Tipos de tasas de caída atmosférica

Tasa de lapso

¡Prepárate, estás a punto de subir, subir, subir a la atmósfera!

¿Pero por qué preguntas? Bueno, está a punto de explorar las tasas de lapso , que son las tasas a las que cambia la temperatura con la altitud.

3-2-1, ¡aquí vamos! Vas a viajar dentro de un paquete de aire, lo que solo significa un grupo de aire que comparte propiedades similares. A medida que subes, es posible que notes que hace más frío, ¡así que adelante, ponte la bufanda y el sombrero!

Vamos a examinar los tres tipos de tasas de caída: adiabático seco, adiabático húmedo y ambiental. Pero antes de que asciendas más, ¿por qué no pasas el mouse por un minuto para que podamos obtener información de fondo en nuestro haber?

Tasas de lapso adiabático

Cuando el aire está saturado , significa que el aire no puede contener más vapor de agua a esa presión y temperatura. El agua se evapora o se convierte en vapor de agua y se condensa o cambia de gas a líquido todo el tiempo.

Cuando la atmósfera está saturada, no puede contener más vapor de agua, por lo que por cada molécula de agua que se evapora, una debe condensarse. Entonces, la tasa de lapso adiabático seco se trata de aire que no está saturado. El nombre «seco» es un poco engañoso. El hecho de que el aire no esté saturado no significa que esté seco.

Bien, comencemos a ascender con la parcela de aire. ¡Notarás que cuanto más alto subes, la presión disminuye y tus oídos pueden estallar!

A medida que la presión disminuye, la porción de aire puede extenderse y enfriarse. ¿Pero por qué? Bueno, con menos presión, las moléculas pueden ocupar más espacio porque la presión no las mantiene contenidas. Si tuvieras un globo contigo, notarías que el globo se agranda cada vez más a medida que la presión disminuye porque hay menos presión empujando hacia adentro. ¡Eventualmente estallaría!

Volvamos a esas moléculas. A medida que se extienden, es menos probable que choquen entre sí, reduciendo así la cantidad de energía térmica intercambiada entre moléculas. Esto hace que el paquete de aire se enfríe.

La tasa de lapso adiabático seco es la tasa a la que el aire insaturado se enfría o calienta a medida que cambia de altitud. Y aquí está esa tasa:

• Por cada 1,000 pies que asciende el aire, la temperatura disminuirá alrededor de 5.5 grados F.
• Esto también es lo mismo para descender. Lo que significa que por cada 1,000 pies que el aire desciende, la temperatura aumentará 5.5 grados F.
• Y para ustedes, gente del sistema métrico: por cada 100 metros, cambia en 1 grado C.

Pero sigamos subiendo y veamos qué pasa. ¡Apuesto a que te estás enfriando! Parece que está a punto de alcanzar el punto de rocío atmosférico, donde el aire se ha enfriado lo suficiente como para saturarse y comenzará a condensarse. Puede notar esto al ver que se forman algunas nubes.

Entonces, ahora que el aire está saturado, la tasa de lapso cambiará, de ahí la tasa de lapso adiabático húmedo . Esta tasa de lapso es la tasa a la que el aire saturado se enfría o calienta a medida que cambia de altitud. Debido a que el aire se está condensando (lo que libera calor), la velocidad de enfriamiento disminuirá. A diferencia de la tasa de lapso seco, la tasa de lapso adiabático húmedo puede variar. Esto depende de la cantidad de vapor de agua que tenía el paquete de aire antes de que comenzara a subir. Pero aquí hay algunos rangos:

• Por cada 1,000 pies ascendidos, hay una disminución de la temperatura de 3.2 a 2.2 grados F.
• Y por cada 1,000 pies que el aire desciende, hay un aumento de temperatura de 3.2 a 2.2 grados F.
• Y para ustedes, gente del sistema métrico: el promedio de la tasa de lapso adiabático húmedo es de aproximadamente 0,5 grados C por cada 100 metros.

