El viento es el movimiento natural del aire u otros gases en relación con la superficie de un planeta . Los vientos se producen en una variedad de escalas, desde corrientes de tormenta que duran decenas de minutos, hasta brisas locales generadas por el calentamiento de las superficies terrestres y que duran unas pocas horas, hasta vientos globales resultantes de la diferencia en la absorción de energía solar entre las zonas climáticas de la Tierra . Las dos causas principales de la circulación atmosférica a gran escala son el calentamiento diferencial entre el ecuador y los polos, y la rotación del planeta ( efecto Coriolis ). Dentro de los trópicos y subtrópicos, las circulaciones de bajas temperaturas sobre el terreno y las altas mesetas pueden impulsar las circulaciones monzónicas . En las áreas costeras, el ciclo brisa marina /brisa terrestre puede definir vientos locales; en áreas que tienen terreno variable, pueden prevalecer las brisas de montaña y de valle.
Los vientos se clasifican comúnmente por su escala espacial , su velocidad y dirección, las fuerzas que los causan, las regiones en las que ocurren y su efecto. Los vientos tienen varios aspectos que los definen, como la velocidad ( velocidad del viento ), la densidad de los gases involucrados y el contenido de energía o energía eólica . En meteorología , a menudo se hace referencia a los vientos según su fuerza y la dirección desde la que sopla el viento. La convención para las direcciones se refiere a dónde viene el viento; por lo tanto, un viento "occidental" u "occidental" sopla de oeste a este, un viento "norteño" sopla hacia el sur, y así sucesivamente. Esto a veces es contraintuitivo. Las ráfagas cortas de viento de alta velocidad se denominan ráfagas . Los vientos fuertes de duración intermedia (alrededor de un minuto) se denominan borrascas . Los vientos de larga duración tienen varios nombres asociados con su fuerza promedio, como brisa, vendaval , tormenta y huracán .
En el espacio exterior , el viento solar es el movimiento de gases o partículas cargadas desde el Sol a través del espacio, mientras que el viento planetario es la liberación de gases de elementos químicos ligeros desde la atmósfera de un planeta hacia el espacio. Los vientos más fuertes observados en un planeta del Sistema Solar se producen en Neptuno y Saturno .
En la civilización humana, el concepto de viento se ha explorado en la mitología , ha influido en los acontecimientos de la historia, ha ampliado la gama de transporte y guerra, y ha proporcionado una fuente de energía para el trabajo mecánico, la electricidad y la recreación. El viento impulsa los viajes de los barcos de vela por los océanos de la Tierra. Los globos aerostáticos utilizan el viento para realizar viajes cortos, y los vuelos a motor lo utilizan para aumentar la sustentación y reducir el consumo de combustible. Las áreas de cizalladura del viento causadas por diversos fenómenos meteorológicos pueden provocar situaciones peligrosas para las aeronaves. Cuando los vientos se vuelven fuertes, los árboles y las estructuras hechas por el hombre pueden resultar dañados o destruidos.
Los vientos pueden dar forma a las formas del relieve a través de diversos procesos eólicos , como la formación de suelos fértiles (por ejemplo, el loess ) y la erosión . El polvo de los grandes desiertos puede desplazarse a grandes distancias desde su región de origen gracias a los vientos predominantes ; los vientos acelerados por la topografía accidentada y asociados a las erupciones de polvo han recibido nombres regionales en diversas partes del mundo debido a sus importantes efectos en esas regiones. El viento también afecta a la propagación de los incendios forestales. Los vientos pueden dispersar las semillas de diversas plantas, lo que permite la supervivencia y dispersión de esas especies vegetales, así como de las poblaciones de insectos voladores y aves. Cuando se combina con temperaturas frías, el viento tiene un impacto negativo en el ganado. El viento afecta a las reservas de alimentos de los animales, así como a sus estrategias de caza y defensa.
El viento es causado por diferencias en la presión atmosférica, que se deben principalmente a las diferencias de temperatura. Cuando existe una diferencia en la presión atmosférica , el aire se mueve desde el área de mayor a menor presión, lo que da como resultado vientos de diferentes velocidades. En un planeta en rotación, el aire también será desviado por el efecto Coriolis , excepto exactamente en el ecuador. A nivel mundial, los dos principales factores impulsores de los patrones de viento a gran escala (la circulación atmosférica ) son el calentamiento diferencial entre el ecuador y los polos (diferencia en la absorción de energía solar que conduce a fuerzas de flotabilidad ) y la rotación del planeta . Fuera de los trópicos y por encima de los efectos de fricción de la superficie, los vientos a gran escala tienden a acercarse al equilibrio geostrófico . Cerca de la superficie de la Tierra, la fricción hace que el viento sea más lento de lo que sería de otra manera. La fricción superficial también hace que los vientos soplen más hacia adentro en áreas de baja presión. [1] [2]
Los vientos definidos por un equilibrio de fuerzas físicas se utilizan en la descomposición y el análisis de los perfiles de viento. Son útiles para simplificar las ecuaciones atmosféricas de movimiento y para hacer argumentos cualitativos sobre la distribución horizontal y vertical de los vientos horizontales. El componente geostrófico del viento es el resultado del equilibrio entre la fuerza de Coriolis y la fuerza del gradiente de presión. Fluye paralelo a las isobaras y se aproxima al flujo por encima de la capa límite atmosférica en las latitudes medias. [3] El viento térmico es la diferencia en el viento geostrófico entre dos niveles en la atmósfera. Existe solo en una atmósfera con gradientes de temperatura horizontales . [4] El componente ageostrófico del viento es la diferencia entre el viento real y el geostrófico, que es responsable de que el aire "llene" los ciclones con el tiempo. [5] El viento de gradiente es similar al viento geostrófico pero también incluye la fuerza centrífuga (o aceleración centrípeta ). [6]
La dirección del viento se expresa generalmente en términos de la dirección desde la que se origina. Por ejemplo, un viento del norte sopla de norte a sur. [7] Las veletas giran para indicar la dirección del viento. [8] En los aeropuertos, las mangas de viento indican la dirección del viento y también se pueden utilizar para estimar la velocidad del viento mediante el ángulo de suspensión. [9] La velocidad del viento se mide mediante anemómetros , que suelen utilizar copas giratorias o hélices. Cuando se necesita una alta frecuencia de medición (como en aplicaciones de investigación), el viento se puede medir mediante la velocidad de propagación de señales de ultrasonidos o mediante el efecto de la ventilación en la resistencia de un cable calentado. [10] Otro tipo de anemómetro utiliza tubos de Pitot que aprovechan la diferencia de presión entre un tubo interior y un tubo exterior que está expuesto al viento para determinar la presión dinámica, que luego se utiliza para calcular la velocidad del viento. [11]
Las velocidades sostenidas del viento se informan globalmente a una altura de 10 metros (33 pies) y se promedian en un período de tiempo de 10 minutos. Estados Unidos informa vientos en un promedio de 1 minuto para ciclones tropicales, [12] y un promedio de 2 minutos dentro de las observaciones meteorológicas. [13] India generalmente informa vientos en un promedio de 3 minutos. [14] Conocer el promedio de muestreo de viento es importante, ya que el valor de un viento sostenido de un minuto es típicamente un 14% mayor que un viento sostenido de diez minutos. [15] Una ráfaga corta de viento de alta velocidad se denomina ráfaga de viento ; una definición técnica de una ráfaga de viento es: los máximos que exceden la velocidad del viento más baja medida durante un intervalo de tiempo de diez minutos en 10 nudos (19 km/h; 12 mph) por períodos de segundos. Una borrasca es un aumento de la velocidad del viento por encima de un cierto umbral, que dura un minuto o más.
