I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

TEMA 3. LA ATMÓSFERA

1. LA ATMÓSFERA. Concepto, composición y estructura. La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. Está formada por una mezcla de gases que rodean la Tierra. La atmósfera está unida al resto del planeta por acción de la gravedad y se mantiene en equilibrio entre la gravedad y la expansión natural de los gases. El 95% de los gases se encuentran en los primeros 15 km y su límite superior se ha fijada a unos 10.000 km de altura. a) COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA. La atmósfera está formada por una mezcla de gases (aire) y una serie de partículas en suspensión (aerosoles). Los gases que forman la atmósfera son los siguientes:

o

NITRÓGENO: Es el principal componente de la atmósfera y representa el 78% de su composición. Es un gas inerte y se le considera un relleno atmosférico.

o

OXÍGENO.

Representa el 20,9% de los gases. Es un gas muy activo y que reacciona

fácilmente con otros elementos y los oxida.

o

ARGÓN. 0,9%. Es un gas noble, inerte, se produce por la desintegración

radiactiva del

potasio de la corteza y el manto y es desprendido a la atmosfera por los volcanes.

o

VAPOR DE AGUA. Su proporción varía de 0 hasta 2,5% y depende de la temperatura del aire. El vapor de agua procede de la evaporación de las aguas superficiales y de la traspiración de las plantas

o

El resto de los componentes están presentes en cantidades muy reducidas y se miden en partes por millón (ppm):  DIÓXIDO DE CARBONO Actualmente representa 370 ppm (0,03%) y está aumentando muy rápidamente en los últimos años. El CO2 es utilizado por los organismos autótrofos en la fotosíntesis. Se acumula en los combustibles fósiles y vuelve a la atmósfera por la combustión de éstos. También se acumula en los caparazones de animales marinos y en las rocas calcáreas. Interviene en el denominado efecto invernadero. El CO2 absorbe la radiación infrarroja procedente del Sol y reflejada por la Tierra, lo que hace vibrar su molécula y produce choques que calientan el aire en la parte inferior de la atmósfera.  OTROS GASES NOBLES.  AEROSOLES,

son partículas en suspensión

que se concentran en la parte baja de la

atmósfera y pueden ser:  Partículas suspendidas de polvo levantadas del suelo por el viento.  Partículas salinas de origen marino  Humo, cenizas, procedentes de las erupciones volcánicas y las combustiones.  Microorganismos, polen y esporas.  Agua en estado sólido y líquido, que constituyen las nubes. Desempeñan funciones que son decisivas para el clima,

al actuar como

núcleos de

condensación a partir de los cuales se forman las nubes y las nieblas. En ocasiones son causantes de graves niveles de contaminación.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 1 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Los mencionados gases no se distribuyen de forma continua y en ella se pueden distinguir dos capas atendiendo a su composición:

o HOMOSFERA, Se extiende hasta los 90 km de altitud y en ella se concentran el 99% de la masa atmosférica. Tiene una composición homogénea, formada por una mezcla de gases que se denomina aire (N2- 78%, O2-21%, Argón – 0,93% y con cantidades variables de otros gases como el vapor de agua, el CO2 y el ozono) y aerosoles.

o HETEROSFERA, se extiende por encima de la homosfera hasta el límite exterior de la atmósfera. No tiene una composición de gases uniforme y su densidad es muy baja. En esta capa los gases se distribuyen en capas, cada una de ellas caracterizada por un determinado gas: 

Rodeando la homosfera hay una capa de N2 (entre 100 y 200 km)



Por encima una de oxígeno atómico (O) (entre 200 y 1000 km).



Una de Helio (entre los 1000 y los 3500 km)



Y otra de hidrógeno atómico (H) a partir de los 3.500 km.

¿Es correcto considerar el CO2 un contaminante atmosférico?. ¿Qué ocurriría si la cantidad de CO2 atmosférico aumentara o disminuyera drásticamente? b) ESTRUCTURA VERTICAL DE LA ATMÓSFERA. La temperatura de la atmósfera varía en altura, pero no de una manera uniforme. Así se establece una estructura en capas de la atmósfera según las variaciones de temperatura. Los límites de las capas no son bruscos, sino que son zonas de transición. La extensión de las capas varía también con la latitud y en algunos casos con la estación del año.

