, el calor "oscuro" es el de los rayos infrarrojos, que son propiamente las radiaciones de calor, y se conoci√≥ con este nombre desde hace tiempo, por estar fuera del espectro visible para el ojo humano. Esta raz√≥n explica el surgimiento de la fotograf√≠a infrarroja, que pone de relieve los objetos de acuerdo a su temperatura y no a su color. En la fotograf√≠a infrarroja, los objetos de mayor temperatura (la vegetaci√≥n, por ejemplo) aparecen de color rojo y los m√°s fr√≠os, en color azul. Esta t√©cnica fotogr√°fica constituye una gran ayuda en el campo de los sensores remotos: por ejemplo, en las grandes zonas de vegetaci√≥n de bosques, el color rojo se identifica como √°rboles sanos y el amarillo (menor temperatura) como partes de √°rboles enfermos por alg√ļn motivo determinado.

Origen del calor atmosférico

Como f√°cilmente se habr√° podido inferir, el calentamiento de la atm√≥sfera terrestre no es directo sino indirecto a partir de los rayos infrarrojos de mayor longitud de onda que son emitidos por la superficie terrestre caliente.[1] El alcance de estos rayos infrarrojos es muy limitado hacia arriba ya que calientan s√≥lo el aire en contacto con dicha superficie. A su vez, esta capa inferior del aire en contacto con el suelo caliente genera un cambio significativo de su densidad, por lo que act√ļa como una especie de espejo, produciendo el fen√≥meno conocido como espejismo en un desierto o en una carretera durante el verano (el pavimento aparece como mojado) o la reverberaci√≥n que puede verse en las superficies muy calientes, como sucede con los autom√≥viles expuestos al sol del mediod√≠a. A su vez, estos fen√≥menos no son sino manifestaciones de la refracci√≥n de la luz solar. De manera que el origen del calor atmosf√©rico tiene dos fuentes principales, el contacto del aire con las superficies de continentes e islas y el que tiene con los oc√©anos, mares y aguas continentales, siendo este √ļltimo el que tiene m√°s importancia por dos razones: la mayor superficie de los oc√©anos en comparaci√≥n con los continentes e islas y la masa mucho mayor de la hidr√≥sfera en comparaci√≥n con la atm√≥sfera; adem√°s de que las corrientes marinas constituyen el mayor veh√≠culo de transporte de calor y el que explica en su mayor parte la regulaci√≥n de los fen√≥menos atmosf√©ricos a la largo y ancho de toda la Tierra.

El calentamiento de la atmósfera de origen terrestre

Es el calor reflejado por la superficie terrestre el que posteriormente calienta a la franja inferior de la atmósfera. Este calentamiento indirecto se manifiesta a través de los espejismos en días calurosos en los desiertos y en las carreteras y en la reverberación que se produce en los techos de los automóviles: no son los rayos solares los que calientan el aire, sino los rayos infrarrojos que se reflejan en la superficie y que, debido a su mayor longitud de onda, pierden rápidamente su capacidad de intercambio de calor con dicha capa inferior del aire. Con el agua de los océanos sucede un fenómeno físico diferente al de la atmósfera. Los rayos infrarrojos calientan directamente la capa superior del agua y disminuyen sus efectos rápidamente al aumentar la profundidad. Es por ello que en las aguas inmóviles de alguna playa, lago o piscina, la temperatura de las aguas que tenemos en los pies es mucho más baja que la de las aguas superficiales. Esta característica de las aguas (no ser diatérmanas) es la que explica el color azul de las aguas profundas, ya que la absorción de la mayor parte del espectro de la luz blanca (luz solar) sólo está limitada a una profundidad relativamente escasa.

El calentamiento atmosférico de origen oceánico

La capacidad de transporte de calor por parte de un fluido depende, evidentemente, de la masa de dicho fluido: cuanto mayor sea esa masa, mayor será su capacidad para absorber y transportar calor. Como la masa del agua oceánica es muy superior a la de la atmósfera es lógico suponer que los océanos son los responsables del mayor flujo de calor entre la zona intertropical y las templadas o polares. Lo que sucede es que resulta difícil diferenciar cuantitativamente cuál es el calor absorbido directamente por la atmósfera a través de la insolación (casi insignificante por lo demás y que depende del polvo y moléculas de agua en forma de vapor o en suspensión) y a través del calor reflejado por los continentes, para así compararlo con el que absorbe la atmósfera del propio océano.

