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Tema 4

La atmósfera: composición y estructura

Composición de la atmósfera La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra, formada por la desgasificación que sufrió el planeta en las primeras etapas de su formación. La atmósfera está unida al resto del planeta por la gravedad, por lo que realiza todos los movimientos del mismo. El 97% de la masa total atmosférica está retenida por la atracción gravitatoria en sus primeros 30 km. Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la Mayoritarios Minoritarios Variables altura, la densidad de la atmósfera disminuye con CH4, CO, O3, Vapor de agua gran rapidez. N2 78 % NH3, NO2, Partículas de polvo La atmósfera o aire es una mezcla de distintos O2 20,9 % NO, SO2, Ne, Bacterias componentes, que clasificamos en tres grupos: Ar 0,93 % He, Kr, Xe, Sales mayoritarios, minoritarios, que por estar en muy pequeñas proporciones se miden en partes por CO2 0,03 % H2, N2O Contaminantes millón (ppm) y variables, como el vapor de agua.

Estructura de la atmósfera. Características de las distintas capas Según su composición química: podemos distinguir dos capas dentro de la atmósfera: •

Homosfera: es una capa que se extiende hasta unos 80 km de altitud. Se denomina así porque, aunque a lo largo de ella varía la densidad, mantiene una composición química homogénea debido a mecanismos efectivos de mezcla turbulenta, que impiden la estratificación de gases por densidad. Equivale a las capas troposfera, estratosfera y mesosfera que veremos más adelante. En ella, la composición se mantiene más o menos homogénea,

•

Heterosfera: es la capa situada por encima de la anterior y se prolonga hasta el final de la atmósfera. Debido a que en esta capa no existen mecanismos de mezcla, los gases se distribuyen de manera estratificada según su densidad. Capa de nitrógeno (N2), acompañada de oxígeno molecular (O2); capa de oxígeno atómico (O); capa de helio (He); capa de hidrógeno atómico (H).

El límite entre homosfera y heterosfera se denomina homopausa.

Según la temperatura:

□ Troposfera: es la capa inferior de la atmósfera y termina en la tropopausa. Su altitud varía con la latitud (9 km en los polos y 16 km en el ecuador). En ella se concentra el 80% de la masa de la atmósfera. La densidad y la presión atmosférica (peso ejercido por la atmósfera sobre la superficie terrestre) disminuyen con la altura. También disminuye con la altura la temperatura, a un ritmo de 0,65º C/100 m y se denomina gradiente vertical de temperatura (GVT). En esta capa tiene lugar el efecto invernadero, los fenómenos meteorológicos (nubes, precipitaciones, movimientos verticales ascendentes y descendentes. Los contaminantes y del polvo en suspensión se acumulan en la denominada capa sucia (los primeros 500 metros) y contribuyen a la coloración rojiza del cielo al amanecer y atardecer.

□ Estratosfera: se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa, situada a los 50-60 km de altitud. En ella el aire es muy tenue y existen movimientos verticales del aire muy reducidos, pero los horizontales son muy importantes. Nubes de hielo cuya estructura es muy tenue (noctilucientes). Entre los 15 y los 30 km de altura se encuentra la capa de ozono u ozonosfera, en la que se concentra la mayor parte del ozono atmosférico. La temperatura en esta capa aumenta (debido a la absorción de radiación ultravioleta) hasta alcanzar su valor máximo (entre 0 y 4ºC) en la estratopausa.

□ Mesosfera: se extiende hasta la mesopausa, situada hacia el kilómetro 80. Aunque la densidad del aire aquí es muy reducida, resulta suficiente como para que el roce de las partículas que contiene provoque la inflamación de los meteoritos procedentes del espacio, dando lugar a la formación de estrellas fugaces. De esta manera, la gran mayoría de ellos se consume y no alcanza la superficie terrestre, donde constituirían un riesgo. La temperatura en esta capa disminuye de nuevo hasta unos – 80º C.

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□ Termosfera o ionosfera: se prolonga hasta el kilómetro 600 aproximadamente donde se localiza la termopausa. Aquí la temperatura aumenta hasta unos 1.000º C 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 presentes que, debido a ello, se transforman en iones de carga positiva, liberándose electrones. En determinadas ocasiones, en las zonas polares, algunas de las partículas que forman el viento solar (protones y electrones) consiguen entrar, chocando con las moléculas de nitrógeno y oxígeno, liberando calor y produciendo espectaculares manifestaciones de luz y color, son las auroras polares (boreales y australes).