Quizás se pregunte por qué el aire se saturó cuando se enfrió. ¿Por qué no pasas el cursor de nuevo mientras repasamos los detalles? El aire caliente puede contener más vapor de agua sin saturarse, mientras que el aire más frío retiene menos antes de saturarse. Ahora, técnicamente, es un poco más complicado que esto y el aire no ‘retiene’ el vapor de agua, pero para el alcance de esta lección, solo sepa que el aire más cálido tiene más vapor de agua sin saturarse.

OK, sigue subiendo, subiendo, subiendo. Eventualmente, toda el agua dentro de su paquete de aire se condensará y el aire volverá a la tasa adiabática seca. No queremos que te alejes flotando demasiado, así que ¿por qué no vuelves a la tierra por ahora?

Hay algunas cosas que debe saber sobre la adiabática antes de entrar en la tasa de caída ambiental. Las tasas de caída adiabática son teóricas, lo que significa que hay ciertos criterios que deben ocurrir para que esas tasas de caída se cumplan. Repasemos brevemente esos criterios.

• Estipula que no hay mezcla entre paquetes aéreos.
• Y no hay intercambio de calor, lo que significa que el calor no sale ni entra en el paquete.

Tasa de lapso ambiental

Aunque las parcelas de aire suelen ser grandes, por lo que la mezcla o el intercambio de calor pueden ser mínimos, las parcelas de aire no están aisladas unas de otras. Entonces, hay una tasa de caída ambiental . Este es el cambio de velocidad en la temperatura con la altitud en cualquier lugar y tiempo dados, lo que significa una tasa de lapso del mundo real sin las estipulaciones que se ven en las tasas de lapso adiabático.

Tanto la tasa adiabática seca como la húmeda son teóricas y se pueden calcular matemáticamente, entonces, ¿cómo determinan los científicos las tasas de caída ambiental? Esto se determina soltando globos meteorológicos y midiendo la temperatura a diferentes altitudes.

Atmósfera estándar

En 1953, un grupo de organizaciones y científicos de los Estados Unidos desarrollaron la atmósfera estándar de EE. UU. , Que proporciona datos sobre temperaturas, presiones y densidades a diferentes altitudes. Se calculó mediante el uso de tasas de caída ambientales, datos de satélites y cohetes, así como mediante la observación de expresiones matemáticas. La atmósfera estándar de EE. UU. Se revisó varias veces, la última en 1976. La atmósfera estándar de EE. UU. Cambia según la altitud, pero hasta aproximadamente 6,8 millas, la tasa es un cambio de 3,57 grados F por cada 1.000 pies.

La comunidad internacional también desarrolló una atmósfera estándar, a veces llamada Atmósfera Estándar Internacional , que coincide con la Atmósfera Estándar de EE. UU. Hasta una altitud de aproximadamente 19,8 millas.

Resumen de la lección

Ahora que está de vuelta en tierra, ¿por qué no nos tomamos un momento para revisar todo lo que aprendimos sobre las tasas de caída o las tasas a las que las temperaturas cambian con la altitud?

Hay tasas de lapso adiabático seco y tasas de lapso adiabático húmedo . La primera es la velocidad a la que cambia la temperatura cuando el aire está insaturado, lo que significa que el aire aún puede contener algo más de vapor de agua. Esta última es la velocidad a la que cambia la temperatura cuando el aire está saturado, lo que significa que el aire no puede contener más vapor de agua. Ambas tasas de caída adiabática son teóricas.

La tasa de lapso ambiental es la tasa a la que la temperatura cambia con la altitud en un lugar dado en un momento dado. A los científicos se les ocurrió la atmósfera estándar , que son las temperaturas, presiones y densidades a diferentes altitudes. Hay una atmósfera estándar de EE. UU. Y una atmósfera estándar internacional, que son las mismas hasta aproximadamente 19,8 millas.

¿Quién sabía que habían pasado tantas cosas allá arriba? ¡El aire se expande, enfría y condensa! ¡Que interesante!

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, tendrá la capacidad de:

• Definir tasas de lapso
• Diferenciar entre tasas de lapso adiabático seco y adiabático húmedo
• Explique cuál es la tasa de caída ambiental y en qué se diferencia de la tasa de caída adiabática.
• Compare la atmósfera estándar de EE. UU. Con la atmósfera estándar internacional

Rodrigo Ricardo Editor y fundador