¿Por qué hace más frío cuanto más alto subimos, si se está más cerca del sol?

Estas cosas que pasan… El otro día un familiar me preguntó el por qué de algo que le parecía sumamente contraintuitivo. ¿Por qué cuanto más subimos, más frío hace, si en realidad nos vamos acercando más al sol, y por tanto debería hacer más calor?

Cuando una porción de aire se calienta cerca de la superficie de la tierra, esta tiende a subir (el principio fundamental del aerostato). Pero si esto es así ¿por qué no hace entonces más calor ahí arriba? Bien, la respuesta está en la presión atmosférica, o por resumir, en el peso de la columna de aire que hay sobre un punto cualquiera.

Bien, a medida que esa porción de aire caliente se mueve a regiones altas, la presión atmosférica sobre ella desciende. (El descenso es de 1 milibar por cada 9 metros de ascenso, o lo que es lo mismo 110 milibares por cada kilómetro que subamos). Y cuando ese aire caliente se adentra en las regiones de baja presión tiende a expandirse, lo cual hace que se enfríe. Esto es así porque para expandirse el aire necesita efectuar un trabajo, y la única fuente de energía de la que puede nutrirse para efectuar dicho trabajo es la térmica. Esta reducción de temperatura producida por la expansión del aire puede establecerse en unos 5 grados por cada 1000 metros de ascensión.

Pero para que ese aire suba a enfriarse a las alturas, antes tiene que calentarse en las “bajuras”. ¿Cómo? Bien, ahí entra el hecho de que el aire es transparente, lo que hace que la radiación solar lo atraviese casi limpiamente sin que los fotones le cedan energía. Cuando estos fotones llegan al suelo (o al agua) transfieren su energía generando calentamiento, y es desde estos medios (tierra o agua) desde los que se produce una cesión de calor al aire colindante, principalmente a través del espectro infrarrojo. De ahí que cuanto más cerca del suelo, más caliente esté el aire.

También hay que tener en cuenta (siquiera anecdóticamente) que la Tierra está viva geológicamente, y que el interior del planeta cuenta con su propia “calefacción”. Parte de este calor también asciende a la superficie, especialmente si te encuentras en una zona activa geotérmicamente (como bien saben los turistas que visitan el Parque Nacional de Timanfaya en Lanzarote).

Pero todo esto, lo de intentar comprender las cosas de forma intuitiva y no de manera empírica, me hizo recordar lo sencillo que resulta ser engañado por los sentidos (y aquí incluyo al sentido común). O por decirlo de un modo más pedante. ¡Cuan aristotélicos somos todos en cierto modo! Aristóteles (como todo hijo de vecino) creía en sus sentidos, él veía cada mañana salir al sol por oriente. Veía al astro trazar un círculo en el aire sobre su cabeza, y esconderse por occidente. Con todas estas pistas, parecía claro que el sol giraba alrededor de la Tierra, y teniendo en cuenta que algo similar pasaba también con las estrellas, estaba claro que la Tierra debía ser el centro del universo.

Basándose en concepciones como estas, aparéntemente lógicas aunque erróneas, los clasicos griegos idearon hermosas historias totalmente “aristotélicas” que no pasarían un control de calidad científico en nuestros días. Y sí, estoy pensando en el arquitecto Dédalo intentando escapar volando de la isla en la que él y su hijo eran retenidos.

Pasemos por alto la imposibilidad de volar con alas de pájaro sin músculos pectorales inimaginablemente poderososos; el “fallo” científico que me preocupa está relacionado con el título del post. Todos sabéis que Ícaro desoyó el consejo paterno y voló muy alto, más cerca del sol, y que de este modo la cera que daba soporte a las plumas de sus alas se derritió, precipitándolo al mar y hacia la muerte.

Y es que en nuestros días, cualquier niño que haya hecho una excursión a lo alto de una montaña (de esas que no eran especialmente altas en Atenas, recordemos que su mitológico monte Olimpo queda en Macedonia, mucho más al norte) sabría que efectivamente Ícaro debería evitar subir mucho con sus alas emplumadas si quería ahorrarse problemas. Pero no el que nos cuenta la historia clásica (de hecho a mayor altura más se solidificaría la cera y por tanto más seguras serían las alas) sino el verdadero problema: vestido con un taparrabos, el frío allí arriba debía ser endemoniado. ¡La pulmonía no se la evitaba nadie!

Tal vez por cosas como estas Platon me ha resultado siempre más simpatico. Y es que desde el punto de vista científico Platón hilaba algo más fino que Aristóteles, ya que era consciente de que los sentidos nos engañaban y de que la verdad se encontraba oculta en un mundo ideal, del que apenas divisábamos sombras. Bien podríamos imaginar hoy que era en ese platónico mundo de las ideas en el que se encontraba latente el método científico, esperando aún al nacimiento de Descartes para irrumpir con fuerza.

