INTRODUCCIÓN

La atmósfera es uno de los componentes más importantes del clima terrestre. Es el

presupuesto energético de ella la que primordialmente determina el estado del clima

global, por ello es esencial comprender su composición y estructura. Los gases que la

constituyen están bien mezclados en la atmósfera, pero no es físicamente uniforme pues

tiene variaciones significativas en temperatura y presión en relación con la altura sobre el

nivel del mar.

El movimiento de la atmósfera está definido por la resultante de todas las fuerzas que

actúan sobre las parcelas de aire en un momento dado. Algunas fuerzas serán más

importantes que otras, dependiendo de la escala temporal y espacial del fenómeno que se

quiera estudiar. Si los vientos resultantes son promediados en períodos de tiempo, del

orden de varias semanas o meses, las perturbaciones que varían rápidamente, tales

como los fenómenos de escala local (brisas marinas, vientos de montaña, etc.), de meso

escala (tormentas) y sinópticos (ciclones extra-tropicales y huracanes), serán filtrados y

sobresaldrán solo aquellas características que varían lentamente a lo largo de un año y

que tienen una escala espacial de varios miles de kilómetros, con períodos de duración de

varias semanas o meses, dando lugar a lo que se conoce como circulación general de la

Atmósfera. Este fenómeno impulsado por el calentamiento del Ecuador y enfriamiento de

los polos se debe a las transferencias de masas de aire conocidas como momento

angular atmosférico.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Primero partamos de dos pequeñas definiciones:

Momento Angular: El momento angular o momento cinético es una magnitud física

importante en todas las teorías físicas de la mecánica, desde la mecánica clásica a la

mecánica cuántica, pasando por la mecánica relativista. Su importancia en todas ellas se

debe a que está relacionada con las simetrías rotacionales de los sistemas físicos. Bajo

ciertas condiciones de simetría rotacional de los sistemas es una magnitud que se

mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo cual da lugar a

una ley de conservación conocida como ley de conservación del momento angular. El

momento angular para un cuerpo rígido

que rota respecto a un eje, es la

resistencia que ofrece dicho cuerpo a la

variación de la velocidad angular. En el

Sistema Internacional de Unidades el

momento angular se mide en kg·m²/s.

Esta magnitud desempeña respecto a las rotaciones un papel análogo al momento lineal

en las traslaciones. Sin embargo, eso no implica que sea una magnitud exclusiva de las

rotaciones; por ejemplo, el momento angular de una partícula que se mueve libremente

con velocidad constante (en módulo y dirección) también se conserva.

Vorticidad: La vorticidad es una magnitud física empleada en mecánica de fluidos y en el

mundo meteorológico para cuantificar la rotación de un fluido. Bueno nos centraremos en

sus aportes meteorológicos se habla de vorticidad para indicar la rotación del aire

atmosférico. Se dice que la vorticidad es ciclónica (o positiva) cuando tiene sentido anti

horario, y anticiclónica (o negativa) cuando tiene sentido horario (lo cual se verifica en el

hemisferio norte).

La vorticidad es un campo muy útil

para el pronóstico del tiempo pues

está asociada a la producción de

nubosidad: los campos de

vorticidad positiva son nubosos

mientras que los de vorticidad

negativa están asociados a cielos despejados. Esto se debe a que la vorticidad positiva

está asociada con zonas de baja presión mientras que la negativa con zonas de alta

presión. Por regla general, la alta presión produce divergencia del aire y cielos

despejados, mientras que la baja presión produce convergencia y ascenso de aire lo que

se resume en nubosidad.

Vorticidad y Momento angular en la atmosfera.

Cuando las partículas de aire son arrastradas por el viento a lo largo de cuñas y

vaguadas, presentan no solamente un movimiento de traslación, sino también una

rotación sobre sí mismas. Esto ocurre siempre que haya un cambio en la velocidad

(cortante) o en la dirección del viento. Esta rotación de las partículas sobre sí mismas se

denomina vorticidad relativa. Si a este giro le sumamos la rotación de la Tierra (Coriolis),

la suma de ambas vorticidades se denomina vorticidad absoluta. La vorticidad de la Tierra

es negativa en el hemisferio sur y positivo en el hemisferio norte y varía con la latitud. En

el Hemisferio Sur, el giro en sentido horario indica vorticidad ciclónica (valores negativos),

giro anti horario, indica vorticidad anticiclónica. (Valores positivos).

Todas las cosas que giran poseen "momento angular". El momento angular tiene dos

características: magnitud y dirección. Se puede decir que la magnitud es la fuerza

generada por el movimiento giratorio, y está relacionada con la velocidad a la que gira un

cuerpo y con la masa de ese objeto. Esta fuerza es superior a la resistencia del aire, hasta

que el objeto disminuye la velocidad a la que gira, se detiene, o se enfrenta a una fuerza

más poderosa, tal como la fuerza producida por un viento fuerte o la que se genera si el

objeto golpea la tierra. La dirección del momento angular depende de si el disco gira en

sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario. Veamos un ejemplo cotidiano...Por

ejemplo un trompo. Si el trompo no gira se caerá hacia los lados. Cuando da vueltas es

capaz de permanecer bailando sin caerse. Otro ejemplo son Las bicicletas. Si el ciclista se

detiene se le hace muy difícil mantener el equilibrio, sin embargo cuando el ciclista

comienza a pedalear, el momento angular que producen las ruedas hace que sea mucho

más fácil mantener el equilibrio de la bicicleta.