□ Exosfera: es la última capa y su límite viene marcado por una bajísima densidad atmosférica, similar a la del espacio exterior. Aquí el aire es tan tenue que no puede captar la luz solar y, debido a ello el color del cielo se va oscureciendo hasta alcanzar la negrura del espacio exterior.

Según su estado de ionización o desde el punto de vista eléctrico: distinguimos dos grandes capas: •

Neutrosfera: parte inferior de la atmósfera en la cual las partículas no están ionizadas (0 – 80km).

•

Ionosfera: situada por encima de la anterior (por encima de la mesosfera) en la que las moléculas están ionizadas. Se extiende desde los 80 hasta los 500 km (coincide prácticamente con la termosfera). Se debe 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 presentes que, debido a ello, se transforman en iones de carga positiva, liberándose electrones. Estos electrones liberados circulan por la capa dotándola de propiedades eléctricas. Esto da lugar a un campo magnético comprendido 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 cargas negativas hasta la ionosfera. En esta capa rebotan algunas ondas de radio emitidas desde la Tierra, haciendo posibles las comunicaciones

Desde el punto de vista magnético: la Tierra actúa como un gigantesco imán, cuyo eje coincide casi con el eje de giro. El campo magnético terrestre forma una especie de vaina que se conoce como magnetosfera. La magnetosfera no tiene forma esférica, ya que el viento solar la deforma. Por el lado que se enfrenta al Sol, está comprimida y se extiende hasta una distancia de 10 radios terrestres (65.000 km), y presenta las líneas de campo magnético cerradas. Por el otro lado, se extiende en una larga cola a más de 100 radios terrestres, y presenta líneas de campo abiertas. El viento solar es un flujo de protones y electrones de alta energía procedentes de la superficie del Sol. Esta

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radiación choca con la magnetosfera desviándose y dispersándose por el espacio interplanetario. Dentro de la magnetosfera se localizan dos anchos cinturones que, en forma de croissant, envuelven casi la totalidad de la Tierra. Son los Anillos de Van Allen que actúan como trampas magnéticas para las partículas que no son desviadas y consiguen entrar. El cinturón exterior está compuesto en su mayor parte por electrones, mientras que el interior está formado principalmente por protones. Coincidiendo con momentos de fuerte actividad solar (como la emisión de fulguraciones), las partículas atrapadas en los anillos de Van Allen escapan por los extremos irrumpiendo en la atmósfera de las altas latitudes, ionizando sus partículas y dando lugar a las auroras polares.

Función protectora y reguladora de la atmósfera Tipos de radiaciones solares Cualquier cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto (- 273 ºC) emite radiación electromagnética con una determinada intensidad y longitud de onda. Cuanto más alta es la temperatura del cuerpo, mayor es la cantidad de radiación emitida y menor su longitud de onda. Tanto el Sol como la Tierra emiten energía radiante. La Tierra tiene una temperatura media en la superficie de 15 ºC y emite radiación de onda larga, comprendida entre 1- 30 µm, dentro del rango infrarrojo del espectro, con un máximo a 10 µm. El Sol, con una temperatura de 6.000 ºK (5.727 ºC), emite radiación de onda corta. El espectro solar se puede dividir en tres segmentos: radiación visible (entre 0,4 y 0,7 µm); la zona del espectro anterior a la luz visible (inferior a 0,4 µm), principalmente rayos ultravioleta; la zona de longitudes de onda mayores a 0,7 µm, principalmente infrarrojo de menos de 4 µm. El porcentaje de energía que llega desde el Sol a la Tierra de cada uno de estos segmentos indicados aparece en la tabla.

