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UNIDAD 04. LA ATMÓSFERA.
La atmósfera es una capa de gases que envuelve a la Tierra. Generalmente a esta mezcla de gases y partículas que la conforman le llamamos aire.
La composición y densidad de la atmósfera son muy distintas de las capas sólidas y líquidas que componen la Tierra. Es la zona en la que se desarrolla la vida y, además, tiene una importancia trascendental en los procesos de formación y sustento de los seres vivos, en la determinación del clima y en los procesos de erosión que son los que han formado el paisaje actual.
Cuando nos planteamos buscar vida en algún otro planeta o satélite, una de las características más importantes es saber si tiene o no tiene atmósfera. El motivo es que si no hay atmósfera la temperatura de su superficie puede variar más de 100 º C entre el día y la noche, como pasa en la Luna, y esto es incompatible con la vida. Por lo tanto es gracias a la atmósfera que nuestro planeta es un lugar habitable.
- Límites.-
El límite más cercano a la superficie terrestre es la propia superficie de la Tierra.
El límite más alejado a la superficie terrestre no está claro. No hay un límite claro entre la atmósfera y el espacio exterior, ya que la densidad de la atmósfera decrece gradualmente a medida que la altitud aumenta.
No obstante, los satélites artificiales han puesto de manifiesto que hasta los 1000 ó 1200 km. por encima del nivel del mar se encuentran partículas gaseosas atraídas por la gravedad. Otros científicos consideran que el límite superior puede alcanzar hasta los 10.000 km.
Más del 99 % de la masa de la atmósfera se concentra en los primeros 40 km. desde la superficie terrestre y a medida que la distancia desde la Tierra aumenta, la cantidad de gases que contiene va disminuyendo.
Por ser una capa gaseosa, la atmósfera adopta la forma de la Tierra, ya que los gases de las regiones polares se contraen al enfriarse y su espesor es menor. Todo lo contrario ocurre en la zona ecuatorial, donde las temperaturas altas dilatan los gases y aumentan el espesor de la atmósfera.
Fuentes:
04.02. Funciones de la atmósfera.
Fuente:
La atmósfera cumple una serie de funciones esenciales para la vida en la Tierra, veamos las más importantes:
1. Retiene y absorbe las radiaciones solares peligrosas para la salud.
2. Contiene oxígeno, gas imprescindible para la respiración de los seres vivos, y dióxido de carbono para la fotosíntesis de las plantas.
3. Mantiene unas condiciones climatológicas que permiten la vida, pues algunos de sus pases conservan el calor procedente del Sol, manteniendo una temperatura media de 15 ºC.
4. En ella se dan los fenómenos meteorológicos que condicionan a los organismos vivos: precipitaciones, viento…
5. Protege la superficie terrestre contra la caída y el impacto de cuerpos sólidos como los meteoritos.
Otras funciones, también importantes, serían las siguientes:
Ejerce la presión adecuada para el correcto funcionamiento del cuerpo de los organismos, actúa como un difusor de la luz, por lo que podemos ver mejor el mundo que nos rodea, incluso en aquellos lugares en los cuales la luz no da directamente, filtra los rayos cósmicos provenientes del espacio exterior, la ionosfera brinda un medio adecuado con sus partículas cargadas eléctricamente para la difusión de las telecomunicaciones planetarias, tales como ondas de radio, televisión, telefónicas y de internet, etc.
Fuente:
04.03. La atmósfera y el aire.
Fuente:
http://www.astromia.com/tierraluna/atmosferatierra.htm
Como ya sabemos, la atmósfera terrestre es una mezcla de gases. Los más abundantes son:
Nitrógeno (78 % total del aire), oxígeno (casi 21% del total), dióxido de carbono (0,033% del total).
Además puede contener hasta un 4% de vapor de agua y también una proporción variable de gases nobles (argón, criptón, neón y helio), hidrógeno y ozono.
En la atmósfera también hay partículas de polvo en suspensión llamadas aerosoles. Son pequeñas partículas de diferentes tamaños y composición que se encuentran en suspensión en la atmósfera. Estas partículas pueden ser de origen natural (volcanes, polvo del desierto, etc.) o artificial (tráfico, industria, etc.).
