|
La
circulación del viento en superficie viene determinada por la
fuerza de la presión (lleva el aire a las borrascas) y la fuerza
de Coriolis (tiende a desviar el aire). Actuando además la fuerza
de rozamiento y la fuerza centrípeta. La resultante de estas
cuatro fuerzas es el viento en superficie.
Es
la fuerza que causa la desviación que experimenta cualquier
fluido( aire o agua), debido al movimiento de rotación
de la Tierra.
Es máxima en los polos y nula en el ecuador.
Si la Tierra fuera inmóvil, el aire descendería desde
los polos al ecuador, de norte a sur siguiendo los meridianos. Pero,
dicho movimiento no se realiza de esa manera, debido a la velocidad
de rotación terrestre (distinta según la latitud: máxima
en los polos, por estar muy cerca del eje de rotación y, mínima
en el ecuador). Así las masas de aire van quedando rezagadas,
sufriendo una desviación hacia la derecha en el hemisferio norte
y hacia la izquierda en el hemisferio sur
|
Si
el flujo del aire es desde el ecuador a los polos, las masas de
aire tienden a adelantarse, ya que la superficie de la Tierra
irá cada vez más lenta, desviándose igualmente
hacia la derecha o la izquierda según el hemisferio.
Un ejemplo se observa en los vientos alisios de ambos hemisferios
que, al principio llevan dirección N-S y a medida que se
acercan al ecuador cambian de E-W.
|
Un
experimento sencillo para observar dicha fuerza consiste en trazar
una línea recta sobre un disco en rotación. Si se
hace girar un disco sobre la platina de un gramófono en
sentido contrario al habitual (para que imite al de la rotación
terrestre) y, desde el centro al borde intentamos trazar una línea
recta, ésta sufrirá una desviación análoga
a la que sufre el fluido.
Con respecto al disco, la trayectoria descrita ha sido desviada
por una fuerza llamada de Coriolis (matemático e ingeniero
francés (1792-1843)
|
|
La
aceleración de la fuerza de Coriolis viene dada por:
V es la velocidad del viento o del móvil
w es la velocidad angular de rotación terrestre
a es la latitud del sector en el que sopla el
viento
|
La
magnitud de la desviación es directamente proporcional a:
- La velocidad horizontal del aire ( es decir, movimiento del aire a
11 m/s con la mitad e la fuerza desviadora operando sobre él,
con respecto al movimiento a 22 m/s)
- Al seno de la latitud (sen 0º = 0; sen 90º = 1)
Por tanto, el efecto es máximo en los polos ( es decir, donde
el plano de la fuerza desviadora es paralelo a la superficie terrestre)
y disminuye con el seno de la latitud, haciéndose cero en el
ecuador (es decir, donde no existe componente de desviación en
un plano paralelo a la superficie).
La fuerza de Coriolis siempre actúa en ángulo recto a
la dirección del movimiento del aire.
FUERZA
DEL GRADIENTE DE PRESIÓN
|
La fuerza del gradiente de presión tiene componente horizontal
y vertical. Pero, el componente vertical está más o menos
en equilibrio con la fuerza de la gravedad. Las diferencias verticales
en cuanto a la presión pueden deberse a causas térmicas
o mecánicas ( a veces no se distinguen con facilidad) y, dichas
diferencias controlan el movimiento horizontal de una masa de aire.
El gradiente de presión es la fuerza motivadora que causa
que el aire se desplace lejos de las áreas de altas presiones
hacia las zonas donde éstas son menores. La fuerza de gradiente
de presión viene determinada matemáticamente como:
d es la densidad del aire
dp/dn es el gradiente horizontal de presión
|
De
esta forma, cuanto más cerca estén las isobaras, el gradiente
de presión será mayor al igual que la velocidad de los
vientos. De la misma forma, cuanto más alejadas estén,
el gradiente de presión será menor y menor, por tanto,
la velocidad de los vientos.
Puesto
el aire en movimiento por la fuerza de la presión, comienza a
actuar la fuerza de Coriolis, perpendicular a la trayectoria y progresivamente
mayor al acelerarse el viento. La acción de ambas fuerzas desemboca
en un equilibrio de manera que el viento resultante, llamada viento
geostrófico, es paralelo a las isobaras, dejando las presiones
bajas a la izquierda y las altas a su derecha, en el hemisferio norte,
y al revés en el hemisferio sur.
El viento geostrófico es, un viento teórico, que señala
un movimiento rectilíneo y uniforme del aire, según la
dirección marcada por isobaras rectilíneas, fruto del
equilibrio entre las fuerzas de la presión y de Coriolis.
Para
que un cuerpo siga una trayectoria curva debe existir una aceleración
hacia dentro (c), hacia el centro de rotación.
Se expresa como:
v es la velocidad a la que va esa masa
r es el radio de curvatura
|
Una
fuerza que tiene un efecto importante sobre el movimiento del aire es
el que se debe a la fricción con la superficie terrestre.
Hacia la superficie (por debajo de los 500 m en terrenos llanos) la
fricción empieza a reducir la velocidad del viento por debajo
del valor geostrófico. Esta capa de influencia de la fricción
se denomina capa de límite planetaria.
La velocidad del viento disminuye exponencialmente cerca de la superficie
terrestre debido a los efectos de rozamiento de la superficie. Éstos
implican hacer fricción sobre los obstáculos, edificios,
árboles, colinas..., y el esfuerzo ejercido por el aire en la
superficie de contacto.
|