%

µm Rayos X, gamma Rayos ultravioleta Radiación visible Rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio

-4

-2

10 – 10 0,01 - 0,4 0,4 – 0,7

42

0,7 - 3000

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La atmósfera es transparente a la radiación de onda corta del Sol, pero sí absorbe la radiación terrestre de onda larga. Debido a esto, la atmósfera no es calentada por la radiación solar, sino que se calienta desde el suelo hacia arriba. Mientras más lejos se está del suelo, la temperatura es inferior. Esto explica la disminución de temperatura con la altura en la troposfera (0,65 ºC/100 m = gradiente vertical de temperatura GVT). Algunos gases de la atmósfera pueden absorber parte de la radiación emitida por la Tierra, evitando que se escape al espacio. El vapor de agua y el CO2 tienen gran capacidad de absorción de radiación infrarroja, son gases de efecto invernadero, contribuyendo a elevar la temperatura de la baja troposfera. Sin embargo, ni la atmósfera ni los gases invernadero absorben en la banda comprendida entre los 8–11 µm. Esta banda de radiación infrarroja escapa al espacio y es lo que se conoce como ventana atmosférica.

La constante solar es la energía que llega desde el Sol hasta el límite superior de la atmósfera terrestre, y 2 2 tiene un valor de 2 cal/cm /minuto. El Langley (ly) equivale a 1 cal/cm , por eso podemos decir que la constante solar equivale a 2 ly/min.

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Efecto protector de la ionosfera y de la ozonosfera: la atmósfera absorbe parte de la radiación que llega del Sol 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) producen efectos nocivos (mutaciones, cánceres de piel, etc.). Las diversas capas de la atmósfera actúan como un filtro que protege a los seres vivos de las radiaciones perjudiciales. •

La ionosfera: absorbe las radiaciones solares de onda más corta (rayos X, rayos gamma y parte de los ultravioleta). La absorción la llevan a cabo as moléculas de nitrógeno y de oxígeno presentes en la capa que, debido a ello, se ionizan y liberan calor, provocando el incremento de temperatura de la capa.

•

La capa de ozono presente en la estratosfera es responsable de la absorción de la radiación ultravioleta, y esto origina un aumento de la temperatura de la capa. La mayor parte del ozono atmosférico se encuentra concentrado hacia los 25 km, formando la ozonosfera. El ozono estratosférico se forma y se destruye continuamente, lo que origina variaciones diarias y estacionales, en función de la radiación solar. Mecanismo de formación y destrucción natural del ozono 1º. Fotólisis (ruptura) del oxígeno por la luz ultravioleta: O2 + UV ----
O + O 2º. Formación del ozono: O + O2 ----
O3 + calor 3º. Destrucción del ozono. Existen dos mecanismos: a) Fotólisis del ozono: O3 + UV ----
O2 + O b) Reacción del ozono con el oxígeno atómico: O + O3 ---
O2 + O2 El proceso de formación del ozono es más intenso en latitudes bajas donde la insolación es mayor. Sin embargo, es en las latitudes altas donde se acumula debido a la circulación atmosférica que transporta el ozono desde el ecuador hasta los polos y, en estos la fotólisis es menor al ser menor la radiación recibida.

Función reguladora de la atmósfera. El efecto invernadero natural: se origina en los primeros 12 km de la atmósfera por la presencia de ciertos gases tales como vapor de agua, CO2, CH4 y N2O, principalmente. Estos gases son transparentes a la radiación visible del sol, que los atraviesa, pero no a la radiación infrarroja (calor) emitida por la superficie terrestre, previamente calentada por el Sol. Los citados gases, al impedir la salida de gran parte de las radiaciones infrarrojas, las devuelven a la superficie terrestre (contrarradiación), incrementando la temperatura de la atmósfera. Podríamos afirmar que son como una “manta” que mantiene la temperatura terrestre en torno a unos 15º C como media, lo que permite la existencia de agua líquida, sin la cual no existiría la vida. La cantidad de calor atrapado dependerá de la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, que no es constante, sino que se encuentra asociada a múltiples ciclos naturales, como el ciclo del agua, el ciclo del carbono, que resultan de las interacciones de la atmósfera con otros subsistemas terrestres. Las nubes, el vapor de agua y el dióxido de carbono absorben radiación de onda larga y ayudan a mantener la temperatura de la superficie terrestre, especialmente en la noche. Las nubes absorben radiación de onda larga y la reemiten hacia la superficie terrestre en la noche, pero en las 4

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noches con cielos despejados la radiación escapa al espacio, haciendo disminuir más la temperatura nocturna. Las noches con cielos despejados son más frías que las noches con cielo nublado; por el contrario, durante los días nublados, las máximas temperaturas son menores que con cielo despejado, ya que las nubes impiden el paso de la radiación solar directa. Así, los desiertos son muy cálidos en el día y muy fríos en la noche por causa de este efecto. El efecto invernadero tiene una gran importancia biológica. Si no hubiese atmósfera, y por tanto no hubiese gases con capacidad de absorción de radiaciones de onda larga rodeando la superficie sólida y líquida del planeta, la temperatura media en la superficie sería de unos –18º C en lugar de los 15º C actuales, lo que la haría inhabitable. No debemos confundir este beneficioso efecto con otro, denominado incremento del efecto invernadero, que consiste en un aumento desmesurado de los gases de efecto invernadero. Este incremento constituye un grave problema ambiental, que provoca un excesivo calentamiento de la atmósfera.

Balance energético de la radiación solar: el balance entre la energía recibida y la energía radiada al exterior ha permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la Tierra, con algunas desviaciones transitorias que se han traducido en cambios climáticos. Radiación solar entrante: considerando que a la atmósfera llega un 100% de radiación solar, sólo un 45% de radiación llega a la superficie terrestre, el resto es reflejada, dispersada o absorbida por los componentes atmosféricos. 

Reflexión: aproximadamente el 30% de la energía solar que llega al tope de la atmósfera es reflejada al espacio. A esta energía reflejada se le denomina albedo planetario. Un 20% es reflejada por las nubes, un 5% por el aire y un 5% por la superficie terrestre. El albedo terrestre depende de la cubierta vegetal, tipo de rocas (color), acumulación de nieve, humedad del suelo (cambia el color), cobertura nubosa, inclinación de los rayos solares, partículas en el aire, etc. El albedo de las nubes depende de su espesor (aumenta con él) y del tipo de nube. Esta energía reflejada se pierde y no interviene en el calentamiento de la atmósfera.



Dispersión: la radiación solar viaja en línea recta, pero los gases y partículas en la atmósfera pueden desviar esta energía, lo que se llama dispersión. Esto explica cómo un área con sombra está iluminada ya que le llega la luz difusa o radiación difusa.



Absorción: un 25% de la energía incidente es absorbida por la atmósfera (partículas de polvo, vapor de agua, CO2 y nubes). Cuando un gas absorbe energía, ésta se transforma en movimiento molecular interno, que produce un aumento de temperatura, por lo que la emiten en forma de radiación térmica (onda larga). Ningún gas atmosférico absorbe radiación en longitudes de onda comprendidas entre 0,3 y 0,7 µm, por lo que se tiene un vacío en la región de luz visible, y se dice que la atmósfera es transparente a la radiación solar entrante.. Esto explica que la radiación visible llegue a la Tierra. El 45% de radiación restante es absorbido por la superficie terrestre (continentes, océanos y sólo un 0,2% por los vegetales para realizar la fotosíntesis).

Radiación saliente del sistema Tierra: recordemos que del 100% de la energía solar que llega a la atmósfera, un 30% era reflejada y no conseguía entrar (albedo), mientras que el 70% restante es absorbida por el sistema, un 25% por la atmósfera y un 45% por la superficie terrestre (continentes, océanos, vegetación). Pues bien es ese 70% de energía el que tendrá que salir del sistema para mantener el equilibrio. Pero como la Tierra tiene una temperatura mucho menor que la del Sol, la radiación terrestre es emitida en longitudes de onda larga (comprendidas entre 1 y 30 µm, dentro del rango infrarrojo del espectro, por esta razón se llama radiación de onda larga o radiación infrarroja. 

El 25% de radiación solar de onda corta absorbida por la atmósfera, es convertida en energía radiante de onda larga que se emite al espacio directamente desde la propia atmósfera.



Un 24% se pierde como calor latente a través del vapor de agua que se evapora en continentes y océanos. Al condensarse el vapor de agua en la atmósfera se libera el calor latente, aumentando la temperatura del aire.



Un 5% se pierde como calor sensible, que asciende por movimientos turbulentos y se pierde como conducción directa a la atmósfera. El calor se transfiere directamente desde la superficie del mar o del suelo al aire en contacto con él, o viceversa si el aire está más caliente que la superficie.

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Un 16% se emite por radiación directamente desde el suelo. La mayor parte de esta radiación de onda larga es absorbida por las capas inferiores de la atmósfera (vapor de agua y CO2 fundamentalmente) y irradiada o devuelta hacia la superficie terrestre, lo que se denomina contrarradiación, que es responsable del efecto invernadero. Sólo una mínima parte no es absorbida por la atmósfera y escapa directamente al espacio (ventana atmosférica, banda de radiación de onda larga comprendida entre los 8 – 11 µm que la atmósfera es incapaz de absorber). Como vemos, la atmósfera no es calentada por la radiación solar, sino que se calienta desde el suelo hacia arriba.

Recursos energéticos relacionados con la atmósfera La energía solar Existen dos formas de utilización de la energía solar: térmica y fotovoltaica. a) Energía solar térmica: consiste en captar el calor de las radiaciones solares para calentar un líquido que, posteriormente según la temperatura alcanzada, es empleado en distintos usos. 

En el caso de la energía térmica de baja y media temperatura: se utilizan instalaciones sencillas con colectores solares que son cajas recubiertas de material aislante, con la parte superior de vidrio transparente. En el interior existen unos tubos pintados de negro por los que circula agua, que se calienta. Estos colectores se sitúan en los tejados. De esta forma se puede obtener agua caliente para usos domésticos o para calefacción de locales. Esta forma es el tipo de aprovechamiento de la energía solar más extendido en todo el mundo.



En el caso de la energía térmica de altas temperaturas, se utiliza el calor procedente del Sol para producir electricidad. Se consigue concentrando los rayos solares sobre un punto por medio de espejos (helióstatos) que pueden ser planos o parabólicos. El calor solar concentrado se usa para calentar un fluido (aceite). Así, el líquido calentado alcanza altas temperaturas, y se hace pasar por un intercambiador de calor donde se genera vapor de agua que mueve una turbina asociada a una dinamo, produciendo así electricidad. La central solar térmica de Tabernas (desierto de Almería) es una de las más importantes del mundo.

b) Energía solar fotovoltaica: en este caso se convierte directamente la luz del Sol en electricidad, para lo que se utiliza un material semiconductor (como el silicio) que al absorber fotones proporciona una corriente de electrones, es decir, una corriente eléctrica. Esta energía se almacena en acumuladores para disponer de energía eléctrica fuera de las horas de luz o en días nublados. Cada célula fotovoltaica se ha de realizar a partir de cristales de silicio de gran pureza, lo que lo encarece.

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Las ventajas que presenta la energía solar son: no crea dependencia externa, inagotable, energía autóctona, limpia y de bajo impacto ecológico, sin ruido y sin partes móviles. Sus instalaciones necesitan un mantenimiento mínimo y no requieren agua. En muchos casos su rentabilidad, pese a su alto precio, se encuentra en que se pueden establecer en zonas donde el coste de la conexión de la red eléctrica sería mucho más elevado. Su implantación en países en vías de desarrollo sería muy interesante pues, al no poseer una red de distribución eléctrica, su uso sería más económico. En cuanto a los inconvenientes son varios: 

En la actualidad, tanto las centrales solares térmicas como las fotovoltaicas resultan caras ya que son de bajo rendimiento. Así, las solares térmicas tienen un rendimiento inferior al 20%, mientras que las fotovoltaicas pueden llegar a rendimientos de un 15 o un 20% como máximo.



Otro inconveniente es el impacto visual ocasionado al paisaje, así como el que se genera al instalar los sistemas de captación de energía sobre el suelo, ya que la sombra que proyectan, unida al sistema de montaje, ocasiona pérdidas de vegetación, de fertilidad, etc.



Es una energía muy dispersa, y varía en función de la latitud, de la estacionalidad, etc.



Además, se trata de una energía intermitente, con variaciones producidas por la sucesión día-noche, la nubosidad, etc., lo cual junto con su dispersión plantea serios problemas para optimizar los sistemas de aprovechamiento de la energía solar, ya que en la actualidad ningún sistema es suficientemente eficaz para el almacenamiento de la energía producida.



Por último, la utilización a gran escala de la energía solar obliga a sistemas de captación de gran superficie, con una amplia ocupación de terrenos.