HOMOSFERA: En la homosfera se distinguen tres capas: a) TROPOSFERA. Se extiende desde la superficie hasta los 12 km (TROPOPAUSA) de altitud media. Su altitud varía con la latitud ( 7 km en los polos y 18 en el ecuador), y con la estación (mayor espesor en verano que en invierno). o

Contiene el 75% de la masa total de la atmósfera y prácticamente la mayor parte del CO 2, el vapor de agua

y las partículas de polvo procedente

de los desiertos, erupciones

volcánicas, incendios forestales… Estas partículas actúan como núcleos alrededor de los cuales se forman el vapor de agua y se forman las nubes. o

Su temperatura disminuye a mediad que aumenta la altura con una razón constante de 0,65º cada 100 m (GVT: Gradiente vertical de temperatura). Este gradiente se mantiene hasta el límite superior de la troposfera donde se alcanza -70ºC.

o La presión atmosférica disminuye desde 1013 mb a nivel del mar hasta 200 mb en el límite superior.

o Aquí tiene lugar el conocido efecto invernadero. Actúa como una capa aislante que evita la pérdida de calor de la Tierra. El efecto invernadero mantiene la superficie de la Tierra a una temperatura media de 15 ºC, ideal para la vida. Esto se debe a que algunos gases presentes en esta capa (el CO2 y el vapor de agua) son capaces de absorber la radiación TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 2 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

infrarroja, tanto procedente del Sol como de la Tierra. Si no se diera este efecto la temperatura terrestre sería de -20 ºC.

o El conjunto de los procesos climáticos y meteorológicos que nos afectan se producen en la troposfera y se basan en movimientos verticales de las masas de aire que la componen.

o El límite superior de la Troposfera se denomina TROPOPAUSA. b) ESTRATOSFERA.

o

Es una capa que se extiende desde la TROPOAUSA hasta los 50 km de altura, en una zona de transición denominada ESTRATOPAUSA.

o En esta capa el aire se dispone en estratos horizontales y los gases sólo presentan movimientos horizontales y no verticales.

o Es una capa de poca densidad, donde la temperatura aumenta con la altitud. En su parte baja la temperatura deja de descender, aunque se mantienen baja y a partir de los 20 km de altura aumenta hasta 80º C. Este aumento de temperatura se debe a la absorción de la radiación ultravioleta del sol por las moléculas de ozono en la Ozonosfera.

o La Ozonosfera es una capa donde se genera la mayor parte del ozono (O3) de la atmósfera responsable de filtrar la radiación ultravioleta más energética proveniente del sol. Tiene su máxima concentración entre los 15 y 35 km de altura. El ozono se produce por la fotólisis del oxígeno por la luz ultravioleta que es más estable en las condiciones de esta capa: O2+ E(UV)  O + O O2+ O+  O3 + calor La luz ultravioleta

es absorbida por el ozono que se trasforma de nuevo en O 2 +O, de

manera que si no hubiese influencia del ser humano, la concentración de este elemento permanecería estable.

o

El ozono absorbe la luz ultravioleta y evita que llegue a la superficie terrestre, lo que provocaría daños en el material genético y mutaciones. Como en la reacción de formación del ozono se libera calor, la temperatura del aire en la estratosfera aumenta progresivamente hasta los 0º C.

o El límite superior de la estratosfera es la ESTRATOPAUSA. c) MESOSFERA.

o Esta capa se extiende desde la ESTRATOPAUSA a los 50 km hasta los 80 km de altitud (MESOPAUSA)

o La temperatura disminuye hasta los -100 º C. o A los 70 km de altitud abundan los vapores de sodio y se forma la sodiosfera. o Aunque la densidad del aire aquí es muy reducida, resulta suficiente para que el roce de las partículas que contiene provoque la inflamación de los meteoritos procedentes del espacio, dando lugar a las estrellas fugaces.

o El límite superior de la mesosfera se denomina MESOPAUSA.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 3 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Aprender bien el dibujo HETEROSFERA: La Heterosfera llega desde los

90 km de altura hasta el límite de la

atmósfera. En esta capa, al no haber mecanismos que mezclen el aire, los gases se distribuyen de forma estratificada, en función de su densidad.: -

Capa de N2 (entre 90-200 km de altitud)

-

Capa de O atómico ( entre 200-1000 km de altitud).

-

Capa de helio (entre 1000 - 3500 km).

