El físico responde: ¿Por qué se produce el viento?

Juan preguntó:

“Hola, a mí me gustaría saber el porqué del viento. Sé que hay unas corrientes de convección que hacen que el aire suba y baje dependiendo de la temperatura, pero ¿como se mueve el aire lateralmente? Por cierto, muy buena idea ésta de responder dudas, gracias por preocuparte por nosotros. Un saludo.”

Siempre es un placer explicar física cotidiana, porque es una maravilla el ir por la calle y poder apreciar los sutiles detalles y patrones que subyacen en, por ejemplo, el aparente caos del viento. Primero hablemos de las obviedades: el viento es aire en movimiento. Por ejemplo si vamos en coche y sacamos la cabeza por la ventana sentiremos como el aire nos da en la cara, pero eso no es lo que nosotros solemos llamar viento. Ahora hablemos del viento meteorológico, el de verdad. En este caso la respuesta en muy interesante porque, además, explica muchos otros efectos físicos.

En física hay un concepto muy relacionado con la energía llamado energía potencial o potencial a secas (no es exáctamente lo mismo pero casi) y lo hay de muchos tipos (eléctrico, magnético, gravitatorio, etc..). La energía potencial es la capacidad que tiene un objeto para moverse debido a una fuerza (eléctrica, magnética, gravitatoria, etc..), siempre en una dirección en la que tenga menos energía potencial. Ésto es porque hay un principio en física que dice que “la naturaleza siempre tiende al estado de mínima energía”.

Los potenciales pueden ser descritos de forma matemática, y cuando se hace aparece otro concepto muy útil: la ‘diferencia de potencial’ (ddp). Por ejemplo, un objeto que está a 2 metros de altura tiene más energía potencial que si estuviese en el suelo, por lo tanto el objeto caerá (y esta es una forma de entender la gravedad); sin embargo, si el objeto está a 10 metros de altura caerá a más velocidad porque su diferencia de potencial (entre los 10 metros y el suelo) es mayor que en otro caso (cuando estaba a sólo dos metros). La ddp es tremendamente útil y se utiliza muchísimo, por ejemplo cuando se trabaja con circuitos eléctricos se usa todo el rato.. de hecho se utiliza tanto que se le ha dado un nombre más especifico para el caso de la electricidad: el voltaje (ddp eléctrico).

Y por fin llegamos al viento, el viento no es más que una diferencia de presión (que es otro tipo de ddp), son partículas de aire que se mueven de zonas de alta presión a zonas de baja presión. Un clásico ejemplo, imaginemos que estamos volando en un avión y de repente la puerta se abre, ¿que pasa? Pues que todo el mundo acaba siendo succionado por la puerta. Ésto sucede porque el aire del interior del avión está a la misma presión que el aire en tierra (más o menos) pero el aire a los 10 km a los que vuela el avión es mucho más tenue y tiene muchísima menos presión, entonces cuando se abre la puerta de repente se genera una diferencia de presión bestial, lo cual provoca un viento imparable que arrastra todo a su paso.

Otro ejemplo es el mar: Cerca del mar o de un lago o de cualquier gran acumulación de aguo suele haber viento, ¿por qué? Pues por diferencias de presiones pero ¿por qué hay diferencias de presiones? Pues vamos a verlo porque tiene un poco de miga. Estamos en la playa en verano y empieza el día, el sol ilumina la playa y el mar. La arena de la playa enseguida se pone caliente pero sabemos que el agua tarda mucho en calentarse, esto hace que durante el día el aire que hay sobre la arena este bastante más caliente que el que hay sobre el agua.

Aire caliente implica menor presión, asi que ya tenemos nuestra diferencia de presión y un viento que va desde el mar hasta la playa. Pero ahora el Sol se esconde y llega la noche y pasa exactamente lo contrario, la arena se calienta en un momento pero también se enfría muy rápidamente, sin embargo el agua tarda bastante tiempo en soltar todo el calor que ha ido almacenando durante el día (igual nosotros no llegamos a notarlo al bañarnos pero es una barbaridad el calor que el mar almacena). Así que ahora el aire está más caliente sobre el mar que sobre la playa y, por tanto, nuestra diferencia de presiones sale al revés lo que resulta en un viento que se mueve desde la playa hacia el mar.

Y con este tipo de razonamientos puedes explicar la mayoría de situaciones en las que se genera viento, simplemente hay que buscar las diferencias de presión. Voy a explicar un último caso pero que es muy representativo: el espacio de meteorología del telediario. En estos espacios suelen poner mapas de presiones como el os he puesto abajo, con estos mapas los presentadores suelen explicar donde están las borrascas (zonas de bajas presiones) y los anticiclones (zonas de altas presiones).

Este tipo de mapas da mucha información y nos premite predecir cuando y donde va a llover, va a haber tormenta o como van a ser los vientos. Las líneas que aparecen en el mapa se llaman isobaras e indican zonas donde la presión es igual (como las curvas de nivel en un mapa de montañas), además están acompañadas de un numero que indica la presión de esa línea en milibares (mb).

Y sí, lo habéis adivinado, el viento va de las regiones de alta presión a las regiones de baja presión; exáctamente la línea que seguiría una corriente de aire sería perpendicular a todas las isobaras. Además cuanto más juntas estén las isobaras mayor será la diferencia de presión en menos espacio y, por tanto, más fuerte serán los vientos.

Y ésta es una breve introducción a lo que es el viento, me he dejado muchas cosas en el tintero pero espero que sea suficiente para saciaros la curiosidad. Y si no, ya sabéis, ¡preguntad de nuevo!