La atmósfera: Esa envuelta gaseosa
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La atmósfera: Esa envuelta gaseosa Desde el espacio la atmósfera se distingue como un fino halo azul claro en el perfil de la Tierra, un débil resplandor de apariencia insignificante, pero que es la clave de muchos fenómenos que suceden en nuestro planeta. Algunos fenómenos meteorológicos son inofensivos y previsibles como las lluvias suaves de otoño o el viento de la orilla del mar, otros, como los huracanes son catastróficos, auténticas demostraciones de la energía que almacena la atmósfera. Imagen de fondo de domino público (NASA)
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La atmósfera: Esa envuelta gaseosa
Desde el espacio la atmósfera se distingue como un fino halo azul claro en el perfil de laTierra, un débil resplandor de apariencia insignificante, pero que es la clave de muchosfenómenos que suceden en nuestro planeta.
Algunos fenómenos meteorológicos son inofensivos y previsibles como las lluvias suaves deotoño o el viento de la orilla del mar, otros, como los huracanes son catastróficos, auténticasdemostraciones de la energía que almacena la atmósfera.
Imagen de fondo de domino público (NASA)
1. La átmosfera
Pulsa la tecla “Avance” y sigue las instrucciones.
Imagen Tierra de dominio público (NASA). Fotografía montaña y cielo de Banco recursos CNICE (Ministerio de Educación) bajo licencia
Creative Commons
La atmósfera
Es la capa gaseosa que, a modo de envoltura protectora, rodea a la Tierra. Puesto que ladensidad del aire disminuye gradualmente, el límite superior de la atmósfera no estáclaramente definido, pudiendo encontrarse gas sujeto a gravedad a unos 10.000 km dealtura.
El 75% de la atmósfera se encuentra en los primeros 11 km de altura desde la superficieplanetaria. Junto a la hidrosfera, constituyen el sistema de capas fluidas terrestres, cuyasdinámicas están estrechamente relacionadas.
Fotografía en Banco recursos CNICE (Ministerio de Educación) bajo licencia Creative
Commons
Elementos que la forman
Esta formada por una mezcla de gases llamada aire y por partículas sólidas y líquidas ensuspensión a las que llamamos aerosoles.
Los aerosoles se concentran en la parte baja de la atmósfera.
Los gases de la atmósfera varían con la altitud tanto en composición como en densidad.
ATMÓSFERA EN OTROS PLANETAS
Que un planeta posea atmósfera depende sobre todo de su masa. Si el planeta espequeño y no posee un fuerte campo gravitatorio los gases se escapan hacia el espacioexterior.En el Sistema Solar están rodeados de gases todos los planetas salvo Mercurio.
Venus: Posee una atmósfera ultradensa. Está compuesta principalmente de dióxido decarbono (CO2), y gruesas nubes de ácido sulfúrico que cubren completamente alplaneta. La atmósfera atrapa la poca cantidad de energía del Sol que llega a la superficieasí como también al calor que libera el planeta.
Marte: También posee atmósfera de CO2 pero muy ligera ya que el planeta tiene unamasa pequeña que no le permite retener muchos gases.
Júpiter: Es la atmósfera planetaria de mayor tamaño en todo el Sistema Solar. Estácompuesta principalmente por hidrógeno molecular y helio en una proporcióncomparable con la de una estrella.
Saturno: La atmósfera de Saturno posee un patrón de bandas oscuras y zonas clarassimilar al de Júpiter aunque la distinción entre ambas es mucho menos clara en estecaso.
Urano: El planeta Urano cuenta con una gruesa atmósfera formada por una mezcla dehidrógeno, helio y metano, que puede representar hasta un 15% de la masa planetariay que le da su color característico.
Neptuno: La atmósfera de Neptuno esta formada por hidrógeno, helio y un pequeñoporcentaje de gas metano, que le proporciona el color azul verdoso.
Vamos a repasar algunas de las cosas que hemos aprendido
El límite superior de la atmósfera está delimitado a los 10.000 km.
Verdadero Falso
La mayoría de los gases atmosféricos se sitúan en los primeros 12 km.
Verdadero Falso
En Mercurio no se aprecia una atmósfera por ser demasiado pequeño.
Verdadero Falso
La temperatura superficial de Venus será muy alta.
Verdadero Falso
2. Composición de la atmósfera
Pulsa la tecla Siguiente y sigue las intrucciones
Utiliza la animación inferior para investigar la composición de la atmósfera. Analiza qué capas sepueden distinguir en función de dicha composición, y compara tus conclusiones con los
contenidos que se explican más adelante. Si has sido un buen investigador coincidirán, ¡¡Suerte!!
