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¡Ahhh! ¿Quién no ama la brisa de la mañana?

Si hubieras vivido en la antigüedad y hubieras preguntado a los antiguos griegos de dónde viene el viento, habrías aprendido rápidamente que lo trae un Anemoi. Estos eran los cuatro dioses del viento en la mitología griega, cada uno de ellos correspondiente a una de las cuatro direcciones cardinales (Norte, Sur, Oeste, Este) de donde provenían. Pero, tal vez, habrían tenido más razón si hubieran respondido a Helios, el dios Sol. Dejame explicar.

La superficie de la Tierra no es plana ni uniforme. En cambio, varía en forma y consistencia. Algunas regiones tienen montañas, otras tienen llanuras, otras aún están cubiertas de mares. Además, debido a la rotación de los planetas, no todas las regiones reciben la misma cantidad de luz solar. Todo esto significa que siempre habrá diferencias de temperatura locales.

Cuando los rayos del sol calientan una región de la superficie del planeta, ¿qué sucede con el aire que se encuentra sobre ella? Naturalmente, también se calentará. Como cualquier gas, cuando aumenta la temperatura del aire, se expandirá.

Dado que ahora ocupa más espacio, el volumen calentado de aire también se vuelve más ligero, por lo que se eleva hacia la atmósfera, dejando atrás una baja presión.

La presión del aire simplemente se refiere a la cantidad de fuerza que las moléculas de aire ejercen sobre un área determinada. Cuantas más moléculas de aire, mayor es la presión del aire.

Pero algo tiene que ocupar ese espacio que ahora está libre después de que el aire caliente subiera en altura. Ese algo es más aire aire frío del entorno.

Este aire frío que se precipita hacia el vacío es lo que todos conocemos como viento.

Además, a medida que el aire caliente se eleva en la atmósfera, eventualmente se enfriará. Como resultado, las moléculas de aire se unirán más, lo que hará que el gas se contraiga y se hunda, dejando atrás una alta presión. Una vez más, el gas frío se precipita en el área calentada para reemplazar al gas caliente, finalizando el ciclo. Esto se llama corriente de convección.

Esta física explica por qué sentimos una brisa fresca al mediodía en la playa. El suelo está mucho más caliente que el mar. Esta diferencia de temperatura impulsa el aire frío sobre el mar hacia el área caliente sobre el suelo.

Entonces, ya ves, lo que finalmente causa el viento es el Sol.

Cómo el viento impulsa las tormentas

La mayoría de los vientos son causados ​​por diferencias bastante pequeñas en la presión del aire. Los vientos suaves que puede sentir en un día de primavera suelen ser el resultado de una diferencia en la presión del aire de aproximadamente el 1% en varias regiones grandes.

Sin embargo, cuando la diferencia de presión del aire es superior al 10% en un área muy pequeña, se pueden formar vientos muy peligrosos y violentos, como los que se encuentran en un tornado.

Cuando se libera energía y viento, pueden estallar en línea recta o en espiral. Algunos de los tipos más comunes de tormentas de viento incluyen derechos, ecos de arco y microrráfagas. Los tornados y los ciclones tropicales se consideran eventos impulsados ​​por el viento y, a diferencia de los vientos en línea recta de las ráfagas, estos vientos giran como un trompo.

Aquí hay algunas estadísticas interesantes que puede encontrar relevantes la próxima vez que escuche la velocidad del viento mencionada en el informe meteorológico. A 25-30 mph, las ramas grandes se balancean y los paraguas son difíciles de controlar. A 32 mph, puedes ver árboles enteros balanceándose. Alrededor de 40 mph, el viento es tan fuerte que sentirá mucha resistencia al caminar en la dirección de la ráfaga; las ramas pequeñas pueden salir volando de los árboles, así que ahora es el momento de tener mucho cuidado. A 55 mph, los vientos de tormenta son lo suficientemente fuertes como para arrancar árboles y causar daños estructurales.

La velocidad del viento más rápida se midió en 1999 dentro de un tornado por un radar doppler que registró una asombrosa velocidad de 300 mph. El viento más rápido medido fuera de un tornado fue de 253 mph durante el ciclón tropical Olivia en 1996.

Velocidad del viento y energía del viento

Los paneles solares son una excelente manera de convertir directamente la energía solar en electricidad que podemos usar para alimentar nuestros hogares y dispositivos. Pero hay una enorme cantidad de energía que podemos aprovechar del sol indirectamente, mediante el uso de turbinas para capturar parte de esa energía eólica.

Cuanto más rápido es el viento, mayor es su energía cinética. Y las turbinas eólicas con un área de superficie más grande capturarán más viento y producirán más energía. Estos dos parámetros juntos se pueden ajustar para producir cantidades fenomenales de energía. ¿Cómo es eso?

Bueno, la energía cinética es proporcional a la masa por la velocidad al cuadrado. Cuando se habla de viento, su masa se refiere a la de las moléculas de aire. Entonces, cuando duplicas la velocidad del viento, su energía cinética es en realidad cuatro veces mayor. Sin embargo, cuando la velocidad del viento se duplica, también lo hace la cantidad de aire que empuja las palas de las turbinas.

Entonces, cada vez que la velocidad del viento se duplica, la cantidad de energía que llega a la turbina en realidad aumenta 8 veces. Esta es la razón por la cual los países ricos en energía eólica pueden hacerlo tan bien con la energía eólica. Dinamarca, por ejemplo, obtuvo el 47% de su uso de energía en 2019 de la energía eólica. De manera similar, Irlanda obtuvo el 28% de su demanda de energía doméstica de la energía eólica en 2018.

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