Para determinar los vientos en altura, las radiosondas determinan la velocidad del viento mediante GPS , navegación por radio o seguimiento por radar de la sonda. [16] Alternativamente, el movimiento de la posición del globo meteorológico original se puede rastrear desde el suelo visualmente utilizando teodolitos . [17] Las técnicas de teledetección para el viento incluyen SODAR , lidares Doppler y radares, que pueden medir el desplazamiento Doppler de la radiación electromagnética dispersada o reflejada por aerosoles o moléculas suspendidas , y los radiómetros y radares se pueden utilizar para medir la rugosidad de la superficie del océano desde el espacio o aviones. La rugosidad del océano se puede utilizar para estimar la velocidad del viento cerca de la superficie del mar sobre los océanos. Las imágenes de satélite geoestacionarios se pueden utilizar para estimar los vientos en la parte superior de las nubes en función de la distancia que se mueven las nubes de una imagen a la siguiente. La ingeniería eólica describe el estudio de los efectos del viento en el entorno construido, incluidos edificios, puentes y otros objetos artificiales.
Los modelos pueden proporcionar información espacial y temporal sobre el flujo de aire. La información espacial se puede obtener mediante la interpolación de datos de varias estaciones de medición, lo que permite el cálculo de datos horizontales. Alternativamente, se pueden utilizar perfiles, como el perfil logarítmico del viento , para obtener información vertical.
La información temporal se calcula generalmente resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes dentro de los modelos numéricos de predicción meteorológica , generando datos globales para los modelos de circulación general o datos regionales específicos. El cálculo de los campos de viento está influenciado por factores como los diferenciales de radiación , la rotación de la Tierra y la fricción, entre otros. [18] Resolver las ecuaciones de Navier-Stokes es un proceso numérico que requiere mucho tiempo, pero las técnicas de aprendizaje automático pueden ayudar a acelerar el tiempo de cálculo. [19]
Los modelos numéricos de predicción meteorológica han mejorado significativamente nuestra comprensión de la dinámica atmosférica y se han convertido en herramientas indispensables para la predicción meteorológica y la investigación climática . Al aprovechar datos espaciales y temporales, estos modelos permiten a los científicos analizar y predecir patrones de viento globales y regionales, lo que contribuye a nuestra comprensión del complejo sistema atmosférico de la Tierra.
Históricamente, la escala de fuerza del viento de Beaufort (creada por Beaufort ) proporciona una descripción empírica de la velocidad del viento basada en las condiciones marinas observadas. Originalmente era una escala de 13 niveles (0-12), pero durante la década de 1940, la escala se amplió a 18 niveles (0-17). [20] Existen términos generales que diferencian vientos de diferentes velocidades promedio como una brisa, un vendaval, una tormenta o un huracán. Dentro de la escala de Beaufort, los vientos con fuerza de vendaval se encuentran entre 28 nudos (52 km/h) y 55 nudos (102 km/h) con adjetivos precedentes como moderado, fresco, fuerte y completo utilizados para diferenciar la fuerza del viento dentro de la categoría de vendaval. [21] Una tormenta tiene vientos de 56 nudos (104 km/h) a 63 nudos (117 km/h). [22] La terminología para los ciclones tropicales difiere de una región a otra a nivel mundial. La mayoría de las cuencas oceánicas utilizan la velocidad media del viento para determinar la categoría de un ciclón tropical. A continuación se presenta un resumen de las clasificaciones utilizadas por los Centros Meteorológicos Especializados Regionales de todo el mundo:
La escala Fujita mejorada (Escala EF) mide la fuerza de los tornados utilizando los daños para estimar la velocidad del viento. Tiene seis niveles, desde daños visibles hasta destrucción total. Se utiliza en los Estados Unidos y en algunos otros países, incluidos Canadá y Francia, con pequeñas modificaciones. [24]
El modelo de estación representado en los mapas meteorológicos de superficie utiliza una púa de viento para mostrar tanto la dirección como la velocidad del viento. La púa de viento muestra la velocidad mediante "banderas" en el extremo.