Se expresa al momento angular como el producto entre la masa, la velocidad y la

distancia al eje de rotación: Momento angular = m * v * r

Un concepto físico importante es el del principio de conservación del momento angular.

Hablando de forma intuitiva, se puede interpretar diciendo que todo cuerpo que describe

un movimiento circular tiene una cantidad determinada de energía de rotación que

conserva constante aunque varíen los parámetros que afectan al mismo. Así, tenemos el

conocido ejemplo de un patinador que gira sobre sí mismo. Si desea hacerlo a más

velocidad cierra los brazos, mientras que si desea frenarse los abre; al modificar el radio

de giro moviendo los brazos, modifica también su velocidad, puesto que el producto de

ambos (la masa, evidentemente, no varía) ha de permanecer constante. Lo mismo ocurre

con el sistema que nos atañe que es nuestro planeta (Tierra-Atmósfera). La Tierra y la

atmósfera interactúan entre sí y como resultado de esta interacción se transfieren impulso

angular. La suma de sus momentos angulares deberá ser nula, el momento angular de

todo el sistema permanecerá constante.

Considerando a nuestro planeta como un sistema formado por la Tierra y la atmósfera,

resulta que la interacción entre ambas no debe provocar ninguna variación en el Impulso

angular del sistema. Expresa la física, que dos cuerpos, cada uno con distinto "momento

angular”, interactúan entre sí, entonces el de mayor momento angular transferirá impulso

angular al otro. En otras palabras, uno impulsará al otro. En nuestro caso, son la Tierra y

la atmósfera las que interactúan entre sí (mediante la fuerza de rozamiento) y

mutuamente provocan variaciones en sus momentos angulares (transferencia de impulso

angular), pero la suma de esas variaciones debe ser nula. Es decir, que el impulso

angular total de nuestro planeta debe ser constante.

¿Cómo se transporta el momento angular en la atmósfera?

A través de la celda de Hadley (en el Hemisferio Sur vientos del Noroeste en altura) y en

latitudes medias por medio de las perturbaciones o torbellinos de superficie (altas y bajas)

y de altura (ondas horizontales)

Las ondas, el viento y sus componentes norte-sur y este-oeste a ambos lados de una

vaguada. Puede verse que al norte del Viento máximo, los vientos del noroeste delante de

la vaguada transportan parcelas de aire con mayor componente oeste que los vientos del

sudoeste detrás de la vaguada. Y viceversa, en la onda representada al sur del viento

máximo, los vientos del sudoeste detrás de la vaguada transportan parcelas de aire con

mayor componente oeste que los vientos del noroeste delante de la vaguada. En

consecuencia, se produce una "convergencia" en el transporte de impulso angular el cual

alimenta al máximo de vientos "chorro". Las mencionadas ondas horizontales, no sólo

transportan impulso sino también calor entre el Ecuador y los Polos. Nótese que las

componentes Sur del viento (dirigida hacia el Ecuador), se encuentra en la parte trasera

de la vaguada, generalmente más fría y las componentes norte (hacia el polo) se sitúan

en la parte delantera de vaguada, generalmente más caliente.

CONCLUSIONES

1. El momento angular atmosférico es el resultado de mover una gran masa de aire

a determinad velocidad en un eje específico que se dan por todo el Ecuador y los

principales Meridanos.

2. En la atmosfera este momento se puede realizar de diversas maneras ya sean

verticales y horizontales dándose principalmente en la troposfera la primera capa

de la atmosfera conocida como la capa de los fenómenos meteorológicos.

3. Estos momentos angulares en grandes cantidades origina diversos fenómenos

acompañado de presiones y vientos, que a su vez crean tormentas, huracanes,

tifones, etc.

4. Con el estudio del momento angular atmosférico vemos la aplicación de la cinecia

en la naturaleza y cómo podemos explicar los fenómenos meteorológicos con

leyes físicas.

BIBLIOGRAFÍA

1. La Dinámica Atmosférica - José Jaime Capel Molina

2. Revista de la Unión Geofísica Mexicana - Julián Adem

3. Utilización del momento angular relativo para el estudio de NAO/AO - Universidad

Pablo de Olavide. Departamento de Ciencias Ambientales

4. http://usuario.cicese.mx/~sreyes/LIBRO%20METEOROLOGIA/Meteo8.pdf

5. http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/Vaguadas.htm

6. http://www.geocities.ws/experimet/Exp15.html

7. http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?

tab=2&page=8.0.0