¿Por qué estudiar el medio ambiente?
El medio ambiente es el mundo natural. Con productos químicos tóxicos, naves espaciales y bombas nucleares, los humanos parecen alejarse cada vez más de lo que podría llamarse «natural» todos los días. Entonces, ¿por qué deberíamos estudiar el medio ambiente? Bueno, para empezar, nos guste o no, los seres humanos viven en el medio ambiente. Todavía vivimos en el planeta Tierra y el estado del planeta tiene un efecto directo sobre nosotros. Quizás el valor de las plantas y los animales no sea importante para usted, pero mientras los humanos vivan aquí, hay motivos para estudiar el medio ambiente. Dependemos del mundo natural para muchos aspectos de nuestras vidas. Dependemos del medio ambiente para que se mantenga aproximadamente a la misma temperatura para que podamos seguir viviendo en el planeta. Dependemos del medio ambiente para proporcionar agua dulce a través de la lluvia y el filtrado de rocas. Dependemos de la selva tropical para obtener medicamentos y productos químicos para producir de todo, desde champús hasta antibióticos. Dependemos de las bacterias para que nos proporcionen un suelo fértil en el que podamos cultivar nuestros cultivos. Estamos conectados con la Tierra y el medio ambiente de formas en las que muchas personas simplemente no piensan. Entonces, comprender ese entorno significa comprendernos a nosotros mismos. Y cuando ese entorno cambia, puede significar un desastre tanto para los humanos como para la vida silvestre. Al observar el medio ambiente, descubrimos el cambio climático que, si no se controla, podría cambiar por completo la sociedad humana en las próximas décadas.
Usar la física para estudiar el medio ambiente
Los datos que hemos utilizado para estudiar el cambio climático no serían posibles sin instrumentos de alta tecnología, y muchos de esos instrumentos fueron inventados por físicos. Usamos la física para analizar el contenido de la atmósfera, para descubrir cómo la radiación del sol interactúa con los gases en nuestra atmósfera, para medir las entradas y salidas de calor del espacio y para predecir el clima. Aunque hay muchos ejemplos, hoy vamos a hablar sobre algunas de las formas más importantes en que usamos la física para estudiar el medio ambiente.
Sensores remotos
El equipo de teledetección es todo aquello que nos permite tomar medidas a distancia. Por lo general, esto significa mediciones realizadas por aviones o satélites en el espacio. Incluso algo tan simple como la fotografía desde el espacio cuenta como percepción remota, pero puede ser un poco más complicado que eso. Una cámara es un sensor pasivo porque todo lo que hacemos es absorber la luz que ya estaba allí. Pero los instrumentos de física se vuelven más poderosos cuando usamos sensores activos o sensores que envían luz. Al hacer rebotar la luz láser en la Tierra y la atmósfera, podemos recopilar una gran cantidad de datos. Podemos averiguar la altura de la tierra o los fondos marinos, crear imágenes 3D detalladas de formaciones de nubes, detectar moléculas en la atmósfera y averiguar la velocidad y la dirección del agua.
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La teledetección también nos ha permitido medir directamente el calor producido por la Tierra utilizando satélites infrarrojos y confirmar con datos reales que la Tierra está absorbiendo más calor del que emite, una prueba más del cambio climático. También es la forma en que medimos el grosor y el tamaño de las capas de hielo de la Tierra año tras año.
Dinámica de fluidos y absorción atmosférica
Los principios de la física también se utilizan para predecir y explicar lo que sucede en nuestra atmósfera y mares. Podemos observar las corrientes oceánicas y utilizar los principios físicos de temperatura, densidad y presión para explicar por qué se mueven de la forma en que lo hacen. Podemos observar la forma en que los frentes cálidos y fríos se mueven en la atmósfera y usar nuestro conocimiento de la física para predecir mejor el clima.
¿Qué es el flujo laminar en Física?
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La física nos permite predecir lo que sucederá cuando cambiemos los gases en la atmósfera. Actualmente creemos que el cambio climático que estamos viendo es causado por los humanos, pero la idea de que tal cosa es posible fue sugerida por primera vez por un físico a principios del siglo XIX. La física de cómo los gases de efecto invernadero absorben la energía emitida por el suelo y evitan que escape fácilmente se ha entendido durante mucho tiempo. Las leyes de la física nos dicen que simplemente tiene que ser así.
Espectroscopia
¿Alguna vez te has preguntado cómo sabemos qué gases están presentes en diferentes partes de la atmósfera? ¿O qué edad tiene una muestra de árbol muerto? ¿O si ciertos productos químicos tóxicos fueron absorbidos por plantas y animales cercanos? Hay varias formas de hacer todas estas cosas, pero usar un equipo de física, un espectrómetro, es la más fácil y la mejor. La espectroscopia es el estudio de cómo interactúan la materia y la radiación electromagnética. Cuando la luz atraviesa la atmósfera, los gases de la atmósfera absorben determinadas longitudes de onda. Los diferentes gases absorben diferentes longitudes de onda y, al estudiar la luz con un espectrómetro, podemos averiguar qué gases están presentes y dónde.
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Usamos una técnica similar para averiguar qué moléculas están presentes en una muestra biológica, como un árbol muerto o un pez. Si bien es posible usar reacciones químicas para descubrir lo mismo, eso tiende a dañar la muestra en el proceso. Claro, tal vez podamos descubrir que un pez contenía arsénico, pero ¿podemos averiguar de qué molécula formaba parte ese arsénico? No tanto, porque simplemente destruimos la molécula en el proceso. Usando radiación electromagnética, la espectroscopia nos permite encontrar esa información sin destruir nada. Y eso nos brinda información valiosa sobre el mundo natural.
Resumen de la lección
Estudiar el mundo natural es importante porque vivimos en él. Dependemos del mundo natural para cultivar, proporcionar agua dulce, crear productos químicos y muchas otras cosas. Ahora que el mundo natural está en peligro debido al cambio climático, es aún más importante estudiarlo detenidamente. Una de las formas en que estudiamos el mundo natural es mediante el uso de equipos y teorías de física. La teledetección utiliza ondas electromagnéticas, explicadas por la física, para tomar todo tipo de datos de aviones y del espacio. La dinámica de fluidos nos ayuda a explicar las corrientes de aire y agua y hace que el clima sea más predecible. El estudio de la absorción atmosférica explica el efecto invernadero. Y la espectroscopia nos permite descubrir los elementos presentes en la atmósfera, el mar y las muestras biológicas. La física nos brinda una gran cantidad de datos que podemos usar al estudiar el medio ambiente.
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