La atmósfera presenta muy poco espesor, siendo mucho más fina que el radioterrestre. Si se concentrase en una sola capa cada componente, sus espesoresrelativos serían:
El nitrógeno, más abundante, ocuparía 6.35 km, el oxígeno 1.68 Km, el Argón 74 m,el dióxido de carbono 2.8 m, y el resto de gases apenas ocuparían pocos centímetros.
Composición
Tomando como criterio la composición química, podemos dividir la atmósfera en dos capas,homosfera y heterosfera.
Homosfera: ocupa desde la superficie de la Tierra hasta unos 100 Km. Tiene unacomposición química muy uniforme: 78% N2, 21% O2, 0’934% Ar, 0’035% CO2, 0,003% deotros gases (Ne, He, H2, CH4, O3,…).
Heterosfera: La heterosfera se extiende desde los 100 km hasta el límite superior de laatmósfera (en algunos casos unos 10.000 km); está estratificada, es decir, formada pordiversas capas con composición diferente.
Aunque se trata de gases, éstos tienen masa, El peso total de la atmósfera es de unos6.000 billones de toneladas. Sin embargo este peso apenas se nota.
A nivel del mar, nuestro cuerpo soporta una presión periférica de algo más de 1Kg/cm2, pero esa presión sobre la piel se equilibra por la que ejerce hacia fuera elaire que entra en los pulmones y la sangre.
Aunque no los notamos, es importante considerar los efectos de la presiónatmosférica, cómo veremos en el próximo tema, las diferencias de presión que segeneran son responsables de la mayoría de los fenómenos atmosféricos.
Además, en determinados casos, las diferencias de presión producen una accióndirecta sobre nuestro organismo.
Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos:
a) En función de la composición química la atmósfera se divide en tres capas.
Verdadero Falso
b) La Homosfera se extiende desde la superficie de la Tierra hasta unos 100 Km dealtura y tiene una composición muy heterogénea.
Verdadero Falso
c) Los gases más abundantes de la homosfera son: nitrógeno y oxígeno.
Verdadero Falso
d) La heterosfera está estratificada en diferentes capas de distinta composición.
Verdadero Falso
e) En algunos casos la heterosfera puede alcanzar 10.000 Km de extensión.
Verdadero Falso
3. Estructura
Investigación "Estructura de la atmósfera". Pasa el ratón por las distintas alturas para conocerel valor de temperatura en cada punto. Observa las cuatro gráficas de temperatura presentes
y determina cuál de ellas es la correcta.
Estructura
Si has investigado correctamente te habrás dado cuenta que la temperatura sufrevariaciones en la vertical. Este comportamiento permite dividir la atmósfera en una serie decapas denominadas respectivamente: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera.
Troposfera:
Se extiende desde lasuperficie hasta unos 12km de altura. Latemperatura vadescendiendo con laaltitud desde los 15ºC demedia en la superficiehasta los -60ºC en ellímite superior.Contienen el 75% de lamasa de la atmósfera ycasi todo el vapor deagua y los aerosoles(partículas ensuspensión). En esta capase dan las corrientesascendentes ydescendentes de aire porlo que se producen lamayor parte de losfenómenosmeteorológicos.
El límite superior sellama tropopausa y sesitúa a unos 17 km sobreel Ecuador y a 7 kmsobre los polos.
Estratosfera:
Se extiende desde latroposfera hasta los50-60 km de altitud.Entre los 15 y 40 km seencuentra la capa deozono u ozonosferadonde se encuentra la
mayor parte del ozono atmosférico.
La temperatura en la estratosfera aumenta progresivamente desde los -60ºC hasta los 0ºC.Su límite superior se llama estratopausa.
Mesosfera:
Se extiende hasta la mesopausa situada a unos 80 km de altitud. La temperaturadesciende con la altitud, hasta llegar a unos –100ºC. Es la zona más fría de la atmósfera.Los meteoritos al entrar en la atmósfera rozan con los gases de la mesosfera, inflamándose,volviéndose incandescentes y originando las estrellas fugaces.
Termosfera o ionosfera:
Hasta los 600 Km. Está formada por nitrógeno, oxígeno y helio, que se colocan de formaestratificada. En su zona inferior encontramos una mayor concentración de nitrógeno yoxígeno. La temperatura de la termosfera asciende hasta los 1.000 ºC.
