COLEGIO PEDRO POVEDA CAMPO: Vida, Tierra y Territorio ÁREA: Geografía TUTOR: Prof. Vladimir Quispe Rivas DOSSIER DE GEOGRAFÍA CUARTA ENTREGA 4ta OLIMPIADA CIENTÍFICA ESTUDIANTIL PLURINACIONAL BOLIVIANA - GESTIÓN 2014 ÁREA DE GEOGRAFÍA
ATMÓSFERA DEL GRIEGO Atmós = Vapor, aire. Sphaira = Esfera. Llamamos atmósfera a una mezcla de varios gases que rodea cualquier objeto o CUERPO CELESTE. Los gases que forman una atmósfera son atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Pág. 1
En la Tierra, la actual mezcla de gases se ha desarrollado a lo largo de 4.500 millones de años. La atmósfera primigenia debió estar compuesta únicamente de emanaciones volcánicas, es decir, una mezcla de vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno, sin rastro apenas de oxígeno. A lo largo de este tiempo, diversos procesos físicos, químicos y biológicos transformaron esa atmósfera primitiva hasta dejarla tal como ahora la conocemos. La atmósfera es parte importante de lo que hace posible que la Tierra sea habitable. - Bloquea y evita que algunos de los peligrosos rayos del Sol lleguen a Tierra. - Atrapa el calor, haciendo que la Tierra tenga una temperatura agradable. - El oxígeno dentro de nuestra atmósfera es esencial para la vida. - Actúa como escudo protector contra los meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire. - Determina el tiempo y el clima en la tierra. Pág. 2
La ATMÓSFERA y la HIDROSFERA constituyen el sistema de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. LA COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA En la atmósfera terrestre pueden distinguirse dos regiones con distinta composición, la HOMÓSFERA y la HETERÓSFERA. HOMÓSFERA Es la capa inferior de la atmósfera terrestre clasificada según su composición. Se extiende hasta los 80 km de altura aproximadamente y se caracteriza por mantenerse constante la concentración de la mayoría de los gases constituyentes allí presentes debido a fenómenos de mezcla convectiva y turbulenta. Las excepciones a éstos son el vapor de agua y el ozono. HETERÓSFERA Por encima de la homosfera se halla la heterosfera, que se extiende a partir de los 3500 km de altura aproximadamente. Allí, la composición del aire ya no es constante debido a fenómenos de difusión molecular. Hay mayor concentración de los componentes más ligeros y de forma estratificada: nitrógeno, oxígeno, helio e hidrógeno. Pág. 3
Casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas. NITRÓGENO: constituye el 78 % del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias. OXÍGENO: representa el 21 % del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para respirar. OTROS GASES: del resto de los gases de la atmósfera, el más abundante es el argón (Ar), que contribuye en 0,9 % al volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con ninguna sustancia. Pág. 4
- DIÓXIDO DE CARBONO: está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que su fórmula es CO2. Representa el 0,03 % del volumen del aire y participa en procesos muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas, muy por detrás del vapor de agua, ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a mantener la temperatura atmosférica dentro de unos valores que permiten la vida. - OZONO: es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol. - VAPOR DE AGUA: se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes. Es el principal causante del efecto invernadero. - PARTÍCULAS SÓLIDAS Y LÍQUIDAS: en el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo, el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se encuentra en las nubes. 1. Contiene los gases imprescindibles para la vida. 2. Regula la temperatura. El vapor de agua y el dióxido de carbono se comportan igual que el cristal de un invernadero evitando los cambios bruscos de temperatura (efecto invernadero). 3. Filtra las radiaciones solares. La capa de ozono protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta. Pág. 5
4. Protege del impacto de objetos procedentes del espacio. Los cuerpos que caen continuamente del espacio se desintegran en la mayoría de los casos al penetrar en nuestra atmósfera (concretamente en la ionosfera). 5. Permite el transporte y las comunicaciones. Todas las aves, nubes, semillas, aviones, etc. pueden volar gracias a la resistencia que ofrece el aire. Así pueden sostenerse y desplazarse. Asimismo permite las comunicaciones ya que estas se realizan mediante ondas, a través del aire. 6. Modifica el suelo y determina el clima. Como agente geológico externo, la atmósfera modela el paisaje. En ella se producen los fenómenos meteorológicos. También es esencial aportando algunos elementos inorgánicos que forman el suelo. Pág. 6
