LA ATMOSFERA
La atmósfera corresponde a la capa gaseosa que envuelve a la tierra. También la llamamos aire. Es transparente e impalpable. El aire puro, que se caracteriza por no tener sabor, olor ni color. Químicamente, la atmósfera está formada por una serie de gases, donde cada uno tiene una función importante. El espesor total de la atmósfera como capa ha sido difícil de determinar, sin embargo, se acepta que este varía entre 1.000 y 1.300 kilómetros. ORIGEN DE LA ATMOSFERA
Su origen se produce por:
Pérdida de la capa de gases de la nebulosa original (H y He). He). Aumento de la masa de la Tierra lo que generó un aumento de la Gravedad. Enfriamiento de la Tierra. Formación de la atmósfera primitiva. Desgasificación de la corteza terrestre. Formación de una capa de gases: atmósfera primitiva. Esta atmósfera, tiene una composición parecida a las emisiones volcánicas actuales, donde dominarían el N2, CO2, HCl y SO2. Algunos gases y el H2O de procedencia externa (Cometas). (Cometas).
COMPOSICIÓN
Es una mezcla de varios gases y aerosoles (partículas sólidas y líquidas en suspensión), forma el sistema ambiental integrado con todos sus componentes. componentes. Entre sus variadas funciones mantiene condiciones aptas para la vida. Su composición es sorprendentemente homogénea, resultado de procesos de mezcla, el 50% de la masa está concentrado por debajo de los 5 km. s.n.m. Los gases más abundantes son el N 2 y O2. A pesar de estar en bajas cantidades, los gases de invernadero cumplen un rol crucial en la dinámica atmosférica. Entre éstos contamos al CO2, el metano, los óxidos nitrosos, ozono, halocarbonos, aerosoles, entre otros. Debido a su importancia y el rol que juegan en el cambio climático global, se analizan a continuación.
Previamente es importante entender que el clima terrestre depende del balance energético entre la radiación solar y la radiación emitida por la Tierra. En esta reirradiación, sumada a la emisión de energía geotectónica, los gases invernadero juegan un rol crucial. Al analizar los gases atmosféricos, incluidos los gases invernadero, es importante identificar las fuentes, reservorios o sinks y el ciclo de vida de cada uno de ellos, datos cruciales para controlar la contaminación atmosférica. Una fuente es el punto o lugar donde un gas, o contaminante, es emitido o sea, donde entran a la atmósfera. Un reservorio o sink, es un punto o lugar en el cual el gas es removido de la atmósfera, o por reacciones químicas o absorción en otros componentes del sistema climático, incluyendo océanos, hielos y tierra. El ciclo de vida denota el periodo promedio que una molécula de contaminante se mantiene en la atmósfera. Esto se determina por las velocidades de emisión y de captación en reservorios o sinks. El aumento de gases invernadero atmosféricos ha incrementado la capacidad que tiene para absorber ondas infrarrojas, aumentando su reforzamiento radiativo, que aumenta la temperatura superficial. Este fenómeno se mide en watts por metro cuadrado (W/m2).
ATMÓSFERA TERRESTRE
La característica composición del aire permite que las longitudes de onda azules sean más visibles que las de otros colores, lo cual da un color azulado a la atmósfera terrestre desde el espacio. En el trasfondo se puede apreciar la luna ligeramente distorsionada por el aire. La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75% de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Los principales elementos que la componen son el oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%). La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias de temperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie del planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean gélidas o que los días sean extremadamente calientes.
La atmósfera protege la vida sobre la Tierra absorbiendo gran parte de la radiación solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo protector contra los meteoritos, los cuales se trituran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire. Durante millones de años, la vida ha transformado una y otra vez la composición de la atmósfera. Por ejemplo; su considerable cantidad de oxígeno libre es posible gracias a las formas de vida -como son las plantasque convierten el dióxido de carbono en oxígeno, el cual es respirable -a su vez- por las demás formas de vida, tales como los seres humanos y los animales en general.
ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA TERRESTRE
La atmósfera se compone de varios estratos esféricos concéntricos separados por estrechas zonas de transición. Aún no se ha determinado el límite superior de la atmósfera pero los satélites artificiales han puesto de manifiesto que hasta los 1000 o 1200Km por encima del nivel del mar se encuentran partículas gaseosas atraídas por la gravedad. Más del 99% de la masa de la atmósfera se concentra en los primeros 40 km. desde la superficie terrestre y a medida que la distancia desde la Tierra aumenta, la cantidad de gases que contiene va disminuyendo. La atmósfera aumenta o disminuye su volumen por la acción de la temperatura. Esto da lugar a cambios de presión y origina que la atmósfera se expanda y se contraiga (compresibilidad). Por ser una capa gaseosa, la atmósfera adopta la forma de la Tierra, ya que los gases de las regiones polares se contraen al enfriarse y su espesor es menor. Todo lo contrario ocurre en la zona ecuatorial, donde las temperaturas altas dilatan los gases y aumentan el espesor de la atmósfera.
TEMPERATURA DE LA ATMÓSFERA
La temperatura en la atmósfera, de manera general, tiene un gradiente adiabático térmico vertical negativo, de 1 ºC para las masas de aire no saturadas y de 0,5 ºC para las masas de aire saturadas, por cada 100 metros de altitud. Los cambios de temperaturas adiabáticos son aquellos que suceden en un gas, o en el aire, sin la intervención de ninguna fuente externa de frío o calor. Se calienta cuando se comprime y se enfría cuando se expande.
Decimos que una masa de aire está saturada cuando su humedad relativa es del 100%. No obstante, en condiciones particulares, como la inversión térmica, esto puede variar, y el gradiente negativo convertirse en positivo, es decir, aumentar según ascendemos. Distinguimos dos tipos de inversión térmica: la inversión de gran altura, debida a una convergencia frontal, cuando una masa de aire caliente es forzada a ascender dinámicamente; y la superficie de inversión, más localizada, que se produce en situaciones de anticiclón térmico, cuando el aire desciende por enfriamiento y la pérdida de temperatura es mayor en las capas bajas que en las altas. QUÍMICA ATMOSFÉRICA EN LA TROPOSFERA TERRESTRE
Hay gran cantidad de diferentes químicos en el aire. Esos químicos frecuentemente se combinan entre sí mediante reacciones químicas, formando químicos nuevos y diferentes. A esto se le conoce "química atmosférica". La atmósfera de la Tierra tiene diferentes capas. La capa más baja se llama troposfera. Nosotros vivimos en la troposfera. Esta página explica todo sobre la química atmosférica en la troposfera. Algunos de los químicos del aire provienen de la contaminación. Cuando en una fábrica quemamos carbón, o cuando consumimos gasolina en nuestros carros, estamos creando aire contaminado. Tanto el carbón como el petróleo tienen sulfuro. Cuando son quemados se convierten en químicos conocidos como óxidos de sulfuro. Cuando estos se mezclan con gotas de agua en el aire pueden convertirse en ácido sulfúrico. Estas gotas de ácido pueden caer al suelo en forma de lluvia ácida. Los carros y camiones también emiten químicos llamados óxidos de nitrógeno. Los óxidos de nitrógeno se combinan con otros químicos y dan origen al smog. Estos también ayudan a formar elucido, que es otro ácido de la lluvia ácida. La naturaleza también hace cosas que cambian la química de la troposfera. Los volcanes, rayos e incendios forestales agregan químicos al aire, o cambian los ya existentes. La energía de la luz solar puede hacer que ocurran reacciones químicas, cambiando un gas por otro. Algunos químicos se mueven en ciclos a través de la atmósfera, seres vivos y océanos. El ciclo del carbón y los ciclos del nitrógeno son dos ciclos importantes que cambian la química de la atmósfera.
