Algunas consideraciones sobre el efecto invernadero

Nuestras emisiones de gases de efecto invernadero (GEIs), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y monóxido de dinitrógeno (N2O, impropiamente llamado "óxido nitroso") principalmente, están provocando un peligroso aumento de sus concentraciones en la atmósfera, con el consiguiente desequilibrio energético del planeta y, por tanto, con un aumento (antropogénico) de la temperatura media de la Tierra, lo que llamamos calentamiento global. En los últimos cien años el incremento en la temperatura media del planeta ha superado los 0,7 ºC. No parece mucho pero es un dato muy a tener en cuenta, sobre todo porque la tendencia es al aumento.  Podríamos adaptarnos sin demasiados problemas a un incremento de unos 2 ºC, lo cual es previsible que suceda en los próximos 40 años (tal vez 50), pero un aumento de más de tres grados tendría consecuencias muy negativas como, por ejemplo, una mayor virulencia de los fenómenos meteorológicos extremos (huracanes, tornados, tifones y otros). Consecuencias medioambientales graves pero también, sin duda, económicas y sociales (¿nos espera un futuro de hambrunas, refugiados climáticos y conflictos?). Pero no pretendemos hablar aquí de los impactos del actual cambio climático antropogénico. Sí, porque los científicos concluyen que la actividad humana es en gran medida responsable de este calentamiento global del planeta. Cuanto más tiempo transcurra sin tomarse las medidas adecuadas más difícil será frenar el incremento de la temperatura en las próximas décadas. Y los expertos ya indicaron hace más de un lustro cuáles eran: sustitución de las centrales térmicas y aumento progresivo del empleo de las fuentes de energía renovables, obtención de energía de centrales nucleares de última generación, mayor uso de los transportes públicos, elección preferente del tren para las mercancías, motores más eficientes, mejorar la orientación y el aislamiento de los edificios, así como sus sistemas de calefacción, refrigeración e iluminación, reforestación, etc.. Los ciudadanos tenemos mucho por hacer y, sobre todo, los políticos que nos gobiernan (y que nosotros elegimos).

La concentración actual de CO2 (gas que representa más del 70 % del total de las emisiones de GEIs y es liberado a la atmósfera como consecuencia de la quema de combustibles fósiles para los transportes o para la producción de electricidad en las centrales térmicas) en la atmósfera es de unas 370 ppm (partes por millón). Se ha estimado que si el objetivo fuera no superar las 535 ppm en 2030 el coste sería el 0,12 % de la riqueza mundial. 

 

[Fuente de la imagen: Wikipedia] 

 Pero a pesar de lo dicho anteriormente nadie debería llegar a la precipitada conclusión de que el efecto invernadero es perjudicial para la vida en la Tierra. Sería un gran error. Precisamente la vida en nuestro planeta es posible gracias a los gases de efecto invernadero, que hacen que la temperatura media de la Tierra sea de unos 15 ºC en vez de los -18 ºC que sufriría el planeta en ausencia de CO2 y otros gases de efecto invernadero, es decir, estamos hablando de una diferencia de 33 grados, nada más y nada menos. Resulta que, como es lógico, todo depende de la concentración de estos gases en la atmósfera, haciéndose válido, si se me permite, el antiguo lema iatroquímico, de Paracelso, de que la dosis hace el veneno. En el Sistema Solar los planetas que presentan efecto invernadero son, además de nuestro querido planeta azul, Venus y Marte, los más parecidos y próximos a la Tierra, pero con notables diferencias. Nuestro vecino Venus (más cercano al Sol) tiene una atmósfera muy densa y rica en CO2 (un 95 %), de manera que su temperatura promedio es de unos 500 ºC, en lugar de los 50 ºC que tendría si careciera de atmósfera. Aquí pues el efecto invernadero es brutal. Todo lo contrario ocurre en el planeta rojo. La atmósfera de Marte es muy tenue, con muy escasa presencia de dióxido de carbono, de manera que en aquel frío planeta rocoso la temperatura media es de -50 ºC, situación no mucho más favorable que la que tendría en ausencia completa de atmósfera: - 60ºC.

