El efecto invernadero: cómo funciona y sus alcances
Esta lección es parte de Temario de Física de Undécimo año Lección 15 de 17Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 10 min de lectura
Si dejas un carro cerrado al sol del mediodía, al abrirlo sentirás que adentro hace mucho más calor que afuera. Algo parecido, aunque no igual, le pasa al planeta entero: la atmósfera retiene parte del calor que la Tierra emite y mantiene la superficie más caliente de lo que estaría sin ella. Ese fenómeno se llama efecto invernadero, y es a la vez una condición para la vida y, cuando se intensifica, un problema.
En esta lección vas a estudiar la física del efecto invernadero (qué radiación llega del Sol y cuál sale de la Tierra), sus alcances positivos y negativos, y a analizar una gráfica con las mediciones de dióxido de carbono (CO2) que se hacen en Mauna Loa desde 1958.
Definición
El efecto invernadero es el calentamiento que se produce cuando la atmósfera atrapa parte del calor que la superficie de la Tierra irradia hacia el espacio. Lo causan los gases de efecto invernadero, como el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), que absorben radiación infrarroja y la vuelven a emitir en todas las direcciones, incluida la superficie.
La radiación que llega del Sol y la que sale de la Tierra#
Todo cuerpo emite radiación electromagnética, y cuanto más caliente está, más corta es la longitud de onda en la que emite con más fuerza. El Sol, muchísimo más caliente que la Tierra, emite según la NASA sobre todo luz visible e infrarrojo cercano. La superficie terrestre absorbe buena parte de esa energía, se calienta y, como está mucho más fría que el Sol, emite energía cuyo máximo está en el infrarrojo térmico, de longitud de onda mucho mayor.
La diferencia de longitudes de onda es la clave del fenómeno: el aire es casi transparente a la luz visible del Sol, pero, como explica la NASA, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y otros gases en pequeñas cantidades son opacos a muchas longitudes de onda del infrarrojo térmico que sale de la superficie.
Alcances positivos y negativos de la radiación solar#
- Positivos: la luz del Sol mueve la fotosíntesis, base de casi todas las cadenas alimentarias; calienta el planeta, evapora el agua y mueve el ciclo del agua; se aprovecha en paneles solares y calentadores de agua; y, según la OMS, un poco de exposición a la radiación ultravioleta es necesaria para que el cuerpo fabrique vitamina D.
- Negativos: la OMS explica que la radiación ultravioleta en exceso es la principal causa de los cánceres de piel y que puede contribuir a las cataratas; por eso recomienda protegerse cuando el índice UV es de 3 o más.
Cómo funciona el efecto invernadero, paso a paso#
- La radiación del Sol, sobre todo visible e infrarrojo cercano, llega a la Tierra.
- Según la NASA, cerca del 29 % se refleja hacia el espacio (en las nubes, el hielo y otras superficies claras) y cerca del 23 % lo absorbe la propia atmósfera; el resto lo absorben el suelo y los océanos, que se calientan.
- La superficie caliente emite radiación infrarroja térmica hacia arriba.
- Las moléculas de gases de efecto invernadero absorben parte de ese infrarrojo. Según la NASA, al hacerlo su temperatura sube y emiten más infrarrojo térmico en todas las direcciones.
- Una parte de esa radiación regresa hacia la superficie, que recibe así energía del Sol y también de la atmósfera, y alcanza una temperatura mayor que si esos gases no existieran.
El nombre viene de los invernaderos de plantas, pero el mecanismo no es idéntico: un invernadero de vidrio se calienta sobre todo porque impide que el aire caliente suba y se mezcle con el de afuera, mientras que la atmósfera retiene calor porque sus gases absorben y reemiten radiación infrarroja.
Un experimento sencillo#
El programa del MEP propone cortar la parte superior de una botella transparente y colocarla sobre una pequeña planta al sol, junto a otra planta igual sin cubrir. Después de media hora, la planta cubierta se ve más afectada: dentro de la botella el aire caliente queda atrapado y la temperatura sube más que afuera. La botella hace el papel de la atmósfera en un modelo muy simplificado.