Aerosoles. Imagen tomada por el Instituto de Astrofísica de Andalucía.
04.04. Capas de la atmósfera.
La atmósfera puede llegar a tener en algunas zonas hasta un espesor de 1000 Km. y está dividida en capas. Estas capas son:
. Troposfera: la más cercana a la Tierra (12 Km), es donde se desarrollan los fenómenos atmosféricos conocidos. Los aviones pueden superar esta capa e introducirse en la siguiente.
. Estratosfera: Llega hasta los 50 Km y es en ella donde existe una mayor concentración de ozono (capa de ozono u ozonosfera, 25 Km), de gran importancia para la vida en la Tierra. Se queda con las radiaciones nocivas (Rayos UVA) emitidas por el Sol de alta intensidad, actuando como un filtro.
. Mesosfera: Hasta los 80 Km, recibe todas las radiaciones de alta intensidad. Por ella viajan los globos sonda. Se produce un enfriamiento brusco de la temperatura hasta llegar a los – 100 º C. Los meteoritos, al atravesar esta capa, se desintegran debido al rozamiento y originan lo que se conoce como estrellas fugaces.
. Termosfera: También se le llama Ionosfera. Alcanza hasta los 500 Km. de altura. En ella se instalan los satélites artificiales utilizados en telecomunicaciones, meteorología, etc. La temperatura asciende hasta sobrepasar los 1000 º C. En esta capa aparecen las auroras boreales.
. Exosfera: A partir de 500 Km. Es la capa más externa de la atmósfera. Apenas se encuentran gases en su composición.
Fuente:
04.05. Aire limpio y aire contaminado.
El aire limpio es transparente aunque cuando lo observamos con su gran espesor manifiesta un intenso color azul. Si a la atmósfera le añadimos el humo de los coches, de las fábricas, de las calefacciones, etc., lo oscurecemos, el aire se vuelve oscuro, a veces opaco, y decimos que es aire contaminado.
Aire limpio. Mazarrón Aire contaminado. Madrid
Los gases que más contaminan la atmósfera son: dióxido de azufre (S O2), dióxido de carbono (C O2), dióxido de nitrógeno (N O2), metano (C H4) y ozono (O3).
Los efectos que pueden producir son:
. El aumento del efecto invernadero por aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera.
. La destrucción de la capa de ozono por los CFCs (de los sprays, refrigeradores y aires acondicionados), los insecticidas y herbicidas.
El dióxido de carbono, agua, ozono y nitrógeno forman una capa que permite el paso de los rayos del Sol a la corteza terrestre, pero impiden su salida cuando rebotan en la superficie de la Tierra, produciéndose un calentamiento de la atmósfera más cercana a la Tierra. Esto se conoce como EFECTO INVERNADERO.
Este efecto puede verse multiplicado por los gases contaminantes que pueden elevar de forma alarmante la temperatura media ambiental de determinados puntos de la corteza. Esto conllevaría a la desaparición de determinadas especies y a la destrucción del hielo de los polos. El hielo se fundiría y aumentaría la cantidad de agua, inundando las costas, los valles… Estos son los efectos del llamado EFECTO INVERNADERO.
04.06. Origen de la atmósfera.
La atmósfera actual no ha sido siempre así. Desde su formación ha sufrido diferentes cambios. A continuación se explica cuál ha sido su evolución:
La Tierra, cuando se formó hace 4500 millones de años, no era igual a la de hoy. Estaba formada por un núcleo incandescente fundido, rodeado por una espesa nube de gases y polvo.
Con el calor del Sol, estos gases acabaron por desprenderse en el espacio interestelar.
Poco a poco, el planeta fue enfriándose y así se formó una superficie sólida que daría lugar a los continentes y el fondo del mar. Los gases que desprendía se acumulaban sobre la superficie y dieron lugar a una atmósfera con mucho vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno y otros gases.
Cuando pasaron millones de años y ya se había enfriado la corteza, el vapor de agua de la atmósfera pasó a estado líquido y así se formaron los océanos y los mares. Pero la actividad volcánica no había terminado. Se seguían desprendiendo gases que emanaban de los volcanes.