23 Comentarios

  1. 1 Adrián Adrián 27 Feb 2012 0 (0 Votos)

    Lo que dices es correcto, pero también juega un papel importante la densidad del aire, porque sino en la meseta casi no habría argumentos para que hiciera más frio que en la costa. Al fin y al cabo la radiación saldría desde el suelo, aunque ese suelo esté a más de 600m de altura.

    La densidad del aire disminuye exponencialmente con la altura, y al ser menos denso, tiene menos capacidad para contener calor. Por decirlo de alguna forma, habría menos moléculas de aire transmitiendo calor a tu cuerpo.

    • 2 saul saul 13 Ene 2015 0 (0 Votos)

      La densidad es menor porque la presión es menor.

  2. 3 Felix Felix 27 Feb 2012 0 (0 Votos)

    Yo tengo otra preguntita más: la transferencia de calor ocurre de tres maneras, conducción, radiación y convección. Está claro que el calor a las alturas no llegaria facilmente por conducción ni radiación, pero sin embargo el que mas quebraderos de cabeza me da es el tema de la convección, si el aire caliente asciende y el frio desciende, ¿como sigue siendo posible que a mayor altura no haga más calor?

    • 4 saul saul 13 Ene 2015 0 (0 Votos)

      Por que el aire caliente sube, al hacer esto las moléculas de esa porción de aire están cada vez mas separadas debido a que hay menor presión atmosférica, la separación de dichas moléculas da como resultado una mayor facilidad de enfriamiento.

    • 5 Boris Boris 5 Nov 2015 0 (0 Votos)

      Pues en las alturas la densidad del aire es menor, o sea que hay menos moléculas por volumen de espacio, por lo tanto el calor asciende pero se dispersa mucho más; como resultado hay menor temperatura en las alturas que en las “bajuras”

  3. 6 RLM RLM 27 Feb 2012 0 (0 Votos)

    Hola.
    Deberías puntualizar en el artículo que, según ascendemos, la temperatura disminuye gradualmente (a razón de 6,5ºC cada 1.000m. de altitud) en la TROPOSFERA, donde se producen la mayor parte de los fenómenos meteorológicos y que se extiende desde la superficie terrestre hasta unos 13kms. de altitud de media (en el Ecuador alcanza los 16kms. y en los Polos desciende hasta los 7-8kms.; las estaciones del año, el día y la noche y los cambios de temperatura de la superficie también hacen que varíe su espesor).
    Una vez alcanzado el límite superior de la Troposfera la disminución de temperatura cesa y se mantiene constante a -55ºC durante una superficie de transición entre regiones atmosféricas llamada Tropopausa y luego durante toda la Estratosfera, hasta los 25kms.
    Y ahora viene lo bueno: la siguiente región por encima de la Estratosfera se denomina Mesosfera, y sí, todavía estamos en la atmósfera terrestre, y la temperatura empieza a ascender hasta llegar a los 50kms. de altitud, donde se alcanzan unos “agradables” 0ºC. Tras esta Capa Caliente, la temperatura vuelve a bajar hasta alcanzar los -80/-110ºC a unos 80kms. de altitud en otra capa de transición llamada Mesopausa.
    Por encima de la Mesopausa se encuentra la Termosfera, donde la temperatura empieza a aumentar contínuamente de nuevo hasta el punto de alcanzar los 500ºC a unos 500kms. de altitud (por aqui a Ícaro se le debieron derretir las alas).
    Tras la Termopausa, a unos 800kms. de altitud empieza una región sin límite definido llamada Exosfera. Estamos ya en el espacio exterior y las moléculas que forman la atmósfera van disminuyendo gradualmente.
    Pero hasta los 70kms. de altitud la composición del aire se mantiene invariable, por lo que la idea de que la temperatura desciende según ascendamos es cierta sólo si puntualizamos que hasta llegar a cierta altitud, que varía alrededor de los 11kms. en la que se alcanzan los -55ºC de temperatura.
    Un saludo

    • 7 Juliana Pizarro Juliana Pizarro 24 Mar 2013 0 (0 Votos)

      Hola, toda esta información es interesantísima, y justamente estoy buscando alguien que sepa explicarme el porqué de estos extraños cambios en las temperaturas de las diferentes capas atmosféricas. Por ejemplo, ¿qué es lo que causa el aumento de temperatura hasta los 500ºC en la termósfera? Si lo sabés o sabés quién me lo puede explicar, te voy a agradecer mucho la respuesta.
      Saludos!
      Juliana.