En esta capa se producen las auroras boreales en las zonas de latitudes altas y se reflejan
El fenómeno conocido como aurora boreal (y austral, que también existe) se debe a lainteracción de la magnetosfera y el viento solar. La primera es la región del espacioen la que actúa el campo magnético terrestre. Éste desvía las partículas cargadas(protones y electrones) del viento solar. En los polos magnéticos, las partículaspueden entrar y entonces chocan con los átomos y moléculas de la termosfera, yparte de la energía de la colisión se transforma en luz visible.
Aurora Borealis. Imagen de Flickr bajo licencia cc.
Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos:
a) La temperatura de la atmósfera aumenta en la vertical de forma continua a medidaque nos alejamos de la superficie de la Tierra.
Verdadero Falso
b) Desde la superficie de la Tierra hacia el espacio exterior la atmósfera se divide en lassiguientes capas teniendo en cuenta la variación de temperatura: troposfera,estratosfera, mesosfera, ionosfera y exosfera.
Verdadero Falso
c) Todos los fenómenos meteorológicos tienen lugar en la mesosfera.
Verdadero Falso
d) Es en la estratosfera donde se encuentra la mayor concentración de ozono, la llamadaozonosfera.
Verdadero Falso
e) La temperatura en la mesosfera puede llegar a los 1.000 ºC.
Verdadero Falso
4. Efecto protector de la atmósfera
Las radiaciones electromagnéticas
La radiación electromagnética puede definirse como diminutos paquetes de energía (fotones)que son emitidos por fuentes que pueden ser:
- Naturales: el Sol, tormentas eléctricas, etc.
- Artificiales: bombilla, líneas de transporte y distribución eléctrica, etc.
No toda la radiación tiene las mismas características, hay unas más energéticas y otrasmenos, eso origina todo un abanico (espectro) de posibilidades: luz, rayos X, rayosultravioletas, ondas de radio, etc..
La diferencia entre una y otra se basa en la longitud de onda y la frecuencia de los fotones.Ambos parámetros están relacionados de forma inversa: a mayor longitud de onda, menorfrecuencia (menor energía).
Si ordenamos los distintos tipos de radiaciones según su frecuencia obtendremos lo que seconoce como espectro electromagnético. El Sol emite una amplia gama de esta radiación, lacual llega hasta la Tierra.
La luz visible es la luz que percibimos; la luz infrarroja origina calor; los rayos ultravioleta demenor frecuencia (UV-A) son los responsables de que nos bronceemos; los rayos X losutilizamos para ver a través de los objetos; las ondas de radio permiten comunicarnos o lasmicroondas cocinar. Todos ellos no son más que radiaciones electromagnéticas (y por lo tanto,fotones) de distintas longitudes de onda.
A efectos biológicos distinguimos entre radiaciones ionizantes y radiaciones no ionizantes.
Radiaciones ionizantes: se trata de ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia quetienen la suficiente energía como para producir ionización y, por tanto, causar efectos nocivossobre los seres vivos. En este grupo se encuentran los rayos gamma, rayos X y ultravioleta dealta frecuencia (UV-C y UV-B).
Radiaciones no ionizantes: se trata de ondas electromagnéticas de menor frecuencia que las
Las radiaciones ionizantes pueden causar efectos nocivos en los seres vivos ya quedañan los tejidos biológicos y son causantes de tumores como el cáncer de piel.¿Sabes cuál es la relación?
Mueve el ratón sobre distintas alturas de la atmósfera y observa la radiación recogida en cadapunto. Analiza qué capas filtran las distintas radiaciones (recuerda dónde se encuentran las
distintas capas). Compara tus resultados con los contenidos explicados más abajo.
(UV1 ultravioleta más energético, UV2 ultravioleta menos energético)
La atmósfera, filtro protector
La atmósfera actúa como filtro protector, de forma que las radiaciones que inciden sobre lasuperficie terrestre quedan atenuadas.
Por un lado impide la caída de meteoritos pequeños, y por otro absorbe distintas radiacionesmuy perjudiciales para los seres vivos.
Efecto protector de la ozonosfera
En la estratosfera se encuentra la mayor parte del ozono atmosférico (O3), entre los 15 y los40 km de altura.
La formación del ozono se produce por la radiación electromagnética que es capaz de romperel enlace O−O del oxígeno molecular y formar átomos de O, que al combinarse con el O2
(molecular) originan O3 (ozono). La molécula de ozono se destruye de nuevo absorbiendomás radiación ultravioleta. De esta forma se está absorbiendo energía ultravioleta en unciclo cerrado de formacióny destrucción de ozono.
Esta reacción libera calor, y es por ello que la temperatura en la estratosfera aumentaprogresivamente hasta llegar a los 0ºC.
