CAPAS FLUIDAS (I)

ATMÓSFERA

1. Formación de las capas fluidas

La Tierra se formó por acrección de partículas que, a consecuencia de la fuerza de gravedad, se atraían y se unían. Al unirse aumentó la temperatura, la Tierra se fundió y empezó a enfriarse.El vapor de agua desprendido se condensó originando los océanos y mares.

2. Evolución de la atmósfera En un principio, la atmósfera estaba formada por H y

He. La aparición de los primeros seres vivos, en los

océanos, cambiaron la composición de la atmósfera. Las cianobacterias eran capaces de captar CO2 y eliminar O2. El O2 se combinó con el Fe, disuelto en los acéanos, formando los depósitos de hierro bandeados. Cuando disminuyó la cantidad de Fe, el O2 se empezó a liberar a la atmósfera.

La disminución de CO2 atmosférico hizo que se produjera una bajada de temperaturas que produjo la primera gran glaciación “la Tierra bola de nieve”.

3. Composición de la atmósfera

4. Estructura de la atmósfera

Principales procesos que se producen en las capas: Troposfera: es la capa del clima. Se

produce el efecto invernadero. Estratosfera: en ella se encuentra la capa

de ozono. Mesosfera: se forman las estrellas fugaces Ionosfera: permite la reflexión de las ondas

de radio. Se forman las auroras boreales y australes.

Exosfera: densidad muy baja, no puede captar la luz solar, por eso, a partir de aquí el espacio se ve de color negro.

Formación y destrucción de la capa de ozono. Fotolisis: ruptura del O2 por la luz UV

O2 + UV O + O Formación del ozono:

O2 + O O3 Destrucción del ozono: hay dos

mecanismos: Fotolisis del ozono:

O3 + UV O2 + O Reacción del ozono con el O atómico:

O3 + O O2 + O2

5. Dinámica del clima El funcionamiento del clima se basa en los

movimientos de las masas de aire generados debido a la existencia de un gradiente entre dos puntos.

Gradiente es la diferencia existente entre dos puntos de alguno de los parámetros atmosféricos: temperatura, humedad o presión.

La existencia de un gradiente entre valores de presión, temperatura y humedad, en el interior de la atmósfera o de la hidrosfera, genera un movimiento de circulación del fluido para amortiguar las diferencias.

El sentido de circulación es de donde el valor es mayor (temperatura, humedad, presión) hacia donde el valor es menor.

Movimientos de la atmósfera y la hidrosfera a consecuencia de los gradientes Verticales: movimientos ascendentes y descendentes a

consecuencia de la diferencia de temperatura y densidad. El aire es mal conductor del calor, tarda mucho en calentarse y

poco en enfriarse. El aire caliente (poco denso) asciende, se enfría (muy denso) y desciende.

El agua es mejor conductora del calor. Se calienta la capa superficial (poco densa) y no puede descender, ya que el agua inferior está a temperatura menor (más densa).

Horizontales: generados por la diferencia de temperatura entre dos zonas que han recibido diferente insolación. A consecuencia de esto se originan los vientos y las corrientes oceánicas. Gracias a este transporte en horizontal se amortiguan las diferencias de temperatura existentes entre los polos y el Ecuador.

6. Dinámica atmosférica Los movimientos verticales que tienen

lugar en la troposfera se denominan de convección y se deben a variaciones de temperatura, humedad o presión. Convección térmica: el aire caliente superficial

es más ligero y asciende, al ascender se enfría, se hace más denso y desciende.

Convección por humedad: por la presencia de vapor de agua en el aire. El aire caliente admite más cantidad de vapor de agua que el aire frío. El aire cargado de humedad es más ligero y tiende a ascender. El aire frío y seco es más denso y desciende.

7. ¿Cómo se mide la humedad? Humedad absoluta:

cantidad de vapor de agua que hay en una masa de aire (g/m3). Como la cantidad de vapor depende de la temperatura, este parámetro no es muy útil. Cuando el aire no puede contener más vapor hablamos de humedad de saturación o punto de rocío.

Humedad relativa: relaciona la humedad absoluta y la temperatura.Es la cantidad, en tanto por ciento, de vapor de agua que hay en 1 m3 de aire en relación con la máxima que podría contener a la temperatura a la que se encuentra.Ej: 25% de humedad relativa significa que esa masa de aire solo contiene ¼ del máximo que puede contener.