-

Capa de hidrógeno (entre 3500- 10.000 km)

Se pueden distinguir en ella las siguientes zonas: d) TERMOSFERA O IONOSFERA. Situada entre los 80 km y 600 km de altitud, donde se sitúa la Termopausa. Su nombre se debe a su alto contenido en iones producidos porque el nitrógeno y oxígeno presentes en esta capa absorben las radiaciones solares de onda más corta RAYOS X Y RAYOS GAMMA. Como resultado los átomos liberan electrones y quedan cargados positivamente. Esta ionización es especialmente intensa en las zonas de latitud alta donde se producen las auroras boreales en el Polo Norte. Se producen por los electrones que llegan del sol y que penetran por los polos escapando del campo magnético con las moléculas que hay en esta capa. Dependiendo de la molécula y de la presión atmosférica se producen diferentes colores De esta forma, el Nitrógeno (N2) y el Oxígeno (O) actúan como filtro de las radiaciones X y gamma del sol, la energía de estas radiaciones hace ascender la temperatura hasta los 1500 º C. También es en esta capa donde rebotan algunas ondas de radio haciendo posible las comunicaciones (aunque a veces se vean interferidas por las radiaciones solares).

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 4 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

e) EXOSFERA Es la capa más exterior y se extiende entre los 600 y 10.000 km de altura (capas de He e H).Es la zona más externa, el aire tiene tan poca densidad que no se llega a distinguir el límite con el espacio exterior. Sus componentes mayoritarios son el oxígeno (capa de oxígeno atómico), el Helio e Hidrógeno. Éstos últimos pueden escapar al espacio.

¿Qué papel juega la estratosfera en el mantenimiento de la vida? Define en tu cuaderno los siguientes conceptos básicos: homosfera, heterosfera, troposfera, tropopausa, estratosfera, ozonosfera, estratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, ionosfera, termopausa, exosfera.

2. FUNCIÓN PROTECTORA Y REGULADORA DE LA ATMÓSFERA. ¿Qué sucedería si nuestra atmósfera tuviera la composición de gases apta para la vida y dejase pasar la totalidad de las radiaciones solares recibidas?. Sin la acción de la atmósfera sobre la Tierra la vida en ella no existiría.

Es el principal elemento

diferenciador entre nuestro planeta y el resto de los del sistema solar. Entre las funciones de la atmósfera están: 

Función protectora, pues actúa como filtro de las radiaciones solares dañinas para la vida.



Función reguladora, puesto que distribuye la energía procedente del sol y el efecto invernadero de forma que regula la temperatura terrestre.



Es responsable del movimiento del agua y las partículas sólidas de la superficie terrestre.

Por último, señalar que la vida depende de la atmósfera. el oxígeno, el CO 2, la humedad atmosférica, son imprescindibles para el desarrollo de los organismos.

a) Función protectora de la atmósfera. El Sol emite una serie de partículas (protones y electrones) y de radiaciones electromagnéticas. La mayoría de las partículas solares son desviadas por el campo magnético terrestre, por lo que no alcanzan la superficie terrestre. Las radiaciones electromagnéticas se dividen en tres grupos (onda corta, visible y onda larga).

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 5 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

La atmósfera actúa como filtro protector. La atmósfera absorbe parte de la radiación solar antes de que ésta llegue a la superficie

sólida del planeta y además lo hace de forma selectiva. Estos

procesos son de suma importancia para los seres vivos ya que algunas radiaciones (especialmente las de menor longitud de onda, que contienen más energía) producen efectos nocivos (mutaciones, cánceres de piel. Las capas de la atmósfera funcionan como un filtro que protege a los seres vivos de las radiaciones perjudiciales: 

La IONOSFERA. Se absorben radiaciones de onda corta (=200 nm) y alta energía como los rayos gamma y rayos X y parte de los ultravioletas. Estas radiaciones interaccionan con las moléculas de oxígeno y nitrógeno y no pueden seguir avanzando. Esto produce el

Esto es importante

calentamiento de esta capa. 

En la ESTRATOSFERA, se absorbe la radiación comprendida entre 200 y 300 nm (ultravioleta corto). Esta absorción la produce el ozono, por lo que al entrar en la troposfera las radiaciones menores de 300 nm, las más perjudiciales para los seres vivos, han desaparecido.

