¿Por qué la temperatura de superficie es mayor que la efectiva cuando ε > 0?

La atmósfera absorbe y reemite parte del IR de la superficie: una «manta». La temperatura efectiva es lo que se ve desde el espacio por el flujo saliente total. La superficie tiene que estar más caliente para que ese mismo flujo atraviese una capa en parte opaca.

¿La atmósfera de la Tierra es una sola capa gris?

No: es un modelo didáctico. La Tierra tiene muchas capas, composición y transparencia distintas según la longitud de onda, más convección y calor latente. Aquí se aísla solo el mecanismo radiativo del efecto invernadero.

¿Qué ocurre si α = 1 o ε = 0?

Con α = 1 el planeta refleja toda la luz: las temperaturas tienden al cero absoluto. Con ε = 0 la atmósfera es transparente en el IR: la superficie emite al espacio en forma directa, T_superficie = T_eff y no hay calentamiento de invernadero.

¿Cómo influye un cambio de la constante solar S en las temperaturas?

S es el aporte principal de energía. Al subir S suben T_eff y T_superficie. La dependencia no es lineal: por el T⁴ de la ley de Stefan–Boltzmann, un cambio pequeño de S da un desplazamiento de temperatura proporcionalmente menor.

Modelo climático de una capa

Constante solar S, albedo α y emisividad ε: temperatura efectiva y temperatura de superficie a partir del balance de una capa gris.

Efectiva (hacia el espacio)

-19°C

Superficie (modelo con capa)

15°C

Las alturas de las barras son **esquemáticas** (lineales en °C solo para ver). Observe cómo **ε** sube la barra de la superficie y **α** baja ambas.

Sobre el modelo

El modelo climático de una capa es el balance energético de un planeta con una sola capa atmosférica homogénea: temperatura efectiva (como se ve desde el espacio) y temperatura de superficie. La energía absorbida de la estrella iguala la que se emite al espacio. La atmósfera es una capa gris: en parte transparente a la radiación de onda corta de la estrella y en parte absorbente del IR de onda larga del planeta. La potencia solar absorbida es (1−α) S π R²; el flujo IR saliente se liga a ε σ T⁴, donde S es la constante solar, α el albedo, ε la emisividad de la atmósfera (y la absortividad, según Kirchhoff) y σ la constante de Stefan–Boltzmann. Los controles de S, α y ε muestran cómo el efecto invernadero da T_superficie > T_eff. Una sola capa, sin convección, nubes ni retroalimentaciones.

Para quién: Bachillerato e inicio de facultad: balance energético, efecto invernadero, planetología.

Conceptos clave

modelo climático de una capa
equilibrio radiativo
temperatura efectiva
albedo
emisividad
ley de Stefan–Boltzmann
atmósfera gris
efecto invernadero

Cómo funciona

Balance energético: el flujo entrante (1−α)S/4 se equilibra con la radiación de onda larga saliente en una atmósfera de una capa. Al cambiar ε y α se ve por qué la temperatura efectiva (con la que el planeta emite al espacio) puede quedar cerca de 255 K y la superficie más caliente. Es un esquema introductorio del efecto invernadero, no un pronóstico climático.

Fórmulas principales

(1 − α)S/4 = σT_eff⁴ · capa: (1−α)S/4 + σT_a⁴ = σT_s⁴, εσT_s⁴ = 2σT_a⁴

⇒ T_s⁴ = (1−α)S / (4σ(1 − ε/2))

Preguntas frecuentes

¿Por qué la temperatura de superficie es mayor que la efectiva cuando ε > 0?: La atmósfera absorbe y reemite parte del IR de la superficie: una «manta». La temperatura efectiva es lo que se ve desde el espacio por el flujo saliente total. La superficie tiene que estar más caliente para que ese mismo flujo atraviese una capa en parte opaca.
¿La atmósfera de la Tierra es una sola capa gris?: No: es un modelo didáctico. La Tierra tiene muchas capas, composición y transparencia distintas según la longitud de onda, más convección y calor latente. Aquí se aísla solo el mecanismo radiativo del efecto invernadero.
¿Qué ocurre si α = 1 o ε = 0?: Con α = 1 el planeta refleja toda la luz: las temperaturas tienden al cero absoluto. Con ε = 0 la atmósfera es transparente en el IR: la superficie emite al espacio en forma directa, T_superficie = T_eff y no hay calentamiento de invernadero.
¿Cómo influye un cambio de la constante solar S en las temperaturas?: S es el aporte principal de energía. Al subir S suben T_eff y T_superficie. La dependencia no es lineal: por el T⁴ de la ley de Stefan–Boltzmann, un cambio pequeño de S da un desplazamiento de temperatura proporcionalmente menor.

Temas afines cerca (también de otras áreas) — o todos los 51 de «Astronomía y el cielo».

Toda la categoría →

NuevoEscuela

Efecto invernadero: una y dos capas

Abrir el simulador

Comparación de la temperatura de superficie con una capa infrarroja y con dos capas acopladas; albedo planetario α con el mismo flujo solar.

NuevoEscuela

Diagrama de Hertzsprung-Russell

Abrir el simulador

Regiones esquemáticas del diagrama; arrastre una estrella: secuencia principal, gigantes, enanas blancas.

NuevoEscuela

Refracción atmosférica al atardecer

Abrir el simulador

Horizonte geométrico y aparente: elevación del disco solar en un modelo de atmósfera en capas.

Escuela

Transferencia de calor

Abrir el simulador

Conducción en una malla, arrastre horizontal y enfriamiento por radiación o por Newton, con fronteras de temperatura fijas.

NuevoUniversidad / investigación

Ecuación de Saha (recombinación del hidrógeno)

Abrir el simulador

Para hidrógeno puro en equilibrio, la ecuación de Saha fija n_p n_e / n_H y la fracción de ionización X(T). En un gas diluido el tránsito queda cerca de 3000 K.

NuevoEscuela

Método de la velocidad radial

Abrir el simulador

Semiamplitud K a partir de las masas y del período; velocidad radial sinusoidal V_r(t). En los espectros se mide la combinación M sin i.

Modelo climático de una capa

Sobre el modelo

Cómo funciona

Fórmulas principales

Preguntas frecuentes

Simuladores afines

Efecto invernadero: una y dos capas

Diagrama de Hertzsprung-Russell

Refracción atmosférica al atardecer

Transferencia de calor

Ecuación de Saha (recombinación del hidrógeno)

Método de la velocidad radial

Modelo climático de una capa

Sobre el modelo

Cómo funciona

Fórmulas principales

Preguntas frecuentes