El lado positivo: sin efecto invernadero no habría vida como la conocemos#
El efecto invernadero no es un invento humano: existe porque la atmósfera tiene, de forma natural, vapor de agua y dióxido de carbono. La NASA señala que el vapor de agua es el gas de efecto invernadero más abundante. Según la misma agencia, el efecto invernadero natural eleva la temperatura media de la superficie a unos 15 °C, más de 30 grados por encima de la que tendría el planeta sin atmósfera.
Ejemplo. Con los datos de la NASA, ¿qué temperatura media tendría la superficie de la Tierra sin atmósfera?
Solución. Si con el efecto invernadero natural la media es de unos 15 °C y eso es más de 30 grados más caliente, sin atmósfera la media sería menor que 15 − 30 = −15 °C. Con una temperatura así, la mayor parte del agua del planeta estaría congelada.
Por eso el efecto invernadero siempre ha acompañado a la humanidad: gracias a él hay agua líquida, un clima templado en buena parte del planeta y las condiciones para los ecosistemas. El problema no es su existencia, sino su intensificación.
El lado negativo: el efecto invernadero aumentado#
Si aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero, la atmósfera retiene más infrarrojo y la superficie se calienta más. Según la NASA, la quema de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo ha aumentado la concentración de CO2 en la atmósfera, y la deforestación también contribuye; el metano proviene de fuentes naturales y humanas, y el óxido nitroso se produce, entre otras cosas, en prácticas agrícolas.
La NASA recoge la conclusión del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): es inequívoco que el aumento de CO2, metano y óxido nitroso en la atmósfera durante la era industrial se debe a las actividades humanas, y la influencia humana es el principal motor de muchos cambios observados en la atmósfera, el océano, las zonas heladas y la biosfera.
Las mediciones lo confirman. Según la Organización Meteorológica Mundial (OMM), en su informe del 23 de marzo de 2026, el año 2025 fue el segundo o el tercero más cálido registrado, con una temperatura media global de unos 1,43 °C por encima del promedio de 1850-1900, y los años de 2015 a 2025 fueron los once más cálidos registrados.
Los desechos también cuentan#
El manejo de los desechos se relaciona con el efecto invernadero. Según la NASA, el metano se libera, entre otras fuentes, en los rellenos sanitarios. Además, fabricar y transportar objetos nuevos consume energía, y cuando esa energía proviene de quemar combustibles fósiles se emite CO2. Por eso reducir, reutilizar y reciclar, que se estudian en la lección sobre desechos y riesgos naturales, también ayuda a no aumentar la cantidad de gases de efecto invernadero.
Análisis de gráficas: el CO₂ medido en Mauna Loa#
Desde 1958 se mide el CO2 del aire en el observatorio de Mauna Loa, en Hawái; la serie la publica el Laboratorio de Monitoreo Global de la NOAA. La concentración se expresa en partes por millón (ppm): 400 ppm significa que, de cada millón de moléculas de aire seco, 400 son de CO2. Estos son algunos promedios anuales:
| Año | CO2 (ppm) | Aumento respecto a la fila anterior (ppm) | Aumento medio por año (ppm) |
|---|---|---|---|
| 1960 | 316,91 | — | — |
| 1970 | 325,68 | 8,77 | 0,88 |
| 1980 | 338,76 | 13,08 | 1,31 |
| 1990 | 354,45 | 15,69 | 1,57 |
| 2000 | 369,71 | 15,26 | 1,53 |
| 2010 | 390,10 | 20,39 | 2,04 |
| 2020 | 414,21 | 24,11 | 2,41 |
| 2024 | 424,61 | 10,40 (en 4 años) | 2,60 |
Si graficas el año en el eje horizontal y la concentración en el vertical, obtienes una curva que sube siempre y que cada vez es más empinada. La pendiente entre dos puntos, (C2 − C1) / (t2 − t1), es el aumento medio por año. Que la pendiente crezca década tras década significa que el CO2 no solo aumenta, sino que aumenta cada vez más rápido.
