INVERSIONES SUPERFICIALES DE TEMPERATURA

Las inversiones superficiales de temperatura ocurren directamente sobre la superficie de la tierra y son muy comunes. De acuerdo con su origen se clasifican en cuatro tipos:

a) Inversiones por radiación. Son las más comunes y se forman cerca de la superficie cuando la emisión térmica la enfría fuertemente. Asimismo, las capas de aire que se encuentran sobre dicha superficie se enfrían, lo cual resulta en un incremento de la temperatura. Este fenómeno ocurre cuando la superficie emite más calor del que recibe.

Las condiciones que favorecen el desarrollo de este tipo de inversión son: la ausencia de nubes, el ligero movimiento del viento (sin exceder los dos o tres kilómetros por segundo) y la presencia de grandes oscilaciones de temperatura del día a la noche. Las inversiones por radiación ocurren principalmente en los desiertos.

b) Variaciones orográficas. Son una forma de inversión por radiación. El efecto de radiación se amplifica por las características orográficas. En las localidades montañosas, por ejemplo, el aire frío fluye hacia abajo desde las partes altas hacia los valles, donde se enfría aún más.

c) Inversiones de aire tibio. Estas se producen cuando masas de aire tibio son transportadas horizontalmente en una área y viajan sobre una superficie subyacente fría. Las capas más bajas del fluido tibio liberan parte de su calor a la superficie subyacente, enfriándose más que las capas superiores.

d) Inversiones de primavera o nieve. Ocurren cuando masas de aire tibio son transportadas horizontalmente y viajan sobre una superficie cubierta de nieve. Las capas bajas liberan el calor y se enfrían más que las de arriba.

INVERSIONES DE LA ATMÓSFERA LIBRE

Este tipo de inversiones incluyen:

a) Inversiones por fricción. Se forman a unos cuantos cientos de metros sobre la superficie, en el límite superior de la capa de fricción, es decir, de la capa atmosférica. Como aquí la influencia de la superficie es fuerte, la transferencia turbulenta es muy intensa. En la capa de fricción se forma un gradiente vertical como resultado del mezclado turbulento; debido a ello la curva de estratificación se mueve. La caída de la temperatura en la capa superior de la capa provoca una discontinuidad en esta unión, dando lugar a la aparición de un inversión.

b) Inversiones dinámicas. Se desarrollan en capas con grandes velocidades del viento. Los movimientos rápidos el aire succionan las capas adyacentes a bajas velocidades, produciendo movimientos ascendentes y descendentes tanto en la superficie inferior como superior de la capa de alta velocidad. La temperatura del aire aumenta adiabáticamente -es decir, sin producir cambios térmicos en el exterior-, en la zona de movimientos ascendentes. La línea de estratificación inicial se reemplaza por una línea más complicada de alta velocidad. En las capas adyacentes los gradientes de temperatura se incrementan al nivel adiabático.

c) Inversiones anticiclonales o compresionales. Se llaman así porque frecuentemente se desarrollan en zonas de anticiclones «“áreas de alta presión barométrica que tiende a aumentar hacia el centro-. En tales regiones de presión, regularmente, se encuentra un movimiento descendente general de la troposfera media y flujo en el aire desde el centro hacia los extremos de la estratosfera baja. Estas inversiones se desarrollan, por lo general, a uno o dos kilómetros de la superficie y, en invierno, algunas veces más abajo. La mayoría de las veces aparecen capas de bruma bajo la inversión.

d) Inversiones frontales. Aparecen en zonas frontales cuando el aire tibio asciende sobre un área de aire frío. En el proceso, las isotermas «“zonas de igual temperatura- en la masa de aire tibio se desvían a un nivel más alto que las de la masa de aire frío, y aparece una discontinuidad en la zona de transición. La discontinuidad depende del contraste de temperaturas entre la masa de aire. Entonces puede aparecer un gradiente vertical en esta zona de transición; gradientes de inversión e isotérmicos en el caso de grandes contrastes de temperatura, y gradientes ligeramente positivos para pequeños contrastes.

La diferencia entre las capacidades caloríficas del aire con respecto a otros materiales es la causa principal de las inversiones térmicas, las cuales crean los espejismos más espectaculares. En las zonas polares, al salir e Sol, se calientan los diversos estratos atmosféricos; las capas más cercanas a la nieve, regularmente, se encuentran más frías que las capas superiores que han sido calentadas por los rayos solares. Las distintas temperaturas dan lugar a las inversiones encargadas de producir las capas refractoras.

UNA LENTE ATMOSFÉRICA: EL FATA MORGANA

El espejismo más desconcertante y complicado es, sin duda, el Fata Morgana. Se bautizó con el nombre de un hada, quien «“según la leyenda- exhibía sus poderes por medio del espejismo. A Morgana, media hermana del Rey Arturo de Inglaterra, los poetas la representan habitando un palacio de cristal, o en el fondo del mar (en bretón, Morgana significa mujer de mar). Ella tenía el poder de crear castillos en el aire.

