Manual del Curso de Patrón de Yate de Vela y Motor
San Isidro, Argentina
CVPB - Jorge Messano
31-Mar-2026
20 minutos
Capítulo 01: Meteorología
La Atmósfera: Sus Capas y la Mecánica de la Circulación General de la Atmósfera
El Tiempo y el Clima
En meteorología se denomina tiempo a las condiciones atmosféricas, dadas por parámetros tales como la temperatura, la humedad, la presión atmosférica, la dirección y fuerza de los vientos y las precipitaciones, que reinan en un determinado momento y lugar de la Tierra.
El clima, o mejor dicho la climatología, analiza el conjunto de fenómenos meteorológicos que ocurren en una región determinada, en función de los datos y parámetros registrados a lo largo de períodos estadísticamente largos.
De esta forma, la climatología permite definir las características meteorológicas dominantes de una región, tales como regiones de clima seco, o húmedo, o subtropical con estación seca.
La atmósfera.
La Atmósfera
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la Tierra. Tiene una altura media de 10.000 kilómetros —es más alta sobre la franja ecuatorial y más baja en los polos— y está compuesta de una mezcla de diferentes gases combinados con partículas sólidas y líquidas que se encuentran en suspensión atraídas por la gravedad terrestre.
Esa mezcla gaseosa, denominada aire, se encuentra estratificada en diferentes capas en las que, entre otras cosas, ocurren todos los fenómenos climáticos y meteorológicos que afectan al planeta, mientras regulan la absorción y reflexión de la radiación solar logrando el balance térmico entre las temperaturas extremas de los polos y el ecuador.
Si bien la atmósfera terrestre llega a los 10.000 km de altura, el 75% de su masa se encuentra en los primeros 11 km, medidos desde el nivel del mar. Los principales elementos que componen la mezcla de aire son el nitrógeno y el oxígeno, que se encuentran en una proporción del 78% y el 21% respectivamente. El 1% restante está compuesto por hidrógeno, dióxido de carbono, metano, neón, argón, helio y otros gases inertes.
La atmósfera se divide en una serie de capas superpuestas, con distintas características, según sean los gases que las componen y los cambios de temperatura que sufren a diferentes alturas.
Las capas de la atmósfera.
Tropósfera
Es la capa de la atmósfera en contacto directo con la superficie terrestre y contiene aproximadamente el 75% de la masa total de los gases atmosféricos y casi todo el vapor de agua.
Su espesor varía según la latitud: alcanza unos 16 km sobre el Ecuador, disminuye a 8 km en los polos y, en latitudes medias como la nuestra —≈35ºS—, tiene un espesor promedio de 12 a 13 kilómetros.
La Tropósfera se calienta principalmente desde abajo, por el calor que la superficie terrestre libera después de recibir radiación solar. En esta capa, la temperatura desciende con la altura a razón de 6º a 8º C por kilómetro, en promedio.
En la Tropósfera ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos, por lo que es la capa más relevante para la navegación.
La Tropósfera finaliza en una capa de transición llamada Tropopausa, donde las temperaturas se estabilizan. Se sitúa aproximadamente a 17 kilómetros sobre el Ecuador y 9 kilómetros sobre los polos.
Estratósfera
Por encima de la Tropopausa se extiende la Estratósfera, que alcanza aproximadamente hasta los 50 kilómetros de altitud. En esta capa, la temperatura aumenta con la altura debido a la presencia de la capa de ozono, que absorbe radiación ultravioleta.
Dentro de la Estratósfera se encuentra la Ozonosfera, zona enriquecida en ozono que se ubica entre unos 15 y 35 kilómetros, con su máximo alrededor de los 20 a 30 kilómetros.
La Ozonosfera es esencial para la vida, ya que filtra la radiación ultravioleta, además de contribuir a la dispersión de la luz del Sol, lo que en parte hace que el cielo se perciba azul.
