2. La atmósfera es una capa fluida (porque está constituida principalmente por un
fluido, el aire) de unos 10.000 km, de altura (límite superior estimado), según
algunos autores, que rodea la Tierra.
Está formada por gases, líquidos (agua líquida en las nubes) y sólidos en
suspensión (esporas, polen, cenizas, microorganismos, polvo y agua sólida
en las nubes formando minúsculos cristales de hielo).
• Debido a la compresibilidad (que se puede comprimir, reduciendo su volumen) de
los gases y a la atracción gravitatoria el 95% de su masa se encuentra comprimida
en los primeros 15 km (es decir en la troposfera), en ellos se concentran el 80% de
los gases atmosféricos (N2, O2, CO2) que posibilitan la vida.
• No obstante, las proporciones de los diferentes gases (aire) se mantienen casi
inalterables hasta los 80-100 km. de altitud (homosfera), el resto tiene una
composición más variable (heterosfera).
• En su límite superior (según algunos autores unos 10.000 km.) la concentración
de gases es tan baja (prácticamente despreciable) que se asemeja a la del
espacio exterior. Aunque, algunos autores, estiman el límite en 30.000 km, e
incluso algunos en 40.000 km.
4. 1.2 Composición química de la atmósfera
A) Componentes mayoritarios y minoritarios. (libro pág. 192)
B) Homosfera y Heterosfera.
Homosfera. Hasta los 80-100Km de altitud.
La composición del aire es homogénea, se mantienen
proporciones iguales de los gases.
Heterosfera. A partir de los 80-100Km de altitud.
La composición del aire varía, ya que las proporciones de los
gases no se mantienen iguales, sino que hay unos gases que abundan
más que otros según la altitud.
5. Composición media del aire seco de la homosfera.
- Nitrógeno (N2) …………………………………………….78,083%
- Oxígeno (O2) ………………………………………………20,945%
- Argón (Ar)…………………………………………………..0,934%
- Dióxido de carbono (CO2)……………………………….. 0,035%
- Otros: Neón (Ne), Helio (He),
Criptón (Kr), Hidrógeno (H2),
Xenón (Xe), metano (CH4),
Ozono (O3), óxidos de
Nitrógeno (NOx), etc. ………………………………………..0,003%
A esto habría que añadir el vapor de agua, que no se ha puesto porque varía
mucho de unas zonas a otras desde el 4% al 1%
6. Componentes Volumen (%) Masa (%)
Nitrógeno 78,084 75,510
Oxígeno 20,946 23,150
Argón 0,934 1,280
CO2 0,033 0,046
N2
O2
CH4
H2O
Ar
Ne
HeCO2
7. Composición de la heterosfera.
GAS PREDOMINANTE ALTITUD
Capa de Nitrógeno molecular (N2) …………………………..Entre 100 y 200 Km.
Capa de Oxígeno atómico (O)……………………………….. Entre 200 y 1000 Km.
Capa de Helio (He) …………………………………………....,Entre 1000 y 3500Km.
Capa de Hidrógeno atómico (H) ………………………………A partir de 3500 Km.
A mayor altura el gas predominante es más ligero (menor masa atómica)
11. Ionosfera/ Termosfera
Llega hasta unos 600 km aproximadamente, aquí la temperatura
aumenta hasta unos 1000ºC debido a la absorción de las radiaciones
solares de onda más corta (rayos X y gamma ) llevada a cabo por las
moléculas de nitrógeno y de oxígeno que, debido a ello, se ionizan, se
transforman en cationes liberando electrones.
Esto da lugar a un campo magnético terrestre entre la ionosfera
cargada positivamente y la superficie terrestre cargada
negativamente. Desde la ionosfera fluyen cargas positivas hasta la
superficie terrestre y desde esta última ascienden capas negativas
hasta la ionosfera (tormentas).
En esta capa rebotan algunas ondas de radio emitidas desde la tierra,
haciendo posible las telecomunicaciones, aunque a veces son
interferidas por las radiaciones solares.
12.
13. Ionosfera/ Termosfera
El sol emite partículas subatómicas (protones y electrones) y
radiaciones electromagnéticas (onda corta, visible y larga). La
mayoría de las partículas solares son desviadas por el campo
magnético terrestre, por lo que no alcanzan la superficie
terrestre.
Sobre las zonas polares, el rozamiento de los electrones que
llegan del sol contra las moléculas de esta capa produce
espectaculares manifestaciones de luces y colores: son las
auroras boreales en el hemisferio norte y las auroras australes
en el hemisferio sur.