Con la aparición de la vida microscópica se iniciaron procesos bioquímicos muy interesantes para el futuro de nuestra atmósfera y de nuestra vida. La fotosíntesis incorporaba por vez primera dióxido de carbono de la atmósfera y devolvía oxígeno, acumulándose cada vez más.
Por último y tras la aparición de los seres vegetales fotosintéticos pudieron aparecer los seres vivos animales que eran capaces de respirar este gas.
Fuentes:
Elaboración propia.
04.07. La presión atmosférica.
El aire pesa y, por tanto, ejerce una presión sobre la superficie del planeta.
Se denomina presión atmosférica al peso por unidad de superficie que ejerce la atmósfera.
A nivel del mar un litro de aire pesa 1,293 gramos. En un punto cualquiera la presión atmosférica viene dada por el peso de una columna de aire cuya base es 1 cm2 y la altura la distancia vertical entre el punto y el límite de la superficie libre de la atmósfera.
La presión atmosférica normal equivale a la que ejerce a 0 ºC y a nivel del mar una columna de mercurio de 76 cm (760 mm) de altura. Ese valor se toma como unidad práctica de presión y se denomina atmósfera.
Entra en el siguiente enlace y podrás conocer todo lo relacionado con el experimento de Torricelli. Haz clic donde te indica la flecha de la imagen.
Torricelli fue el primero (en 1643) que logró medir la presión atmosférica mediante un curioso experimento.
Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 metro de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio. Sorprendentemente la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm. (760 mm.) de altura.
Torricelli razonó que la columna de mercurio no caía debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso.
Equivalencia de las unidades de presión.-
En cualquiera de las unidades, la presión que se considera normal a nivel del mar tiene un valor de 1 atmósfera o, lo que es lo mismo, 760 mm de Hg ó 1013 milibares (mb)
La presión atmosférica varía con la altitud.-
La atmósfera está compuesta por una mezcla de gases y, como ya sabes, los gases son muy compresibles, por lo que las capas inferiores de la atmósfera, que soportan el peso de todas las que están encima, se hallan comprimidas y son más densas (hay más cantidad de partículas por unidad de volumen).
A medida que ascendemos, la cantidad de capas que hay por encima es menor, por lo que la presión disminuye. Así, la presión existente en la cima de una montaña de 3 000 m. de altitud es menor que la que se registra en una playa.
Se establece como presión normal la que existe al nivel del mar, es decir, 1 atm o 1.013 mb o hPa (hectopascales). Las presiones superiores a esta se denominan altas presiones, y las inferiores, bajas presiones.
La presión atmosférica varía con la temperatura.
El calentamiento desigual de la atmósfera hace que la presión experimente variaciones horizontales.
Cuando el aire se calienta, las partículas que lo constituyen se separan y ascienden, dejando tras de sí una zona de baja presión. Así se origina la aparición de ciertas áreas cercanas a la superficie terrestre, que se denominan depresiones o borrascas, en las que la presión disminuye hacia el centro.
El aire frío, por el contrario, es más denso y pesado, por lo que tiende a descender causando la compresión de las masas de aire situadas bajo él y la aparición de zonas llamadas de anticiclón o de altas presiones, en las que la presión aumenta hacia el centro.
Fuentes:
04.08. Los fenómenos atmosféricos.
Son los fenómenos que ocurren en la atmósfera: viento, nubes, precipitaciones (lluvia, nieve, granizo…) y fenómenos eléctricos (auroras polares, tormentas eléctricas…).
Los vientos.-
Son los desencadenantes de la mayoría de los fenómenos atmosféricos. Se deben fundamentalmente a variaciones de la temperatura y densidad del aire de unos lugares a otros.
El viento va desde las zonas de aire más frío (más denso) hacia las zonas de aire más caliente (más dilatado y pesa menos).
Brisas marinas.
Se localizan en la costa y se producen por el efecto de las diferencias de calentamiento y enfriamiento que experimenta la Tierra y las masas de agua (mares, océanos, etc.).
Durante el día, la mayor temperatura de la Tierra da lugar a que el aire caliente ascienda, siendo esto compensado con la llegada de aire frío procedente del mar. La brisa sopla desde el mar hacia la costa.
