Variables meteorológicas: presión del aire, temperatura y densidad

Factores que influyen en el clima

Aunque pueda parecerlo a veces, los meteorólogos no solo inventan sus predicciones. Utilizan la mejor ciencia disponible, así como tres variables clave que son fundamentales para comprender el clima: presión del aire, temperatura y densidad del aire. Estas variables son esenciales porque, como un conjunto bien organizado de sargentos de instrucción, controlan cómo se comporta el aire y, por lo tanto, controlan el clima. Sin embargo, no son mutuamente excluyentes. Como un conjunto de hermanos, cada variable está estrechamente relacionada con las demás (¡les guste o no!).

Presión, temperatura y densidad

Veamos primero la presión del aire. Aunque no puede verlos, el aire es un cóctel de moléculas que vuelan y chocan entre sí. Piense en las moléculas como bolas de billar: cuando chocan entre sí, se empujan entre sí. No notará que una molécula choca con otra, pero si suma todas estas pequeñas colisiones y empujones, ¡puede comenzar a sentirlo! Esas moléculas también tienen peso, y entre el peso del aire que empuja hacia abajo y las colisiones entre las moléculas, obtenemos presión de aire .

Entonces, ¿cómo se relaciona la presión del aire con la temperatura? Bueno, ¿recuerdas cómo dije que las moléculas de aire se mueven y chocan unas con otras? Si se mueven más rápido, chocan entre sí con más fuerza y ​​frecuencia. Esto sucede cuando aumenta la temperatura del aire. Las moléculas de aire caliente tienen más energía, por lo que se mueven más rápido y crean más presión. Asimismo, el aire frío tiene menos energía y por tanto ejerce menos presión sobre su entorno.

La densidad también juega un papel. Cuanto más denso es el aire, más moléculas hay en ese espacio dado. Es como la diferencia entre tener una gran fiesta en una pequeña sala de estar versus tener ese mismo grupo grande de personas en una gran sala de recreación. Cuanto más denso es el aire, más colisiones hay entre moléculas porque hay menos espacio para que eviten chocar entre sí, por lo que obtenemos más presión de aire.

Entonces, puede ver que la densidad, la temperatura y la presión trabajan juntas para cambiar las condiciones del aire. Cuando se agrega calor, la temperatura del aire y la presión aumentan. Y, cuando la densidad del aire cambia, la presión (y a veces la temperatura) también lo hace.

Procesos adiabáticos

Ahora que sabe cómo funcionan juntas las tres variables, echemos un vistazo a cómo afectan el clima. Los procesos adiabáticos se producen cuando el aire cambia de temperatura sin ganancia o pérdida de calor. ¿Eh? ¿Cómo diablos funciona eso? Bueno, aquí es donde entra en juego la densidad.

¿Recuerdas a nuestros asistentes a la fiesta de antes? Si los pones en la pequeña sala de estar, chocan más entre sí. Las moléculas en el aire denso hacen lo mismo y estas colisiones emiten calor y crean presión. Cuando hay más espacio para moverse, las moléculas chocan menos entre sí, lo que significa que emiten menos calor y presión.

Y, como el aire tiene peso, se ve afectado por la gravedad. Entonces, más cerca del suelo, hay más presión porque hay más peso. A medida que aumenta la altitud, el peso es menor, por lo que hay menos presión y más espacio para que el aire se expanda. Esto significa menos colisiones, menos presión y menos calor.

Puede ver este proceso a lo largo de las laderas de las montañas. A medida que el aire cálido y húmedo sube por la ladera de la montaña, conocido como el lado de barlovento , se expande (porque hay menos presión) y, por lo tanto, se enfría. A medida que sopla sobre la montaña y vuelve a descender por el lado de sotavento , se comprime, lo que hace que las moléculas choquen más entre sí, y luego el aire se calienta por estas colisiones más frecuentes. Por eso el lado de barlovento de una montaña tiene su nombre. Aquí es donde el viento se encuentra por primera vez con la montaña.

También es la razón por la que el lado de barlovento está lluvioso y el lado de sotavento está seco. El aire frío no puede contener tanta humedad como el aire caliente, de modo que a medida que el aire caliente sube por la montaña y se enfría, el agua que contiene se expulsa del aire en forma de lluvia en el lado de barlovento y el aire seco continúa hacia el lado de sotavento.

Nubes, masas de aire, frentes y tormentas

¿Crees que si el aire que sube por una montaña crea lluvia en ese lado, también debe crear una nube? Si dijiste que sí, ¡tienes razón! La presión, la temperatura y la densidad del aire contribuyen a la formación de nubes. A medida que el aire cálido y húmedo se eleva a la atmósfera, se enfría, lo que, como ya sabe, significa que tiene que soltar el agua que traía consigo. El agua del aire se condensa en diminutas gotas, que es de lo que están hechas las nubes, y el tipo de nube que se forma depende en gran medida del aire circundante: su presión, temperatura y densidad.

