Tema 7. Atmósfera. CONCEPTOS BÁSICOS.

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1 Tema 7. Atmósfera. CONCEPTOS BÁSICOS. En este tema vamos a analizar como la energía que proviene del sol es absorbida por la atmósfera, el suelo y el agua y genera los fenómenos atmosféricos. Tendrás que conocer algunos de ellos, su origen y sus manifestaciones razonando el porqué. Entenderás el papel del agua en la regulación de algunos aspectos del clima. Veremos como podemos aprovechar la energía del sol en nuestro beneficio y los riesgos que la energía de las radiaciones solares puede generar en nuestra salud. CONTENIDOS. 1. Recordando la atmósfera. 2. La energía del sol. 3. El reparto de energía en el planeta. 4. Fenómenos atmosféricos a escala local. 1. Ascensión térmica 2. Tormentas. 3. Brisas marinas. 4. Brisas de valle. 5. Inversiones térmicas. 5. Fenómenos atmosféricos a gran escala. 1. Viento. 2. Nubes 3. Precipitaciones. 6. El agua como regulador de la temperatura. 7. El uso de la energía solar. 8. Los riesgos de la energía del sol.

2 SEGUNDO. T-6 Ecosistemas de la Tierra. Curso Recordando la atmósfera. La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. Está compuesta en su parte baja (80 primeros kilómetros) de un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y otros gases. Entre ellos son muy importantes el dióxido de carbono 0,04% y cantidades variables de vapor de agua. El vapor de agua (o agua en forma de vapor) es invisible al ojo, es decir, es transparente a la luz visible, lo mismo que los demás gases citados. Recuerda que cuando ves vapor lo que está viendo son pequeñas gotas de agua líquida flotando en el aire. Cuando el aire se mueve le llamamos viento. El viento no sólo se mueve en horizontal. Es importante entender que hay corrientes de aire que suben en algunos lugares y otras que bajan y que nosotros no notamos porque vivimos pegados al suelo. Cuando el aire asciende se enfría favoreciendo que el vapor de agua condense y se formen nubes. En cambio, cuando desciende se calienta. 2. La energía del Sol. El sol emite energía (radiación) de diferentes tipos. De entre todas ellas la que conoces se llama luz visible y es la que las plantas utilizan para realizar la fotosíntesis y la que captan nuestros ojos y nos permite ver. Sabes que la luz blanca se descompone en los colores del arco iris (violeta-añil- azul-verde-amarillo-naranja-rojo). Pero además hay otras radiaciones que nuestros ojos no pueden ver entre ellas la radiación ultravioleta (UV) y la infrarroja (IR). Si nuestros ojos pudieran verlas el IR estaría al lado del rojo y la UV al lado del violeta. Algunas de estas radiaciones son peligrosas para los seres vivos, pero la atmósfera filtra (no deja pasar o retiene gran parte de algunas de estas radiaciones), cuanto más gruesa sea la capa de atmósfera más filtra. Por ejemplo, filtra más al amanecer y al atardecer que al mediodía. Página 2

3 SEGUNDO. T-6 Ecosistemas de la Tierra. Curso El reparto de la energía en el planeta. Cuando la radiación llega al suelo lo calienta y por tanto también se calienta el aire que está encima. Lo mismo sucede cuando las radiaciones solares inciden 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. La Tierra es una esfera de modo que la energía que proviene del sol no se reparte de forma homogénea por su superficie. Cada unidad de superficie de la Tierra recibe más energía en el centro que en los polos. 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 frías. Esas diferencias de temperatura van a generar corrientes tanto de agua como de aire. 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. 4.- Fenómenos atmosféricos a escala local. 4.1 Ascensión térmica. El sol calienta de forma diferente las distintas superficies de la tierra. Esto hace que sobre aquellas que se calientan más se caliente también más el aire que las cubre. Observa que el sol no consigue calentar igual el agua que la arena de la playa. Lo mismo sucede si consideras un bosque o un campo de cultivo. E l a i re c a l i e n t e s e e l e v a, c o m o s i s e desprendieran grandes burbujas de aire y acaba formando nubes según sube y se enfría. Las aves notan y utilizan estas corrientes de aire para planear y elevarse. 4.2 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. Página 3

4 SEGUNDO. T-6 Ecosistemas de la Tierra. Curso 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. 4.4 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 (río 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. 4.5 Inversiones térmicas Lo normal es que el aire esté más frío cuanto más arriba subimos. En las noches de invierno se produce un fenómeno interesante. El aire frío baja al fondo de los valle y empuja al aire más cálido hacia arriba. Con ello la situación normal se invierte (hace más frío en el fondo del valle que en las laderas, más frío 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 que emiten. Página 4

5 5.- 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. 5.1 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 isobaras muy juntas indican viento fuertes, isobaras separadas indican calma o vientos flojos. Ejercicio: En el mapa de la página busca los puntos dónde la presión es alta y dónde es baja. Señala en él dónde estarán los anticiclones y dónde las borrascas. Localiza las zonas donde el viento soplará fuerte y dónde habrá zonas de calma. Página 5

6 5.2 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. 5.3 Precipitaciones. 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 frío que se van congelando según se forman tendremos nieve. 6.- El agua como regulador de la temperatura. Como ya hemos visto, 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. Esto forma lo que llamamos el ciclo del agua. El calor es una forma de energía. Cuando dos objetos que están a diferente temperatura y 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 enorme cantidad de calor y por eso en las zonas costeras el aire no se calienta tanto como en el interior. En invierno el agua del mar suelta calor y el aire recoge ese calor (o no se enfría tanto) por eso las variaciones de temperatura en la costa son menores que en el interior. y los inviernos no son tan fríos. Página 6

7 ENERO JULIO MÁXIMA MÍNIMA MÁXIMA MÍNIMA Valencia 16,1 7 29,6 21,4 Cuenca 9,4-0,7 30,7 14,7 Observa la tabla. En enero el calor del agua del Mediterráneo aporta calor al aire y hace que la temperatura en Valencia sea mucho más alta que en Cuenca (aunque también influyen otros factores). En verano (julio) parte del calor es absorbido por el agua lo que hace que la temperatura no sea demasiado alta y sobre todo la temperatura de las noches es suave porque el mar suelta parte del calor acumulado por el día. En Cuenca en cambio las diferencias entre máximas y mínimas son mucho mayores porque no hay grandes masas de agua que suelten calor. Fíjate también que las diferencias entre verano e invierno son muy grandes en Cuenca y mucho menores en Valencia. La causa es la misma que hemos explicado. 7.- 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. 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. Página 7

8 8.- 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 (ultravioletas UV) y que, en principio son filtradas por la atmósfera, de modo que no llegan al suelo y no nos perjudican. 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 atmósfera 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 actúa 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 pueden ser catastróficas con sequías, fenómenos atmosféricos extremos, subida del nivel del mar, etc. Página 8

9 Ejercicios para repasar. 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 frío 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? Página 9