Al anochecer, hay un período de calma cuando las temperaturas se igualan.
Durante la noche, el mecanismo se invierte al estar el agua del mar más caliente aunque la velocidad del viento suele ser menor debido a que las diferencias no son tan acusadas. La brisa sopla desde la tierra hacia el mar.
Nubes.-
Las nubes se forman al ascender el aire caliente hasta las capas más altas de la atmósfera, se enfría progresivamente según asciende, provocando esto la condensación del vapor de agua en gotitas microscópicas.
Tipos de nubes.-
Existen diversos tipos de nubes. Los cuatro tipos fundamentales son:
- Cirros: nubes de aspecto filamentoso en la zona alta de la troposfera con mínimo espesor.
- Cúmulos: nubes de color blanco brillante en las zoas expuestas al sol.
- Estratos: son bancos uniformes de nubes que traen lluvia y llovizna.
- Nimbos: son nubes bajas, nubes lluviosas de color gris oscuro.
Precipitaciones.
La precipitación se produce cuando cae a la superficie terrestre agua o hielo que procede de la condensación del vapor de agua en las nubes. Pueden ser:
Lluvia: Se produce cuando las gotitas de agua de una nube se hacen más pesadas y caen a tierra por gravedad de modo continuo y uniforme.
Nieve: Se trata de precipitación sólida formada por pequeños cristales de hielo producidos al descender la temperatura del aire por debajo de 0 ºC. El granizo se origina cuando las temperaturas son muy bajas y al congelarse las gotas de agua se producen bolas de hielo o pedrisco que puede alcanzar hasta varios centímetros de diámetro.
Otros fenómenos son los que se producen a ras del suelo. Son el rocío (condensación líquida, formada por gotitas de agua sobre la superficie terrestre que se da cuando la temperatura es superior a 0 ºC), la escarcha (condensación sólida, en forma de hielo, cuando la temperatura es inferior a 0 ºC) y la niebla (condensación de pequeñas gotitas de agua que permanecen en suspensión en el aire a poca altura).
Los colores de la atmósfera.
El color y la luminosidad de la atmósfera varían a lo largo del día. Los colores del cielo al amanecer y al anochecer son anaranjados y rojizos, los del pleno día son azules. La razón es que de todos los colores de la luz blanca o visible, el rojo es el que penetra en la atmósfera con mayor facilidad y al atardecer o en el amanecer los rayos inciden de forma oblicua en la tierra, realizan un mayor recorrido hasta alcanzar la superficie terrestre.
Durante este camino se absorben todos los colores (azules y verdes) y sólo llegan los rojizos. Sin embargo en la mitad del día, los rayos inciden casi verticalmente y llegan el resto de los colores.
Fuentes:
04.09. Tiempo atmosférico. La predicción meteorológica.
El “tiempo atmosférico o meteorológico” es el conjunto de todos los fenómenos atmosféricos que ocurren en la atmósfera en un lugar concreto y en un momento determinado.
La medición de los valores de dichos fenómenos atmosféricos se lleva a cabo en las estaciones meteorológicas, las cuales miden distintos parámetros como son, entre otros, la temperatura atmosférica, la presión, la humedad relativa, vientos y precipitaciones.
Estos y otros fenómenos relacionados integran el campo de estudio de la Meteorología.
Fuente:
Los instrumentos meteorológicos que utilizan los meteorólogos para medir los valores de las variables meteorológicas son los siguientes:
Termómetro:
Barómetro.
Higrómetro.
Anemómetro y veleta.
Pluviómetro.
- La predicción meteorológica.
Hasta hace no muchos años, las fuentes de información sobre la predicción del tiempo eran muy limitadas. Se reducían a los servicios informativos del tiempo en las noticias y a la sección destinada a tal fin en los diferentes periódicos.
Pero con la llegada de internet esto cambió mucho. Con la inmediatez que nos ofrecen las conexiones a internet en casa y en los dispositivos móviles, la información meteorológica es seguida por una gran mayoría de usuarios.