  4. 8 Ontureño Ontureño 27 Feb 2012 0 (0 Votos)

    Vaya, me temo que esa explicación es totalmente errónea xD Si fuese así, ¿por que hace más frío en las montañas? La distancia con el suelo tiene poco que ver en realidad. La clave es la presión atmosférica. Cuando el aire asciende, la presión disminuye (sencillamente porque la columna de aire que va quedando por encima es menor, ya que el peso de la columna de aire es justo la presión atmosférica). Así pues, una burbuja de aire ascendiendo se hincha como un globo, lo que hace (por cuestiones termodinámicas más o menos sencillas que no voy a discutir) que se enfríe. Lo contrario ocurre cuando el aire desciende. Al final, se produce una situación de equilibrio en la que se alcanza un perfil que encaja muy bien con el ideal que describen los procesos adiabáticos (sin intercambio de calor).

    Digo más, una vez pasada la tropopausa (el límite de la troposfera, donde se producen los fenómenos atmosféricos y en donde se establece este perfil adiabático), el aire comienza a aumentar su temperatura precisamente por el efecto que te decía tu familiar.

  5. 9 Maikelnai Maikelnai 27 Feb 2012 0 (0 Votos)

    Acepto la reprimenda. Efectivamente debí haber hablado en el post de la presión (acabo de añadir un par de párrafos), que fue precisamente lo primero que le contesté a mi familiar cuando me preguntó el otro día. Creo que ahora ha quedado más completito, gracias por darme el toque :-)

  6. 10 lorena lorena 18 May 2012 0 (0 Votos)

    ¿por que hace mas frio en las zonas mas alta del planeta

  7. 11 Rigoberto Rigoberto 10 Sep 2012 0 (0 Votos)

    Si me meto abajo de la tierra , me quemo el cerebro ??

    • 12 roberto roberto 9 Oct 2012 0 (0 Votos)

      que pregunta tan irrelevante la respuesta es un simple si xq cada capa de la tierra es mas incandensente el nucleo es muy caliente y su temperatura es similar a la del sol mientras que los mantos ya no xq se refrescan con la agua del océano

  8. 14 mery mery 13 Dic 2012 0 (0 Votos)

    no me he enterado de mucho…
    Tengo 12 años y me es un poco dificil entender algunas cosas…pero gracias igualmente

  9. 15 laura laura 1 Abr 2013 0 (0 Votos)

    que malas son vuestras respuestas

  10. 16 prestamos rapidos prestamos rapidos 7 Sep 2013 0 (0 Votos)

    La tierra genera mucho calor desde el nucleo,gracias a eso y a la energia generada por el sol tenemos unas condidiones ideales para vivir,ya que estamos en la orbita perfecta para la combinacion del frio del universo y el calor de la tierra en conjuncion con el del sol.

  11. 17 Pablo Personal Pablo Personal 11 Dic 2013 0 (0 Votos)

    Estoy de acuerdo con Laura, que malas vuestras respuestas :)

  12. 18 pepa pepa 11 Ene 2014 0 (0 Votos)

    Me encanta el plato. Creo que queda aun mejor si se rehogan las alcachofas durante unos 15 minutos cvon ajos laminados yacedite de oliva virge. Las alcachofas cponcentran todo su sabor antes de mezclarse con el resto de ingredientes. Gracias. Pepa

  13. 19 mini prestamos mini prestamos 3 Abr 2014 0 (0 Votos)

    5 grados por cada 1000 metros… interesante

  14. 20 natalia maria bragagnini natalia maria bragagnini 22 Jul 2014 0 (0 Votos)

    a medida que me alejo del suelo de la montaña porque baja la temperatura.

  15. 21 natalia maria bragagnini natalia maria bragagnini 22 Jul 2014 0 (0 Votos)

    porque en la sima de la montaña ay nieve???

  16. 22 Raul Caicedo Raul Caicedo 1 Feb 2015 0 (0 Votos)

    La apreciación sobre el clima frió en las alturas puede estar completamente errado. Albert Einstein pronostico y luego se comprobó que la fuerza de gravedad ejerce sobre la luz, es decir, la luz es desviada de su curso por atracción o acción de la fuerza de gravedad. La luz al chocar contra la materia se convierte en calor que debe conservar las mismas características de la luz, es decir, debe ser ejercido por la fuerza de gravedad. La acción de la fuerza de gravedad sobre el calor es responsable de la formación de un gradiente de temperatura no solamente en la troposfera sino que continua hacia las entrañas de la tierra. De hecho, se debe revisar el comportamiento de la fuerza de gravedad en el interior de los astros, ya que el núcleo central de la tierra es la zona mas fría del planeta y es una masa de oxigeno solido con un espacio vació de 1326 kilómetros de diámetro. Pronto se publicara un libro con todos estos detalles y el verdadero surgimiento del campo magnético de la tierra explicando también el fenomeno de cambios de polaridad.

  17. 23 licet licet 2 Abr 2015 0 (0 Votos)

    me podria dar una respuesta mas sencilla, es para un niño de segundo primaria

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