Los vientos se representan soplando desde la dirección en la que se encuentra orientada la púa. Por lo tanto, un viento del noreste se representará con una línea que se extiende desde el círculo de nubes hacia el noreste, con banderas que indican la velocidad del viento en el extremo noreste de esta línea. [26] Una vez trazada en un mapa, se puede realizar un análisis de isotacas (líneas de velocidades del viento iguales). Las isotacas son particularmente útiles para diagnosticar la ubicación de la corriente en chorro en los gráficos de presión constante de nivel superior y generalmente se ubican en el nivel de 300 hPa o por encima de él. [27]
Los vientos del este, en promedio, dominan el patrón de flujo a través de los polos, los vientos del oeste soplan a través de las latitudes medias de la Tierra, hacia los polos de la dorsal subtropical , mientras que los vientos del este nuevamente dominan los trópicos .
Directamente debajo de la dorsal subtropical se encuentran las zonas de calmas ecuatoriales, o latitudes de caballos, donde los vientos son más suaves. Muchos de los desiertos de la Tierra se encuentran cerca de la latitud media de la dorsal subtropical, donde el descenso reduce la humedad relativa de la masa de aire. [28] Los vientos más fuertes se dan en las latitudes medias, donde el aire polar frío se encuentra con el aire cálido de los trópicos.
Los vientos alisios (también llamados alisios) son el patrón predominante de vientos superficiales del este que se encuentran en los trópicos hacia el ecuador de la Tierra . [29] Los vientos alisios soplan predominantemente desde el noreste en el hemisferio norte y desde el sureste en el hemisferio sur. [30] Los vientos alisios actúan como flujo rector de los ciclones tropicales que se forman sobre los océanos del mundo. [31] Los vientos alisios también dirigen el polvo africano hacia el oeste a través del Océano Atlántico hacia el Caribe, así como a partes del sureste de América del Norte. [32]
Un monzón es un viento predominante estacional que dura varios meses en las regiones tropicales. El término se utilizó por primera vez en inglés en la India, Bangladesh , Pakistán y los países vecinos para referirse a los fuertes vientos estacionales que soplan desde el océano Índico y el mar Arábigo en el suroeste y traen fuertes lluvias a la zona. [33] Su avance hacia los polos se acelera por el desarrollo de una depresión térmica sobre los continentes asiático, africano y norteamericano durante mayo a julio, y sobre Australia en diciembre. [34] [35] [36]
Los vientos del oeste o vientos del oeste predominantes son los vientos predominantes en las latitudes medias entre los 35 y los 65 grados de latitud . Estos vientos predominantes soplan de oeste a este, [37] [38] y dirigen los ciclones extratropicales de esta manera general. Los vientos son predominantemente del suroeste en el hemisferio norte y del noroeste en el hemisferio sur. [30] Son más fuertes en el invierno cuando la presión es menor sobre los polos, y más débiles durante el verano y cuando las presiones son mayores sobre los polos. [39]
Junto con los vientos alisios , los vientos del oeste permitieron una ruta comercial de ida y vuelta para los barcos de vela que cruzaban los océanos Atlántico y Pacífico, ya que los vientos del oeste conducen al desarrollo de fuertes corrientes oceánicas en los lados occidentales de los océanos en ambos hemisferios a través del proceso de intensificación occidental . [40] Estas corrientes oceánicas occidentales transportan agua cálida subtropical hacia los polos hacia las regiones polares . Los vientos del oeste pueden ser particularmente fuertes, especialmente en el hemisferio sur, donde hay menos tierra en las latitudes medias para hacer que el patrón de flujo se amplifique, lo que ralentiza los vientos. Los vientos del oeste más fuertes en las latitudes medias se encuentran dentro de una banda conocida como los Cuarenta Rugientes , entre 40 y 50 grados de latitud al sur del ecuador. [41] Los vientos del oeste juegan un papel importante en el transporte de las aguas y vientos cálidos ecuatoriales a las costas occidentales de los continentes, [42] [43] especialmente en el hemisferio sur debido a su vasta extensión oceánica.
Los vientos polares del este, también conocidos como células polares de Hadley, son vientos predominantes fríos y secos que soplan desde las zonas de alta presión de las altas presiones polares en los polos norte y sur hacia las zonas de baja presión dentro de los vientos del oeste en latitudes altas. A diferencia de los vientos del oeste, estos vientos predominantes soplan de este a oeste y suelen ser débiles e irregulares. [44] Debido al bajo ángulo del sol, el aire frío se acumula y se apacigua en el polo creando zonas de alta presión en la superficie, lo que obliga a una salida de aire hacia el ecuador; [45] esa salida se desvía hacia el oeste por el efecto Coriolis.
