3.3: Balanzas de Energía Atmosférica y Superficie

El sol calienta nuestro planeta durante el día. La cantidad de energía térmica que absorbe el suelo depende del albedo de la superficie. Por ejemplo, las áreas urbanas tienden a tener albedos más bajos y por lo tanto forman 'islas de calor urbano' (vea su texto para una discusión más profunda de las islas de calor urbanas). El suelo absorbe la insolación todo el día y libera calor a la atmósfera, provocando que la temperatura del aire aumente siempre que la energía solar entrante exceda la energía saliente. ¿A qué hora del día puedes esperar que el aire sea más cálido?

Te habrás dado cuenta de que me refería al calor como 'energía térmica'. Esto se debe a que cuando hablamos de 'calor' en Geografía, generalmente no estamos hablando del tipo de calor que se puede medir con un termómetro. El calor que se puede medir con un termómetro es energía calorífica sensible. Cuando hablamos del presupuesto energético global, tendemos a enfocarnos en la energía térmica que se absorbe y luego se almacena en la sustancia como energía térmica latente.

Calor Latente

El calor latente es una parte crítica del presupuesto energético global. El calor latente se libera cuando el vapor se convierte en agua, y nuevamente cuando el agua se convierte en hielo. Esto crea un 'efecto calentador'. Por ejemplo, considere cómo la condensación calienta un área, o el calor debe ser liberado de un congelador para hacer hielo.

Figura 3.4.1 Calor latente “Efecto Calefactor”

El calor latente se absorbe (almacena) cuando el hielo se derrite en agua, y nuevamente, cuando el agua se evapora a vapor de agua. Este es un efecto de enfriamiento ya que el calor es absorbido. Piensa en cómo el sudor nos enfría cuando se evapora.

Figura 3.4.2 Calor latente “Efecto Enfriamiento”

La cantidad de energía térmica latente requerida para llegar a cambiar el agua líquida a vapor de agua se llama calor latente de evaporación. ¡Esto no es necesariamente lo mismo que hervir! Por ejemplo, cuando sudas, el sudor no hierve ya que se evapora de tu piel. Más bien, absorbe la energía térmica latente de tu piel y el sol, y cambia de fase.

El calor latente es un factor crítico en el efecto océano/continente. Diferentes materiales se calientan a diferentes velocidades, dependiendo de su capacidad calorífica, o la cantidad de energía térmica que una sustancia debe absorber antes de que cambie de temperatura. Por ejemplo, el agua y el concreto tienen diferentes capacidades caloríficas. Es posible que te hayas dado cuenta de esto si has caminado descalzo en la terraza de una piscina en un día soleado. Si bien la cubierta de la piscina de concreto te quemará los pies, el agua de la piscina sigue siendo bastante fría, sin embargo, ambas sustancias han absorbido aproximadamente la misma cantidad de insolación. Esto se debe a que el concreto tiene una menor capacidad calorífica (se calienta y se enfría más rápido) que el agua. Por el contrario, si visitara la misma piscina por la noche, la temperatura del agua probablemente sería aproximadamente la misma, mientras que la cubierta de concreto de la piscina sería mucho más fría. Esto se debe a que el agua debe perder mucha energía antes de que se enfríe.

Debido a que los océanos tienen una gran capacidad calorífica, son grandes reservas de energía (un concepto llamado efecto 'Océano/Continente que discutiremos en mayor profundidad la próxima semana). Entre los trópicos donde se concentra la mayor parte de la insolación, hay un exceso de energía. Por lo tanto mucha energía térmica latente almacenada en la evaporación en los trópicos. Vaya a las páginas 16-17 del Atlas de Goodes y observe los mapas de temperatura normal de enero y julio, así como los mapas de rango de temperatura promedio normal. Tenga en cuenta que la temperatura de la tierra cambia drásticamente durante el año, pero la temperatura del océano sigue siendo aproximadamente la misma. Exploraremos más este concepto en Lab 2.

El balance energético global es el equilibrio entre los flujos de energía que ingresan a la atmósfera, a la hidrosfera y a la litosfera (también llamada geosfera), y que salen de ella. Ya hemos establecido que la energía entrante proviene casi exclusivamente del Sol. La Tierra entonces disipa esta energía en el espacio exterior. ¿Cuáles son los mecanismos por los cuales la energía entra y sale del planeta?

Intuitivamente, es claro que debe haber un equilibrio en los flujos de energía dentro y fuera de la geosfera. De lo contrario, tendríamos enfriamiento progresivo o calentamiento del planeta. Lo que nos lleva al Efecto Invernadero.