Así pues, no debemos subestimar el papel de las corrientes oceánicas en el flujo de calor desde las latitudes ecuatoriales hacia las templadas y polares, como algunas veces se ha hecho. Este es un error evidente, y que muestra la dificultad en la comprensión integral del tema aquí tratado por parte del ciudadano promedio e incluso de investigadores y científicos en los temas atmosféricos y oceanográficos. Un ejemplo bastante claro lo podemos ver en las imágenes de satélite de ciertas zonas intertropicales: cuando las corrientes oceánicas procedentes del este pasan entre dos islas y encuentran aguas mucho más frías se suelen formar unos rosarios o alineaciones de nubes por el contraste de temperatura, de la misma manera que se forman las estelas de los aviones de reacción. La imagen de satélite obtenida en la WikiMapia del Archipiélago de Los Roques nos muestra una de estas alineaciones nubosas al pasar las aguas entre dos cayos en lo que se llama la Boca del Medio[1]

Por otra parte, la circulaci√≥n de los vientos constantes coincide a grandes rasgos con la de las corrientes oce√°nicas, lo que podr√≠a enmascarar la influencia mutua entre la parte l√≠quida y la gaseosa en la superficie terrestre. Esta influencia mutua tiene dos manifestaciones importantes: por una parte, las corrientes marinas c√°lidas son las responsables de la enorme cantidad de calor que se traslada hacia las costas occidentales de Europa y de Am√©rica del Norte en las latitudes templadas y polares. Dichos vientos constantes (vientos del oeste) absorben ese calor (en forma de nubes) de las aguas superficiales de la corriente del Gulf Stream en el Atl√°ntico y de Kuro-Shivo en el Pac√≠fico. Y en sentido inverso, la coincidencia de los vientos alisios del noreste y sudeste con las corrientes ecuatoriales de los hemisferios norte y sur, respectivamente, acelera, por un lado, la surgencia de aguas profundas fr√≠as (corrientes fr√≠as) en las costas occidentales de los continentes (Corriente de las Canarias y de California en el hemisferio norte y de Benguela y del Per√ļ en el hemisferio sur), ya que al proceder los vientos de √Āfrica y Am√©rica del Sur se crean unas peque√Īas olas de traslaci√≥n muy superficiales hacia el oeste y esa traslaci√≥n origina, parcialmente, la succi√≥n que explica dicha surgencia. Sin embargo, hay que anotar que esta surgencia de aguas fr√≠as en las costas occidentales de los continentes se debe, no s√≥lo a la direcci√≥n de los vientos alisios en la zona intertropical, sino a la direcci√≥n de las aguas oce√°nicas en la zona abisal (de oeste a este, al igual que la Tierra en su movimiento de rotaci√≥n) cuando el plano inclinado del talud continental y las franjas inmediatas a las costas de √Āfrica y Am√©rica del Sur, obligan a las aguas profundas a surgir junto a la costa. Dicho en otras palabras: las aguas del fondo oce√°nico acompa√Īan a la parte s√≥lida de la lit√≥sfera en el movimiento de rotaci√≥n, pr√°cticamente sin ning√ļn desplazamiento por inercia debido a la enorme presi√≥n que soportan. Pero al llegar esas aguas a las costas de √Āfrica occidental, aqu√≠ s√≠ por inercia, tienden a seguir el movimiento que ten√≠an en el fondo pero se ven obligadas a ascender por la disminuci√≥n de la profundidad. Este es el principal motivo por el que esas aguas de origen profundo sean muy fr√≠as. Es necesario hacer esta aclaratoria porque en el an√°lisis de las corrientes fr√≠as de la zona intertropical se ha citado como el origen de dichas aguas, en muchas obras sobre el tema, a corrientes procedentes de las zonas polares, lo cual es un error. La corriente de Humboldt o del Per√ļ, por ejemplo, no podr√≠a tener un origen ant√°rtico, por cuanto entre las costas del Per√ļ y las de la Ant√°rtida existen corrientes oeste-este, pero de aguas templadas o c√°lidas. Con mucha mayor raz√≥n se podr√≠a citar el caso de las corrientes fr√≠as en el hemisferio norte (Corrientes del Labrador, Oya Shivo, California y, sobre todo, Corriente de las Canarias). En el caso de esta √ļltima corriente (Canarias), por ejemplo, ser√≠a imposible que la frialdad de sus aguas proceda de las latitudes polares del hemisferio norte ya que, entre la latitud de las Canarias y la de la zona polar √°rtica se atraviesa la enorme Corriente del Golfo, que es de aguas c√°lidas.