El ozono absorbe la práctica totalidad de las radiaciones ultravioleta de alta frecuencia (másenergética).
Podemos recibir las ondas de radio gracias a la existencia de esa capa, la ionosfera,que al estar compuesta de partículas cargadas, y altamente energéticas, refleja lasondas de radio al chocar con ellas.
En general, si hay más electrones, se pueden usar frecuencias más altas, aunque, dehecho, se trata de una región muy dinámica con variaciones a lo largo del día segúnla intensidad del viento solar.
Puedes encontrar mucha más información en ésta página: Regiones de la ionosfera
Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos:
a) Tan sólo un 15% de la radiación procedente del Sol es reflejada por las nubes y lasdistintas capas de la atmósfera.
Verdadero Falso
b) La Ionosfera nos protege de los rayos gamma, X y algunos ultravioletas.
Verdadero Falso
c) Esos rayos son absorbidos por el ozono atmosférico.
Verdadero Falso
d) La mayor concentración de ozono atmosférico (O3) se encuentra en la estratosfera,entre los 15 y los 40 Km de altura.
Verdadero Falso
e) El ozono absorbe la totalidad de las radiaciones ultravioletas.
Verdadero Falso
5. Efecto invernadero
El efecto invernadero
El efecto invernadero natural es un fenómeno atmosférico que permite mantener latemperatura del planeta en un intervalo compatible con la vida que conocemos. De no existirel fenómeno, las fluctuaciones climáticas serían intolerables.
La radiación solar de onda corta que llega a la superficie terrestre es absorbida por océanosy continentes produciendo su calentamiento. Al mismo tiempo, y debido a esta temperatura,la superficie emite energía hacia la atmósfera en forma de radiación infrarroja de ondalarga.
Pero sucede que la atmósfera es opaca a la mayor parte de esa radiación de onda larga, demanera que es absorbida por los gases atmosféricos de efecto invernadero, por el vapor deagua, el CO2 y CH4, provocando el calentamiento de la misma.
Si sobre la Tierra no actuase el efecto invernadero su temperatura media sería de -18ºCen lugar de los 15ºC actuales, nada más y nada menos que ¡33ºC de diferencia!. Así queel efecto invernadero hace del planeta un lugar mucho más agradable y por tanto esconsiderado bueno. El problema es provocar su incremento.
Esta es la explicación al efecto invernadero de Isaac Asimov en su libro 100preguntas básicas sobre la ciencia
"Pensad ahora en una casa de cristal al aire libre y a pleno sol. La luz visible del Solatraviesa sin más el vidrio y es absorbida por los objetos que se hallen dentro de lacasa. Como resultado de ello, dichos objetos se calientan, igual que se calientan los queestán fuera, expuestos a la luz directa del Sol.
Los objetos calentados por la luz solar ceden de nuevo ese calor en forma de radiación.Pero como no están a la temperatura del Sol, no emiten luz visible, sino radiacióninfrarroja, que es mucho menos energética. Al cabo de un tiempo, ceden igual cantidadde energía en forma de infrarrojos que la que absorben en forma de luz solar, por locual su temperatura permanece constante (aunque, naturalmente, están más calientesque si no estuviesen expuestos a la acción directa del Sol).
Los objetos al aire libre no tienen dificultad alguna para deshacerse de la radiacióninfrarroja, pero el caso es muy distinto para los objetos situados al sol dentro de la casade cristal. Sólo una parte pequeña de la radiación infrarroja que emiten logra traspasarel cristal. El resto se refleja en las paredes y va acumulándose en el interior.
La temperatura de los objetos interiores sube mucho más que la de los exteriores. Y latemperatura del interior de la casa va aumentando hasta que la radiación infrarroja quese filtra por el vidrio es suficiente para establecer el equilibrio."
¿Crees que un invernadero beneficia o perjudica a las plantas en su interior?
Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos:
a) El efecto invernadero es un proceso artificial producido por la quema abusiva decombustibles fósiles.
Verdadero Falso
b) Gracias al efecto invernadero la vida es posible en la Tierra tal y como la conocemos.
Verdadero Falso
c) Si no existiera el efecto invernadero la temperatura de la Tierra sería prácticamentela misma, sobre 18ºC.
Verdadero Falso
d) La radiación solar de onda corta que llega a la Tierra es reflejada por el suelo y losocéanos en forma de radiación infrarroja de onda larga.
Verdadero Falso
e) Los gases que producen el efecto invernadero son, principalmente, el vapor de agua,el CO2, CH4.
Verdadero Falso