En las regiones costeras, las brisas marinas y terrestres pueden ser factores importantes en los vientos predominantes de un lugar. El mar se calienta por el sol más lentamente debido al mayor calor específico del agua en comparación con la tierra. A medida que aumenta la temperatura de la superficie de la tierra, la tierra calienta el aire que está sobre ella por conducción. El aire cálido es menos denso que el ambiente circundante y, por lo tanto, se eleva. [46] El aire más frío sobre el mar, ahora con mayor presión a nivel del mar , fluye hacia el interior en la presión más baja, creando una brisa más fría cerca de la costa. Un viento de fondo a lo largo de la costa fortalece o debilita la brisa marina, dependiendo de su orientación con respecto a la fuerza de Coriolis. [47]
Por la noche, la tierra se enfría más rápidamente que el océano debido a las diferencias en sus valores de calor específico. Este cambio de temperatura hace que la brisa marina diurna se disipe. Cuando la temperatura en tierra firme desciende por debajo de la temperatura en alta mar, la presión sobre el agua será menor que la de la tierra, lo que genera una brisa terrestre, siempre que un viento terrestre no sea lo suficientemente fuerte como para oponerse a ella. [48]
En superficies elevadas, el calentamiento del suelo supera el calentamiento del aire circundante a la misma altitud sobre el nivel del mar , lo que crea una baja térmica asociada sobre el terreno y mejora cualquier baja térmica que hubiera existido de otra manera, [49] [50] y cambia la circulación del viento de la región. En áreas donde hay una topografía accidentada que interrumpe significativamente el flujo del viento ambiental, la circulación del viento entre montañas y valles es el contribuyente más importante a los vientos predominantes. Las colinas y los valles distorsionan sustancialmente el flujo de aire al aumentar la fricción entre la atmósfera y la masa terrestre al actuar como un bloqueo físico para el flujo, desviando el viento paralelo a la cordillera justo aguas arriba de la topografía, lo que se conoce como un chorro de barrera . Este chorro de barrera puede aumentar el viento de bajo nivel en un 45%. [51] La dirección del viento también cambia debido al contorno de la tierra. [52]
Si hay un paso en la cordillera, los vientos lo atravesarán con una velocidad considerable debido al principio de Bernoulli que describe una relación inversa entre velocidad y presión. El flujo de aire puede permanecer turbulento y errático durante cierta distancia a favor del viento hacia el campo más llano. Estas condiciones son peligrosas para los aviones que ascienden y descienden . [52] Los vientos fríos que se aceleran a través de los huecos de las montañas han recibido nombres regionales. En América Central, los ejemplos incluyen el viento Papagayo , el viento Panamá y el viento Tehuano . En Europa, vientos similares se conocen como Bora , Tramontana y Mistral . Cuando estos vientos soplan sobre aguas abiertas, aumentan la mezcla de las capas superiores del océano que eleva las aguas frías y ricas en nutrientes a la superficie, lo que conduce a un aumento de la vida marina. [53]
En las zonas montañosas, la distorsión local del flujo de aire se vuelve grave. El terreno irregular se combina para producir patrones de flujo impredecibles y turbulencia, como rotores , que pueden estar coronados por nubes lenticulares . Se desarrollan fuertes corrientes ascendentes , descendentes y remolinos a medida que el aire fluye sobre colinas y valles descendentes. La precipitación orográfica ocurre en el lado barlovento de las montañas y es causada por el movimiento ascendente del aire de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, también conocido como flujo ascendente, lo que resulta en enfriamiento adiabático y condensación. En las partes montañosas del mundo sujetas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios), generalmente prevalece un clima más húmedo en el lado barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o a sotavento. La humedad se elimina por elevación orográfica, dejando aire más seco en el lado de sotavento descendente y generalmente más cálido, donde se observa una sombra de lluvia . [54]
Los vientos que soplan sobre las montañas hacia elevaciones más bajas se conocen como vientos descendentes. Estos vientos son cálidos y secos. En Europa, a sotavento de los Alpes , se conocen como foehn . En Polonia, un ejemplo es el halny wiatr. En Argentina, el nombre local para los vientos descendentes es zonda . En Java, el nombre local para tales vientos es koembang. En Nueva Zelanda, se conocen como el arco del Noroeste , y están acompañados por la formación de nubes que les da nombre y que ha inspirado obras de arte a lo largo de los años. [55] En las Grandes Llanuras de los Estados Unidos, estos vientos se conocen como chinook . Los vientos descendentes también ocurren en las estribaciones de los montes Apalaches de los Estados Unidos, [56] y pueden ser tan fuertes como otros vientos descendentes [57] e inusuales en comparación con otros vientos foehn en que la humedad relativa generalmente cambia poco debido al aumento de humedad en la masa de aire de origen. [58] En California, los vientos descendentes se canalizan a través de pasos de montaña, lo que intensifica su efecto; entre ellos, los vientos de Santa Ana y los vientos del atardecer . Las velocidades del viento durante el efecto del viento descendente pueden superar los 160 kilómetros por hora (99 mph). [59]
La cizalladura del viento, a veces denominada gradiente de viento , es una diferencia en la velocidad y dirección del viento en una distancia relativamente corta en la atmósfera de la Tierra. [60] La cizalladura del viento se puede dividir en componentes verticales y horizontales, con la cizalladura del viento horizontal vista a lo largo de los frentes meteorológicos y cerca de la costa, [61] y la cizalladura vertical típicamente cerca de la superficie, [62] aunque también en niveles más altos en la atmósfera cerca de chorros de nivel superior y zonas frontales en lo alto. [63]
