Radiación infrarroja, efecto invernadero y clima

Abstract

La física, hoy, resulta indispensable para poder comprender al sistema terrestre en su conjunto; otorgando herramientas para poder estudiar: los balances energéticos, la naturaleza de los forzantes climáticos, la lógica de los fluidos que explica el funcionamiento de la atmósfera e hidrosfera, entre otros. De esta forma la física contribuye a la estructura básica de anclaje para el desarrollo de nuevos conocimientos de distintas ramas de la ciencia; dando sustento al modelo científico actual que explica el cambio climático, y permitiendo el análisis del pasado, presente y futuro del sistema climático terrestre. Pero a pesar de ser una de las ciencias que mayor aporte género en esta área del conocimiento, también es una de las ramas más ausentes en el modelo científico escolar, dejando a conceptos como el de ‘efecto invernadero’ o incluso el de ‘espectro de radiación electromagnética’(EM) a materias comobiología y geografía. La NES (Nueva Escuela Superior, resolución N◦2926) rescata la función de la física como parte fundamental en la enseñanza sobre el cambio climático y los procesos que lo generan. En el presente trabajo se buscó un abordaje constructivista del concepto de efecto invernadero. Para esto, en primer instancia (y por medio de preguntas constructivas)se analizaron los conceptos de radiación electromagnética en los rango del visible, del IR y del UV (definiendo la relación energética entre ellos, y dando nociones sobre los cambios en la frecuencia ocurridos tras la absorción y reemisión de estas radiaciones EM). Luego sediscutió y analizó un ejemplo concreto, un automóvil bajo el Sol en verano, como analogía del efecto invernadero ocurrido en la atmósfera. Se le propuso al alumnado que generen explicaciones basándose en lo discutido previamente sobre el espectro de radiación EM. A continuación se les propuso una actividad lúdica donde se utilizó una cámara de IR y algún elemento emisor de calor de forma que se observe la radiación IR a través de la cámara. En dicho contexto se le propuso (al alumnado) que generen hipótesis sobre lo que verían al interponer una plancha de vidrio o acrílico y una lámina de goma transparente entre el emisor y la cámara, tras una puesta en común, se realizan las 3 experiencias. En estas, se hace evidente la ausencia de la transmisión del IR a través de dichos materiales, pero se destaca el pasaje de los espectros visible y UV (recordandole que es posible tostarse estando detrás de una ventana); luego, se les propuso que vuelvan a explicar lo ocurrido en el automóvil del ejemplo anterior, tomando en cuenta lo observado en la actividad. De esta forma ( y nuevamente, guiados por medio de preguntas constructivas) los alumnos concluyeron que el vehículo se calienta por lo que luego se denominará efecto invernadero. A continuación se les propuso que relacionen el efecto invernadero ocurrido en el auto con el atmosférico,tomando en cuenta qué parte de la atmósfera cumple la función del acrílico (los gases de efecto invernadero, entre los cuales recordaban el CO2, CH4 y el H2O), donde queda la radiación IR (en el aire en general) y que parte del planeta es el que absorbe la radiación UV y lumínica y la retransmite en IR. Finalmente se definieron los límites de la analogía (principalmente que el invernadero/automóvil posee una barrera física que evita no solo el escape de radiación IR , sino también el movimiento de gases (el vidrio) y que la atmósfera no posee dicha restricción, generando una mayor dificultad para el estudio científico en dicho sistema.