La atmósfera se divide en varias capas: Troposfera Estratosfera Mesosfera Termosfera - Ionosfera Exosfera HOMÓSFERA HETERÓSFERA Pág. 7
Llega hasta un límite superior (tropopausa) situado a 10 Km de altura en los polos y los 18 km en el ecuador. En ella se producen importantes movimientos verticales y horizontales de las masas de aire (vientos) y hay relativa abundancia de agua. Es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura, y la capa de más interés para la ecología. La temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior. Sus principales características son: - Su espesor alcanza desde la superficie terrestre (tanto terrestre como acuática o marina) hasta una altitud variable entre los 6 km en las zonas polares y los 18 o 20 km en la zona intertropical. Esto es debido, en los polos, a la fuerza centrípeta que causa el movimiento de rotación terrestre, mientras que en la zona intertropical se debe a la fuerza centrífuga que causa dicha rotación. - A medida que se sube, disminuye la temperatura en la troposfera, salvo algunos casos de inversión térmica que siempre se deben a causas locales o regionalmente determinadas. Pág. 8
- En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que llamamos tiempo meteorológico. - La capa inferior de la troposfera se denomina la capa geográfica, que es donde se producen la mayor proporción de fenómenos geográficos, tanto en el campo de la geografía física como en el campo de la geografía humana. - La temperatura mínima que se alcanza al final de la troposfera es de -50 C aprox. La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. Comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior (estratopausa), a 50 km de altitud. La temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la estratopausa. Su nombre obedece a que está dispuesta en capas más o menos horizontales (o estratos). Se extiende entre los 9 o 18 km hasta los 50 km de altitud. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. Pág. 9
Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/h, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez. Por ejemplo, esto es lo que ocurre con los CFC que destruyen el ozono. En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se encuentra el ozono, importante porque absorbe las dañinas radiaciones de onda corta. Sin embargo, se trata de una capa muy enrarecida, muy tenue. Este aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta que transforman al oxígeno en "ozono", proceso que involucra calor: al ionizarse el aire, se convierte en un buen conductor de la electricidad y, por ende, del calor. Es por ello que a cierta altura existe una relativa abundancia de ozono (ozonosfera) lo que implica también que la temperatura se eleve a unos -3 C o más. En meteorología se denomina mesosfera o mesósfera a la parte de la atmósfera situada por encima de la estratosfera y por debajo de la termosfera. En la mesosfera la temperatura va disminuyendo a medida que se aumenta la altura, hasta llegar a unos -80 C a las 50 millas aproximadamente. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km donde la temperatura vuelve a descender hasta unos -70 C u -80 C. La mesosfera es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la troposfera. Puede llegar a ser hasta de -90 C. Es la zona más fría de la atmósfera. La mesosfera, que se extiende entre los 50 y 80 km de altura, contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total del aire. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes. La mesosfera es la región donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no sólo el freno aerodinámico. En esta capa se observan las estrellas fugaces que son meteoroides que se han desintegrado en la termosfera. La mesosfera forma parte de la atmósfera terrestre, está entre la estratósfera y la termosfera o ionosfera, en ella se encuentran meteoritos. Pág. 10
La termosfera es la cuarta capa de la atmósfera terrestre que se encuentra entre la mesosfera y la exosfera, cuya extensión comienza aproximadamente entre 80 y 120 kilómetros de la Tierra, prolongándose hasta entre 500 y 1000 kilómetros de la superficie terrestre. Dentro de esta capa, la radiación ultravioleta, pero sobre todo los rayos gamma y rayos X provenientes del Sol, provocan la ionización de átomos de sodio y moléculas. En dicho proceso los gases que la componen elevan su temperatura varios cientos de grados, de ahí su nombre. Es la capa de la atmósfera en la que operan los transbordadores espaciales. Las partículas de aire en la termósfera están muy separadas. Algunas veces, las partículas de gas en esta capa son pasadas a llevar por energía eléctrica proveniente del Sol. Cuando ocurre esto se puede ver en el cielo nocturno las llamadas auroras boreales y australes. La termosfera se llamada así por las elevadas temperaturas que se alcanzan en ella debido a que los gases están ionizados (por eso también se denomina ionosfera). Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1.500 C. En esta capa la temperatura se eleva continuamente hasta más allá de los 1000 C. Está constituida por gran cantidad de partículas con carga eléctrica. La Estación Espacial Internacional tiene una órbita estable dentro de la termosfera, entre 320 y 380 kilómetros de altitud. Además, las auroras también tienen lugar en la termosfera. A estas distancias, el aire está enrarecido en extremo. Cuando las partículas de la atmósfera experimentan una ionización por radiación ultravioleta, tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones. La ionosfera tiene una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra. Este último efecto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que sería posible con ondas que viajan por la superficie terrestre. Pág. 11
La exosfera o exósfera es la capa de la atmósfera terrestre en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unas 360 millas de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades físico químicas. Su límite inferior se localiza a una altitud generalmente de entre 600 y 700 km, aproximadamente. Su límite con el espacio llega en promedio a los 10.000 km por lo que la exosfera está contenida en la magnetosfera (500-60.000 km), que representa el campo magnético de la Tierra. En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas 20.000 toneladas. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario y en ella se pueden encontrar satélites meteorológicos de órbita polar. En la exosfera, el concepto popular de temperatura desaparece, ya que la densidad del aire es casi despreciable; además contiene un flujo o bien llamado plasma, que es el que desde el exterior se le ve como los Cinturones de Van Allen. Aquí es el único lugar donde los gases pueden escapar ya que la influencia de la fuerza de la gravedad no es tan grande. En la exosfera también se encuentran los satélites artificiales. Está constituida por materia plasmática. En ella la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético terrestre sea mayor que la del gravitatorio. Por lo tanto, las moléculas de los gases más ligeros poseen una velocidad media que les permite escapar hacia el espacio interplanetario sin que la fuerza gravitatoria de la Tierra sea suficiente para retenerlas. Los gases que así se difunden en el vacío representan una pequeñísima parte de la atmósfera terrestre. La magnetosfera o magnetósfera es una región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de éste desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. Pág. 12
Las partículas del viento solar que son detenidas forman los cinturones de Van Allen. En los polos magnéticos, las zonas en las que las líneas del campo magnético terrestre penetran en su interior, parte de las partículas cargadas son conducidas sobre la alta atmósfera produciendo también es esta zona, auroras boreales o australes. CIRCULACIÓN DE LA ATMÓSFERA Gracias a los gases que componen la atmósfera y a su baja densidad, puede desplazarse fácilmente sobre la superficie del planeta. Como ocurre con todos los gases, el aire modifica su densidad en función de la temperatura y esto hace que pueda ascender y descender. Dado que hay constantes variaciones de temperatura entre unos puntos y otros de la Tierra, el aire está en continuo movimiento. Su ascenso o descenso no se efectúa en línea recta, y esto origina los vientos. Además, el vapor de agua que contiene se convierte en líquido (se condensa) al ascender a capas más frías, por lo que se producen las precipitaciones. Pág. 13
EL CALOR La energía del Sol que atraviesa la atmósfera es la que da calor a la Tierra. Estas radiaciones solares al llegar a la superficie terrestre bien sea de constitución rocosa, un continente o el océano, se absorbe en mayor o menor grado (la roca tiene tendencia a calentarse y enfriarse más rápidamente que el agua). Por tanto, los continentes se enfrían y calientan antes que los océanos, creando zonas con distintas temperaturas. La cantidad de energía que recibe cada porción de la Tierra depende también de la inclinación de los rayos solares, cuanto más verticales, más energía. Por esto, las regiones cercanas a los polos son mucho más frías que las que se encuentran cerca del ecuador. Además, en el hemisferio norte la proporción de tierras emergidas es mucho mayor que en el sur. Pág. 14