En la web, el propio buscador de Google da como primer resultado un servicio de predicción muy interesante. Solo hay que escribir “el tiempo” y automáticamente devuelve la predicción para la ubicación detectada de forma automática. También podemos escribirlo seguido de la localidad que queramos conocer.
Pero también podemos acudir a Webs especializadas que nos van a aportar mucha más información. Hay infinidad de ellas, pero destaca la Agencia Estatal de Meteorología (http://www.aemet.es/es/portada) que nos aporta gran cantidad de información, como mapas de precipitaciones, satélite, temperatura, información sobre costas, pistas de esquí, etc.
En aplicaciones móviles son interesantes las siguientes aplicaciones que pueden descargarse a través de Google play.
“El tiempo en 14 días” y “El tiempo por el tiempo.es”
Fuentes:
04.10. Contaminación atmosférica.
La contaminación atmosférica es la presencia en el aire de sustancias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y los demás seres vivos, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables.
Aunque puede ocurrir por causas naturales, como las erupciones volcánicas, los incendios forestales o la actividad de algunos seres vivos, la mayor parte de la contaminación (la más dañina) se debe a las actividades del ser humano, sobre todo a los procesos industriales y a la quema de combustibles fósiles.
La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados al foco emisor se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del contaminante, se ve afectado el equilibrio del planeta y zonas alejadas a las que contienen los focos emisores.
Principales sustancias contaminantes.
Las principales sustancias que el ser humano emite al aire son gases nocivos y partículas sólidas o líquidas:
a) Los gases. Los principales son los óxidos de azufre y los de nitrógeno, el amoníaco, el metano, el CO2, el monóxido de carbono y los CFC (gases presentes en frigoríficos, aire acondicionado y spray aerosoles).
b) Las partículas. Las más nocivas son los humos y cenizas generados en los combustibles, el polvo de minas al aire libre o el polen de las plantas.
c) La contaminación acústica y lumínica: La presencia en la atmósfera de ruidos muy fuertes o persistentes se denomina contaminación acústica. También altera a la atmósfera la excesiva luz artificial, sobre todo por la noche; es la denominada contaminación lumínica.
Los efectos de la contaminación.
La contaminación atmosférica tiene efectos perjudiciales sobre algunos aspectos del medio ambiente. Algunos ejemplos son:
- Efectos en el clima: El exceso de CO2 incrementará el efecto invernadero natural, elevará la temperatura media del planeta, y puede desencadenar un cambio climático con consecuencias imprevisibles.
- Efectos en la biosfera: Algunos gases, como los CFC, reaccionan con el ozono de la estratosfera y disminuyen su concentración, lo que permite la llegada a la superficie terrestre de más radiaciones ultravioleta, muy nocivas para la vida.
- Efectos en la salud de las personas. Algunos gases contaminantes son tóxicos para las personas y causan irritación de los ojos y de las vías respiratorias.
- Efectos en los materiales. Las partículas de humo y ciertos gases contaminantes, solos o disueltos en el agua de lluvia pueden deteriorar muchos de los materiales con los que fabricamos objetos y edificios.
Fuentes:
Principales problemas medioambientales derivados de la contaminación atmosférica.
En este apartado se suele citar la “Lluvia ácida”, “La disminución del espesor de la capa de ozono” y el “Incremento del efecto invernadero”.
La disminución del espesor de la capa de ozono.
Incremento del efecto invernadero.
04.11. El aire, la vida y la salud.
Sin el oxígeno del aire los seres vivos se morirían. Gracias a la respiración los seres vivos obtienen la energía que necesitan para mantenerse vivos. Tanto las plantas como los animales, durante toda su vida y tanto de día como de noche necesitan consumir y respirar oxígeno del aire. A cambio, éstos desprenden dióxido de carbono CO2.
Las plantas se fabrican su alimento mediante la fotosíntesis, usan la energía del Sol, el dióxido de carbono del aire y agua y sales del suelo. Las plantas en este proceso desprenden oxígeno y así enriquecen la atmósfera de este preciado gas puesto que liberan mucho más del que consumen al respirar.
El nitrógeno sin embargo aunque está presente en la atmósfera y entra en nuestros pulmones no sirve para nada esencial. El nitrógeno necesario para la vida se obtiene del suelo.
Fuente:
