Unidad 7. Atmósfera.

Transcripción

1 Unidad 7. Atmósfera. INTRODUCCIÓN. En los ecosistemas de la Tierra la energía que permite formar materia orgánica (azúcares, proteínas, grasas, etc.) a partir de inorgánica (CO 2) y la energía que proviene del Sol. El sol emite energía (radiación) de diferentes tipos, la que conoces se llama luz visible y es la que las plantas utilizan para realizar la fotosíntesis. Sabes que la luz blanca se descompone en los colores del arco iris (violeta-azul-verde-amarillo-naranjarojo). Pero además hay otras como la radiación ultravioleta (UV) y la infrarroja (IR). Algunas de estas radiaciones son peligrosas para los seres vivos. La atmósfera filtra algunas de estas radiaciones, cuanto más gruesa sea más filtra. Por ejemplo, filtra más al amanecer y al atardecer que al mediodía. 1.- EL REPARTO DE LA ENERGÍA EN EL PLANETA. Cuando la radiación llega al suelo se calienta y por tanto el aire que está encima. Lo mismo sucede cuando incide sobre el agua y ésta también se calienta. Como recordarás los cuerpos calientes se dilatan y aumentan su volumen sin que aumente su masa, de este modo disminuye su densidad y si disminuye la densidad tienden a subir. El aire caliente se levanta y el agua caliente flota sobre el agua fría. Finalmente esto genera que en las zonas tropicales, cerca del ecuador, el aire y el agua estén muy calientes y en las zonas polares mucho más frío. Grandes masas de aire y de agua se desplazan por el planeta llevando calor con ellas. Se trata tanto de corrientes de agua (corrientes oceánicas) y de aire (borrascas y anticiclones). Vamos a ver algunos fenómenos atmosféricos que son consecuencia de estas diferencias de temperatura. 2.- FENOMENOS ATMOSFÉRICOS A ESCALA LOCAL. Ascendencia térmica. El sol calienta de forma diferente las distintas superficies de la tierra. Esto hace que sobre aquellas que se calientan más se caliente el aire que las cubre. El aire caliente se eleva, como si se desprendieran grandes burbujas de aire. Las aves utilizan estas corrientes de aire para planear y elevarse.

2 Tormentas. El fenómeno anterior puede alcanzar diferente altitud. Si al enfriarse se condensa el vapor de agua que llevan, entonces, se forman nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Así es como se forman las nubes de tormenta. Brisas marinas. Si piensas en lo que sucede en un día de playa te darás cuenta de que se trata de un fenómeno similar. Durante el día el sol calienta más la tierra que el mar. El aire sobre tierra se calienta y asciende obligando al aire que está sobre el mar a dirigirse hacia tierra. Se genera con ello una brisa que sopla desde el mar y que es lo que hace tan agradable estar en la playa en un día caluroso. Durante la noche es el mar el que conserva el calor, la tierra se enfría y la brisa circula en la dirección contraria. Brisa de valle. Este fenómeno puede observarse en la ciudad de Cuenca con cierta facilidad. Sólo tienen que fijarte en el humo de las chimeneas. Cuando el sol calienta la tierra el aire tiende a subir por el valle desplazándose hacia la parte alta (rio arriba si miras el Moscas). Es fácil verlo por las tardes. Por la noche sucede lo contrario. El aire se enfría y tiende a bajar siguiendo el curso de los valles (río abajo). En las mañanas de invierno es fácil ver como el humo del polígono de los Palancares se dirige hacia las casas del barrio bajando por el valle. Inversiones térmicas Lo normal es que el aire esté más frio cuanto más arriba subimos. En las noches de invierno se produce un fenómeno interesante. El aire frio baja al fondo de los valle y empuja al aire más cálido hacia arriba. Con ello la situación normal se invierte (hace más frio en el fondo del valle que en las laderas, más frio en la ciudad que en el cerro del Socorro). En estas condiciones, y como consecuencia colateral, el aire de las chimeneas o de las industrias no se eleva y se queda pegado al suelo haciendo que los ciudadanos tengamos que respirar el aire contaminado. 2