Ejemplo. ¿Cuántas veces mayor fue el aumento medio anual de 2010 a 2020 que el de 1960 a 1970?
Solución. De 1960 a 1970: (325,68 − 316,91) / 10 = 0,877 ppm por año. De 2010 a 2020: (414,21 − 390,10) / 10 = 2,411 ppm por año. El cociente es 2,411 / 0,877 ≈ 2,75: el ritmo de aumento casi se triplicó.
La NOAA da también el panorama mundial: antes de la Revolución Industrial, que empezó a mediados del siglo XVIII, el CO2 atmosférico era de 280 ppm o menos; en 2024, el promedio mundial fue de 422,8 ppm, y en la década 2015-2024 el aumento anual se aceleró a 2,6 ppm por año.
Ponte a prueba#
¿Por qué se dice que el efecto invernadero natural es necesario para la vida?#
Porque mantiene la superficie terrestre mucho más caliente de lo que estaría sin atmósfera. Según la NASA, gracias a él la temperatura media es de unos 15 °C, más de 30 grados por encima de la que habría sin atmósfera, es decir, menos de −15 °C. Con esa temperatura casi toda el agua estaría congelada. El efecto invernadero permite el agua líquida y los ecosistemas que conocemos.
¿Cuánto aumentó en promedio cada año el CO₂ medido en Mauna Loa entre 1960 y 2020?#
Se calcula la pendiente entre los dos puntos de la tabla: (414,21 − 316,91) / (2020 − 1960) = 97,30 / 60 ≈ 1,62 ppm por año. Es un promedio de sesenta años: al comienzo del periodo el aumento anual era menor que 1 ppm y al final pasaba de 2 ppm, como muestra la última columna de la tabla.
¿Cuánto más CO₂ había en 2024 que antes de la Revolución Industrial, según la NOAA?#
En 2024, el promedio mundial fue de 422,8 ppm, y antes de la Revolución Industrial había 280 ppm o menos. La diferencia es de al menos 422,8 − 280 = 142,8 ppm. En proporción, 422,8 / 280 ≈ 1,51, así que la concentración es al menos un 51 % mayor que la preindustrial.
¿Por qué los gases de efecto invernadero dejan pasar la luz del Sol, pero retienen el calor que emite la Tierra?#
Porque son dos radiaciones con longitudes de onda distintas. El Sol, muy caliente, emite sobre todo luz visible e infrarrojo cercano, que en gran parte atraviesan la atmósfera. La superficie terrestre, mucho más fría, emite infrarrojo térmico, de longitud de onda mayor, y gases como el vapor de agua, el CO2 y el metano absorben muchas de esas longitudes de onda y reemiten parte de la energía hacia abajo.
¿Qué significa que la pendiente de la gráfica del CO₂ sea mayor cada década?#
La pendiente es el aumento medio por año. Si crece, el CO2 no solo sube, sino que sube cada vez más rápido. En la tabla pasó de unas 0,88 ppm por año en 1960-1970 a 2,41 ppm por año en 2010-2020 y a 2,60 ppm por año entre 2020 y 2024. Una curva cada vez más empinada indica que cada década se agrega a la atmósfera más CO2 que en la anterior.
Fuentes#
- Ministerio de Educación Pública — Programa de Estudio de Física, Educación Diversificada (PDF)
- NASA Science — Climate and Earth's Energy Budget
- NASA Science — Climate change: causes
- NOAA Global Monitoring Laboratory — Mauna Loa CO2 annual mean data (co2_annmean_mlo.txt)
- NOAA Climate.gov — Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide (21 de mayo de 2025)
- Organización Meteorológica Mundial — State of the Global Climate 2025 (23 de marzo de 2026)
- Organización Mundial de la Salud — Radiación ultravioleta (nota descriptiva)
También en Física