El Fata Morgana ocurre generalmente en el estrecho de Messina, entre Italia y Sicilia; así como en la bahía japonesa de Toyama y otros muchos lugares. Este espejismo conocido también como Morgan le Fay o Morgan the Fairy, produce todo tipo de distorsiones: imágenes normales, invertidas, aumentadas o deformadas.

Para que éste se produzca es necesario que el mar esté lo suficientemente caldeado para elevar la temperatura del aire que está en contacto con él; asimismo, requiere de otra capa caliente ubicada a mayor altura, de manera que entre ambas se forme un área de aire frío, la cual actúa como una lente cilíndrica que aumenta las dimensiones verticales del objeto.

Algunos científicos afirman que este fenómeno es el resultado de la existencia de desórdenes en la temperatura, parecidos a los que se presentan en los espejismos superiores e inferiores. Esto implica un marcado incremento en la densidad con la altura hasta un máximo a corta distancia sobre una superficie, seguida de un rápido incremento.

La aparición del Fata Morgana no es repentina y suele precederla una nube fantasmagórica llamada Fata Bromosa, la cual, junto con el aire caliente y el agua tranquila del estrecho de Messina, finge la imagen de una ciudad marítima. Sobre la imagen de la urbe suelen aparecer una o dos ciudades con casas, árboles y calles. Se dice inclusive que algunas veces pasean por ellas personas ataviadas de blanco.

En la actualidad aún no se sabe a ciencia cierta cuál es la lejana ciudad refractada que da lugar al Fata Morgana. Algunos estudiosos creen que se trata del espejismo del puerto siciliano de Messina; para otros, es la imagen refractada de una parte de la costa, cuyos árboles y piedras aumentadas semejan palacios y torres, y hay quienes consideran que es un pueblito pesquero transformado en aquella hermosa metrópoli.

Aunque el Fata Morgana ha sido fotografiado muchas veces, existen gráficas de fenómenos que se han querido pasar como este espejismo. Es el caso de la fotografía tomada en 1807, por el explorador británico Richard C. Willoughby quien, desde Alaska, dijo haber captado la imagen de una ciudad parecida a la del puerto de Bristol, Inglaterra. Se trataba de un fraude. A la izquierda podemos ver a Willoughby y abajo su fotografía.

Este espejismo se produce por las inversiones de temperatura y las propiedades y formación de lentes atmosféricas que producen imágenes múltiples de un objeto distante. La formación de estas lentes naturales se atribuye a un «temblor» en la luz, causado por pequeñas irregularidades en la densidad y la temperatura del aire. En la atmósfera sólo es posible enfocar y definir la posición horizontal de la imagen, debido a que la curvatura varía rápidamente en la sección vertical transversal; así, el objeto aparecerá desenfocado, y surge como una línea vertical borrosa.

El origen del efecto Fata Bromosa (la nube que precede al Morgana) se debe al astigmatismo «“alteración del brillo de la imagen de las fuentes de onda-. La superficie del mar, perfectamente plana y uniformemente iluminada, se deforma hasta aparecer como una pared por encima de su nivel. El efecto de empañamiento del astigmatismo elimina todos los detalles de la pared y la imagen del océano no puede ser identificada. La redistribución del brillo en dicha pared hace que ésta sea más blanca que en sus alrededores, apareciendo como un banco de niebla sobre el agua.

La superficie de agua que semeja una pared es el resultado de un perfil de temperatura con un punto de inflexión (inversión de temperatura). Esto provoca un espejismo de tres imágenes.

Si la superficie de temperatura (constante) comienza a inclinarse alrededor de su posición horizontal, dará lugar a ondas. Estas producen que la fuerza de los gradientes en el perfil de temperatura varíe periódicamente. La forma aparente del mar estará un poco fuera del nivel y más brillante, si se le ve a través de una porción de la onda; en tanto que en otra posición se observará oscura y vertical. Cada onda provoca la aparición de un pilar blanquecino. Un aumento de la fuerza del gradiente medio de temperatura hace que la pared blanca parezca tener ventanas oscuras periódicas.

Lo único que se requiere para producir los detalles de una ciudad son pequeñas variaciones en el perfil de temperatura y en la amplitud de las ondas gravitatorias. Para producir el Fata Morgana es necesario que antes se den las condiciones adecuadas, responsables de hacer aparecer los rasgos de líneas, las cuales crean la ilusión de paredes u otros objetos. Un observador, ubicado en un mismo lugar, verá que la imagen cambia en el transcurso del día; dicha transformación se debe a los constantes cambios de la atmósfera.

Las extrañas figuras producidas por el Fata Morgana han sido observadas por varios expedicionarios. Angelucci lo vio como castillos y pilares; Robert E. Peary y Donald Baxter Mac Millan lo observaron durante una expedición por los polos, describiéndolo como las Montañas de Croker Land.

Los espejismos son efectos físicos que han provocado, de acuerdo con diversas historias, locura en muchos hombres, pero también han dado lugar a importantes descubrimientos. Gracias a espejismos como el de Novaya Zemlya, los celtas vislumbraron Islandia desde las islas Faroe a 385 kilómetros de distancia, y Eric el Rojo observó, desde Islandia, las costas de Groenlandia a 300 kilómetros.

REFERENCIAS

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