CARACTERÍSTICAS DE LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE Y LA TEMPERATURA
La temperatura de la atmósfera terrestre varía con la altitud. La relación entre la altitud y la temperatura es distinta dependiendo de la capa atmosférica considerada: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. Las divisiones entre una capa y otra se denominan respectivamente tropopausa, estratopausa, mesopausa y termopausa.
Troposfera
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, por las razones indicadas más adelante. Su temperatura disminuye con la altitud. La troposfera es la capa inferior (más próxima a la superficie terrestre) de la atmósfera de la Tierra. 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. La latitud del lugar determina el mayor o menor espesor de la troposfera, siendo mucho mayor en la zona intertropical por la fuerza centrífuga del movimiento de rotación terrestre, y mucho menor en las zonas polares por la fuerza centrípeta (achatamiento polar). 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.
Estratosfera
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. La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. Este aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta 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. Sin embargo, se trata de una atmósfera muy enrarecida, muy tenue. Ozonosfera
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia. Mesosfera
Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. Se extiende entre los 50 y 80 km de altura, contiene solo el 0.1% de la masa total del aire. Es la zona más fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los -80 °C. 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. Ionosfera
En la termosfera o ionosfera (de 69/90 a los 600/800 km), la temperatura aumenta con la altitud, de ahí su nombre. La termosfera es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. Se encuentra arriba de la mesosfera. A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la mayor o menor radiación solar tanto durante el día como a lo largo del año. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1.500° C e incluso más altas. La termosfera de la Tierra también incluye la región llamada ionosfera. En ella se encuentra el 0.1% de los gases. Exosfera
La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera (600/800 2.000/10.000 km). Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio. Como su nombre indica, es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. Su límite superior se localiza a altitudes que alcanzan los 960 e incluso 1000 km., y está relativamente indefinida. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.
FACTORES DEL CLIMA
La atmósfera como capa continua de gases que envuelve a la tierra tiene una movilidad constante que se conoce como circulación atmosférica. Pero cada una serie de factores influyen y modificada uno de los elementos del clima. Unos son de naturaleza cósmica, es decir, dependen de la forma y posición de la tierra en el sistema solar. Otros son de carácter geográficos y dependen de los mares, montañas o zonas de la tierra. La atmósfera impide que los rayos solares lleguen directamente a la superficie terrestre, así protege del calor de los rayos y del enfriamiento que hay en la noche. La latitud también influye en la climatología. Las temperaturas van en descenso del ecuador a los polos y el hemisferio sur es más húmedo y menos cálido que el norte. La misma cantidad de calor actuando durante el mismo tiempo elevará la temperatura del suelo aproximadamente el doble que la del agua. El suelo se calienta dos veces más pronto que el agua. En la distribución de las zonas climáticas de la Tierra intervienen lo que se ha denominado factores climáticos, tales como la latitud, altitud y localización de un lugar y dependiendo de ellos variarán los elementos del clima. También deben considerarse como factores las masas de agua, las corrientes marinas y los grandes bosques Latitud
La latitud de un lugar determinado corresponde a la distancia —expresada en grados, minutos o segundos— entre cualquier punto de la tierra y el ecuador. Ella puede ser norte o sur, dependiendo si el lugar se encuentra situado al norte o al sur, respectivamente, del ecuador. Según la latitud se determinan las grandes franjas climáticas, en ello interviene la forma de la Tierra, ya que su mayor extensión en el ecuador permite un mayor calentamiento de las masas de aire en estas zonas permanentemente; disminuyendo progresivamente desde los Trópicos hacia los Polos, que quedan sometidos a las variaciones estacionales según la posición de la Tierra en su movimiento de traslación alrededor del Sol. En otras palabras, a menor latitud, más cercano se encuentra el lugar del ecuador; por lo tanto, más altas temperaturas promedios se tienen. Es decir, a medida que nos alejamos del ecuador existen menores temperaturas promedio y disminuyen las precipitaciones promedio en forma de chubasco.