Su color depende de la molécula contra la que choquen los electrones y de la presión
atmosférica. Es amarillo -verdoso cuando chocan contra las moléculas de oxígeno a baja
presión; rojo, si la colisión es a muy baja presión, azul si el impacto es contra una molécula
de nitrógeno...
14.
15.
16.
17.
18.
19. A) Presión atmósférica.
• Es el peso ejercido por la masa de aire atmosférico sobre la superficie
terrestre.
• Casi la totalidad de la masa de la atmósfera se encuentra en los primeros
kilómetros por encima de la superficie terrestre (debido a la fuerza de atracción
gravitatoria sobre los gases), por lo que la presión atmosférica disminuye
rápidamente con la altitud.
• El valor de esta presión se mide con el barómetro.
A nivel del mar es 1 atmósfera o 1013 milibares, equivalente al peso de una
columna de mercurio de 760 mm de altura y un cm2 de base.
• En los mapas meteorológicos, la presión atmosférica suele representarse
mediante las isobaras, que son líneas que unen los puntos de igual presión.
1.3 Propiedades físicas de la atmósfera
20. B) Temperatura
El aire de la troposfera (capa inferior de la atmósfera) se calienta a partir del
calor emitido por la superficie terrestre (radiación infrarroja).
• La temperatura es máxima en la superficie terrestre, alrededor de 15 ºC de
media, y a partir de ahí comienza a descender con la altura según:
• A partir de 12 km, la temperatura asciende con la altitud hasta llegar a
aproximarse a los 0-4 ºC en los 50 Km. Este incremento de temperatura está
relacionado con la absorción por el ozono de la radiación solar ultravioleta.
•A partir de los 50km de altitud, la temperatura disminuye hasta alcanzar unos
-100 ºC a los 80km de altitud.
• A partir de los 80 km de altitud, la temperatura va ascendiendo en altitud al
absorber las radiaciones de alta energía, pudiendo alcanzar más de 1000 ºC a
unos 600 Km de altitud.
• A partir de los 600 km la baja densidad de gases impide la transmisión del
calor y carece de sentido hablar de temperatura.
Un Gradiente Térmico Vertical (GTV) de 6,5 ºC de descenso cada Km
que se asciende en altitud (la temperatura baja 0,65 ºC cada 100m de altitud).
Hasta llegar a unos -70 ºC a los 12 Km de altitud.
23. 1.4 Estructura de la atmósfera .
Capas y propiedades básicas.
(libro pág. 193 y 194)
24. La belleza del cielo no es más que el resultado de
la interacción de la LUZ del Sol con la atmósfera.
•Si dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de vidrio. La luz se abre en
un abanico de colores (se dispersa) por refracción y como resultado de esta
dispersión vemos una gama de colores: violeta, azul, verde, amarillo y rojo.
•Los rayos violetas y azules, una vez desviados (difusión), chocan con
partículas de aire y varían su trayectoria, y así sucesivamente: realizan,
pues, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo
terrestre. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir
directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo,
como en forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras
el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco
desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta nuestros
ojos.
•Cuando existe una cantidad anormalmente elevada de aerosoles (polvo
atmosférico), la luz del amanecer y del atardecer es especialmente roja.
31. El Sol y la Tierra emiten energía: el Sol de onda corta (Tª =
6.000ºK) y la Tierra de onda larga (Tª = 288ºK = 15ºC).
32.
33.
34. En la atmósfera ningún gas absorbe radiación en
longitudes de onda entre 0.3 y 0.7 µm, por lo
que se tiene un vacío en la región de luz visible,
que corresponde a una gran fracción de la
radiación solar (ventana atmosférica). Esto
significa que la atmósfera es transparente a la
radiación de onda corta del Sol, pero absorbe la
radiación terrestre de onda larga, por lo tanto la
atmósfera no es calentada por la radiación solar,
sino que se calienta desde el suelo hacia arriba.
Mientras más lejos se está del radiador (la
superficie de la Tierra), es mas fría, esto explica
la disminución de la temperatura con la altura en
la troposfera (GVT).
37. 2. Actividad reguladora y protectora de la atmósfera.
2.1 El balance de radiación solar.
La Tierra tiene una temperatura media constante en el tiempo (unos 15ºC), por
lo que existe un balance de radiación nulo entre la cantidad de radiación
solar entrante y la radiación terrestre saliente, si no se calentaría y enfriaría
continuamente.