La Estratósfera termina en la Estratopausa, otra capa de transición en la que la temperatura se mantiene casi constante.
Mesósfera
Sobre la Estratopausa se ubica la Mesósfera, que se extiende aproximadamente hasta los 80 a 90 kilómetros de altitud. En esta capa, la temperatura vuelve a descender, alcanzando valores mínimos entre –95º C y –110º C, convirtiéndola en la región más fría de la atmósfera.
La Mesosfera finaliza en la Mesopausa, donde la temperatura se estabiliza nuevamente.
Termósfera
Sobre la Mesopausa comienza la Termósfera, que puede extenderse hasta los 500 a 600 kilómetros de altura. En esta capa las temperaturas vuelven a aumentar, pudiendo superar los 1.000º a 1.500º C, aunque estos valores no se sienten como “calor” debido a la bajísima densidad del aire.
Dentro de la Termósfera se encuentra la Ionósfera, una región cargada eléctricamente que permite que ciertas ondas de radio se reflejen y regresen a la superficie terrestre, posibilitando comunicaciones a grandes distancias.
Exosfera
A partir de unos 500 a 600 kilómetros comienza la Exosfera, que puede extenderse más allá de los 1.000 kilómetros. Es la región más tenue de la atmósfera, donde las moléculas están tan separadas que algunas pueden escapar al espacio.
Esta capa constituye la transición entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior. Está compuesta por partículas muy dispersas: iones, electrones y átomos individuales que han sido excitados por la radiación solar.
En adición a estas cinco capas, con sus capas intermedias de transición, la comunidad científica está considerando otras. Ejemplos de ellas son:
Fotografía orbital de la atmósfera.
Quimiósfera
Esta capa surge como una subdivisión de la Estratosfera, iniciándose entre los 25 y 30 kilómetros de altura, donde la temperatura del aire comienza a aumentar debido a que los rayos ultravioletas del Sol transforman el oxígeno en ozono desarrollando una capa protectora a unos 40 kilómetros de altitud, que se denomina Ozonósfera.
Se considera que esta capa, al producir la dispersión de la luz solar, hace que veamos el cielo de color azul cuando en realidad es negro. Además, la mencionada capa de ozono hace posible la vida animal y vegetal sobre la Tierra pues filtra las radiaciones ultravioletas.
La Quimiósfera culmina en los 80 kilómetros de altitud.
Ionósfera
Es una capa incluida dentro de otra denominada Termósfera, y que está formada por iones —partículas eléctricas— producidas por las radiaciones del Sol sobre las moléculas gaseosas.
Esta particularidad es la que hace que ciertas ondas de radio se reflejen, permitiendo las comunicaciones y las transmisiones de radio entre lugares muy distantes de la superficie de la Tierra.
Circulación General de la Atmósfera
Para comprender la física de la circulación general de la atmósfera, es necesario explicar primero el principio de conservación de energía que debe existir entre la Tierra y el espacio.
El principio de conservación de energía requiere que la cantidad de energía recibida desde el Sol y el espacio sea igual a la cantidad que emerge desde la Tierra y la atmósfera hacia el espacio. Si este flujo energético no estuviese compensado, la Tierra y su atmósfera se calentarían o enfriarían por fuera de los niveles normales, impidiendo la vida.
Éste mismo principio de conservación debe darse en la Tierra, entre las latitudes ecuatoriales y las polares, puesto que en las primeras la energía que se recibe es mucho mayor que la que se refleja, mientras que en los polos se pierde mucha más energía que la que se recibe. Si no existieran mecanismos de transporte de calor desde la franja ecuatorial hacia los polos, las zonas ecuatoriales se calentarían sobremanera mientras que las zonas polares serían extremadamente frías, limitando la vida a pequeñas franjas entre ambas regiones. Estos mecanismos de transporte están constituidos fundamentalmente por los vientos originados por la circulación atmosférica y por las corrientes marinas.
En este punto vale hacernos una pregunta: ¿Por qué los polos son fríos y el ecuador cálido?