Altitud
La altitud respecto al nivel del mar influye en el mayor o menor calentamiento de las masas de aire. Es más cálido el que está más próximo a la superficie terrestre, disminuyendo su temperatura progresivamente a medida que nos elevamos, unos 6,4º C. cada 1.000 metros de altitud. Distancia del mar
La distancia del mar que afecta directamente la temperatura, la humedad y la pluviosidad. Los lugares más cercanos al mar poseen temperaturas más moderadas y con menor oscilación térmica que en el interior de los continentes. Corrientes marinas
Las Corrientes marinas que trasladan masas de agua a lo largo de los océanos y a grandes distancias. Las aguas que provienen de lugares muy lejanos enfrían o entibian el aire de las regiones que circundan, incidiendo en las presiones, en la humedad y en los seres vivos que habitan esas aguas. Relieve
Relieve que es un factor por su forma y posición, actuando sobre las temperaturas y las precipitaciones. Funciona como biombo a los vientos, produce diferencias de insolación según la ladera expuesta y modifica el régimen de precipitaciones, de acuerdo a la ladera de barlovento (expuesta a la acción del viento) y a las de sotavento (protegidas del viento).
CICLO HIDROLÓGICO O CICLO DEL AGUA
El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y cíclico del agua en el planeta Tierra. El agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del ciclo, y los procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de años. Aunque el equilibrio del agua en la Tierra permanece relativamente constante con el tiempo, las moléculas de agua individuales pueden circular muy rápido. El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de este agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo.
Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen d el cielo como precipitación. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltración. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva. El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia. Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro porcentaje del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea, conocidas como acuíferos. Este proceso es la percolación. Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.
FASES DEL CICLO DEL AGUA
El ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema debido a que los seres vivos dependen de este elemento para sobrevivir y a su vez ayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrológico presenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y de un cierto grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, ya que de otra manera el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de evaporación, condensación, etc.
Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:
1. Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa. 2. Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas. 3. Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia). 4. Infiltración: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por
las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno. 5. Escorrentía: Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos. 6. Circulación subterránea: Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades:
Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo. Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.
7. Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo. 8. Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura: al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos, es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio, mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso.
EL CICLO HIDROLÓGICO EN FUNCIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
El ciclo hidrológico es un ejemplo del flujo de energía en los procesos terrestres, en los cuales el agua se halla en constante movimiento gracias a la acción del calor del Sol y a la fuerza de gravedad. Debido a los movimientos conectivos del agua marina, las moléculas sumergidas en la profundidad del mar ascienden hasta la superficie. La temperatura del agua aumenta progresivamente su energía, hasta que el contacto directo con los rayos solares permite que las moléculas del agua puedan evaporarse. Los vientos las llevan hacia latitudes mayores y un constante ascenso, hasta que, algunos kilómetros más arriba, la pérdida de calor las detenga y propicie la condensación con otras moléculas para formar gotas de agua o minúsculos cristales de hielo. Millones de esas gotas o cristales dan origen poco a poco a nubes. La evaporación depende principalmente de la provisión de energía que suministra el Sol y depende de la presión atmosférica, de la temperatura y de las corrientes de aire. La condensación se origina por el enfriamiento del aire saturado de vapor de agua. Los movimientos ascendentes y descendentes del aire junto con la provisión de agua regulas en gran parte la condensación atmosférica. Evidentemente que la condensación es esencial en la formación de las nubes.
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA U.N.E.F.A. – NÙCLEO BOLÌVAR CIUDAD BOLÌVAR – ESTADO BOLÌVAR AREA: hidrología SECCION: CIV V - 01
FACILITADOR:
BACHILLERES:
ING. ALFREDO BELLO
CI:
GARCIA DANGAR 20.080.757
CUIDAD BOLIVAR, ABRIL DE 2012
