Entre Más Alto Vayamos, Más Frío se Pone, ¿Porqué?

Cuando la atmósfera está estable, cuanto más alto subamos, más frío estará el aire. 

El aire está más caliente cerca del suelo, el cual absorbe el calor recibido del sol. Está más frío al nivel que vuelan los aviones comerciales, a los 10-15 km., la región de donde se irradia la mayoría del calor hacia el espacio. Es por lo que las cimas de las montañas son frías y las montañas más altas tienen nieve en sus cimas. 

(Aunque las capas más altas se hacen bastante calientes de nuevo, porque absorben radiaciones UV y "extremas UV",  pero tienen poco efecto sobre lo que ocurre por debajo de ellas).

¿Como ocurre exactamente? 

Suponga que una "porción de aire" (aire seco, ya que la humedad es un factor que consideraremos más tarde) es calentada por el suelo y asciende. Más arriba la presión es menor, por lo que el aire se expande: pero la expansión lo enfría. 

Del mismo modo, si por alguna razón la porción fuese empujado hacia abajo, se volvería a comprimir y a calentar por la compresión. Estos movimientos arriba y abajo ocurren continuamente y el resultado final es que, cuando las condiciones son estables, la temperatura cae a razón constante cuando subimos. 

El movimiento de la porción ascendente depende de su entorno. Se enfría por la expansión pero, ¿y si aún está más caliente que el aire que le rodea? Si es así, continua ascendiendo y si no desciende. Como veremos, aquí es donde la humedad del aire tiene un efecto importante. 

[ En un día corriente, el calentamiento directo por el suelo solo mueve el aire unos cuantos cientos de metros, quizás un kilómetro, y crea sobre el suelo una "capa fronteriza" con muchos flujos convectivos. Los movimientos a gran escala como las tormentas ocurren ,normalmente, por arriba (vea abajo).]

Vapor de agua

En vez de calentar la Tierra, la luz solar puede evaporar el agua de ella, especialmente de los océanos, que cubren la mayor parte del globo terráqueo. El aire húmedo se verá incluido de energía adicional, proporcionada por el Sol cuando su calor evapora el agua. Aunque el calor induce la convección, la humedad la puede amplificar.

En el aire húmedo caliente es donde ocurren las tormentas violentas y asimismo la superficie cálida del océano es el lugar de nacimiento de las grandes borrascas conocidas como huracanes o ciclones en América y tifones en Asia.
 

Veamos dos ejemplos de la humedad en acción. 

1. En una tormenta, el aire caliente se eleva, como en la convección normal. Cuando alcanza las regiones de menor presión, se enfría debido a la expansión. No obstante, el aire frío no puede contener tanta humedad como el aire caliente y el agua extra se concentra. En la convección moderada forma nubes (como en el ejemplo de abajo), pero en una tormenta activa, hay muchas y se convierten en lluvia. 

Liberar el agua calienta el aire, o mejor, frena su enfriamiento, debido a que el calor usado por el Sol en evaporar el agua pasa de nuevo al aire. Como resultado, el aire ascendente es aún más caliente que el que le rodea y continua ascendiendo con energía. Libera más lluvia y forma las altas nubes de tormenta, que conocen bien los pilotos para evitarlas. 
 

(En las tormentas con mucha energía, el movimiento del aire elevándose puede hacerse tan rápido que transporte las gotas de lluvia hacia las partes superiores y más frías de la nube, donde se congela, produciendo el granizo. Algunos granizos son recogidos una y otra vez añadiendo más capas de hielo en cada viaje de subida. Así es como se forma el pedrisco.)
 

    El dibujo mostrado aquí está obviamente en dos dimensiones, y no dice cómo está la sección transversal de la tormenta en dirección perpendicular al dibujo. Eso puede variar: algunas tormentas son aisladas y su sección transversal en tercera dimensión se asemeja a la del dibujo. En otro caso, la actividad de la tormenta se extiende en tercera dimensión por una gran distancia, creando una línea de chubasco. Si pudiera ver en un mapa de reflexiones de radar una línea de chubasco avanzando hacia usted, es muy improbable que esa tormenta no le llegue.

2. En un día cálido y claro, se pueden formar muchas nubes blandas. Un avión ligero vuela a través de la tierra y cada vez que pasa bajo una nube, el piloto nota que se eleva. ¿Que está ocurriendo?
   --Aquí está la razón. El calentamiento del suelo por el Sol ha creado muchas corrientes pequeñas de convección elevándose. Su aire contiene humedad, no la suficiente para una tormenta seria, pero suficiente para producir pequeñas nubes cuando las gotitas de agua se condensan con el enfriamiento por la ascensión del aire. 

   Las pequeñas nubes forman la parte superior de la "capa fronteriza" cerca del suelo, con muchos flujos circulantes. Cada nube se coloca en la cima de una corriente de elevación convectiva, que alza al avión cuando vuela a su través. Como "lo que sube debe bajar" el piloto puede prever baches entre las nubes, donde el aire baja de nuevo, como parte de la circulación convectiva. Tales movimientos arriba y abajo pueden hacer que los pasajeros de los aviones ligeros tengan un buen mareo.

   ¿Quién escribió por primera vez "Todo el mundo habla del clima, pero nadie hace nada respecto a él"? La mayoría proclamará que fué Mark Twain (¡tan solo teclee las primera 5 palabra en un buscador de internet y verá!), pero no es necesario hacer esto. Tiene el estilo de Twain, pero en realidad las palabras aparecieron por primera vez en un editorial del periódico Courant de Hartford (Conn.) el 24 de Agosto de 1897, escritas por Charles Dudley Warner.

    Warner era un buen amigo de Twain, quien había vivido en Hartford durante muchos años (se mudó antes de 1897). Era un hombre de periódico en Hartford y los dos habían colaborado en un libro en 1873 "The Gilded Age (La edad Dorada)." Warner también es recordado por otras citas, a saber, "La Política hace extraños aliados."

Relativo a la cita, vea en la red
     http://www.m-w.com/wftw/99aug/082499.htm.
y más acerca de Charles Dudley Warner (y Twain) en
  http://courant.ctnow.com/projects/twain/warner.htm