¿Cómo funcionan los globos meteorológicos?

¿Cómo funcionan los globos meteorológicos?

Las estaciones de Servicios Meteorológicos Nacionales existen para registrar las variables atmosféricas como la dirección del viento, la humedad, la temperatura o su presión dentro de la estratósfera. Tienen el propósito de aportar datos importantes a la Organización Meteorológica Mundial (OMM) para prever cambios y fenómenos ambientales.

Para llevar el registro de dichos datos son necesarias las radiosondas, implementadas en globos meteorológicos.

¿Qué son los globos meteorológicos?

Los globos meteorológicos son vehículos que se desplazan por la estratósfera alcanzando hasta 15 kilómetros de altura. Funcionan como herramientas de investigación científica que realizan vuelos por tiempo prolongado y recopilan información sobre la temperatura, la velocidad, dirección y presión del viento.

Dentro del globo se integran varios sistemas. Su funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes, con un empuje ascensional de gas liviano, ya sea por Hidrógeno o Helio, que se extiende dentro de toda su envoltura.

¿Por qué se necesitan sus datos?

En adición, los globos meteorológicos están integrados con radiosondas, dispositivos que registran los cambios durante el vuelo. Dichos datos llegan a la base principal de transmisión y se genera información sobre estados actuales y futuros de la atmósfera. Una vez que los datos son procesados en las estaciones, se distribuyen por medio de la red de telecomunicaciones de la OMM con predicciones a escalas locales, regionales y mundiales.

Composición

El globo se compone por dos sistemas principales. Por un lado, el material del globo a elevar junto a su telemetría de altura, y por otro lado elementos como:

  • Paracaídas en casos de recuperación del instrumento
  • Sistema de comunicaciones
  • Reflector de radar
  • Sistema de eyección de lastre
  • Batería
  • Paneles solares

Dependiendo de la investigación, el globo puede transportar una carga útil sobre un contendedor llamado góndola. A veces varían los instrumentos adicionales, como contenedores presurizados. Los sistemas mencionados siempre están presentes en los globos meteorológicos durante cada vuelo.

¿Cómo funcionan los globos meteorológicos?

Materiales y construcción

Los materiales que componen los globos consisten en polietileno y composiciones derivados del plástico. Su fibra es del grosor de micrones, lo que los hace extremadamente livianos y a su vez resistentes. Durante la construcción del globo, se cortan gajos de su material principal y se unen entre sí con calor. A veces se agregan adhesivos pero sin generar peso adicional. En otras circunstancias se refuerza con cintas de carga para soportar la presión interna que genera la carga útil.

En la parte superior se le añade una placa de plástico. Allí se monta una válvula que permite la salida de gas. Hacia la parte inferior o apéndice, se posiciona un anillo de aluminio que ayuda a cerrar dicha válvula. En adición, el anillo funciona como enganche para el resto del tren de vuelo.

El proceso de construir un globo meteorológico requiere de una gran infraestructura y zonas de trabajo espaciosas para realizar el corte y pegado de gajos. Actualmente, existen 5 empresas a nivel mundial especializadas en su construcción. Una vez terminado un globo, alcanzan un volumen de 1 millón de metros cúbicos y un diámetro de 200 metros aproximadamente.

Tipos de globos

Existen dos tipos diferentes de globos que cubren necesidades de investigación específicas.

Globo cautivo

Se les conoce como globos aerodinámicos de plástico que ascienden con el helio. Por medio de un motor se mantienen estables en vuelo y la sonda se coloca a corta distancia, con cuidado de que no se enrolle con el cable que conecta el globo con la tierra. El globo se mantiene a una altura determinada y transmite las medidas a través del sistema de almacenamiento dispuesto en su superficie.

Los cables utilizados suelen tener una longitud de 2 kilómetros, pero su movilidad está sujeta a las condiciones de viento. Los globos cautivos son ideales para investigaciones experimentales, sin embargo son limitadas por un mínimo de personal a cargo de evaluar las condiciones del globo.

Globo sonda

Los globos tipo sonda son los que incluyen el equipo transmisor de temperatura, humedad y presión. Si se infla poco a poco el globo, se logra elevarlos lentamente para obtener datos en diferentes alturas dentro de las capas interiores de la estratósfera. A diferencia de los globos cautivos, estos globos meteorológicos alzan vuelo sin limitaciones hasta que la presión del viento los hace reventar, y con el sistema de paracaídas llegan a tierra los datos recopilados.

Principales aplicaciones

La ciencia meteorológica aprovecha este tipo de vehículo por su estabilidad, alcance de alturas en vuelo y bajos costos, a diferencia de lo que podría costar utilizar aviones. Los globos meteorológicos permiten efectuar mediciones en casi cualquier situación sin un desarrollo tan amplio como lo puede requerir una misión espacial.

Durante las épocas previas a los satélites, los globos eran la única herramienta al alcance para realizar experimentos astrofísicos y cooperar con las investigaciones astronómicas. A lo largo de la historia, los principales usos que se les han otorgado son:

Astrofísica

Para la detección de fuentes de radiación infrarroja y rayos gamma planetarios. Además, estudios de rayos cósmicos y la influencia de antimateria en la latitud de atmósfera. Otros estudios de interés como la interacción de la corona del Sol con la magnetósfera fueron posibles empleando globos meteorológicos.

Ciencias de la Atmósfera

Estudios sobre las sustancias y partículas presentes en la atmósfera y de qué forma interactúan con los químicos del medio ambiente. Otras investigaciones sobre la obtención de gases en los diferentes niveles de la atmósfera, así como de la observación de fenómenos eléctricos.

Aplicaciones militares

Para estudios de comunicaciones de inteligencia electrónica y análisis de los efectos secundarios en explosiones dentro de la atmósfera. En adición de otros estudios sobre las explosiones nucleares. Incluso, la prueba con globos como blancos móviles para misiles. 

Astronáutica

Investigaciones sobre los efectos de radiaciones cósmicas sobre el ecosistema del planeta. Los globos meteorológicos han sido de utilidad para la construcción de plataformas de lanzamiento de cohetes y estudios para la dinámica de vehículos sónicos en caída libre.

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