Las masas de aire son enormes parcelas de aire que cubren grandes porciones de la superficie de la Tierra, parcelas de aire mucho más grandes que las de las que hemos estado hablando hasta ahora. Como aprendimos en otra lección, cada masa de aire tiene características específicas, y cuando se encuentran, pueden producir una interesante variedad de condiciones climáticas.

Ya sean grandes o pequeños, cuando los paquetes aéreos se encuentran, obtenemos frentes . Las diferencias en la temperatura, presión, densidad y contenido de humedad de las masas de aire hacen que un frente se deslice sobre el otro, lo que puede afectar los patrones climáticos creando cielos nublados, tormentas y vientos racheados. Los frentes son como luchas entre masas de aire. Dado que son tan diferentes, casi parece que no pueden decidir sobre el clima, y ​​las tormentas que siguen son sus opiniones contradictorias.

Nuestras tres variables también influyen en otros patrones climáticos, como tormentas eléctricas, tornados y huracanes. Las tormentas eléctricas ocurren cuando el aire cálido y húmedo se eleva rápidamente. Este aire ascendente se llama corriente ascendente . La corriente ascendente forma una gran nube vertical. El agua dentro de la nube cae hacia el suelo y, mientras lo hace, intenta convencer a todos sus amigos para que la acompañen. Esta colección de gotas de agua se acumula hasta que se forman gotas de agua más grandes que son lo suficientemente pesadas como para empujar la corriente ascendente y llegar al suelo en forma de lluvia, creando una corriente descendente o aire que se mueve hacia abajo.

Cuando el aire dentro de una nube de tormenta comienza a girar, tenemos tornados sobre la tierra y huracanes sobre el agua. La combinación de centros de baja presión y exteriores de alta presión impulsa estas peligrosas tormentas hasta que son detenidas por vientos opuestos o se quedan sin energía.

Resumen de la lección

Como un grupo de hermanos, la presión del aire, la temperatura y la densidad están relacionadas entre sí. La presión del aire describe la colisión de moléculas y el peso del aire que presiona su entorno. La temperatura se refiere a qué tan caliente o frío está el aire, y la densidad del aire es cuántas moléculas están empaquetadas en un determinado espacio de aire.

La presión del aire está influenciada por la temperatura porque, a medida que el aire se calienta, las moléculas comienzan a moverse más, por lo que chocan entre sí con más frecuencia y crean más presión. Pero la presión del aire también afecta la temperatura: cuanto más chocan esas moléculas entre sí, más calor generan. Entonces, más colisión significa aire más cálido.

La densidad también es importante porque, al igual que nuestro gran grupo de personas, si empaqueta más moléculas en un espacio determinado, inevitablemente se chocarán más entre sí, creando más presión y, por lo tanto, más calor también. Así es como podemos tener cambios de temperatura del aire sin agregar ni quitar calor, lo que se conoce como procesos adiabáticos .

A medida que el aire asciende por el lado de barlovento de una montaña, se expande, lo que significa que nuestras moléculas que van de fiesta tienen un espacio más grande para moverse. Hay menos colisiones, por lo que el aire se enfría. Pero, a medida que el aire se enfría, no puede contener tanta agua, por lo que el agua se expulsa en forma de lluvia en este lado de la montaña. Cualquier aire que continúe sobre la montaña hacia el lado de sotavento se comprime a medida que se hunde hasta el suelo, lo que significa que el grupo se traslada a una habitación más pequeña y tenemos más colisiones y, por lo tanto, aire más cálido. Sin embargo, la mayor parte de la humedad se dejó en el lado de barlovento en forma de lluvia, por lo que el lado de sotavento está seco.

La familia de variables del aire también es responsable de las nubes, masas de aire, frentes y tormentas. Los frentes son como luchas entre diferentes masas de aire, y sus tormentas son su desacuerdo. Las nubes se forman cuando se eleva el aire cálido y húmedo (como sobre la montaña), que a veces libera el agua en forma de lluvia. Si la nube crece lo suficiente, obtenemos una nube de tormenta, que puede provocar tornados y huracanes si el aire del interior comienza a girar.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, podrá:

• Explicar las relaciones entre la presión del aire, la temperatura y la densidad y cómo esas relaciones afectan el clima.
• Definir procesos adiabáticos
• Describir las causas de las diferencias climáticas en los lados de barlovento y sotavento de las montañas.
• Resumir las causas de los frentes y las tormentas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador