El CO₂ representa aproximadamente el 0,042% de la atmósfera. Menos que la mitad de la mitad de la mitad de nada. Y resulta que es suficiente para reescribir la historia climática del planeta. Si eso no te parece raro, es que no lo has pensado bien.
Antes de entrar en la física, hay un dato de actualidad que merece un segundo de atención: en mayo de 2026, la concentración de CO₂ en la atmósfera superó por primera vez los 432 partes por millón (ppm) en su pico estacional, alcanzando un promedio de 432,00 ppm según Scripps y 432,3 ppm según la NOAA, en las mediciones del Observatorio de Mauna Loa [1]. Ralph Keeling, director del programa de CO₂ de Scripps, lamentó la falta de avances al verse ante un nuevo máximo histórico: «El CO₂ atmosférico ha continuado su implacable ascenso durante el último año, alcanzando otro récord histórico y adentrándonos más en un mundo con altas concentraciones de CO₂. Ojalá tuviera mejores noticias» [1]. Antes de la industrialización, el nivel era de aproximadamente 280 ppm. Hemos añadido más de 152 ppm en menos de dos siglos.
Ahora viene la física.
La Tierra emite luz que no puedes ver
El Sol lanza energía en forma de radiación de onda corta: luz visible, algo de ultravioleta. La Tierra la absorbe, se calienta, y a su vez emite energía. Pero como es mucho más fría que el Sol, la emite en forma de radiación infrarroja —onda larga, invisible al ojo humano, lo que coloquialmente llamamos «calor». Hasta aquí, nada especial. El planeta recibe energía, la emite, y en equilibrio ambas corrientes se compensan.
El problema es que algunos gases de la atmósfera son transparentes para la radiación solar de entrada, pero opacos para la infrarroja de salida. Actúan como una válvula unidireccional: dejan pasar la energía que entra, pero dificultan la que sale. Eso es el efecto invernadero. No es una teoría ni un cuento. Es física básica, medible en laboratorio desde el siglo XIX.
El forzamiento radiativo es la forma cuantitativa de describir este desequilibrio: cuántos vatios por metro cuadrado (W/m²) adicionales retiene la atmósfera respecto al equilibrio preindustrial. Según el IPCC AR6, el forzamiento radiativo total acumulado desde 1750 hasta 2019 es de aproximadamente 2,7 W/m² [2]. Puede parecer poco, pero estamos hablando de cada metro cuadrado de todo el planeta, en términos planetarios, es enorme: equivale a dejar un pequeño calefactor encendido en cada metro cuadrado de la superficie terrestre, sin parar, durante décadas.
Se considera que la era industrial comenzó haya por el 1760 en Inglaterra, de ahí que la mayoría de medidas de control de la contaminación intenten comenzar a partir de dicha fecha.
Por qué el CO₂ y no el nitrógeno
Aquí viene la parte que la gente suele saltarse, y que cambia todo. El nitrógeno y el oxígeno, que juntos forman el 99% del aire, no absorben infrarrojo. El CO₂, el metano (CH₄), el vapor de agua o el óxido nitroso (N₂O), sí. ¿Por qué?
Todo se reduce a cómo vibran las moléculas. Para atrapar el calor (la radiación infrarroja), una molécula necesita que sus cargas eléctricas cambien de posición al moverse.
Los gases más abundantes del aire, como el nitrógeno N2 o el oxígeno O2, son simétricos: vibran de forma equilibrada, por lo que el calor los atraviesa sin que pase nada. El CO2, en cambio, es una molécula alargada que se dobla y vibra de forma asimétrica. Al hacerlo, crea un desequilibrio eléctrico que atrapa el calor de la Tierra justo en la frecuencia exacta en la que nuestro planeta lo emite con más fuerza.
Arrhenius lo calculó a mano en 1896
Aquí llega el dato que siempre me choca. En 1896, hace mas de 120 años, el físico sueco Svante Arrhenius publicó en el Philosophical Magazine el primer modelo cuantitativo del efecto invernadero [6]. Sin ordenadores. Sin instrumentos de medición directa de CO₂ atmosférico. Con datos de emisión infrarroja de la Luna cedidos por el astrónomo Samuel Langley como proxy para estimar los coeficientes de absorción de los gases. Realizó entre 10.000 y 100.000 cálculos a mano [7], calculó las variaciones de temperatura en bandas de latitud de 10 grados, en cuatro estaciones, para cinco niveles distintos de CO₂. Concluyó que duplicar el CO₂ atmosférico subiría la temperatura global entre 5 y 6 ºC [7].
Los modelos climáticos actuales estiman esa sensibilidad entre 2,5 y 4 ºC [3]. Arrhenius se pasó de largo —ignoró las nubes, la circulación oceánica, varios mecanismos de retroalimentación—, pero la NASA reconoce que sus cálculos fueron «sorprendentemente precisos» dado el estado del conocimiento de la época [8]. Un hombre, lápiz en mano, en el siglo XIX, sin saber exactamente qué estaba calculando, llegó a un orden de magnitud correcto sobre uno de los fenómenos físicos más complejos del planeta. Es un hecho impresionante y asusta un poco.
Lo que Arrhenius sí falló fue en el ritmo: pensaba inocentemente que tardaríamos milenios en duplicar el CO₂. Subestimó la velocidad a la que los humanos quemaríamos los recursos naturales de lejos [8].
La primera persona en conectar el CO₂ con el clima fue una mujer que no pudo presentar su propio trabajo
Se da mucho crédito a John Tyndall como el padre de la ciencia climática por sus experimentos de 1859 sobre absorción infrarroja. Merecido, en parte. Pero en 1856 —tres años antes—, la científica estadounidense Eunice Newton Foote había publicado un experimento en el que llenó cilindros de vidrio con distintos gases, los expuso al sol y midió su temperatura. El CO₂ fue el que más calentó. Su conclusión: «Una atmósfera de ese gas daría a nuestra Tierra una temperatura elevada.» [9] Foote lo publicó en el American Journal of Science and Arts. Sin embargo, no fue ella quien presentó sus resultados en la conferencia anual de la AAAS ese año: lo hizo en su lugar el físico Joseph Henry, porque las mujeres no podían presentar sus propios trabajos en aquellos foros [9]. Tyndall no la menciona en ningún momento. Si supo de su trabajo, nunca lo reconoció [10]. La historia pasada una vez más demostrando la dificultad asociada a las mujeres para poder reflejar su trabajo debido al machismo imperante.
¿Hasta qué punto el calentamiento podría ser no lineal en fases críticas del sistema climático?
Esto es una conjetura, pero anclada en lo siguiente: el forzamiento radiativo del CO₂ es logarítmico, sí, lo que técnicamente significa que cada ppm adicional importa algo menos que la anterior y nos da algo de tregua.
Sin embargo, el sistema climático no es solo el CO₂: hay retroalimentaciones —vapor de agua, albedo del hielo, metano del permafrost— que pueden amplificar el calentamiento de forma no lineal una vez cruzados ciertos umbrales, por ejemplo, al descongelarse el permafrost se sueltan cantidades ingentes de metano, que se calcula 28 veces más dañino que el CO2.
Otro problema es la superficie de hielo planetario; El hielo refleja el calor solar en un 80%, pero al descongelarse los polos, la superficie que refleja disminuye, no solo eso, sino que es substituida por agua marina, que absorbe un 90% del calor solar, justo lo contrario.
Por otro lado tenemos la muerte de los bosques primigenios y los incendios, los grandes bosques del mundo (Amazonas, Taiga siberiana) están siendo dañados hasta niveles de no retorno. Estos bosques son subideros de CO2, absorben una cantidad ingente, más de lo que cualquier bosque joven puede, por otro lado al ser destruidos afectan al clima, provocando sequías y olas de calor, que deja los bosques más vulnerables a incendios y plagas.
Cuando un bosque arde o muere por sequía, deja de absorber CO2 y además libera de golpe todo el CO2 almacenado durante siglos en su madera…
El IPCC AR6 estima una sensibilidad climática en equilibrio de 2,5 a 4 ºC para una duplicación del CO₂ [3], pero el límite superior de esa horquilla asume retroalimentaciones que aún no están bien cuantificadas. La pregunta relevante no es si el CO₂ calienta —eso está resuelto desde 1896—, sino si el sistema climático completo puede saltar a un régimen diferente de forma relativamente abrupta. Ahí la física del efecto invernadero llega hasta donde llega, y empieza la dinámica no lineal de sistemas complejos.
Conclusión
La física del efecto invernadero no es complicada. Es incómoda. Un gas que representa menos del 0,05% de la atmósfera modifica el balance energético del planeta porque su estructura molecular, por una coincidencia cuántica, absorbe exactamente las longitudes de onda que la Tierra emite. Arrhenius lo calculó a mano hace 130 años. Una mujer lo intuyó tres años antes que Tyndall y nadie la dejó hablar en público. Y ahora estamos a 430 ppm y subiendo a un ritmo sin precedentes en los últimos 800.000 años de registros de hielo [42].
No hay que entender física cuántica ni ser especialmente avispado para encontrar esto perturbador.
Referencias (Analizadas con nuestro nivel de fiabilidad)
[1] Scripps Institution of Oceanography / NOAA Global Monitoring Laboratory, «Annual Carbon Dioxide Peak Passes Another Milestone», junio 2025. Scripps UCSD & NOAA GML. Fiable
[2] IPCC Sixth Assessment Report (AR6), Working Group I, Technical Summary, 2021. Capítulo 7: Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks and Climate Sensitivity. Fiable
[3] IPCC AR6, WGI, Capítulo 7: forzamiento radiativo de equilibrio para duplicación del CO₂ estimado en 3,71 W/m²; sensibilidad climática en equilibrio (ECS) evaluada entre 2,5 y 4 ºC. Fiable
[4] Jeevanjee, N. et al., «A Simple Spectroscopic Model for CO₂ Radiative Forcing», Journal of Climate, 2021; Romps, D. et al., 2022. Discutido en: «Physicists Pinpoint the Quantum Origin of the Greenhouse Effect», Quanta Magazine, agosto 2024. Con reservas
[5] Wordsworth, R. et al., «Fermi Resonance and the Quantum Mechanical Basis of Global Warming», The Planetary Science Journal, publicado marzo 2024. arXiv:2401.15177. Con reservas
[6] Arrhenius, S., «On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground», Philosophical Magazine and Journal of Science, Serie 5, Vol. 41, abril 1896, pp. 237–276. Fiable
[7] Crawford, E., «Arrhenius’ 1896 Model of the Greenhouse Effect in Context», Ambio, 1997. También: The Climate Historian, Substack, enero 2024. Con reservas
[8] NASA Earth Observatory, «An Introduction to Climate Modeling». nasa.gov/features/ModelingIntro. Con reservas
[9] Foote, E., «Circumstances affecting the heat of the Sun’s rays», The American Journal of Science and Arts, 2ª Serie, Vol. XXII, noviembre 1856, pp. 382–383. Reseñado en NOAA Climate.gov, «Happy 200th birthday to Eunice Foote», 2019. Fiable
[10] Jackson, R., «Eunice Foote, John Tyndall and a question of priority», Notes and Records: The Royal Society Journal of the History of Science, 2019. doi:10.1098/rsnr.2018.0066. Fiable
[4] y [5] son con reservas no por problemas metodológicos sino por ser resultados recientes aún sin replicación extensa, aunque publicados en revistas sólidas. [7] tiene reservas por la mezcla con una fuente Substack sin revisión por pares.