El Peso del Aire

Mi hijo Hèctor de 10 años tiene siempre muchos deberes del cole para hacer en casa. Lili y yo nos dedicamos casi todas las tardes a ayudarle en sus estudios (ella se lleva la mayor parte, Hèctor la prefiere a ella para hacer sus faenas. Yo me quedo con el estudio de las matemáticas, las ciencias naturales y la música).

Y de paso me doy cuenta de lo malos que son los libros de texto. Por ejemplo, para la explicar geometría el libro está lleno de palabrejas esdrújulas y definiciones de cosas como como triangulo acutángulo, cuadrángulo, vértices... y así sin parar.

Yo, sin quitarle importancia a las definiciones, no lo haría así. Antes de definir al triángulo rectángulo le expliqué a Hèctor que triángulo significa “tres ángulos” (porque siempre que vea las letras “tri” significa tres) y que es la forma geométrica más útil sin que nos demos cuenta de ello. Sirve para dibujar los mapas más exacta y facilmente, para calcular la altura de las montañas o árboles o para que la Play Station pueda generar a Ronaldinho en el juego de Street Footbal. Sin los triángulos él no podría jugar con la cónsola.

Luego le demostré que en todos los triángulos que pudiéramos dibujar sus ángulos suman 180º. Le dije que dibujara con una regla algunos triángulos, todos diferentes. Luego los recortamos del papel, rompimos las esquinas y juntándolas podíamos hacer una línea recta con los trocitos de esquinas de todos los triángulos.

Y después ya pasamos al libro a estudiar los diferentes tipos de triángulos (remarcando la importancia del triángulo rectángulo) y así seguimos. Sacó un 7 en el examen.

El lunes tocaba ciencias naturales, meteorología. Un rollo de isobaras y mapas del tiempo junto a la foto de un “hombre del tiempo” de TV3. Aburrido. Pero en ningún sitio del esa página o de las lecciones anteriores explicaba la presión del aire, vamos el peso del aire.

Un libro de texto que intenta explicar meteorología sin decir (ni demostrar) que significa “Baja Presión”!!! ¿Que pretenden, que sepa vocalizar ISOBÁRICO o que lo entienda?.

En fin, una oportunidad para un tipo como yo. Pero ¿como le explicas a un niño de 10 años que el aire pesa si él no lo nota?.

Con experimentos y ejemplos.

Se puede medir el peso del aire con una báscula. Tengo en casa una pequeña báscula de precisión (0,1 gramos, tampoco tanto) y también una bolsa de globos (son las cosas de tener niños en casa). Cogemos uno que pese por ejemplo 1,6 gramos. Lo hinchamos, lo atamos y lo pesamos. Ahora pesa 2,4 gramos, 0,8 gramos más. Ese es el peso del aire que hay dentro del globo.

El peso que ejerce el aire que sobre una superficie se llama presión. El peso del aire en un lugar (mi casa, por ejemplo) es la presión atmosférica.

Vamos a ver como se nota el peso y el efecto del aire. Coge una regla y dos folios. Estamos de acuerdo que los folios pesan lo mismo, ¿verdad? Arruga uno de ellos hasta formar una pelota. Coloca la regla al borde de la mesa de forma que sobresalga unos pocos centímetros. Pon la pelota de papel sobre el extremo de la regla que está sobre la mesa. Ahora con un dedo golpea el extremo opuesto, el que sobresale. La bola hecha con el folio arrugado vuela sin dificultad (en realidad es una palanca). Ahora colocamos la regla en la misma posición y ponemos sobre ella el folio sin arrugar. No se puede.

Si los folios pesan lo mismo ¿por qué si está arrugado vuela y si no lo está la regla no puede levantarlo? Porque el aire que hay sobre el folio extendido pesa tanto que puede mantener el papel en su sitio a pesar de los golpes de dedo (además el papel extendido tiene resistencia dinámica a levantarse por el rozamiento con el aire). Una forma muy sencilla de notar el efecto del aire.

Un aparato que mide la presión atmosférica es un barómetro. Los barómetros que miden el peso del aire no están hechos de folios y reglas. Pero hacen eso exactamente. Además son tan sensibles que sus medidas detectan como el peso del aire varía a lo largo del día. Y el peso del aire tampoco se mide en “gomas de borrar” sino en unas unidades más precisas que se llaman milibares (actualmente se mide la presión en hectopascales. En el libro de texto aparecen milibares. No hay problema: 1milibar=1 hectopascal).

Por ejemplo, el reloj (peluco en mi barrio) que me dejaron los Reyes Magos tiene un barómetro que ,en el momento de escribiros esto, mide 1.001 milibares (está lloviendo). Con aparatos que miden el peso del aire de una forma tan sensible, los científicos rapidamente vieron que cuando los barómetros dan valores bajos, hay mal tiempo y cuando los registros eran altos el tiempo era soleado. Así, cuando la presión del aire es baja se dice que es una “baja presión” e indica que hemos de prepararnos para ver nubes y posiblemente lluvia (vamos, un cambio de tiempo). Y si la presión medida por un barómetro es alta lo más seguro es que haga un precioso día soleado.