La respuesta es que esto se debe a algo que los autores mencionaron en el artículo anterior, cuando decían que, dada la forma esférica de la Tierra, los rayos solares inciden con diferentes ángulos, y entonces la energía recibida —el calor— a distintas latitudes variará según sea ese ángulo.
Dicho de otra forma, en los polos, la cantidad de energía recibida por unidad de superficie es menor que la recibida en la misma área en el ecuador.
El proceso de circulación general de la atmósfera es el que explica el movimiento de los vientos en el mundo.
El esquema teórico que soporta el modelo de circulación general de la atmosférica explica que, debido a la mayor incidencia de la radiación solar en la franja ecuatorial, el aire se calienta más rápidamente en esa región que en otras zonas de la superficie, produciendo corrientes ascendentes que elevan el aire caliente y menos denso desde la superficie hacia el tope de la Troposfera.
Esa masa de aire que se eleva desde la superficie en la franja ecuatorial es compensada por aire que converge a nivel de la superficie desde la zona intertropical —ubicada entre los trópicos de Cáncer y Capricornio— hacia la zona ecuatorial.
Este desplazamiento de aire en superficie es ni más ni menos que viento. Y en particular estos vientos que se dan en la franja intertropical se denominan vientos Alisios, y presentan una desviación general y aparente hacia el Oeste debido a la rotación terrestre.
Tal como puede verse en la figura que ilustra este texto, los vientos Alisios al Sur del Ecuador convergen desde el Sureste, y los que ocurren al Norte del Ecuador lo hacen desde el Noreste. Y se dice que el movimiento es aparente, porque si bien en un sentido estricto tanto la Tierra como la atmósfera giran en el mismo sentido —de Oeste a Este— la atmósfera lo hace un poco más lentamente, retrasándose y dando lugar entonces a que parezca que el viento en esas latitudes sopla siempre desde el Este.
La Zona de Convergencia Intertropical.
La zona entre los trópicos hacia donde convergen los vientos Alisios es conocida como ZCIT, por Zona de Convergencia Intertropical. Las corrientes ascendentes que se forman en la banda de la ZCIT provocan zonas de baja presión atmosférica a nivel de la superficie terrestre, generándose así un cinturón de centros de baja presión ecuatorial. Sin embargo, debido a la desigual distribución de océanos y continentes en estas latitudes, los centros de baja presión más amplios, intensos y persistentes se localizan en tres regiones:
La cuenca amazónica de América del Sur.
El entorno de Indonesia.
La región africana del Congo.
La imagen de la derecha deja ver perfectamente la Zona de Convergencia Intertropical, marcada por la banda nubosa que recorre la Tierra un poco más al Norte de la línea del Ecuador.
Ahora le hago una pregunta... ¿Porque cree Usted que la ZCIT no está exactamente en el Ecuador es esa foto, sino un poco más al Norte?
La razón es que esa foto corresponde al verano del hemisferio Norte. Y como ya le explicaron, durante esa estación el Sol incide directamente al Norte del Ecuador, llegando hasta el trópico de Cáncer, haciendo que las mayores temperaturas se muevan hacia esas latitudes, arrastrando con ella el plano de la Zona de Convergencia Intertropical. La misma foto tomada en nuestro verano mostraría la ZCIT un poco más al Sur.
El aire que circula en las corrientes ascendentes sufre algunos cambios. Por un lado, a medida que se eleva se va enfriando, y al hacerlo provoca que el vapor de agua se condense, formando así nubosidad cumuliforme de gran desarrollo vertical que origina intensas precipitaciones, definiendo así otra característica de la Zona de Convergencia Intertropical. Y al mismo tiempo que la masa de aire se va enfriando durante su ascenso, aumenta también su densidad y su presión relativa.
Celdas de circulación.