En la estratosfera se encuentra la mayor parte del ozono atmosférico (la llamada capa de ozono u ozonosfera), aunque también existe en la troposfera constituyendo un contaminante. El ozono (O3) alcanza sus mayores concentraciones entre los 20 y 35 km. La capa presenta un espesor variable máximo en el ecuador y mínimo en los polos. El ozono de la estratosfera se forma y se destruye continuamente. Un fotón de energía solar rompe una molécula de oxígeno en sus dos átomos.

El

oxígeno atómico reacciona con el molecular y se forma ozono. El ozono tiene una gran capacidad para absorber radiación ultravioleta entre 200-290 nm, las más energéticas y peligrosas, proceso en el que se disocia la molécula. 

Fotolisis del oxígeno:

O2 + UV

O + O



Formación del ozono:

O2 + O

O3 + calor



Destrucción del ozono: 

Fotolisis del ozono

O3 + UV



Posible reacción con oxígeno atómico: O + O3

O2 + O O2 + O2

En condiciones normales, estas reacciones están en equilibrio dinámico, y además de retener el 90% de los rayos ultravioleta, producen un incremento en la temperatura de la estratosfera, debido a la liberación de calor. Los rayos UV en dosis altas originan efectos nocivos sobre los seres vivos (mutaciones, cánceres de piel, cataratas,..).

En los últimos años se ha disminuido la concentración de ozono estratosférico. La principal causa reside en la liberación de clorofluocarbonos o halocarburos (CFCs). Estas sustancias se utilizaban, antes de su prohibición, en la fabricación de aerosoles de uso doméstico e industrial, como disolventes, agentes espumantes, aislantes térmicos, refrigerantes, etc. Desgraciadamente no se cumplen todas las normativas, y compuestos de estos tipos siguen utilizándose para usos agrícolas e industriales.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 6 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Las moléculas de CFCs ascienden a través de la troposfera alcanzando eventualmente la estratosfera, donde absorben radiación UV, se descomponen y el Cl es liberado. El Cl ataca a las moléculas de ozono, convirtiéndolas en moléculas ordinarias de oxígeno. Una molécula de cloro puede destruir 10.000 moléculas de ozono antes de desaparecer formando moléculas de otros compuestos.

La destrucción de la capa de ozono supone un aumento de la intensidad de radiación ultravioleta sobre la superficie, que conlleva una mayor incidencia en el cáncer de piel y en la frecuencia de mutaciones. Otros efectos a largo plazo pueden ser la desaparición de bacterias, fitoplancton y la reducción de los campos de cultivo de numerosas especies. 

En la TROPOSFERA, las radiaciones más perjudiciales ya han sido absorbidas. Sin embargo, en esta capa

las nubes también contribuye a absorber y reflejar cantidades variables de

radiación solar. Además la radiación comprendida absorbida por el

entre 700 nm-4 m (infrarrojo cercano)

es

CO2 y el vapor de H2O de la troposfera, lo que contribuye, en parte, al

calentamiento de la atmósfera.

b) Función reguladora de la atmósfera. BALANCE DE LA RADIACIÓN SOLAR 70 % 25 %

30 % 100 %

5%

25 %

45 %

25 % 50 %

El ALBEDO es la proporción de radiación solar reflejada y devuelta al espacio exterior (aprox. el 30 % de la que llega). TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 7 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Del total (100%) de radiación solar incidente: -

El 25 % es REFLEJADO por la ATMÓSFERA en forma de onda corta. Otro 25 % es ABSORBIDO por la ATMÓSFERA, que será emitido después en forma de onda larga. Un 5 % es REFLEJADO por la SUPERFICIE TERRESTRE en forma de onda corta. Un 45 % es ABSORBIDO por la SUPERFICIE TERRESTRE, que será emitido después en forma de onda larga.

El balance anterior se refiere al total de la radiación solar incidente sobre la Tierra y al total de la radiación emitida por la Tierra, que deben ser iguales para que no se produzca calentamiento ni enfriamiento del planeta. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que este balance no es igual en todas las zonas del planeta, ya que existen: - Zonas con déficit de radiación: emiten más radiación de la que reciben y por tanto son zonas frías (por ejemplo las zonas polares). - Zonas con superavit de radiación: reciben más radiación de la que emiten y por tanto son zonas cálidas (por ejemplo las zonas intertropicales). Para compensar estas diferencias de temperaturas existen mecanismos que transportan calor de las zonas con superávit a las zonas con déficit, como son: -

Corrientes atmosféricas (vientos) Corientes oceánicas superficiales y profundas (cinta transportadora oceánica).