Las aplicaciones más frecuente y con mayor futuro de la energía solar son, entre otras: a) Usos domésticos: estos sistemas se utilizan para la producción de agua caliente, calefacción, climatización de piscinas, invernaderos, secaderos… b) Aplicaciones remotas: se refieren a aquellos casos en que es necesario el uso de electricidad en lugares no habitado donde hay que prever un pequeño consumo. Casos típicos son los repetidores de radio y televisión, radiofaros, balizas, señales en carreteras, cargadores de batería para los teléfonos móviles, etc. c) Usos rurales: tiene que competir con el mercado del grupo electrógeno convencional, barato pero sometido a la servidumbre del transporte de combustible que, en muchos lugares del área rural puede ser caro, y cuya menor fiabilidad, ruidos, etc., hacen poco atractivo su uso. También puede utilizarse en aplicaciones de riego y en muchas tareas mecánicas (molienda, etc.). d) Grandes centrales: el uso de grandes centrales fotovoltaicas estará asociado a la evolución de la tecnología fotovoltaica, al coste de los materiales y a las condiciones climáticas, así como a la competitividad relativa de cada solución.

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Inconvenientes

Energía Solar

     

Bajo rendimiento Grandes extensiones de terreno Ensombrecimiento de la superficie ocupada (crea un microclima) Intermitencia de su producción Dificultad de almacenamiento de la energía excedentaria Fuerte impacto visual

Ventajas    

Gratuidad del combustible Independencia del suministro Energía autóctona, inagotable y limpia Bajo impacto ecológico

Energía eólica Es la energía debida al viento, que actualmente se emplea para obtener energía eléctrica. En los últimos diez años del siglo XX y, gracias a un desarrollo tecnológico y a un incremento de su competitividad en términos económicos, la energía eólica ha pasado de ser una utopía a un realidad que se consolida como alternativa futura y, de momento complementaria, a las fuentes contaminantes. Para su aprovechamiento se utilizan los aerogeneradores (turbinas eólicas) que convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica. El aerogenerador de eje horizontal, empleado mayoritariamente en el parque eólico español, consta de las siguientes partes básicas: 

El rotor, que incluye el eje y las palas, generalmente tres.



La góndola, donde se sitúa el generador eléctrico, los multiplicadores y los sistemas hidráulicos de control, orientación y freno. En la parte exterior lleva un anemómetro y una veleta conectados a ul sistema informático que permite orientar la góndola según la dirección del viento dominante.



La torre, es tubular, y puede tener hasta 50 m de altura, ya que la velocidad del viento aumenta con la altura.

Los principales problemas para su explotación son su aleatoriedad (el viento puede cambiar de dirección y de intensidad en unas horas) y su dispersión, además de que existe el problema del almacenamiento de la corriente eléctrica producida, que también encarece y dificulta la utilización. El emplazamiento de los aerogeneradores se hace agrupados, formando los llamados parques eólicos.

Inconvenientes 

Energía Eólica

      

Interferencias electromagnéticas en radares, transmisiones de TV, etc. Fuerte impacto visual Contaminación acústica (ruido) Aumenta la erosión del suelo Muerte de aves por colisión Intermitencia en la producción Difícil almacenamiento Rendimiento bajo

Ventajas      

Gratuidad del combustible Energía autóctona, inagotable y limpia Sencillez de los principios aplicados Bajo coste de instalación Fuente de energía para núcleos rurales aislados de la red general Bajo coste de mantenimiento

España se encuentra entre los países con mayor aprovechamiento eólico, y posee algunas de las instalaciones eólicas más importantes de Europa. Existen importantes parques eólicos en Navarra, Galicia, Aragón, Canarias y Andalucía (Tarifa). Además de los parques eólicos, en muchas zonas se han instalado aerogeneradores autónomos que proporcionan electricidad a pueblos a los que no llegaba la red eléctrica, a las industrias, a las estaciones de bombeo de agua, a desaladoras, etc.

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Actividades Temas largos 1) Composición y estructura de la atmósfera. 2) Estructura de la atmósfera. Criterios para su división en capas. 3) La atmósfera: composición y estructura. Efecto protector y regulador. 4) Efecto protector de la ionosfera y la ozonosfera. El efecto invernadero. 5) Características de la radiación solar y su balance energético en la Tierra. 6) Incidencia de las radiaciones solares en la atmósfera. 7) El Sol como fuente de energía. Calor absorbido y reflejado. Balance energético. 8) Energía solar y eólica: aprovechamiento energético.

Preguntas cortas 9) ¿Qué es el albedo y dónde se produce?. 10) ¿En qué dos capas de la atmósfera la temperatura aumenta con la altura?. ¿Qué explicación tiene este hecho?.

