Probablemente hayas escuchado que
el dióxido de carbono está calentando la Tierra,
pero ¿cómo funciona?
¿Es como el cristal de un invernadero
o como una manta aislante?
Bueno, no del todo.
La respuesta tiene que ver un poco
con la mecánica cuántica, pero no te preocupes.
Vamos a empezar con un arco iris.
Si te fijas bien en la luz solar separada
a través de un prisma,
verás huecos oscuros donde han desaparecido bandas de colores.
¿A dónde fueron?
Antes de llegar a nuestros ojos,
diferentes gases absorbieron
esas específicas partes del espectro.
Por ejemplo, el oxígeno gaseoso tomó
parte de la luz de color rojo oscuro
y el sodio atrapó dos bandas de amarillo.
¿Pero por qué esos gases
absorben colores específicos de luz?
Aquí es donde entramos en el terreno cuántico.
Cada átomo y molécula tiene un número determinado
de posibles niveles de energía para sus electrones.
Para cambiar sus electrones desde el estado fundamental
a un nivel superior,
la molécula necesita obtener una cierta cantidad de energía.
Ni más, ni menos.
Consigue esta energía de la luz,
que viene en mayores niveles de energía de los que puedes contar.
La luz consiste en unas pequeñas partículas llamadas fotones
y la cantidad de energía en cada fotón
corresponde a su color.
La luz roja tiene menos energía y una longitud de onda más larga.
La luz púrpura tiene mayor energía y una longitud de onda más corta.
La luz del sol ofrece todos los fotones del arco iris,
por lo que una molécula de gas puede elegir
los fotones que llevan la cantidad exacta de energía
necesaria para desplazar la molécula
a su siguiente nivel de energía.
Cuando se hace este emparejamiento,
el fotón desaparece al ganar la molécula
su energía
y tenemos un pequeño hueco en nuestro arco iris.
Si el fotón transporta demasiada o muy poca energía,
la molécula no tiene otra elección
que dejarlo pasar.
Por esa razón el vidrio es transparente.
Los átomos del vidrio no se emparejan bien
con ninguno de los niveles de energía en la luz visible,
por lo que los fotones lo atraviesan.
Entonces, ¿qué fotones prefiere el dióxido de carbono?
¿Dónde está la línea negra en nuestro arco iris
que explica el calentamiento global?
Bueno, no está allí.
El dióxido de carbono no absorbe la luz
directamente del sol.
Absorbe la luz de un cuerpo celeste
completamente diferente.
Uno que no parece estar emitiendo luz en absoluto;
la Tierra,
Si te preguntas por qué nuestro planeta
no parece estar brillante,
es porque la tierra no emite luz visible.
Emite luz infrarroja.
La luz que nuestros ojos pueden ver,
incluyendo todos los colores del arco iris,
es solo una pequeña parte del espectro más amplio
de la radiación electromagnética,
que incluye ondas de radio, microondas,
infrarrojo, ultravioleta, rayos X
y rayos gamma.
Puede parecer extraño pensar en estas cosas como luz,
pero no hay ninguna diferencia fundamental
entre la luz visible y otra radiación electromagnética.
Es la misma energía,
pero a un nivel superior o inferior.
De hecho, es un poco presuntuoso definir
el término luz visible por nuestras propias limitaciones.
Después de todo, la luz infrarroja es visible para las serpientes,
y la luz ultravioleta es visible para los pájaros.
Si nuestros ojos estuvieran adaptadas para ver luz
de 1900 megahercios, entonces un teléfono móvil
sería una linterna
y una torre de telefonía celular
sería como una gran linterna.
La tierra emite radiación infrarroja
porque cada objeto con una temperatura
por encima del cero absoluto emite luz.
Esto se conoce como radiación térmica.
A mayor temperatura que un objeto consiga,
mayor es la frecuencia de luz que emite.
Cuando calientas una pieza de hierro,
esta emitirá más y más frecuencias de luz infrarroja
y después, a una temperatura cercana a los 450ºC,
su luz alcanzará el espectro de visibilidad.
En un primer momento, se verá al rojo vivo.
Y con mucho más calor,
se volverá blanco.
con todas las frecuencias de luz visibles.
Así es como las bombillas tradicionales
fueron diseñadas para funcionar
y porqué son un derroche,
el 95% de la luz que emiten es invisible a nuestros ojos.
Se pierde en forma de calor.
La radiación infrarroja de la tierra escaparía al espacio
si no hubiera moléculas de gas de efecto invernadero
en nuestra atmósfera.
Así como el gas de oxígeno prefiere los fotones de rojo oscuro,
el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero
se emparejan con fotones infrarrojos.
Ellos suministran la cantidad de energía necesaria
para desplazar las moléculas de gas a un nivel energético superior.
Poco después de que una molécula de dióxido de carbono
absorbe un fotón infrarrojo,
caerá de nuevo a su nivel de energía anterior,
y soltará un fotón a una dirección aleatoria.
Parte de esta energía retorna entonces
a la superficie de la Tierra,
causando el calentamiento.
A mayor cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera,
es más probable que los fotones infrarrojos
regresen a la Tierra
y cambien nuestro clima.