Para comprender bien el efecto invernadero es imprescindible conocer cuál es el balance de energía en nuestro planeta. Y para ello hay que tener en cuenta el Sol, nuestra fuente de energía externa (proveniente del espacio), la Tierra, y su atmósfera. Asimismo tengamos presente que según sea la temperatura de un cuerpo así será la cantidad de energía que emite. En dicho balance energético hemos de considerar el flujo de energía entrante y el saliente. Si ambos se igualan la Tierra estará en equilibrio térmico, con una temperatura promedio estable. Pero si, como sucede, nuestro planeta absorbe una cierta cantidad neta de energía (predomina el flujo entrante sobre el saliente) el calentamiento global, en mayor o menor medida, está asegurado.

De la radiación proveniente del Sol una importante fracción es reflejada en la atmósfera (nubes y aerosoles o partículas sólidas en suspensión) y por la superficie terrestre (hielo y nieve principalmente). Este albedo supone un 30 % aproximadamente y, por tanto, es energía que no es absorbida por la superficie terrestre. Así la energía total entrante (la radiación que es absorbida por la superficie) es de 494 W/m2 (vatios por cada metro cuadrado; aunque el W es la unidad de potencia en el Sistema Internacional de Unidades, suele usarse para la radiación, de manera que si queremos calcular la energía por unidad de superficie en J/m2 sólo hemos de multiplicar los W/m2 por el tiempo en segundos, 3600 s para un periodo de una hora u 86400 s si se trata de un día). Esta cantidad es la suma de los 161 W/m2 que nos llegan del Sol y los 333 W/m2 provenientes de la atmósfera. Este último valor es ciertamente elevado y es así por el efecto de los gases de invernadero. El CO2 permite el paso de la luz solar y de buena parte de la radiación térmica o infrarroja solar, de longitud de onda más corta que la emitida por la superficie terrestre, pero absorbe la radiación infrarroja emitida por la Tierra, de longitud de onda más larga. Cuando la radiación es absorbida por las moléculas es transformada en energía cinética y potencial de dichas particulas. En particular se generan movimientos de vibración y de rotación. La energía total saliente de la Tierra es de 493 W/m2, suma de 17 W/m2 (convección), más 80 W/m2 (calor latente de evaporación) y 396 W/m2 (radiación infrarroja de la superficie terrestre). Si hacemos la diferencia, energía entrante menos energía saliente, 494 W/m2 menos 493 W/m2, vemos que 1 W/m2 (es un valor aproximado y promedio) será la absorción neta por la superficie terrestre. Este hecho implica un calentamiento o aumento de la temperatura media del planeta. Aunque esa cantidad parezca insignificante no olvidemos que viene expresada por metro cuadrado. Basta multiplicar por todos los m2 de la superficie terrestre y nos daremos cuenta de que el asunto es serio. De hecho ya son patentes algunos fenómenos derivados del calentamiento del planeta, como el aumento de la temperatura de los océanos o la fusión parcial de los glaciares y del hielo en el Ártico. Un aumento de la concentración de GEIs en la atmósfera provocaría una mayor absorción neta de energía por la superficie terrestre y, por tanto, un mayor y peligroso incremento de la temperatura media de nuestro planeta.

Por último no dejemos de comentar lo poco afortunado de la denominación de efecto invernadero para este fenómeno atmosférico, porque lo que ocurre en un invernadero de plantas es bastante diferente. En un invernadero artificial de este tipo las plantas se desarrollan gracias a que el calentamiento se logra al evitarse la pérdida de calor por convección del aire (el plástico o el vidrio que lo encierra la evita). En la atmósfera, el CO2 y los demás GEIs absorben la radiación infrarroja, permitiendo la atmósfera la convección (y de hecho juega un importante papel en ella).

PARA SABER MÁS:

- "El fin de la ciencia". Parte III; capítulo 9. MANUEL LOZANO LEYVA. Debate (2012).

- "La física en la vida cotidiana". Capítulo 6. ALBERTO ROJO. RBA (2010).

-  " ¿Estamos cambiando el clima?". JOSÉ MIGUEL VIÑAS. Sirius (2005).

- "Introducción a la Meteorología". Capítulo 75. JOSÉ MIGUEL VIÑAS. Almuzara (2010).

