ATM

1
ATMÓSFERA Estructura, composición químicas,
propiedades físicas
celia
2

• La atmósfera es una capa fluida (porque está
  constituida principalmente por un fluido, el
  aire) de unos 10.000 km, de altura (límite
  superior estimado), según algunos autores, que
  rodea la Tierra.
• Está formada por gases, líquidos (agua líquida en
  las nubes) y sólidos en suspensión (esporas,
  polen, cenizas, microorganismos, polvo y agua
  sólida en las nubes formando minúsculos cristales
  de hielo).
• Debido a la compresibilidad (que se puede
  comprimir, reduciendo su volumen) de los gases y
  a la atracción gravitatoria el 95 de su masa se
  encuentra comprimida en los primeros 15 km (es
  decir en la troposfera), en ellos se concentran
  el 80 de los gases atmosféricos (N2, O2, CO2)
  que posibilitan la vida.
• No obstante, las proporciones de los diferentes
  gases (aire) se mantienen casi inalterables hasta
  los 80-100 km. de altitud (homosfera), el resto
  tiene una composición más variable (heterosfera).
• En su límite superior (según algunos autores
  unos 10.000 km.) la concentración de gases es tan
  baja (prácticamente despreciable) que se asemeja
  a la del espacio exterior. Aunque, algunos
  autores, estiman el límite en 30.000 km, e
  incluso algunos en 40.000 km.

3
Qué podemos deducir de esta imagen?
El gas presente en las bolsas se expande, estamos
a....
4
1.2 Composición química de la atmósfera

• Componentes mayoritarios y minoritarios. (libro
  pág. 192)
• Homosfera y Heterosfera.
• Homosfera. Hasta los 80-100Km de altitud.
• La composición del aire es
  homogénea, se mantienen proporciones iguales
  de los gases.
• Heterosfera. A partir de los 80-100Km de
  altitud.
• La composición del aire varía, ya
  que las proporciones de los gases no se
  mantienen iguales, sino que hay unos gases que
  abundan más que otros según la altitud.

5
Composición media del aire seco de la
homosfera. - Nitrógeno (N2) .78,
083 - Oxígeno (O2) 20,945 -
Argón (Ar)..0,934 - Dióxido
de carbono (CO2).. 0,035 - Otros
Neón (Ne), Helio (He), Criptón (Kr), Hidrógeno
(H2), Xenón (Xe), metano (CH4), Ozono (O3),
óxidos de Nitrógeno (NOx), etc.
..0,003 A esto habría que añadir
el vapor de agua, que no se ha puesto porque
varía mucho de unas zonas a otras desde el 4 al
1
6
Ne
H2O
O2
CH4
He
CO2
Ar
N2
7
Composición de la heterosfera. GAS PREDOMINANTE
ALTITUD Capa de Nitrógeno molecular
(N2) ..Entre 100 y 200 Km. Capa de
Oxígeno atómico (O).. Entre 200 y
1000 Km. Capa de Helio (He) ....,E
ntre 1000 y 3500Km. Capa de Hidrógeno atómico (H)
A partir de 3500 Km. A mayor altura
el gas predominante es más ligero (menor masa
atómica)
8
(No Transcript)
9
LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA
10
Ondas absorbidas por la capa de ozono
11
Ionosfera/ Termosfera
12
(No Transcript)
13
Ionosfera/ Termosfera
14
(No Transcript)
15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
1.3 Propiedades físicas de la atmósfera

• A) Presión atmósférica.
• Es el peso ejercido por la masa de aire
  atmosférico sobre la superficie terrestre.
• Casi la totalidad de la masa de la atmósfera se
  encuentra en los primeros kilómetros por encima
  de la superficie terrestre (debido a la fuerza de
  atracción gravitatoria sobre los gases), por lo
  que la presión atmosférica disminuye rápidamente
  con la altitud.
• El valor de esta presión se mide con el
  barómetro.
• A nivel del mar es 1 atmósfera o 1013 milibares,
  equivalente al peso de una columna de mercurio de
  760 mm de altura y un cm2 de base.
• En los mapas meteorológicos, la presión
  atmosférica suele representarse mediante las
  isobaras, que son líneas que unen los puntos de
  igual presión.

