SMOS y la Teoría del Cuerpo Negro


El pasado martes se publicaron las primeras imágenes del satélite de la ESA SMOS en cuya construcción España ha jugado por primera vez un papel muy relevante. SMOS es un satélite de Observación de la Tierra que pretende determinar des del espacio cuál es la humedad de los continentes y cuál es el nivel de salinidad de la superficie de los océanos. Hoy me gustaría aprovechar esta ocasión para explicar como SMOS utiliza una ley teórica que todos aprendimos en la escuela, la Emisión de un Cuerpo Negro, para obtener información valiosísima acerca del ciclo del agua de nuestro planeta.

Imagen obtenida con SMOS. Foto: ESA

Rescatemos de nuestra memoria la clase de Física  sobre la emisión de un cuerpo negro, por la que cualquier objeto emite radiación por estar a cierta temperatura. La radiación de un cuerpo negro ideal dependerá exclusivamente de la Temperatura a la que esté el objeto siguiendo la ley de Planck. Pero en general, podemos aproximar la ley del Cuerpo Negro a cualquier objeto con ciertas modificaciones dependiendo por ejemplo de la superficie de su cuerpo u otras características. Es decir que nuestro lápiz o nuestra mesa están emitiendo radiación de la misma manera que lo hace el Sol para proporcionarnos luz y calor. Simplemente que dado que están a Temperaturas distintas, una es mucho más intensa que las otras.

SMOS en órbita. Foto: ESA

Bien, pues SMOS utiliza 69 antenas dispuestas en tres brazos en forma de Y para medir con exactitud esta radiación térmica proveniente de la superficie de la Tierra. En las imágenes publicadas podemos ver como la emisión de los continentes difiere claramente de la emisión proveniente de los océanos. Esto se debe a que los continentes se acercan en mayor medida a la radiación de un Cuerpo Negro Ideal, mientras que el agua de los océanos “gasta” parte de esa energía que posee en su libertad de movimiento y rotación.

Por eso además, cuanto más seca esté la región de la Tierra que observemos, mayor radiación emitirá, puesto que la emisión de la tierra mojada también utilizará parte de su energía para el movimiento de los fluidos.  Éste es el principio que utiliza SMOS para caracterizar la humedad en los continentes. Medidas muy precisas de la radiación térmica terrestre permiten monitorizar la cantidad de agua presente en el suelo.

Similarmente la salinidad del mar varía ligeramente la emisión térmica de éste. Ahí el efecto es incluso menor, pero igualmente se puede detectar. En la siguiente imagen podemos apreciar como el efecto es visible a simple vista en uno de los lugares del mundo donde hay un mayor contraste de salinidad: la desembocadura del Amazonas. Dónde miles de litros de agua dulce llegan al océano Atlántico.

Gradiente de salinidad en la desembocadura del Amazonas. Foto: ESA

 

Este post se inscribe en la cuarta edición del Carnaval de la Física.

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