LATITUD ALTITUD La LATITUD determina la posición de un punto determinado de la Tierra con relación al ecuador. Se mide dividiendo el hipotético cuadrante terrestre en 90 paralelos, cada uno de los cuales corresponde a un grado del ángulo recto. El ecuador tiene latitud 0º y los polos, 90º. Como se ha dicho, las latitudes altas reciben mucho menos calor que las bajas. La ALTITUD se refiere a la altura de un punto determinado en relación al nivel del mar. A medida que aumenta la altitud, disminuye la densidad de la atmósfera y, por tanto, su capacidad de absorción del calor. Por esto, cuanto más alto esté un lugar, menor temperatura tendrá. Pág. 15
EL AIRE EN MOVIMIENTO - "CIRCULACIÓN GENERAL" A causa de las diferencias entre agua y tierra, de la latitud y de la altitud, se crean zonas en las que el aire más caliente y ligero tiende a ascender, mientras que el aire más pesado y frio desciende. Estas diferencias de presión son las causantes de los vientos. Pero se ha observado que la atmósfera sigue un movimiento más o menos regular llamado "circulación general", debido a que hay zonas del planeta con unas condiciones características. Pág. 16
A lo largo del ecuador se extiende una zona de bajas presiones, después siguen dos zonas subtropicales con presiones altas, dos zonas templadas de baja presión y, finalmente, las zonas polares, de nuevo, con altas presiones. Las masas de aire se mueven entre estas zonas con presiones distintas. LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Y LA "FUERZA DE CORIOLIS" La tierra, al girar sobre su eje, produce fuerzas centrífugas y de inercia que arrastran el aire. Además, al estar en contacto con la superficie, se originan también fuerzas de rozamiento. Todas estas fuerzas tienen una enorme influencia sobre la forma en que se mueve el aire. Cuando por diferencias de presión el aire se pone en movimiento, la rotación de la Tierra lo desvía según la dirección de marcha: hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Todo este complejo sistema de fuerzas hace que el viento se desplace describiendo amplios círculos o espirales. Se llama "fuerza de Coriolis" a la inercia que actúa sobre un cuerpo o masa de aire a causa de la rotación de la Tierra. Por ejemplo, los vientos alisios y los ponientes se originan a causa de la fuerza de Coriolis. Pág. 17
C O N T A M I N A C I Ó N - A T M O S F É R I C A Los volcanes y la actividad humana son responsables de la emisión a la atmósfera de diferentes gases y partículas contaminantes que tienen una gran influencia en los cambios climáticos y en el funcionamiento de los ecosistemas. Pág. 18
El 85% del aire está cerca de la Tierra, en la troposfera, una finísima capa de sólo 15 Km. Las capas más elevadas de la atmosfera tienen poco aire, pero nos protegen de los rayos ultravioletas (capa de ozono) y de los meteoritos (ionosfera). Los gases que hemos vertido a la atmosfera han dejado la Tierra en un estado lamentable. Cada año, los países industriales generan millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos son el monóxido de carbono, el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, el ozono, el dióxido de carbono o las partículas en suspensión. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Pág. 19
Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos. La contaminación atmosférica es uno de los problemas medioambientales que se extiende con mayor rapidez ya que las corrientes atmosféricas pueden transportar el aire contaminado a todos los rincones del globo. Los gases que se liberan en la atmósfera producen efectos nocivos sobre los patrones atmosféricos y afectan a la salud de las personas, animales y plantas. EL EFECTO INVERNADERO Pág. 20
Gracias a la atmósfera, la Tierra no tiene grandes contrastes térmicos; debido al efecto invernadero natural, que está producido por todos los componentes gaseosos del aire, que absorben gran parte de la radiación infrarroja re-emitida por la superficie terrestre; este calor queda retenido en la atmósfera en vez de perderse en el espacio gracias a dos características físicas del aire: su compresibilidad, que comprime el aire en contacto con la superficie terrestre por el propio peso de la atmósfera lo que, a su vez, determina la mayor absorción de calor del aire sometido a mayor presión y la diatermancia, que significa que la atmósfera deja pasar a la radiación solar casi sin calentarse (la absorción directa de calor procedente de los rayos solares es muy escasa), mientras que absorbe gran cantidad del calor oscuro reenviado por la superficie terrestre y, sobre todo, acuática de nuestro planeta. Este efecto invernadero tiene un papel clave en las suaves temperaturas medias del planeta. Así, teniendo en cuenta la constante solar (calorías que llegan a la superficie de la Tierra por centímetro cuadrado ypor minuto), la temperatura media del planeta sería de -27 C, incompatible con la vida tal y como la conocemos; en cambio, su valor real es de unos 15 C debido precisamente al efecto invernadero. Pág. 21