Cuando la masa de aire ascendente alcanza los niveles altos de la Tropósfera —sobre la ZCIT— y ya sin poder continuar ascendiendo, comenzará a acumularse creando una zona de alta presión relativa en altura, que obliga a la masa de aire a rebalsar hacia las adyacencias, provocando así flujos de aire en altura —siempre sobre el tope de la Tropósfera— que se dirigen hacia latitudes más altas. La imagen de la derecha ayuda a explicar ese fenómeno.
Y aquí surge entonces un concepto importante.
Note que por un lado existen vientos de superficie que corren en un sentido, y por otro lado vientos de altura que corren en otro sentido para compensar el movimiento circulatorio.
El flujo de aire en altura se va enfriando, y por lo tanto aumentando su presión relativa, a medida que se desplaza hacia el Sur y el Norte, y en torno a los 30º de latitud en cada hemisferio, su densidad ha aumentado lo suficiente como para hacer descender la masa de aire nuevamente hacia la superficie.
En la zona donde la masa de aire comienza a descender —a los 30º de latitud en cada hemisferio— se produce una zona de baja presión relativa en altura que favorece la convergencia del aire desde la zona de alta presión sobre la ZCIT.
El aire que desciende es seco, pues ha ido perdiendo su humedad, precipitándola en los alrededores de la Zona de Convergencia Intertropical, y lo hace lentamente, aumentando su temperatura a medida que se comprime contra la superficie. Este fenómeno por el cual el aire frio ubicado en las capas altas desciende debido al aumento de su densidad, se lo llama subsidencia.
Cuando ese flujo de aire descendente se acerca a la superficie, especialmente en zonas oceánicas, se encuentra con una capa de aire más fría y húmeda producida por el contacto de ésta con el agua de mar, generándose una capa de inversión térmica, en la que la temperatura aumenta con la altura. Esta capa limita el tope de la nubosidad que se forma sobre los océanos y tiene la particularidad de ser muy estable, lo que significa que en ella no se producen movimientos verticales. La capa de aire debajo de la inversión térmica, caracterizada por su alta humedad y temperaturas notablemente inferiores a las capas superiores, se conoce como capa de mezcla. Sobre ella, en la capa de inversión, no son posibles los procesos de mezcla entre el aire seco y cálido posado sobre la capa de inversión y el aire húmedo y más frío situado bajo ella.
El aire que desciende cerca de los 30º de latitud en cada hemisferio, genera a través de ese paralelo, un cinturón de centros de alta presión que se localizan particularmente sobre los océanos.
En superficie, parte del aire que desciende se desplaza hacia la franja ecuatorial cerrando una celda de circulación con la zona ecuatorial conocida como Celda de Hadley. Otra parte de la corriente descendente se desplaza superficialmente en dirección a los polos.
George Hadley —1685–1768— fue un abogado y meteorólogo inglés que, a comienzos del siglo XVIII, trató de explicar por qué los vientos alisios soplan siempre desde el noreste en el hemisferio norte y desde el sureste en el hemisferio sur.
En 1735 publicó su teoría, donde vinculaba los vientos constantes con el calentamiento desigual de la Tierra y con la rotación del planeta. Aunque su explicación no era del todo completa, captó la esencia de la circulación atmosférica tropical y sentó las bases de lo que hoy conocemos como celdas de Hadley, responsables de gran parte del transporte de calor desde el ecuador hacia latitudes medias.
Celdas de circulación.
En los polos se genera también un sistema de circulación movido por procesos contrarios al descripto anteriormente. Las bajas temperaturas producidas por la escasa y a veces nula radiación solar que ilumina a los polos, hace que el aire sobre esas zonas sea seco y frio. Ese frio hace que la masa de aire aumente su densidad, y por lo tanto su peso específico, haciéndola descender desde los niveles superiores, dando origen a un centro de alta presión polar.