También hay que tener en cuenta el proceso conocido como EFECTO INVERNADERO, producido por gases como Vapor de agua (H2O), Dióxido de Carbono (CO2), Metano (CH4), Óxido nitroso (N2O), Ozono (O3) y los Clorofluorocarbonos (CFCs).

12 %

Del total (100 %) de radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre: -

100 %

Un 12 % escapa al ESPACIO. Un 88 % vuelve a la superficie terrestre como CONTRARRADIACIÓN.

88 %

Esto es muy importante

La atmósfera, aparte de actuar como escudo protector contra determinadas radiaciones, regula la temperatura de la superficie terrestre, manteniéndola dentro de unos márgenes que permiten la existencia de vida tal y como la conocemos. Asimismo, la circulación atmosférica que la diferencia de insolación produce en la Tierra, permite que la energía se redistribuya por las distintas zonas terrestres, contribuyendo a la determinación de los climas.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 8 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

La atmósfera tiene un importantísimo papel como reguladora del clima, y actúa evitando que se caliente en exceso durante el día la superficie terrestre (reflejando y absorbiendo parte de la energía solar) y que se enfríe bruscamente durante la noche (el calor absorbido durante el día lo libera lentamente durante la noche). Es la TROPOSFERA, donde se producen los fenómenos meteorológicos, la principal responsable de su acción reguladora.  La presencia de NUBES EN LA TROPOSFERA incrementa el albedo de la Tierra, se reflejan las radiaciones y son devueltas al espacio exterior, de manera que las temperaturas no aumentan por encima del umbral tolerable para los seres vivos.  La CIRCULACIÓN GENERAL DEL AIRE en la atmósfera, redistribuye el desigual calentamiento de la superficie terrestre motivado, entre otras razones, por la distinta incidencia de los rayos solares en el Ecuador (máximo calentamiento) y los Polos (mínimo). Esta circulación del aire se produce por las diferencias de temperatura y presión entre las capas bajas y altas de la troposfera.  LA ATMÓSFERA SE CALIENTA POR: 

La luz solar que la atraviesa (radiación electromagnética procedente del sol)



Y en su mayor parte por el calor que proporciona la superficie terrestre. Esta transmisión de calor del suelo a la atmósfera se denomina radiación terrestre y se produce por varios mecanismos: 

Conducción directa, El calor sensible se transfiere desde la superficie del suelo

y del mar al aire situado sobre ellas. Esto provoca un movimiento ascendente de las masas de aire calentadas denominado convección, en el que el aire superficial más caliente, y por tanto menos denso, asciende y provoca el descenso del aire más frío, y por ello más denso de las capas altas. 

Calor latente: Cuando se evapora el agua de la superficie es necesaria un aporte

de calor, el calor sensible pasa a calor latente que se almacena en el vapor de agua. Cuando el vapor de agua se condensa este calor latente pasa a calor sensible que aumenta la temperatura de la atmósfera.

 Emisión de radiación infrarroja. La radiación que emite la Tierra es radiación infrarroja. Esta radiación es absorbida por el vapor de agua y el CO 2 atmosféricos (que son trasparentes a la luz). Como consecuencia, la parte baja de la atmósfera se calienta por la absorción de los rayos infrarrojos emitidos por la superficie. Es el llamado EFECTO INVERNADERO NATURAL. Este proceso provoca que las temperaturas superficiales sean más altas (casi 30 ºC) de lo que serían si no existiese la atmósfera. El efecto invernadero tiene una gran importancia biológica. Si no hubiese en la atmósfera gases con capacidad de absorción de radiaciones infrarrojas la temperatura media de la superficie sería de –18ºC en lugar de los 15ª C actuales y entre otras cosas no habría agua en estado líquido, lo que permite el desarrollo de los seres vivos. El gas responsable de este efecto invernadero natural es en 60 al 70% el vapor de agua. Después de él son importantes, por este orden, el dióxido de carbono, el metano,

el óxido nitroso, el ozono y

los

clorofluorocarbonos. El efecto invernadero no es perjudicial en sí, sino su aumento drástico al incrementarse los gases de efecto invernadero como consecuencia de las actividades humanas.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Ojo: Selectividad d