La cizalladura del viento es en sí misma un fenómeno meteorológico a microescala que ocurre en una distancia muy pequeña, pero puede estar asociada con características meteorológicas a escala mesoescalar o sinóptica, como líneas de turbonadas y frentes fríos . Se observa comúnmente cerca de microrráfagas y ráfagas descendentes causadas por tormentas eléctricas , [64] frentes meteorológicos, áreas de vientos de bajo nivel localmente más altos denominados chorros de bajo nivel, cerca de montañas, [65] inversiones de radiación que ocurren debido a cielos despejados y vientos en calma, edificios, [66] turbinas eólicas , [67] y veleros . [68] La cizalladura del viento tiene un efecto significativo en el control de las aeronaves durante el despegue y el aterrizaje, [69] y fue una causa importante de accidentes de aviación que implicaron grandes pérdidas de vidas en los Estados Unidos. [64]
El movimiento del sonido a través de la atmósfera se ve afectado por la cizalladura del viento, que puede doblar el frente de onda, haciendo que se escuchen sonidos donde normalmente no se escucharían, o viceversa. [70] La fuerte cizalladura vertical del viento dentro de la troposfera también inhibe el desarrollo de ciclones tropicales , [71] pero ayuda a organizar tormentas eléctricas individuales para que vivan ciclos de vida más largos que luego pueden producir condiciones climáticas severas . [72] El concepto de viento térmico explica cómo las diferencias en la velocidad del viento con la altura dependen de las diferencias de temperatura horizontales y explica la existencia de la corriente en chorro . [73]
Como fuerza natural, el viento era a menudo personificado por uno o más dioses del viento o como una expresión de lo sobrenatural en muchas culturas. Vayu es el dios védico e hindú del viento. [74] [75] Los dioses griegos del viento incluyen a Boreas , Notus , Eurus y Zephyrus . [75] Eolo , en diversas interpretaciones el gobernante o guardián de los cuatro vientos, también ha sido descrito como Astreus , el dios del anochecer que engendró los cuatro vientos con Eos , diosa del amanecer. Los antiguos griegos también observaban el cambio estacional de los vientos, como lo demuestra la Torre de los Vientos en Atenas . [75] Venti son los dioses romanos de los vientos. [76] Fūjin es el dios japonés del viento y es uno de los dioses sintoístas más antiguos . Según la leyenda, estuvo presente en la creación del mundo y fue el primero en dejar salir los vientos de su bolsa para limpiar el mundo de niebla. [77] En la mitología nórdica , Njörðr es el dios del viento. [75] También hay cuatro dvärgar ( enanos nórdicos ), llamados Norðri, Suðri, Austri y Vestri , y probablemente los cuatro ciervos de Yggdrasil , personifican los cuatro vientos y son paralelos a los cuatro dioses griegos del viento. [78] Stribog es el nombre del dios eslavo de los vientos, el cielo y el aire. Se dice que es el antepasado (abuelo) de los vientos de las ocho direcciones. [75]
Kamikaze es una palabra japonesa, generalmente traducida como viento divino, que se cree que es un regalo de los dioses. Se sabe que el término se usó por primera vez como el nombre de un par o serie de tifones que se dice que salvaron a Japón de dos flotas mongolas bajo el mando de Kublai Khan que atacaron Japón en 1274 y nuevamente en 1281. [79] Viento protestante es el nombre de la tormenta que disuadió a la Armada española de una invasión de Inglaterra en 1588 donde el viento jugó un papel fundamental, [80] o los vientos favorables que permitieron a Guillermo de Orange invadir Inglaterra en 1688. [81] Durante la campaña egipcia de Napoleón , los soldados franceses lo pasaron mal con el viento khamsin : cuando la tormenta apareció "como una mancha de sangre en el cielo distante", los otomanos fueron a ponerse a cubierto, mientras que los franceses "no reaccionaron hasta que fue demasiado tarde, luego se ahogaron y se desmayaron en las paredes de polvo cegadoras y sofocantes". [82] Durante la Campaña del Norte de África de la Segunda Guerra Mundial, "las tropas aliadas y alemanas se vieron obligadas varias veces a detenerse en mitad de la batalla debido a las tormentas de arena causadas por el khamsin... Los granos de arena arremolinados por el viento cegaron a los soldados y crearon perturbaciones eléctricas que hicieron que las brújulas fueran inútiles". [83]
Hay muchas formas diferentes de barcos de vela, pero todos tienen ciertas cosas básicas en común. A excepción de los barcos de rotor que utilizan el efecto Magnus , todos los barcos de vela tienen un casco , aparejos y al menos un mástil para sostener las velas que utilizan el viento para impulsar el barco. [84] Los viajes oceánicos en barco de vela pueden durar muchos meses, [85] y un peligro común es quedarse encalmado debido a la falta de viento, [86] o ser desviado del curso por tormentas severas o vientos que no permiten avanzar en la dirección deseada. [87] Una tormenta severa podría provocar un naufragio y la pérdida de todas las manos. [88] Los barcos de vela solo pueden llevar una cierta cantidad de suministros en su bodega , por lo que tienen que planificar los viajes largos con cuidado para incluir las provisiones adecuadas , incluida agua dulce. [89]
En el caso de los aviones aerodinámicos que operan en relación con el aire, los vientos afectan la velocidad terrestre [90] y, en el caso de los vehículos más ligeros que el aire, el viento puede desempeñar un papel significativo o solitario en su movimiento y trayectoria terrestre [91] . La velocidad del viento en la superficie es generalmente el factor principal que rige la dirección de las operaciones de vuelo en un aeropuerto, y las pistas de aterrizaje están alineadas para tener en cuenta las direcciones comunes del viento del área local. Si bien despegar con viento de cola puede ser necesario en determinadas circunstancias, generalmente es deseable un viento en contra . Un viento de cola aumenta la distancia de despegue necesaria y disminuye el gradiente de ascenso [92] .
Los antiguos cingaleses de Anuradhapura y otras ciudades de Sri Lanka utilizaban los vientos monzónicos para alimentar hornos ya en el año 300 a. C. Los hornos se construían en el camino de los vientos monzónicos para llevar las temperaturas en el interior hasta 1200 °C (2190 °F). [93] Un molino de viento rudimentario se utilizó para alimentar un órgano en el siglo I d. C. [94] Más tarde se construyeron molinos de viento en Sistán , Afganistán , a partir del siglo VII d. C. Estos eran molinos de viento de eje vertical, [95] con aspas cubiertas de esteras de juncos o tela. Estos molinos de viento se utilizaban para moler maíz y extraer agua, y se utilizaban en las industrias de molienda de harina y de caña de azúcar. [96] Los molinos de viento de eje horizontal se utilizaron más tarde ampliamente en el noroeste de Europa para moler harina a partir de la década de 1180, y todavía existen muchos molinos de viento holandeses.