En superficie, y desde el centro de esta masa de alta presión polar, el aire diverge en todas direcciones hacia latitudes menores —es decir, hacia el Ecuador— a medida que aumenta ligeramente su temperatura, hasta que aproximadamente al llegar a los 60º de latitud, se encuentra con las corrientes de aire subtropical que los anticiclones desplazan desde los 30º hacia las zonas polares. Aquí ocurre en superficie otro tipo de convergencia, donde confluyen masas de aire frío provenientes de la región subpolar, con masas de aire subtropical marítimo y por lo tanto mucho más húmedo y cálido que el anterior.
En estas regiones también se producen corrientes ascendentes, forzadas dinámicamente por las diferencias termodinámicas —temperatura, humedad y densidad— entre las masas de aire que se encuentran, formándose otro cinturón de centros de baja presión que, a diferencia de los sistemas anteriores, no son estacionarios, sino que se desplazan de Oeste a Este circunvalando todo el hemisferio.
La localización de estos centros de baja presión subpolares marca la ubicación más meridional de la línea que separa las masas de aire frío formadas en altas latitudes y las masas de aire subtropical, línea conocida con el nombre de frente polar y que da origen a la mayoría de los sistemas frontales.
Parte del aire que asciende sobre los 60º de latitud se enfría a medida que se eleva y diverge hacia las masas polares, cerrando las Celdas Polares con la corriente que desciende sobre éstas.
Entre los 30º y 60º de latitud se genera otra celda de circulación forzada por el descenso de aire que ocurre alrededor de los 30º, el ascenso de los 60º y los vientos en superficie existentes en esta franja que, por efecto de la rotación terrestre, toman una dirección predominante del Noroeste y Oeste en el hemisferio Sur, dando origen a la zona de los vientos del Oeste como se conoce a la zona comprendida entre las latitudes de los 40º y 65º de latitud aproximadamente y que circunda todo el hemisferio. Esta celda de latitudes medias se conoce como Celda de Ferrel.
William Ferrel &madsh;1817–1891— fue un meteorólogo estadounidense del siglo XIX, a quien se le atribuye haber explicado con precisión el papel de la rotación terrestre en los movimientos de la atmósfera. Su trabajo permitió comprender por qué en latitudes medias los vientos predominantes soplan del oeste, y cómo estos flujos forman parte de una circulación más amplia y compleja.
La dinámica de la circulación general de la atmósfera opera conjuntamente con el movimiento de traslación de la Tierra, desplazando todos los sistemas a medida que el planeta recorre su órbita alrededor del Sol.
Dicho de otra forma, la atmósfera y sus sistemas de circulación —las celdas de circulación de Hadley, Ferrel y Polares— se mantienen alineadas con el plano de la eclíptica, mientras que la Tierra, va modificando la superficie expuesta al Sol según el momento en el que se encuentre sobre la eclíptica —es decir, dependiendo de la estación del año en la que se encuentre—.
Para el observador, parado en un punto fijo de la superficie, esto se manifiesta como un movimiento de los sistemas atmosféricos hacia el Norte y hacia el Sur a lo largo del año.
Movimiento aparente de los sistemas de la atmósfera.
Vito Dumas.
No quiero irme sin contarle esto.
Esos vientos del Oeste que comentó el autor, y que ocurren entre los 40º y 65º de latitud Sur se los conoce también como “Westerlies”.
De hecho, los famosos “40 Bramadores” que aprovechó Vito Dumos para llevar al "Legh II" en su vuelta al mundo, y los “50 Rugientes”, son justamente parte de estos vientos constantes desde los Oestes.
Bien... Ya sabemos cuál es la dinámica del movimiento de la atmósfera terrestre.
En la próxima nota daremos un paso más, definiendo las masas de aura y las depresiones o zonas de baja presión, lo cual luego nos ayudará a explicar cómo se generan los vientos.
Mientras tanto, puede entretenerse con este ejercicio.
Este texto forma parte del Manual de Instrucción del Curso de Timonel de Yate de Vela y Motor de la Escuela de Náutica del Club de Veleros Piedrabuena.
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