Página 9 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

OTROS FACTORES que influyen globalmente sobre la temperatura de la superficie son: El ALBEDO



es el porcentaje de radiación solar que reflejan la superficie terrestre y la

atmósfera. El albedo medio de la Tierra es de un 30%. Esto significa que de los 342 W·m-2 e energía que se reciben del Sol (Constante solar) algo más de 100 W·m-2 son devueltos al espacio por la reflexión de la Tierra. Un aumento del albedo favorece la disminución de la temperatura. Se

calcula

que

alrededor

de

la

mitad

del

albedo

es

causado

por

las

nubes,

El albedo no es el mismo en toda la Tierra: 

Polvo, aerosoles y nubes. Cuanto mayor es su cantidad en la atmósfera, más energía

se refleja. La presencia de nubes en la troposfera incrementa el albedo de la Tierra y aseguran que las temperaturas no aumenten por encima de los límites tolerables. En el caso de las erupciones volcánicas, las cenizas son inyectadas a la estratosfera

y permanecen en ella varios años. Se ha

propuesto que este sería uno de los efectos más catastróficos de la caída de grandes meteoritos. 

Vegetación: La vegetación refleja menos radiación que las rocas, por ello el albedo es

mayor en los desiertos (30-50%) que en los bosques (10-15%). Por otra parte, las plantas evaporan una importante cantidad de agua (traspiración), por lo que los bosques favorecen la formación de nubes. 

Hielo (60-85%): Las superficies de la nieve y el hielo presentan el máximo albedo.

Cuanto mayor es la superficie helada, más energía se refleja, por lo que tenderá a disminuir la temperatura. 

Superficie oceánica. Su albedo es variable (5-10%) dependiendo del ángulo de

incidencia de los rayos solares y del oleaje de la superficie.

¿Por qué los esquiadores deben protegerse tanto del sol? Cita algún ejemplo de cómo el ser humano puede modificar el albedo de la superficie terrestre. Hace 65 m.a cayó un meteorito en México, lo que produjo la extinción de muchos organismos. Justifícalo. ¿Qué ocurriría si la Tierra se cubriera de hielo? ¿Y si se produce un deshielo masivo? 

LA INTENSIDAD DE LA RADIACIÓN SOLAR. La intensidad solar depende de dos factores: la actividad solar y la distancia entre el Sol y la Tierra.

o La actividad del sol: Varía con el tiempo y ha aumentado hasta un 25% en los últimos 3000 años. o La distancia Sol- Tierra: La excentricidad de la órbita y la orientación de la inclinación del eje cambian periódicamente (ciclos Milankovich). Esto parece ser la causa de las glaciaciones.

¿Dónde y cómo se filtran las radiaciones de onda corta? ¿Cómo repercute sobre la temperatura de las diferentes capas? ¿Qué radiaciones consiguen alcanzar la superficie terrestre? ¿Qué ventaja supone este hecho para la vida en la Tierra?. Explica en tu cuaderno los siguientes conceptos básicos: tipos de radiaciones solares, formación del ozono, albedo, gases de efecto invernadero.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 10 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Gases de efecto invernadero Son gases que se encuentran presentes en la atmósfera terrestre y que dan lugar al fenómeno denominado efecto invernadero. Su concentración atmosférica es baja, pero tienen una importancia fundamental en el aumento de la temperatura del aire próximo al suelo, haciéndola permanecer en un rango de valores aptos para la existencia de vida en el planeta. Los gases de invernadero más importantes son: vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), ozono (O3) y clorofluorocarbonos (CFCs). En la tabla se enumeran los fenómenos naturales y actividades antropogénicas que dan origen a estos gases, su concentración y tasa de crecimiento anual en la atmósfera.

gas

fuente

concentración actual (ppm*)

Crecimiento anual (%)

Vapor de agua

-evaporación

variable

-

-combustión de carburantes fósiles (petróleo, gas, hulla) y madera

353

0.5

1.7

0.9

0.31

0.8

Ozono -combustión de carburantes fósiles troposférico

0.02 - 0.04

0.5 – 2.0

Clorofluoro- -origen sintético (propelentes de carbonos aerosoles, refrigeración, espumas )

0.00028 0.00048

4.0

Dióxido de carbono

-erupciones volcánicas -descomposición anaeróbica de vegetales en tierras húmedas (pantanos, ciénagas, arrozales)

