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Temperatura de la Tierra

La Tierra, para mantenerse térmicamente estable a lo largo del tiempo debe ser capaz de evacuar, en término medio, toda la energía recibida en forma de radiación. Existen unos mecanismos reguladores que efectúan dicha tarea de diferentes maneras.

Si la Tierra se dirige actualmente a un calentamiento global debe ser porque momentáneamente dicho equilibrio está ligeramente roto.

Sin atmósfera

En una primera aproximación se puede decir que la emisión térmica de la superficie de la Tierra, $(4\pi R^2 = 5.1\cdot 10^8 km^2)$ , compensa la irradiación sobre la superficie de un disco terrestre, $(\pi R^2 = 1.27\cdot 10^8 km^2)$ .

Si esto último fuera cierto se podría calcular fácilmente la temperatura media de la Tierra mediante la Ley de Stefan-Boltzmann $(R_T = \sigma T^4 \,\!)$ . Suponiendo la Tierra un cuerpo negro y conociendo el valor de la constante solar (1367Wm^-2) se efectúan los siguientes cálculos y se obtiene:

$\frac {1367 \cdot \pi R^2}{4\pi R^2}=\frac{1367}{4}=\sigma T^4 \rightarrow T=278K=5,5{}^{\circ}\!C$

Naturalmente esto sería en condiciones ideales, es decir, siendo la Tierra un cuerpo negro sin atmósfera. En la realidad existen otros factores que ayudan o impiden la evacuación del calor recibido. En el cálculo anterior hay dos defectos. Parte de la energía solar es reflejada por la Tierra que es lo que se denomina albedo y esto disminuye la temperatura de la Tierra hecho por el cálculo anterior hasta -18 °C y parte de la energía radiada por la Tierra que tiene una longitud larga entre 3 y 80 micras es absorbido por los gases de efecto invernadero calentando la atmósfera hasta la temperatura actual de 15ºC, bastante mayor a la calculada. El efecto invernadero es en principio bueno, no lo es el efecto invernadero causado por el hombre que nos lleva a un calentamiento global de efectos imprevisibles.

Considerando el albedo

Este efecto no es otra cosa que la reflexión de la radiación solar al incidir sobre el planeta. Las superficies claras presentan mayor albedo que las oscuras. Así, las nubes, el hielo y la nieve son las superficies con mayor albedo mientras que los bosques, los océanos y, en definitiva, la roca pelada tiene un albedo inferior. La Tierra tiene un albedo de alrededor del 31,3% causado en su mayor parte por las nubes y los casquetes polares. Las nubes y los gases atmosféricos (dispersión atmosférica) reflejan hacia el espacio el 22,5% de la radiación solar incidente. Aproximadamente un 12% de la radiación incidente es difundida por el aire de las que el 5% es difundido hacia la superficie terrestre y el 7% se pierde en el espacio. El 28,7% de la radiación solar llega directamente a la Tierra siendo reflejado directamente al espacio exterior un 8,8%.

El albedo terrestre procede en un 22,5% nubes y la difusión atmosférica, y un 8,8% de la superficie terrestre.

Para tener en cuenta el albedo en el balance radiativo solo hace falta multiplicar la constante solar por (1-b) donde b es el coeficiente de albedo b=0,313. Así queda un valor que es la cantidad de radiación realmente absorbida por la Tierra. Y con este valor se procede a los cálculos anteriores.

$\frac{1367 \cdot (1-0,313)}{4}=\sigma T^4 \rightarrow T=253,7K \simeq -19,5{}^{\circ}\!C$

Como se puede ver el albedo rebaja aún más la temperatura media del planeta así pues la contribución del efecto invernadero es aún mayor. Ocurre que la mayor parte de ese aumento de temperatura media lo provoca la misma agua que causa el albedo. El resto hasta los 15ºC actuales son para el CO₂ y el resto de gases invernadero.

Ver también:

Fuente:(Wikipedia)