La energía eólica es ahora una de las principales fuentes de energía renovable , y su uso está creciendo rápidamente, impulsado por la innovación y la caída de los precios. [97] La mayor parte de la capacidad instalada en energía eólica es terrestre , pero la energía eólica marina ofrece un gran potencial ya que las velocidades del viento suelen ser más altas y más constantes lejos de la costa. [98] La energía eólica, la energía cinética del aire, es proporcional a la tercera potencia de la velocidad del viento. La ley de Betz describe el límite superior teórico de qué fracción de esta energía pueden extraer las turbinas eólicas, que es aproximadamente el 59%. [99]
El viento ocupa un lugar destacado en varios deportes populares, entre ellos el ala delta recreativo , los globos aerostáticos , el vuelo de cometas , el snowkite , el kite landboarding , el kite surf , el parapente , la vela y el windsurf . En el vuelo sin motor, los gradientes de viento justo por encima de la superficie afectan a las fases de despegue y aterrizaje del vuelo de un planeador . El gradiente de viento puede tener un efecto notable en los despegues desde tierra , también conocidos como lanzamientos con cabrestante o lanzamientos con cable. Si el gradiente de viento es significativo o repentino, o ambos, y el piloto mantiene la misma actitud de cabeceo, la velocidad aerodinámica indicada aumentará, posiblemente superando la velocidad máxima de remolque del despegue desde tierra. El piloto debe ajustar la velocidad aerodinámica para lidiar con el efecto del gradiente. [100] Al aterrizar, la cizalladura del viento también es un peligro, especialmente cuando los vientos son fuertes. A medida que el planeador desciende a través del gradiente de viento en la aproximación final al aterrizaje, la velocidad aerodinámica disminuye mientras que la tasa de caída aumenta, y no hay tiempo suficiente para acelerar antes del contacto con el suelo. El piloto debe anticipar el gradiente del viento y utilizar una velocidad de aproximación más alta para compensarlo. [101]
En los climas áridos, la principal fuente de erosión es el viento. [102] La circulación general del viento mueve pequeñas partículas como el polvo a través de océanos anchos a miles de kilómetros a sotavento de su punto de origen, [103] lo que se conoce como deflación. Los vientos del oeste en las latitudes medias del planeta impulsan el movimiento de las corrientes oceánicas de oeste a este a través de los océanos del mundo. El viento tiene un papel muy importante al ayudar a las plantas y otros organismos inmóviles en la dispersión de semillas, esporas, polen, etc. Aunque el viento no es la forma principal de dispersión de semillas en las plantas, proporciona dispersión para un gran porcentaje de la biomasa de las plantas terrestres.
La erosión puede ser el resultado del movimiento de material por el viento. Hay dos efectos principales. Primero, el viento hace que las partículas pequeñas se levanten y, por lo tanto, se muevan a otra región. Esto se llama deflación. Segundo, estas partículas suspendidas pueden impactar en objetos sólidos causando erosión por abrasión (sucesión ecológica). La erosión eólica generalmente ocurre en áreas con poca o ninguna vegetación, a menudo en áreas donde no hay suficientes lluvias para sustentar la vegetación. Un ejemplo es la formación de dunas de arena , en una playa o en un desierto. [104] El loess es un sedimento homogéneo, típicamente no estratificado, poroso, friable , ligeramente coherente, a menudo calcáreo, de grano fino, limoso , de color amarillo pálido o beige, arrastrado por el viento (eólico) . [105] Generalmente se presenta como un depósito de manta extendido que cubre áreas de cientos de kilómetros cuadrados y decenas de metros de espesor. El loess a menudo se encuentra en caras empinadas o verticales. [106] El loess tiende a convertirse en suelos muy ricos. En condiciones climáticas adecuadas, las zonas con loess se encuentran entre las más productivas desde el punto de vista agrícola del mundo. [107] Los depósitos de loess son geológicamente inestables por naturaleza y se erosionan muy fácilmente. Por lo tanto, los agricultores suelen plantar cortavientos (como árboles y arbustos grandes) para reducir la erosión eólica del loess. [102]
A mediados del verano (julio en el hemisferio norte), los vientos alisios que se desplazan hacia el oeste al sur de la dorsal subtropical que se desplaza hacia el norte se expanden hacia el noroeste desde el Caribe hasta el sureste de Norteamérica. Cuando el polvo del Sahara que se desplaza por la periferia sur de la dorsal dentro del cinturón de vientos alisios se desplaza sobre la tierra, se suprime la lluvia y el cielo cambia de un aspecto azul a uno blanco, lo que conduce a un aumento de los atardeceres rojos. Su presencia afecta negativamente a la calidad del aire al aumentar el recuento de partículas en suspensión. [108] Más del 50% del polvo africano que llega a los Estados Unidos afecta a Florida. [109] Desde 1970, los brotes de polvo han empeorado debido a los períodos de sequía en África. Existe una gran variabilidad en el transporte de polvo al Caribe y Florida de un año a otro. [110] Los eventos de polvo se han relacionado con un deterioro de la salud de los arrecifes de coral en el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [111] Columnas de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , las cuales, combinadas con contaminantes, se extienden grandes distancias a favor del viento, o hacia el este, hasta América del Norte. [103]
Existen nombres locales para los vientos asociados con las tormentas de arena y polvo. El Calima lleva polvo en los vientos del sureste a las islas Canarias . [112] El Harmattan lleva polvo durante el invierno al Golfo de Guinea . [113] El Sirocco lleva polvo desde el norte de África al sur de Europa debido al movimiento de ciclones extratropicales a través del Mediterráneo. [114] Los sistemas de tormentas de primavera que se mueven a través del mar Mediterráneo oriental hacen que el polvo se transporte a través de Egipto y la península Arábiga , que se conocen localmente como Khamsin . [115] El Shamal es causado por frentes fríos que levantan polvo a la atmósfera durante días a través de los estados del Golfo Pérsico . [116]
La dispersión de semillas por el viento, o anemocoria , es uno de los medios más primitivos de dispersión. La dispersión por el viento puede adoptar una de dos formas principales: las semillas pueden flotar en la brisa o, alternativamente, pueden revolotear hasta el suelo. [117] Los ejemplos clásicos de estos mecanismos de dispersión incluyen los dientes de león ( Taraxacum spp., Asteraceae ), que tienen un vilano plumoso adherido a sus semillas y pueden dispersarse a largas distancias, y los arces ( Acer (género) spp., Sapindaceae ), que tienen semillas aladas y revolotean hasta el suelo. Una restricción importante en la dispersión por el viento es la necesidad de una producción abundante de semillas para maximizar la probabilidad de que una semilla caiga en un sitio adecuado para la germinación . También existen fuertes restricciones evolutivas en este mecanismo de dispersión. Por ejemplo, las especies de Asteraceae en islas tendían a tener capacidades de dispersión reducidas (es decir, mayor masa de semillas y vilano más pequeño) en relación con la misma especie en el continente. [118] La dependencia de la dispersión eólica es común entre muchas especies de malezas o ruderales . Entre los mecanismos inusuales de dispersión eólica se encuentran las plantas rodantes . Un proceso relacionado con la anemocoria es la anemofilia , que es el proceso en el que el polen se distribuye por el viento. Grandes familias de plantas se polinizan de esta manera, lo que se favorece cuando los individuos de la especie vegetal dominante están espaciados muy cerca entre sí. [119]
El viento también limita el crecimiento de los árboles. En las costas y montañas aisladas, la línea de árboles suele ser mucho más baja que en altitudes correspondientes del interior y en sistemas montañosos más grandes y complejos, porque los vientos fuertes reducen el crecimiento de los árboles. Los vientos fuertes erosionan los suelos delgados [120] y dañan las ramas y las ramitas. Cuando los vientos fuertes derriban o arrancan árboles, el proceso se conoce como derribo por el viento . Esto es más probable en las laderas de barlovento de las montañas, y los casos graves generalmente ocurren en rodales de árboles que tienen 75 años o más [121] . Las variedades de plantas cercanas a la costa, como la pícea de Sitka y la uva de mar [122] , son podadas por el viento y la niebla salina cerca de la costa [123] .