Metano

-ganadería -combustión de biomasa -venteo de gas natural

Óxido nitroso

-prácticas agrícolas (uso de fertilizantes nitrogenados) -combustión de carburantes fósiles

*ppm partes por millón (en volumen) El incremento en la concentración de los gases de invernadero debido a actividades humanas, y la consecuente potenciación del efecto invernadero, es una de las causas probables del aumento de 0.6°C de la temperatura media global observado en el período 1910 - 1995. Dado que aún no se conocen mecanismos dentro del sistema Tierra-atmósfera, que contrarresten el efecto de calentamiento asociado al aumento de la concentración de los gases de invernadero, es importante establecer controles sobre las emisiones antropogénicas de estos gases y la búsqueda de sustancias alternativas que permitan su reemplazo en algunas actividades.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 11 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

3. RECURSOS ENERGÉTICOS RELACIONADOS CON LA ATMÓSFERA. 1.1.

Energía solar.

Sin duda la principal fuente de energía que tiene nuestro planeta es el Sol. La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos. Los combustibles fósiles existen gracias a la fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las que se formaron el carbón, gas y petróleo. El ciclo del agua que nos permite obtener energía hidroeléctrica es movido por la energía solar que evapora el agua, forma nubes y las lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o nieve. El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son calentadas por el sol en mayor medida que otras. La energía solar que recibe la Tierra en 30 minutos equivale a la energía eléctrica que consume la humanidad en un año. España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatioshora de energía. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad. El aprovechamiento directo de la energía del sol se hace de diferentes formas:

a) Calentamiento directo de locales por el sol (Arquitectura Bioclimática) En invernaderos, viviendas y otros locales, se aprovecha el sol para calentar el ambiente. Algunos diseños arquitectónicos buscan aprovechar al máximo este efecto y controlarlo para poder restringir el uso de calefacción o de aire acondicionado.

b) Acumulación del calor solar Se hace con paneles o estructuras especiales colocadas en lugares expuestos al sol, como los tejados de las viviendas, en los que se calienta algún fluido que se almacena el calor en depósitos. Se usa, sobre todo, para calentar agua y puede suponer un importante ahorro energético si tenemos en cuenta que en un país desarrollado más del 5% de la energía consumida se usa para calentar agua.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 12 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

c) Generación de electricidad Se puede generar electricidad a partir de la energía solar por varios procedimientos. En la llamada Energía solar térmica la energía solar se usa para convertir agua en vapor en dispositivos especiales. En algunos casos se usan espejos cóncavos que concentran el calor sobre tubos que contienen aceite. El aceite

alcanza

temperaturas

de

varios

cientos de grados y con él se calienta agua hasta ebullición. Con el vapor se genera electricidad en turbinas clásicas. Con algunos dispositivos de estos se consiguen rendimientos de conversión en energía eléctrica del orden del 20% de la energía calorífica que llega a los colectores La llamada Energía solar fotovoltaica es cuando la luz del sol se convierte directamente en electricidad usando el efecto fotoeléctrico. Las células fotovoltaicas no tienen rendimientos muy altos. La eficiencia media en la actualidad es de un 10 a un 15%, aunque algunos prototipos experimentales logran eficiencias de hasta el 30%. Por esto se necesitan grandes extensiones si se quiere producir energía en grandes cantidades. Uno de los problemas de la electricidad generada con el sol es que sólo se puede producir durante el día y es difícil y cara para almacenar. Para intentar solucionar este problema se están investigando diferentes tecnologías. Una de ellas usa la electricidad para disociar el agua, por electrólisis, en oxígeno e hidrógeno. Después el hidrógeno se usa como combustible para regenerar agua, produciendo energía por la noche. La producción de electricidad por estos sistemas es más cara, en condiciones normales, que por los sistemas convencionales. Sólo en algunas situaciones especiales compensa su uso, aunque las tecnologías van avanzando rápidamente y en el futuro pueden jugar un importante papel en la producción de electricidad. En muchos países en desarrollo se están usando con gran aprovechamiento en las casas o granjas a los que no llega el suministro ordinario de electricidad porque están muy lejos de las centrales eléctricas.

1.2.

Energía eólica.

