Torbellino, leyes del

A pesar de que Aristarco de Samos en el siglo II aJ.C. comparó a nuestro planeta con una bola que daba vueltas sobre sí misma, durante siglos se creyó que la Tierra era plana y que, cada día, giraban en torno a ella el sol y las demás estrellas. La sistematización de las nuevas ideas acerca de los movimientos de la Tierra, en particular de traslación, contenida en De revolutionibus orbium coelestium (1543) de Copérnico tropezó con serias dificultades para abrirse camino, y buena muestra de ello es la forzada abjuración, en 1632, de Galileo Galilei.

El experimento que evidenció la rotación terrestre es muy tardío; teóricamente, con los descubrimientos de Newton podría haberse planteado, pero en la práctica resultaba imposible. No sería sino en 1851 cuando el físico francés Leon Foucault, a partir de la ley física de la invariabilidad del plano de oscilación del péndulo, pusiese de manifiesto la existencia del torbellino absoluto y, con él, de la rotación terrestre. Sin embargo, aun cuando Gustave Gaspard Coriolis había formulado su célebre teorema de 1843 y Foucault realizado el susodicho experimento ocho años después, hubo de transcurrir todavía un siglo para que algunos tratadistas iniciasen la valoración de la incidencia en la circulación atmosférica general de varios principios vinculados a la rotación terrestre; se trata de los principios de conservación del torbellino absoluto, momento de rotación del torbellino absoluto y conservación del momento de rotación en torno al eje de los polos.

El torbellino absoluto es el giro de un cuerpo o de la propia superficie terrestre en torno a la vertical; su velocidad viene dada por la fórmula w x sen a , siendo w la velocidad angular de la Tierra y a la latitud del punto considerado. A tenor de dicha expresión, la velocidad del torbellino absoluto, coincidente con la angular de la Tierra, resulta máxima en los polos, y nula en el ecuador. Por convención, se indica con signo positivo el torbellino de giro contrario a las manecillas del reloj, que es el del hemisferio norte, y se asigna el negativo al acorde con ellas, imperante en el hemisferio sur.

Las denominadas leyes del torbellino rigen la circulación atmosférica en latitudes altas y medias, mientras privaría el principio de conservación del momento de rotación en torno al eje de los polos en el ámbito intertropical. En la zona de circulación general del oeste, las columnas atmosféricas que guardan sus dimensiones, mantienen, en virtud del principio de inercia, la velocidad del torbellino adquirida en su hogar. Por ello, un flujo que pierda latitud, integrado por columnas atmosféricas en dichas condiciones, dado que estas poseen respecto de la superficie un torbellino relativo ciclónico, el flujo en cuestión adquiere una curvatura general ciclónica, incurvándose hacia el este; rumbo que también seguiría un flujo que, compuesto por columnas de las expresadas características, ganara latitud, recibiendo curvatura anticiclónica. En suma, el principio de conservación del torbellino absoluto determinaría la preponderancia de la circulación general del oeste en latitudes altas y medias.

Situación diferente se plantea con modificación en las dimensiones de las columnas; si bien éstas, por el propio efecto de la gravedad, mantienen la perpendicularidad a la superficie terrestre y la simetría de giro en torno a su eje, con movimiento uniforme, de manera que resulta de aplicación el momento de rotación (v x r =v´ x r´). A tenor de ello, la columna que incrementa su radio de giro, reduce paralela y proporcionalmente la velocidad de éste, y viceversa. Se justifica así la aparente contradicción que supone la rotación anticiclónica de masas de aire que pierden latitud. El efecto hidrodinámico del obstáculo, con su sucesión de curvatura anticiclónica y ciclónica, constituye una manifestación específica del principio de conservación del momento de rotación del torbellino absoluto.

A diferencia de la velocidad angular, idéntica para todos los puntos del planeta, la lineal varía con la latitud, es máxima en el ecuador (465 m/s) y nula en los polos. Asimismo ha de considerarse que la masa gaseosa que constituye la atmósfera carece de la consistencia y rigidez de una superficie sólida; y, en consecuencia, los contrastes latitudinales de velocidad propician la fragmentación y los desplazamientos meridianos. El movimiento de rotación terrestre en torno al eje de los polos obedece asimismo al principio de conservación del momento de rotación; en virtud de mismo, el flujo que, en el ámbito de vigencia del principio de conservación del momento de rotación en torno al eje de los polos, pierde latitud, aumenta su radio de giro, al penetrar paralelos de mayor diámetro, reduciendo, por tanto, su velocidad lineal, y quedando retrasado respecto de la rotación W®E. La evolución resulta inversa para el flujo que gana latitud y alcanza círculos de radio cada vez menor (r = R x cos a), acrecentando, en consecuencia, su velocidad lineal de rotación, que, al exceder, la del punto de llegada, motiva una corriente del oeste, en el sentido de la rotación terrestre. Algunos tratadistas encuentran en este mecanismo la justificación del flujo del este, que priva, a los diferentes niveles, en el ámbito intertropical.