El viento también puede causar daños a las plantas a través de la abrasión de la arena. Los vientos fuertes levantan arena suelta y tierra vegetal y la lanzan por el aire a velocidades que van desde 25 millas por hora (40 km/h) hasta 40 millas por hora (64 km/h). Esta arena arrastrada por el viento causa un daño extenso a las plántulas de las plantas porque rompe las células de la planta, haciéndolas vulnerables a la evaporación y la sequía. Utilizando un chorro de arena mecánico en un entorno de laboratorio, los científicos afiliados al Servicio de Investigación Agrícola estudiaron los efectos de la abrasión de la arena arrastrada por el viento en las plántulas de algodón. El estudio mostró que las plántulas respondieron al daño creado por la abrasión de la arena arrastrada por el viento cambiando la energía del crecimiento del tallo y la raíz al crecimiento y la reparación de los tallos dañados. [124] Después de un período de cuatro semanas, el crecimiento de la plántula volvió a ser uniforme en toda la planta, como lo era antes de que se produjera la abrasión de la arena arrastrada por el viento. [125]
Además de los gametos de las plantas (semillas), el viento también ayuda a los enemigos de las plantas: las esporas y otros propágulos de los patógenos de las plantas son aún más ligeros y capaces de viajar largas distancias. [126] Se sabe que algunas enfermedades de las plantas han viajado a través de mares marginales [127] e incluso océanos enteros. [128] Los humanos no pueden prevenir o incluso ralentizar la dispersión de patógenos de las plantas por el viento, por lo que requieren predicción y mejora. [129]
El ganado vacuno y ovino es propenso al enfriamiento por el viento causado por una combinación de viento y temperaturas frías, cuando los vientos superan los 40 kilómetros por hora (25 mph), lo que hace que sus cubiertas de pelo y lana sean ineficaces. [130] Aunque los pingüinos utilizan una capa de grasa y plumas para ayudar a protegerse del frío tanto en el agua como en el aire, sus aletas y patas son menos inmunes al frío. En los climas más fríos, como la Antártida , los pingüinos emperador utilizan el comportamiento de acurrucamiento para sobrevivir al viento y al frío, alternando continuamente los miembros en el exterior del grupo reunido, lo que reduce la pérdida de calor en un 50%. [131] Los insectos voladores , un subconjunto de los artrópodos , son arrastrados por los vientos predominantes, [132] mientras que las aves siguen su propio curso aprovechando las condiciones del viento, para volar o planear. [133] Como tal, los patrones de líneas finas dentro de las imágenes del radar meteorológico , asociados con los vientos convergentes, están dominados por el retorno de los insectos. [134] La migración de aves, que tiende a ocurrir durante la noche dentro de los 7000 pies (2100 m) más bajos de la atmósfera de la Tierra , contamina los perfiles de viento recogidos por el radar meteorológico, en particular el WSR-88D , al aumentar los retornos de viento ambiental de 15 nudos (28 km/h) a 30 nudos (56 km/h). [135]
Las picas usan una pared de guijarros para almacenar plantas secas y hierbas para el invierno con el fin de proteger la comida de ser arrastrada por el viento. [136] Las cucarachas usan vientos leves que preceden a los ataques de depredadores potenciales , como los sapos , para sobrevivir a sus encuentros. Sus cercos son muy sensibles al viento y les ayudan a sobrevivir a la mitad de sus ataques. [137] Los alces tienen un agudo sentido del olfato que puede detectar posibles depredadores a barlovento a una distancia de 0,5 millas (800 m). [138] Los aumentos del viento por encima de los 15 kilómetros por hora (9,3 mph) indican a las gaviotas hiperbóreas que aumenten su búsqueda de alimento y sus ataques aéreos a los araos de pico grueso . [139]
Se sabe que los vientos fuertes causan daños, dependiendo de la magnitud de su velocidad y diferencial de presión. Las presiones del viento son positivas en el lado de barlovento de una estructura y negativas en el lado de sotavento. Las ráfagas de viento poco frecuentes pueden hacer que los puentes colgantes mal diseñados se balanceen. Cuando las ráfagas de viento tienen una frecuencia similar al balanceo del puente, el puente puede destruirse más fácilmente, como lo que ocurrió con el puente Tacoma Narrows en 1940. [140] Las velocidades del viento tan bajas como 23 nudos (43 km/h) pueden provocar cortes de energía debido a que las ramas de los árboles interrumpen el flujo de energía a través de las líneas eléctricas. [141] Si bien no se garantiza que ninguna especie de árbol resista los vientos con fuerza de huracán, aquellos con raíces poco profundas son más propensos a arrancarse, y los árboles frágiles como el eucalipto , el hibisco marino y el aguacate son más propensos a sufrir daños. [142] Los vientos con fuerza de huracán causan daños sustanciales a las casas móviles y comienzan a dañar estructuralmente las casas con cimientos. Se sabe que los vientos de esta fuerza debido a los vientos descendentes del terreno rompen ventanas y pulen la pintura de los automóviles. [59] Una vez que los vientos superan los 135 nudos (250 km/h), las casas se derrumban por completo y se producen daños significativos en los edificios más grandes. La destrucción total de las estructuras artificiales ocurre cuando los vientos alcanzan los 175 nudos (324 km/h). La escala Saffir-Simpson y la escala Fujita mejorada fueron diseñadas para ayudar a estimar la velocidad del viento a partir del daño causado por vientos fuertes relacionados con ciclones tropicales y tornados , y viceversa. [143] [144]