3 3.- FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS A GRAN ESCALA. La atmósfera es una capa gaseosa en la que se producen grandes desplazamientos de masas de aire. La presión atmosférica se define como el peso de la masa de aire que tenemos encima sobre cada unidad de superficie. Generalmente se mide en una unidad denominada Bar y que se expresa en milibares (mb) y que equivale a HectoPascales. Su valor normal es 1013 mb o 1013 hp. En los mapas se representan los puntos de igual presión dibujando líneas que se denominan isobaras. Las zonas donde hay menos presión de la normal se denominan zonas de Baja presión o Borrascas. Cuando la presión es mayor aparecen los Anticiclones. En las zonas de más presión o Anticiclones el aire tiende a bajar desde la alta atmósfera hacia el suelo impidiendo que se formen nubes, por el contrario, en las zonas de baja presión el aire tiende a subir favoreciendo que el aire se enfríe y se formen nubes. VIENTO. El aire se desplaza desde donde está sometido a más presión hacia donde hay menos presión. Ese desplazamiento constituye el viento. Lo hace desde los Anticiclones (alta) hacia las Borrascas (baja). Por las características de la rotación terrestre no lo hace en línea recta sino en forma espiral. En el hemisferio Norte gira en el sentido antihorario en las borrascas y en el horario en los anticiclones. Cuanto más próximas están entre si las isobaras indica que mayor es la diferencia de presión entre un punto y otro y por tanto mayor es la velocidad del viento. Así sobaras muy juntas indican viento fuertes, isobaras separadas indican calma o vientos flojos. NUBES. Las nubes son pequeñas gotitas de agua en suspensión. Pesan tan poco que las corrientes ascendentes de aire no las dejan caer Se forman porque el aire cargado de humedad (vapor de agua) se enfría y entonces el agua se condensa en pequeñas gotas. Si la nube está a nivel del suelo la denominamos niebla. Si vuelas y cruzas una nube tendrás la misma sensación: niebla. PRECIPITACIONES. 3

4 . Cuando las gotas caen constituyen la lluvia. En ocasiones el viento vertical es tan fuerte que las empuja hacia arriba y si se congelan forman el granizo (hielo). Si simplemente hace tanto frio que se van congelando según se forman tendremos nieve. 4.- LA ENERGÍA EN LA ATMÓSFERA. El motor de todos los movimientos en la atmósfera es el sol. Calienta la superficie del planeta y el agua del mar. El agua se evapora, el viento la transporta, la lluvia la devuelve al suelo y corre por los ríos pudiendo erosionar y transportar los materiales gracias a la fuerza de la gravedad. El calor es una forma de energía. Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen en contacto, la energía calorífica pasa del que está más caliente al que está más frío hasta que las temperaturas se igualan. Diferentes sustancias ganan y pierden calor a diferente velocidad, así el hierro se calienta y se enfría más rápido que el agua. El agua requiere una gran cantidad de energía para calentarse y suelta la misma cantidad de calor cuando se enfría. Esto hace que el agua sea un magnífico regulador de la temperatura. En verano, en las zonas costeras, cuando hace calor el agua del mar absorbe una gran cantidad de calor y el aire no se calienta tanto, en invierno el agua del mar suelta calor y el aire se calienta (o no se enfría tanto) por eso las variaciones de temperatura en la costa son menores que en el interior. Este mismo concepto se puede aplicar a las variaciones día/noche. ENERO JULIO MÁXIMA MÍNIMA MÁXIMA MÍNIMA Valencia 16,1 7 29,6 21,4 Cuenca 9,4-0,7 30,7 14,7 5.- EL USO DE LA ENERGÍA SOLAR. Aparte de la Tierra y de los animales y plantas, los seres humanos hemos usado la energía solar desde la antigüedad para: secar carnes y pescados como método de conservación, para secar pieles, secar ladrillos de adobe, etc. Indirectamente utilizando la energía del viento y el agua en los molinos. Actualmente la energía solar se utiliza de dos modos para producir calor y para generar electricidad. 4