De la radiación total proveniente del sol:
- un 30% es reflejada (albedo) por las nubes (17%), superficie terrestre (5%) y por
la dispersión hacia el espacio por gases, polvo,…(8%)
• el 25% es absorbida por la atmósfera por el ozono estratosférico y por el vapor
de agua (4%), por el agua líquida (19%).La radiación absorbida por la atmósfera
(recibida tanto de la radiación solar como desde la superficie terrestre) es devuelta
al espacio en forma de radiación de onda larga.
- un 45% es absorbida por la superficie (océanos > continentes), este calor saldrá
de la superficie lenta y gradualmente hacia la atmósfera en forma de calor latente
asociado a la evaporación, a la emisión de onda larga (radiación infrarroja), y a la
convección y conducción térmica.
43. Toda la energía absorbida por la superficie
terrestre se libera mediante la emisión de
radiación térmica de onda larga y mediante
procesos convectivos (calor latente y calor
sensible).
Calor latente: calor absorbido o liberado en
los cambios de estado sin variar la
temperatura
Calor sensible: es el que aumenta la
temperatura de los cuerpos y que puede ser
medido con un termómetro
45. Como hemos visto, el balance de radiación solar depende, además, de la
radiación incidente, de la estructura y composición química de la
atmósfera, propiciando unas condiciones térmicas especiales en la Tierra
que la hacen apta para la vida.
2.2 Función protectora: la atmósfera como filtro protector.
La atmósfera absorbe de manera selectiva las radiaciones de diferentes
longitudes de onda que nos llegan del Sol. De esta forma, la temperatura en la
atmósfera va ascendiendo y descendiendo, determinando así su estructura en
capas con diferentes temperaturas y características.
- En la ionosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía, rayos
X, rayos gamma y parte de la radiación ultravioleta, todas ellas muy perjudiciales
para la vida.
- En la ozonosfera (capa de la estratosfera) se absorbe gran parte de la radiación
ultravioleta.
- Las radiaciones correspondientes al espectro visible atraviesan la atmósfera y
alcanzan la superficie terrestre, se deduce que la atmósfera es casi transparente a
dichas radiaciones y no experimenta un calentamiento apreciable al ser atravesada
por las mismas.
- Las radiaciones infrarrojas y las de menor energía, son absorbidas por el CO2 y el
vapor de agua atmosféricos y ocasionan un aumento de la temperatura
atmosférica.
46.
47. 2.3 Función reguladora del clima por la atmósfera: variaciones del albedo,
efecto invernadero y circulación general del aire.
La atmósfera, en líneas generales, contribuye a la regulación del clima
terrestre de las siguientes formas:
- por el día refleja (albedo) y absorbe parte de la radiación solar, evitando
el sobrecalentamiento de la superficie del planeta.
- además, absorbe parte de la radiación infrarroja que emite la superficie,
evitando que se enfríe bruscamente por la noche, ya que, parte de ese
calor vuelve a la Tierra como contrarradiación (efecto invernadero).
- y por último, la circulación del aire tiende a compensar los desequilibrios
de temperatura originados por la diferente insolación en distintas zonas
del planeta. (movimientos de masas de aire verticales y horizontales;
libro pág. 191 y 192)
Recordar concepto y bucle del albedo. Pag. 20 del libro.
Recordar efecto invernadero. Pág. 19 del libro.
51. Aire descendente en
los polos fríos y
ascendente en las
latitudes
ecuatoriales cálidas
NO TIENE EN CUENTA LA
ROTACIÓN DE LA TIERRA
52. • Debido al giro de la Tierra (efecto coriolis), al rozamiento con
la superficie y a la distribución de tierra y continentes el flujo
es mucho más complejo.
59. 3. INVERSIONES TÉRMICAS.
CONCEPTO:
En la troposfera la temperatura disminuye con la altura (GTV= ↓ 0,65 ºC/ 100m), en la parte
más baja el aire es más cálido y por lo tanto, menos denso, por lo que tiende a ascender,
mientras que en la parte más alta el aire frío es más denso y tiende a descender por otro
lugar donde no haya ascenso de aire cálido.
Pero podemos encontrar zonas en la troposfera en las que, existen perturbaciones en el
GTV, la temperatura aumenta con la altura, a este hecho se le llama inversión térmica
que impide el ascenso del aire situado abajo (más frío y por tanto más denso).
Las inversiones térmicas son muy negativas para los episodios de contaminación
impidiendo la dispersión de la contaminación atmosférica, ya que impide los
movimientos verticales de masas de aire.