La isla Barrow de Australia tiene el récord de la ráfaga de viento más fuerte, alcanzando 408 km/h (253 mph) durante el ciclón tropical Olivia el 10 de abril de 1996, superando el récord anterior de 372 km/h (231 mph) establecido en el monte Washington (Nuevo Hampshire) en la tarde del 12 de abril de 1934. [145]
La intensidad de los incendios forestales aumenta durante las horas del día. Por ejemplo, la velocidad de combustión de los troncos que arden lentamente es hasta cinco veces mayor durante el día debido a la menor humedad, el aumento de las temperaturas y el aumento de la velocidad del viento. [146] La luz del sol calienta el suelo durante el día y hace que las corrientes de aire suban y bajen durante la noche a medida que la tierra se enfría. Los incendios forestales son avivados por estos vientos y a menudo siguen las corrientes de aire sobre colinas y valles. [147] Las operaciones de lucha contra incendios forestales de los Estados Unidos giran en torno a un día de 24 horas que comienza a las 10:00 a. m. debido al aumento predecible de la intensidad que resulta del calor diurno. [148]
El viento solar es muy diferente del viento terrestre, ya que su origen es el Sol y está compuesto por partículas cargadas que han escapado de la atmósfera solar. De manera similar al viento solar, el viento planetario está compuesto por gases ligeros que escapan de las atmósferas planetarias. Durante largos períodos de tiempo, el viento planetario puede cambiar radicalmente la composición de las atmósferas planetarias.
El viento más rápido jamás registrado provino del disco de acreción del agujero negro IGR J17091-3624 . Su velocidad es de 20.000.000 millas por hora (32.000.000 km/h), lo que supone el 3% de la velocidad de la luz . [149]
El viento hidrodinámico dentro de la parte superior de la atmósfera de un planeta permite que elementos químicos ligeros como el hidrógeno se desplacen hasta la exobase , el límite inferior de la exosfera , donde los gases pueden alcanzar la velocidad de escape y entrar al espacio exterior sin impactar otras partículas de gas. Este tipo de pérdida de gas de un planeta al espacio se conoce como viento planetario. [150] Este proceso a lo largo del tiempo geológico hace que los planetas ricos en agua, como la Tierra, evolucionen a planetas como Venus . [151] Además, los planetas con atmósferas inferiores más calientes podrían acelerar la tasa de pérdida de hidrógeno. [152]
En lugar de aire, el viento solar es una corriente de partículas cargadas —un plasma— expulsadas desde la atmósfera superior del Sol a una velocidad de 400 kilómetros por segundo (890.000 mph). [153] Se compone principalmente de electrones y protones con energías de alrededor de 1 keV . La corriente de partículas varía en temperatura y velocidad con el paso del tiempo. Estas partículas pueden escapar de la gravedad del Sol , en parte debido a la alta temperatura de la corona , [154] pero también debido a la alta energía cinética que las partículas ganan a través de un proceso que no se entiende bien. El viento solar crea la heliosfera , una vasta burbuja en el medio interestelar que rodea el Sistema Solar. [155] Los planetas requieren grandes campos magnéticos para reducir la ionización de su atmósfera superior por el viento solar. [152] Otros fenómenos causados por el viento solar incluyen las tormentas geomagnéticas que pueden destruir las redes eléctricas de la Tierra, [156] las auroras como las Luces del Norte , [157] y las colas de plasma de los cometas que siempre apuntan lejos del Sol. [158]
Los fuertes vientos de 300 kilómetros por hora (190 mph) en las cimas de las nubes de Venus rodean el planeta cada cuatro o cinco días terrestres. [159] Cuando los polos de Marte están expuestos a la luz solar después de su invierno, el CO2 congelado se sublima , creando vientos significativos que barren los polos a una velocidad de hasta 400 kilómetros por hora (250 mph), lo que posteriormente transporta grandes cantidades de polvo y vapor de agua sobre su paisaje . [160] Otros vientos marcianos han dado lugar a eventos de limpieza y remolinos de polvo . [161] [162] En Júpiter , las velocidades del viento de 100 metros por segundo (220 mph) son comunes en las corrientes en chorro zonales. [163] Los vientos de Saturno se encuentran entre los más rápidos del Sistema Solar. Los datos de Cassini-Huygens indicaron vientos máximos del este de 375 metros por segundo (840 mph). [164] En Urano , las velocidades del viento en el hemisferio norte alcanzan los 240 metros por segundo (540 mph) cerca de los 50 grados de latitud norte. [165] [166] [167] En las cimas de las nubes de Neptuno , los vientos predominantes varían en velocidad desde los 400 metros por segundo (890 mph) a lo largo del ecuador hasta los 250 metros por segundo (560 mph) en los polos. [168] A 70° de latitud S en Neptuno, una corriente en chorro de alta velocidad viaja a una velocidad de 300 metros por segundo (670 mph). [169] El viento más rápido en cualquier planeta conocido está en HD 80606 b, ubicado a 190 años luz de distancia, donde sopla a más de 11 000 mph o 5 km/s. [170]
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )Rugientes años cuarenta. Chirriantes vientos del oeste de los sesenta.
de un velero.
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