5 1. Producción de calor. (placas solares térmicas) Las placas solares térmicas funcionan calentado el agua de unas tuberías que luego de calentarse se almacenan en depósitos aislados para ser utilizadas en el suministro de agua caliente para uso sanitario. 2. Producción de electricidad. (placas solares fotovoltaicas) Los paneles transforman la luz del sol en electricidad que se utiliza para poner en funcionamiento aparatos eléctricos o para añadir esta corriente eléctrica a la red general que se distribuye por las casas e industrias. 6.- LOS RIESGOS DE LA ENERGÍA DEL SOL. EL Sol nos proporciona luz y calor, pero el Sol también emite otro tipo de radiaciones que son perjudiciales (rayos X, rayos gamma y ultravioletas UV) y que, en principio son filtradas por la atmósfera, de modo que no llegan al suelo y no nos perjudican. Los rayos X y gamma son filtrados a mas de 80 km de altitud (pero pueden hacer mucho daño a los astronautas y son uno de los mayores peligros a evitar en los hipotéticos viajes interplanetarios. Los rayos ultravioleta son filtrados a unos 30 km de altura por un gas llamado Ozono. No obstante el ozono se destruye con ciertas sustancias como los CFCs que hemos estados emitiendo a la atmosfera con los sprays y los circuitos de refrigeración. Si los rayos UltraVioleta (UV) llegan a la superficie pueden causar cáncer de piel y cataratas en los ojos. El ozono actúa como si fuera una niebla espesa para los rayos ultravioleta, cuando esta niebla se hace menos densa deja pasar más rayos ultravioleta (del mismo modo que una niebla menos espesa de gotas de agua deja pasar más luz visible). Al debilitamiento de la capa de ozono se le ha llamado (de forma poco correcta) agujero. Efecto invernadero y cambio climático. Algunos gases como el dióxido de carbono CO 2 y el metano CH 4.son transparentes para la luz (nuestros ojos no detectan su presencia). Por tanto la luz del sol llega al suelo sin problemas calentando el suelo. Pero cuando el suelo se calienta emite radiación infrarroja. Estos gases no dejan que la radiación infrarroja se escape al espacio y como consecuencia la atmósfera cerca del suelo se sobrecalienta. Cuando quemamos combustibles fósiles hacemos que la concentración de dióxido de carbono aumente y actua de modos similar a un invernadero y la temperatura global del planeta aumenta. Este fenómeno se conoce como calentamiento global o cambio climático. Las consecuencias para nuestra generación y las futuras puede ser catastrófico con sequías, fenómenos atmosféricos extremos, subida del nivel del mar, etc. 5

6 PREGUNTAS. 1.- Por qué se agita el agua cuando la pones a calentar? 2.- Por qué notas que el aire está encima del radiador sube? 3.- Qué técnica usan los buitres para planear y elevarse? 4.- Por qué se forman tormentas tan fuertes al final del verano? 5.- Por qué hay brisa en la playa? en qué sentido va el aire? 6.- En qué dirección se mueve el aire en el valle del Moscas por la tarde? y por la mañana? 7.- Por qué el humo de las chimeneas se mete en el barrio en la mañanas de invierno? 8. - Qué es una borrasca y un anticiclón? 9.- Qué es la niebla? 10.- Qué es una nube? 11.- Por qué cae la lluvia? 12.- Por qué se forma el granizo? 13.- Cuando se forma la nieve? 14.- Por qué en Valencia hace menos frio por la noche? 15.- Qué diferencia la energía solar térmica de la fotovoltaica? 16.- Qué filtra la radiación ultravioleta? 17. Qué se supone que es el agujero de la capa de ozono? 18.- Qué consecuencias tiene el debilitamiento de la capa de ozono? 19.- Cuáles son los principales gases de efecto invernadero? 20.- Qué consecuencias tienen el calentamiento global? 6