Dicho de otra manera, si con la altura la temperatura va disminuyendo en suficiente
proporción, los contaminantes ascenderán con el aire y según lo hagan se irán
expandiendo, disminuyendo su concentración, hasta alcanzar la estratosfera, donde los
vientos en altura los dispersarán totalmente.
Por el contrario, hay dificultad para que se produzca la dispersión de los
contaminantes cuando no hay corrientes ascendentes de aire. Una situación
especialmente grave se da cuando hay inversión térmica, ya que los contaminantes
quedan atrapados cerca de la superficie. Sin vientos importantes, temperaturas bajo
cero y una gran estabilidad atmosférica no hay dispersión de contaminantes.
60. El aire de las chimeneas no puede ascender
por una capa de inversión térmica
61.
62. DESARROLLO: Las inversiones térmicas se suelen producir en invierno,
cuando las noches son más largas y la superficie terrestre se enfría mucho,
provocando que el aire en contacto con la superficie se enfríe más
rápidamente que el aire situado por encima.
Este fenómeno se favorece en ausencia de nubes y de viento (la ausencia de
nubes durante la noche produce un rápido enfriamiento, pues las nubes actúan de
pantalla, evitando que el calor almacenado durante el día escape rápidamente).
Con anticiclones es más probable que se desarrollen situaciones de
inversión térmica (los anticiclones producen ausencia de nubes).
La situación se puede agravar si se forma niebla (nubes a ras del suelo), pues
los contaminantes reaccionan con el agua de la niebla produciendo
sustancias más dañinas como ácidos, el frío favorece la niebla pues a menor
temperatura el vapor de agua se condensa formando gotas de agua en
suspensión (niebla), la niebla reduce la visibilidad con lo que al amanecer tarda
más el Sol en calentar la superficie para romper la inversión térmica.
La inversión térmica se rompe cuando la radiación solar llega a la superficie
terrestre con la suficiente intensidad y duración como para calentarla,
calentándose también el aire próximo. De esta forma se establece el GTV
normal y la posibilidad de que se produzca un ascenso del aire.
63. La inversión por subsidencia generalmente está asociada con los anticiclones. El
aire de un anticiclón desciende y fluye hacia afuera con una rotación que sigue la
dirección de las agujas del reloj. A medida que el aire desciende, la mayor presión
existente en altitudes menores lo comprime y calienta en el gradiente vertical
adiabático seco.
Durante el día, la capa de inversión resultante de este proceso con frecuencia se
eleva a cientos de metros sobre la superficie.
Durante la noche, la base de una inversión por subsidencia desciende debido al
enfriamiento del aire superficial.
INVERSIÓN TÉRMICA POR SUBSIDENCIA
Los días despejados y sin nubes
característicos de los anticiclones
propician las inversiones por
radiación, de modo que se puede
producir una inversión superficial
durante la noche y una elevada
durante el día. Si bien la capa de
mezcla que se encuentra debajo de
la inversión puede variar
diariamente, nunca será muy
profunda.
64. Otras formas posibles de desarrollo de una inversión térmica:
- por el movimiento de una masa de aire desde una zona cálida a otra fría (el aire
frío se sitúa abajo por ser mas denso y el aire cálido se sitúa a mayor altura por
ser menos denso)
-por el choque de dos masas de aire con humedad, presión y temperaturas
diferentes (una masa polar y otra tropical).
(Ver comentario inversión térmica en la pág. 198 del libro)
65. Inversión relacionada tanto con los frentes fríos como con los cálidos. En el
avance de cada frente, el aire cálido desplaza al frío, de modo que se produce
una circulación vertical mínima en la capa de aire frío más cercana a la superficie
.
La fuerza de la inversión
depende de la diferencia de
temperatura entre las dos
masas de aire.
Como los frentes se mueven
horizontalmente, los efectos de
la inversión generalmente duran
poco y la falta de movimiento
vertical suele compensarse con
los vientos relacionados con el
paso frontal.
Sin embargo, cuando los frentes
se vuelven estacionarios, las
condiciones de inversión
pueden prolongarse.
INVERSIONES TÉRMICAS ADVENTICIAS O FRONTALES
66. 4. Contaminación atmosférica
Tema 10 del libro pág. 234.
4.1 Concepto
4.2 Fuentes de la contaminación
Tema 10 del libro pág. 234 y 235.
4.3 Tipos de contaminantes
Tema 10 del libro desde pág. 236 a pág. 240 y fotocopias.
4.4 Dispersión de contaminantes
Tema 10 del libro pág. 234.