Curva de saturación del vapor de agua en la atmósfera

Ej: una masa de aire que contenga una cantidad de vapor de agua 10 g/m3, alcanzará el punto de rocío (se condensará) cuando alcance una temperatura de unos 11ºC.

La figura indica tres maneras en que el gradiente adiabático influye en la flotabilidad. En cada situación asuma que el globo se infla con aire a 20 °C en el nivel del suelo y luego es impulsado manualmente a una altura de 1 km (por ejemplo, por el viento sobre la cresta de una montaña). El aire del globo se expandirá y enfriará a aproximadamente 10 °C. La elevación o caída del globo debido a la descarga depende de la temperatura y la densidad del aire circundante.

En la situación "A", el globo se elevará porque permanece más cálido y menos denso que el aire circundante.

En la situación "B", se hundirá porque es más frío y denso.

En la situación "C", no se moverá porque tiene la misma temperatura y densidad que el aire circundante.

Gráfica donde se representan la evolución del GVT, GAS y GAH en una situación determinada.

8. Efecto Föhn

Se produce por la influencia del relieve en las precipitaciones.

En las zonas montañosas, las laderas expuestas a los vientos son húmedas, en las que quedan de espaldas al viento se produce el efecto contrario, las masas de aire han perdido el vapor de agua y el aire es seco.

9. CIRCULACIÓN GENERALanimación circulación de la atmósfera

Efecto Coriolis Animación. En la Tierra se diferencian seis celdas de circulación

atmosférica, en lugar de dos, a consecuencia del Efecto Coriolis.

Por el hecho de la forma esférica de la Tierra y su movimiento de rotación, un móvil que se desplace en línea recta desde los Polos hacía el Ecuador tiende a desviarse de su trayectoria: En el Hemisferio Norte se desvía hacia su derecha (en

relación al sentido de su marcha) En el Hemisferio Sur lo hace hacia su izquierda (en

relación al sentido de su marcha).

10. Presión atmosférica: borrascas y anticiclones.

BORRASCA.-Zona de baja presión, con respecto al aire circundante, en la superficie de la Tierra. El aire caliente asciende con una determinada cantidad de vapor de agua, si alcanza el punto de rocío el vapor se condensa y se pueden producir precipitaciones. Se origina inestabilidad atmosférica.En superficie, el aire gira en sentido antihorario en el HN y en sentido contrario en el HS.

ANTICICLÓN.-Zona de alta presión, con respecto al aire circundante, en la superficie de la Tierra. El aire frío, más denso, desciende. Este aire frío no contiene vapor de agua.No se van a producir precipitaciones. Se da estabilidad atmosférica.En superficie, el aire gira en sentido horario en el HN y en sentido contrario en el HS.

En superficie el viento se mueve de los anticiclones a las borrascas de forma casi paralela

a las isobaras.

11. Frentes atmosféricos.-

Dos masas de aire, de diferente temperatura, que se desplazan en sentido horizontal, si chocan una contra otra originan un frente que suele producir precipitaciones. La masa de aire más cálida es la que asciende sobre la más fría.

Existen tres tipos de frentes: Fríos Cálidos Ocluídos

Frente frío:

La masa de aire frío se desplaza y se encuentra con otra más cálida.

El aire frío, más denso, genera una cuña, y se mete por debajo del aire cálido, al que hace ascender. Al elevarse, desciende su temperatura, se alcanza el punto de rocío, el vapor de agua se condensa y se producen precipitaciones.

Se forman nubes altas, de desarrollo vertical. Las precipitaciones son fuertes pero poco duraderas.

Frente cálido:

La masa de aire cálido se desplaza y se encuentra con otra más fría.El aire cálido, menos denso, asciende por encima del aire frío. Al elevarse, desciende su temperatura, se alcanza el punto de rocío, el vapor de agua se condensa y se producen precipitaciones.Se forman nubes de desarrollo horizontal. Las precipitaciones son moderadas pero más duraderas.

Frente ocluído:

Se produce cuando chocan un frente frío y un frente cálido.

El aire caliente queda atrapado entre dos masas de aire frío y se eleva produciendo precipitaciones de dos tipos: fuertes bajo el frente frío y débiles bajo el frente cálido.