11) ¿Cuáles serían las condiciones actuales de la atmósfera si no existieran los seres vivos?. 12) ¿Por qué decimos que la atmósfera tiene un efecto regulador?. Explica cómo se lleva a cabo. 13) Indica cuáles de los siguientes ejemplos tendrá mayor albedo: un bosque, una zona nevada, un desierto. 14) Indica todas las capas atmosféricas que nos protegen de la radiación solar y la misión de cada una de ellas.

15) ¿Cómo varía la densidad de la atmósfera con la altura?. Razona la respuesta. 16) ¿Por qué en la troposfera la temperatura disminuye con la altura?. 17) ¿Cómo varía la composición química de la atmósfera en la vertical?. 18) ¿Qué tipo de radiaciones solares son absorbidas por la troposfera?. 19) ¿Qué tipo de radiaciones solares son filtradas por la ionosfera?. ¿Por qué se llama así?. 20) ¿En qué capa de la atmósfera es máxima la concentración de ozono?. ¿Por qué?. 21) ¿Qué es la contrarradiación atmosférica?. 22) ¿Por qué existe mayor probabilidad de heladas en noches de invierno estrelladas que en noches nubladas?.

23) ¿Qué es el albedo?. ¿Es invariable para toda la superficie de la Tierra?. ¿Cómo afectaría la deforestación masiva al albedo terrestre?.

24) ¿Por qué la presión atmosférica disminuye rápidamente desde la superficie hasta alcanzar la tropopausa?. 9

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Preguntas de aplicación 25) El gráfico adjunto representa la variación de la temperatura (Tª) en la atmósfera terrestre en función de la altura. Reproduzca en su papel de examen dicha gráfica y, a partir de ella, contesta razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Indica la situación de las capas de la atmósfera y los límites entre ellas. b) Sitúa aproximadamente la altura a la que se registra la máxima concentración de ozono. ¿Por qué la temperatura es alta cuando se alcanzan altitudes de 50 km? c) ¿Dónde se producen los fenómenos meteorológicos que determinan el clima terrestre? ¿Qué tipo de radiaciones llegan a esta capa atmosférica?

26) Teniendo en cuenta el diagrama adjunto, responde razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿En qué consiste el albedo?.Indica algunos factores que puedan modificarlo. b) ¿Cuánta energía absorbe la Tierra?. ¿Cuánta energía remite al espacio?. c) En qué consiste el efecto invernadero?.

27) Las fuentes de energía disponibles para la humanidad son diversas. La principal fuente renovable es el Sol. La energía solar presenta dos características específicas: es dispersa e intermitente. Su radiación se puede utilizar en forma de calor, obtenido mediante colectores planos, o en forma de electricidad obtenida por células fotovoltaicas. Sin embargo, la importancia de la energía solar es debida, sobre todo, a sus contribuciones indirectas por vía climática (energía eólica y energía hidráulica) y por vía biológica (la fotosíntesis), que permite la formación de la biomasa.

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a) ¿Qué significa que la energía solar es dispersa e intermitente?. ¿Cuáles son los problemas técnicos que hay que abordar para que su utilización sea mayor?. b) ¿Qué es un colector o panel solar plano?. ¿Y una célula solar o fotovoltaica?. c) Indica cómo aprovecha la humanidad la energía solar por la vía de la fotosíntesis.

28) Observa la imagen y responde las cuestiones: a) Comenta el funcionamiento de esta planta solar. b) ¿Qué aprovechamiento se obtiene de una planta de este tipo?. c) Explica las ventajas e inconvenientes de la energía solar.

1. La atmósfera. Concepto, composición y estructura. Conceptos básicos: homosfera, heterosfera, troposfera, tropopausa, estratosfera, ozonosfera, estratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, ionosfera, termopausa, exosfera. 2. Función protectora y reguladora de la atmósfera. Efecto protector de la ionosfera y de la ozonosfera. El efecto invernadero. Conceptos básicos: tipos de radiaciones solares, formación del ozono, albedo, gases de efecto invernadero. 3.Recursos energéticos relacionados con la atmósfera. Energía solar. Energía eólica. Ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Conceptos básicos: energía solar fotovoltaica, energía térmica solar, parques eólicos.

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