La radiación solar, al incidir sobre la Tierra genera distintos gradientes de temperatura que, al calentarlos, ponen en movimiento a los gases atmosféricos ocasionando los vientos. Desde la antigüedad el hombre ha aprovechado la fuerza del viento. Tanto para la propulsión de vehículos en la navegación a vela, con la que se recorrió el mundo hasta el siglo XVII, como para convertirla en energía mecánica en los molinos de viento, tradicionales en la geografía española.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 13 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, elevar o bombear agua u otras tareas que requieren energía. Los molinos manchegos y holandeses tienen cuatro aspas de lona, mientras que los de Baleares y Portugal tienen seis, y los de Grecia, doce. En la actualidad la demanda de energías no contaminantes ha impulsado el desarrollo de la producción de energía a través de aerogeneradores, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. Un aerogenerador consiste en un torre sobre la cual se sitúan unas palas que giran por la acción del viento en un eje horizontal conectado a un generador y que son orientables automáticamente para un mejor rendimiento. Energía mini eólica Existe la posibilidad de utilizar la energía eólica para generar energía en el hogar, al igual que con las placas solares. Se trata de micro aerogeneradores domésticos.

Los parques eólicos Existen aerogeneradores de baja, media, y alta potencia. Estos últimos son los empleados para su instalación en parques eólicos. Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica. Los más habituales se instalan en tierra, aunque cada vez experimentan más auge los que se instalan en el mar, ya que logran minimizar algunos de sus inconvenientes. El número de aerogeneradores de un parque es variable, según las características del viento en el emplazamiento y la superficie disponible. Constituyen un recurso autóctono. Para su instalación en una zona es necesario un estudio previo de los vientos del lugar y su potencial rendimiento. Continuamente se están desarrollando nuevas turbinas y tecnologías que permiten una mayor eficiencia en la captación del viento, como automatizarlas para orientarse en la dirección adecuada.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 14 de 15

I.E.S. “LA JARA”-Vva. de Córdoba

DTO. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

1.3.

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

Ventajas e inconvenientes de cada una de ellas.

Ventajas e inconvenientes de la energía solar La energía solar es una de las mayores apuestas de futuro como una fuente de energía limpia y sostenible, presenta numerosas ventajas aunque también plantea algunos problemas, sobre todo de eficiencia, sobre los que se centran las líneas de investigación actual. VENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR: Entre sus ventajas destacan el poco impacto de su instalación ya que no supone contaminación por gases o acústica, además se trata de una instalación sencilla que requiere un mantenimiento mínimo. La energía obtenida se puede utilizar directamente con numerosas aplicaciones, desde farolas hasta satélites. Se puede almacenar en acumuladores y ser usada como suministro de electricidad en viviendas, especialmente útil en zonas de baja densidad de población. INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA SOLAR: Su principal inconveniente es que actualmente no resulta muy competitiva ya que su rendimiento no es muy alto, y la instalación de centrales solares necesita de grandes inversiones iniciales y de espacios muy amplios que suelen ser desérticos y alejados, generando un impacto visual negativo en áreas muy abiertas. El avance tecnológico permitirá mejorar la eficiencia y reducir costos en un futuro. Ventajas e inconvenientes de la energía eólica La energía procedente del viento se considera una de las más adecuadas entre las energías renovables, sin embargo, su instalación genera ciertos impactos que también han de ser considerados. VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA: Se trata de una fuente de energía segura y renovable, ya que no produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos, salvo los propios de la fabricación e instalación de los equipos. Son instalaciones de rápido tiempo de construcción y móviles, que se pueden desmantelar recuperando totalmente la zona. Supone un beneficio económico para los municipios afectados (que perciben un canon anual por ocupación del suelo), genera puestos de trabajo y sin embargo, su instalación es compatible con otros muchos usos del suelo. INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA: Es intermitente y aleatoria, siempre hay que contar con otra fuente de energía alternativa. Produce un alto impacto visual pues genera una gran modificación del paisaje, así como contaminación acústica por el ruido constante de las palas (la casa más cercana deberá estar al menos a 200 m). Preocupante impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, y también efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de migración y anidación, ya que los parques eólicos se sitúan aprovechando las corrientes de viento que utilizan estas aves en sus migraciones.

Explica en tu cuaderno los siguientes conceptos básicos: energía solar fotovoltaica, energía térmica solar, parques eólicos. Realiza en tu cuaderno un ESQUEMA de todo el tema relativo a LA ATMÓSFERA.

TEMA 3: LA ATMÓSFERA

Página 15 de 15