En los mapas del tiempo las altas presiones se indican con una “A” y las bajas presiones con una “B”. Así viendo el mapa de la previsión meteorológica puedes saber se ha de coger el paragüas o las gafas de sol.

Vamos a fabricar un barómetro para medir los cambios en el peso del aire. Necesitamos un tubo fino de vidrio abierto por los dos extremos, un recipiente, una (bendita) goma de pollo, un tapón de corcho que cierre perfectamente dentro del tubo de vidrio y un folio.

Dos barómetros caseros.

Llena de agua el recipiente (yo he elegido una botellita de moscatel que guardaba por casa) e introduce el tubo. Cuando este sumergido parcialmente coloca el tapón de corcho en el extremo superior del tubo. Vigila de que quede perfectamente cerrado, si no no sale. Para comprobarlo levanta el tubo, el agua debe de quedar fija en el mismo nivel. Ahora coloca la goma de pollo de forma que el tubo (cerrado con el tapón y con agua a un determinado nivel) sobresalga y haga visible el nivel del agua interior. Coloco un folio detrás del tubo y haz una marca donde esté el nivel. Repite la marca de nivel al día siguiente. Verás como muy probablemente las marcas de los días no coinciden (siempre y cuando el tapón cierre PERFECTAMENTE, no como en mi caso que no lo conseguí ni con corcho, cera o latex). Varia el nivel del agua en el tubo porque varía la presión atmosférica.

Un experimento muy parecido lo realizó un señor hace ya más de 350 años y se llamaba Torricelli. Poco después se vio que la presión del aire, medida con tubos como el nuestro, disminuía si se subía por una montaña. Y eso ocurre porque la cantidad de aire, su peso, que hay en la base de la montaña es mayor que la cantidad que hay sobre su cima. La presión abajo en mayor que en la cumbre.

No soy yo, que conste

Cuando en mis tiempos mozos volaba en parapente (¿no lo sabíais? aunque no vuelo desde hace muchos años, tengo licencia de piloto de parapente) usaba un barómetro para saber la altura en la que volaba. Se pone a cero en la salida y a volar. Si en mi barómetro descendía la presión, me lo mostraba como metros de ascenso (por eso se le llama altímetro a un barometro así). Así pude saber que se siente a 1500 metros de altura sostenido solo por una tela y unas cuerditas.

Y después de toda esta explicación, Hèctor y yo pasamos a estudiar el libro de ciencias. A ver que tal le va el examen.

Ya que estoy con estas del peso del aire, ¿sabíais que el nivel del mar varía (también) con la presión atmosférica? Se parece a lo que pasa en nuestro barómetro casero. Si la presión es alta, el aire que hay sobre el mar pesa más y “empuja” hacia abajo la superficie del agua. Si la presión es baja ocurre al revés, el peso del aire es menor y la superficie “sube”. Es el efecto de “barómetro invertido”. Una diferencia de 1 milibar supone casi 1 centímetro de diferencia en el nivel del mar.

Si se combinan cerca una alta y una baja presión sobre el mar y se mide el nivel promedio durante un día a la vez en toda la superficie (gracias a los satélites, por ejemplo el Jason de la NASA) se vería como la superficie marina está “hundida” por el peso del aire donde está la alta presión y como en el lugar donde se encuentra la baja presión la superficie está “levantada”.

Los satélites que miden el nivel del mar
no usan barómetros sino ondas de radio

Imagen del nivel medio del mar, tomada por el Jason.
Fijaros en el océano Índico.
En esa región el nivel medio del mar varía 360 milimetros.

Y como el agua fluye de "lo alto" a "lo bajo", una situación combinada de “nivel del mar alto” (una baja presión) con otra de “nivel del mar bajo” (alta presión) generaría una corriente de agua desde las bajas presiones a las altas.

El efecto de barómetro invertido (junto al efecto de “amontonamiento” del agua por el viento y otros efectos) hacen variar el nivel del mar más alla de las predicciones de marea (que se calcula matemáticamente usando las fórmulas de Newton y el efecto gravitatorio de la Luna y el Sol sobre la Tierra.). Estas variaciones del nivel del mar no causadas por la marea se llama “residuo meteorológico”. Ya que es posible predecir a corto plazo la presión y vientos de un lugar (mediante modelos informáticos) se puede calcular cuanto variará el nivel debido a los residuos meteorológicos. Y hacer mapas como este que os presento (este es de Puertos del Estado).

Así hago los deberes con Hèctor. No se si él comprende mejor lo que estudia (que creo que sí). Pero yo me lo paso pipa.

SALUT I MILIBARS!