EN INTERNET:

http://www.mitosyfraudes.org/Calen/Bad.html

Eureka, Scientia y Gaussianos

Eureka, un blog de divulgación de Astronomía, ha sido el ganador de la edición de 2012 de los Premios Bitácoras, de RTVE, en la categoría de Ciencia. Merecido galardón, sin duda, pero mi preferido es el subcampeón, el blog Scientia (del bioquímico José Manuel López Nicolás), divulgación científica de variada temática. Nos dice su autor:

"Desde que publiqué, ya hace muchos años, mi primer artículo de investigación en una revista científica especializada, mi carrera profesional ha ido enfocada al descubrimiento de nuevos hallazgos que fueran merecedores de publicarse en revistas de campos científicos muy específicos.

Sin embargo, y con el paso de los años, me he dado cuenta de que si bien las publicaciones científicas de este tipo son absolutamente necesarias, no es menos importante divulgar la ciencia de forma comprensible para todo tipo de lectores.

 Así, en el año 2005 escribí mi primer libro de divulgación científica titulado “Nuevos Alimentos del siglo XXI”, y hoy, seis años más tarde, os presento a “Scientia”, un blog científico en el que podréis ver las novedades científicas que, a mi modesto entender, me parezcan interesantes, pero donde también habrá sitio para la historia de la ciencia, las curiosidades científicas y, como no, para el humor".

El tercer clasificado fue Gaussianos, un buen blog de Matemáticas que tiene por sugestivo lema: "porque todo tiende a infinito...". Pero esta entrada es finita, así que hasta pronto.

Blogs ganadores en "Educación"

En la última edición de los Premios Bitácoras de RTVE, en la categoría de Educación, la terna de ganadores ha sido:

1. TocaMates. Acertijos y problemas matemáticos para todos.

2. La Educación Social en la Acción Tutorial.

3. Quimitube. Vídeos explicativos y ejercicios sobre los contenidos de Química de 2º de bachillerato.

 

Patrañas en tiempos de crisis

Que te cuenten patrañas en tiempos de crisis es indignante, y si las pamemas las difunden los medios de comunicación públicos es un verdadero insulto y una tropelía intolerable. Aquellos que deberían poner todo su empeño en informar y formar a la población con veracidad, empresa para nada reñida con el entretenimiento (Tres 14, Saber y Ganar, Los clásicos, Redes...), parece que prefieren invertir el dinero de nuestros impuestos en programuchos para atraer la atención del incauto y complaciente telespectador. ¿Qué pretenden con ello? ¿Acaso sólo les interesa mantener la audiencia con el fin último de, dada la crisis y la amenaza de cierre de ruinosas televisiones públicas autonómicas y locales, no perder sus puestos de trabajo?

Antonio Muñoz Molina, en su muy recomendable columna "Las dos  culturas" del número de enero de la revista Muy Interesante, que titula Difusores de patrañas, nos dice mordaz:


"Como en épocas de crisis lo más urgente es sentarse a hacer cuentas, habría que saber con exactitud cuánto pagan Canal Sur y Telemadrid por ese programa de los husmeadores o rastreadores de enigmas paranormales, y compararlo con los recortes que está sufriendo en todas partes la investigación científica, y con el deterioro de una enseñanza pública que debería tener la ciencia como su médula para la formación de ciudadanos racionales y críticos".

Los miserables y Galois

Los Miserables, novela romántica de Victor Hugo, se ha hecho ahora película, un musical que a uno, que no es asiduo ni entusiasta del género, le ha gustado, pues logra mantener la atención y en el filme lo estético y la sustancia narrativa se alían con excelente resultado, particularmente indicado para espíritus idealistas.

Los acontecimientos revolucionarios de comienzos de los años treinta del siglo XIX en la capital del restaurado reino de Francia me recordaron, inevitablemente, a Évariste Galois (1811 - 1832), el genial y fogoso matemático francés, muerto en duelo a los veinte años tras haber abierto nuevos caminos en la ciencia.

