Fisica atmosferica

Introducción a la Física de la Atmósferica

1. Álgebra Vectorial 2. Propiedades de la Atmósfera 3. Termodinámica del aire seco 4. Termodinámica del aire húmedo 5. Equilibrio Hidrostático 6. Radiación solar. Sistema Tierra-Atmósfera 7. Radiación Terrestre 8. Óptica y electricidad atmosférica 9. Forzamiento sobre el océano

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1. Algebra Vectorial
En ciencia eingeniería encontramos frecuentemente cantidades que tienen solo magnitud: masa, tiempo, temperatura, etc. Llamamos a éstas cantidades escalares, las que permanecen sin cambios al cambiar de sistema de coordenadas. En contraste, muchas cantidades físicas tienen una magnitud y además una dirección asociada. Este grupo incluye el desplazamiento, la velocidad, la aceleración, la fuerza, el momento, etc. Lascantidades con magnitud y dirección son denominadas cantidades vectoriales o vectores. Identificamos a los vectores con letras en negrita o añadiendo una barra o flecha  en la parte superior (A , A , A ). Nuestro vector puede ser representado gráficamente por una flecha con longitud proporcional a la magnitud del vector. La dirección de la flecha indica la dirección del vector, con el sentidopositivo de la dirección indicado por la punta.

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1.1 Suma Vectorial
Si A y B son dos vectores, definimos un nuevo vector C como la suma vectorial de A y B, C = A + B. El procedimiento, llamado ley de suma del triángulo, consiste gráficamente en colocar la parte trasera del vector A en la punta del vector B.

Completando el paralelogramo observamos que C = A + B = B + A,la suma de vectores es conmutativa.

Para la suma de tres vectores D = A + B + C, podemos primero sumar A y B: A + B = E. El resultado es entonces sumado a C: D = E + C. De la misma forma podemos sumar primero B + C = F, y entonces D = A + F. En términos de la expresión original, (A + B) + C = A + (B + C), la suma de vectores es asociativa.
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Un ejemplo físico directo dela ley de suma es proporcionado por un peso que está suspendido de dos cuerdas. Si el punto de unión (O en la Figura) está en equilibrio, el vector suma de las dos fuerzas F1 y F2 debe cancelar la fuerza de gravedad, F3. Existe un vector único, 0, que actúa como un elemento identidad para la suma de vectores. Esto significa que para todos los vectores A, A+0=0+A=A También, para todo vector A existeun vector inverso único tal que (-1) A = - A, de tal forma que A + (-A) = 0. Lo que significa que el vector –A tiene la misma magnitud que el vector A, |A| = |-A| = A pero apuntan en direcciones opuestas. Esto permite definir la resta de vectores como A – B = A + (-B).
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1.2 Multiplicación Escalar
Los vectores pueden ser multiplicados por números reales. Si A es un vectory c es un número real positivo, entonces la multiplicación escalar de A por c es un nuevo vector cA. La magnitud de cA es c veces la magnitud de A, |cA| = cA. Dado que c > 0 la dirección de cA es la misma que la dirección de A. sin embargo la dirección de –cA es la opuesta a la dirección de A.

La multiplicación escalar es conmutativa: cA = Ac; distributiva: (c + d) A = cA + dA, c(A + B) = cA +cB; y es asociativa: c(dA) = (cd)A.

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1.3 Componentes de un Vector
La representación de un vector A por una flecha sugiere otra posibilidad. La flecha A, iniciando desde el origen de un sistema coordenado Cartesiano (podríamos iniciar desde cualquier punto de nuestro sistema de referencia cartesiano pero hacemos uso de la traslación del origen no afecta la geometría;esto es la invariancia ante la traslación del sistema Cartesiano) termina en el punto de coordenadas (Ax, Ay, Az), lo que permite representarla especificando las coordenadas Cartesianas del extremo final. Aunque A puede representar cualquier cantidad vectorial (momento, campo eléctrico, etc.), una cantidad vectorial particularmente importante, el desplazamiento desde el origen a el punto (x, y,...