El caso especial de los grandes ríos

Desembocadura del Amazonas en el océano Atlántico en la que puede verse la ausencia de nubes sobre las aguas fluviales, y también sobre las marinas

Como puede verse en la imagen satelital de la desembocadura del r√≠o Amazonas, se presenta una notable ausencia de nubes sobre las aguas de dicho r√≠o, lo cual parece contradecir lo que aqu√≠ se ha explicado. Sin embargo, no existe tal contradicci√≥n, como se ha se√Īalado en el art√≠culo sobre la cuenca del Orinoco. Se trata de un comportamiento distinto de las aguas y tierras en cuanto el proceso de absorci√≥n y emisi√≥n de calor, mucho m√°s lento en el caso de las aguas que en la superficie terrestre: los s√≥lidos se calientan m√°s r√°pidamente pero tambi√©n se enfr√≠an con mucha rapidez. Es por esta raz√≥n por lo que las aguas regulan la temperatura atmosf√©rica en mayor proporci√≥n que las tierras y por lo que la zona intertropical, que es la que posee mayor volumen de aguas continentales y atmosf√©ricas, no es la m√°s calurosa del planeta en lo que se refiere a las temperaturas medias diarias y m√°ximas absolutas. Lo que sucede en el caso del enorme volumen de las aguas fluviales en esta zona (r√≠os Orinoco, Esequibo, Caura, Amazonas, Congo y muchos otros) es que las im√°genes de sat√©lite se toman en horas de la ma√Īana debido a que son las horas del d√≠a en las que la nubosidad es menor. La lentitud en la absorci√≥n de calor por la insolaci√≥n, por parte de las aguas fluviales, en comparaci√≥n con las tierras es lo que explica la ausencia de nubes en horas de la ma√Īana. Precisamente, estas im√°genes de grandes r√≠os sin nubes en horas de la ma√Īana son las que demuestran el fen√≥meno aqu√≠ descrito: el aire es diat√©rmano pero el agua no lo es. Lo mismo puede decirse con respecto a las aguas oce√°nicas, como puede verse en gran parte de la imagen de sat√©lite. Y si en horas de la ma√Īana, que son aquellas en las que las aguas de los grandes r√≠os tienen las temperaturas m√°s bajas, no se producen nubes sobre dichos r√≠os es porque todo el calor de la insolaci√≥n est√° siendo absorbido por las aguas y, por lo tanto, no hay irradiaci√≥n de calor hacia la atm√≥sfera, sino que se forma un √°rea anticicl√≥nica de aire fr√≠o sobre los grandes r√≠os, lo cual impide o limita la formaci√≥n de nubes. Algo muy distinto suceder√≠a en el caso de tomar im√°genes satelitales en horas de la tarde (sobre todo en horas del atardecer).

El balance térmico en los océanos

En el caso de los océanos, el lento calentamiento (y enfriamiento) de las aguas con respecto a las tierras da origen a que exista un retraso de más de un mes entre la temperatura mínima y máxima en las tierras (febrero y agosto en el hemisferio norte) y la de los océanos (marzo y septiembre, también en el hemisferio norte), lo cual conlleva a fenómenos meteorológicos y climáticos muy importantes. Aunque ha sido tratado científicamente en muchas obras de Ciencias de la Tierra y de otras disciplinas, se trata de un conocimiento empírico conocido desde hace mucho tiempo, como se puede inferir de la lectura de un fragmento en una obra de Pío Baroja:

Sabido es que la climatolog√≠a oce√°nica y terrestre no es igual; en tierra, el m√°ximum de fr√≠o y de calor es febrero y agosto; en el mar, es marzo y septiembre. Octubre, en nuestras costas, es el verdadero principio del oto√Īo; cuando la tierra empieza a enfriarse, el mar sigue templado (P√≠o Baroja, 1911)[2]

As√≠ pues, las distintas √©pocas de calentamiento y enfriamiento de las tierras y los oc√©anos dan origen a las consiguientes √©pocas de estabilidad o inestabilidad atmosf√©rica en estas dos zonas. En otros t√©rminos, cuando el mar est√° m√°s caliente con respecto a los continentes, es la √©poca de inestabilidad atmosf√©rica ya que esa mayor temperatura de las aguas da origen al ascenso de masas de aire c√°lidas y h√ļmedas, lo que puede traducirse en lluvias cuantiosas o persistentes en las √°reas vecinas costeras. Se trata de una especie de ley de la Geograf√≠a F√≠sica: las aguas de los oc√©anos y mares absorben una enorme cantidad de energ√≠a solar, lo que equivale a decir que act√ļan como una gigantesca pila el√©ctrica: se carga con los rayos solares y se descarga en la atm√≥sfera mediante la irradiaci√≥n de calor (rayos infrarrojos, principalmente).

Referencias

  1. ‚ÜĎ Strahler, Arthur N. (1960) Physical Geography. New York: John Wiley & Sons, p. 113
  2. ‚ÜĎ P√≠o Baroja. Las inquietudes de Shanti And√≠a (1911)

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