El joven Galois (en la imagen de la izquierda), quien no logró ser admitido en la prestigiosa Escuela Politécnica de París (a los 17 años suspendió por segunda vez el examen de matemáticas de ingreso en la institución) y tuvo que conformarse con estudiar en la Escuela Normal de la capital francesa, de la que sería expulsado en 1830 por su activismo republicano. Galois desarrolló la teoría de grupos como herramienta para la resolución de ecuaciones. Pretendía el joven matemático francés establecer unos criterios definitivos para determinar si las soluciones de una ecuación polinómica pueden calcularse por radicales o no. Galois demostró que una ecuación general de quinto grado (n = 5), ax5 + bx4 + cx3 + dx2 + ex + f = 0, o superior no puede resolverse por radicales. Pero su teoría de grupos no sería lo que es si no fuera por la diversidad de aplicaciones que ha encontrado en campos del conocimiento científico como la Física de partículas o la Cristalografía.

Hemos dicho que Galois, dado su carácter vehemente y la convulsa época que le tocó vivir en su Francia natal, no se mantuvo al margen de los acontecimientos políticos sino todo lo contrario, participó activamente en ellos movido por sus ideas republicanas. Las revueltas revolucionarias quedan bien plasmadas en Los miserables de Victor Hugo, que ahora hemos disfrutado en la gran pantalla. Galois trató de incorporarse a los distrurbios de julio de 1830, en los cuales los republicanos lograron forzar el exilio del rey borbónico Carlos X, pero el director de la Escuela donde estaba nuestro protagonista lo impidió al encerrar a los estudiantes; Galois, sin éxito, intentó fugarse escalando los muros del académico recinto. Gran frustración debió provocarle esto, la cual, seguramente, avivó aún más en él la llama revolucionaria antimonárquica. No duró mucho el entusiasmo republicano pues un nuevo rey subió al trono: Luis Felipe de Orléans.

En un par de ocasiones fue arrestado el joven  e impulsivo Galois por sus actitudes republicanas, consideradas por la autoridad como subversivas y provocadoras. La primera de ellas fue en mayo de 1831 cuando, en pleno banquete republicano, Galois, alzando su copa y un puñal, brindó amenazante por el rey Luis Felipe. La segunda ocasión, el 14 de julio de 1831 (Día de la Bastilla),  le costó ser encarcelado durante varios meses; esta vez la provocación del fogoso y revolucionario matemático consistió en vestir ilegalmente el uniforme de la Guardia de Artillería, un cuerpo que había sido disuelto por considerarse una amenaza para el rey, pues un buen número de oficiales de artillería había sido acusado de conspiración. La larga estancia en prisión fue muy dura para Galois, con encerramiento en celda de castigo incluido, llegando a presentir su trágico y temprano final. No obstante, la epidemia de cólera que asolaba París obligó al traslado del joven matemático a una casa de salud donde conoció a una joven, Stéphanie, hija de un médico del hospital. Recordemos aquí, como víctima de dicha epidemia de cólera, a otro gran científico francés: Sadi Carnot (1796 - 1832), considerado el padre de la Termodinámica, hijo de un general revolucionario. Muy confuso es todo lo que rodea al duelo en el que perdió la vida el creador de la teoría de grupos, Évariste Galois. Puede que su relación con Stéphanie, rota poco antes de su violenta muerte, fuera la causa del duelo. O no. Acaso una disputa política fuera la responsable de tan valiosa pérdida. El caso es que su adversario en el duelo fue un republicano como él, un oficial de la Guardia de Artillería acusado de conspirar contra el gobierno de la monarquía y absuelto, como sus compañeros, posteriormente. Pero sólo podemos especular sobre las causas que llevaron a aquellos hombres, afines políticamente, a batirse en duelo ("he sido provocado por dos patriotas", escribió). Según René Taton el duelo fue entre amigos y se desarrolló a modo de ruleta rusa, con sólo una de las pistolas cargadas, un arma que acabó con la vida de un matemático genial que estaba en su plenitud creativa.  Poco después del amanecer de un día de finales de mayo de 1832, a orillas de un estanque, Évariste Galois recibió un disparo fatal en el abdomen, muriendo al día siguiente. La noche anterior al duelo tuvo aún el valor de revisar y resumir sus originales trabajos matemáticos para ser recordado por sus amigos ya que, escribió, "el destino no me ha dado vida bastante para ser recordado por mi patria".

PARA SABER MÁS: Évariste Galois, TONY ROTHMAN. En Investigación y Ciencia. Temas 1. "Grandes matemáticos", 1995.