20

• B) Temperatura
• El aire de la troposfera (capa inferior de la
  atmósfera) se calienta a partir del calor emitido
  por la superficie terrestre (radiación
  infrarroja).
• La temperatura es máxima en la superficie
  terrestre, alrededor de 15 ºC de media, y a
  partir de ahí comienza a descender con la altura
  según
• A partir de 12 km, la temperatura asciende con
  la altitud hasta llegar a aproximarse a los 0-4
  ºC en los 50 Km. Este incremento de temperatura
  está relacionado con la absorción por el ozono de
  la radiación solar ultravioleta.
• A partir de los 50km de altitud, la temperatura
  disminuye hasta alcanzar unos
• -100 ºC a los 80km de altitud.
• A partir de los 80 km de altitud, la temperatura
  va ascendiendo en altitud al absorber las
  radiaciones de alta energía, pudiendo alcanzar
  más de 1000 ºC a unos 600 Km de altitud.
• A partir de los 600 km la baja densidad de gases
  impide la transmisión del calor y carece de
  sentido hablar de temperatura.

Un Gradiente Térmico Vertical (GTV) de 6,5 ºC de
descenso cada Km que se asciende en altitud (la
temperatura baja 0,65 ºC cada 100m de altitud).
Hasta llegar a unos -70 ºC a los 12 Km de
altitud.
21
Temperatura
Presión
120
TERMOSF.
100
Mesopausa
80
Altura (km.)
MESOSF.
60
Estratopausa
Capa de ozono
40
ESTRATOSF.
20
Tropopausa
TROPOSF.
-80
-40
0
20
40
80
-60
-20
60
Temperatura (ºC)
22
(No Transcript)
23
1.4 Estructura de la atmósfera . Capas y
propiedades básicas. (libro pág. 193 y 194)
24
La belleza del cielo no es más que el resultado
de la interacción de la LUZ del Sol con la
atmósfera.

• Si dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de
  vidrio. La luz se abre en un abanico de colores
  (se dispersa) por refracción y como resultado de
  esta dispersión vemos una gama de colores
  violeta, azul, verde, amarillo y rojo.

• Los rayos violetas y azules, una vez desviados
  (difusión), chocan con partículas de aire y
  varían su trayectoria, y así sucesivamente
  realizan, pues, una danza en zigzag en el seno
  del aire antes de alcanzar el suelo terrestre.
  Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no
  parecen venir directamente del Sol, sino que nos
  llegan de todas las regiones del cielo, como en
  forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos
  parezca azul, mientras el Sol aparece de color
  amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son
  poco desviados y van casi directamente en línea
  recta desde el Sol hasta nuestros ojos.
• Cuando existe una cantidad anormalmente elevada
  de aerosoles (polvo atmosférico), la luz del
  amanecer y del atardecer es especialmente roja.

25
O.L.
O.C.
26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28
Atmósfera

Color del Sol

29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
31
El Sol y la Tierra emiten energía el Sol de onda
corta (Tª 6.000ºK) y la Tierra de onda larga
(Tª 288ºK 15ºC).
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
En la atmósfera ningún gas absorbe radiación en
longitudes de onda entre 0.3 y 0.7 µm, por lo que
se tiene un vacío en la región de luz visible,
que corresponde a una gran fracción de la
radiación solar (ventana atmosférica). Esto
significa que la atmósfera es transparente a la
radiación de onda corta del Sol, pero absorbe la
radiación terrestre de onda larga, por lo tanto
la atmósfera no es calentada por la radiación
solar, sino que se calienta desde el suelo hacia
arriba. Mientras más lejos se está del radiador
(la superficie de la Tierra), es mas fría, esto
explica la disminución de la temperatura con la
altura en la troposfera (GVT).
35
O.L.
36
Balance energético de la radiación solar
37
2. Actividad reguladora y protectora de la
atmósfera.
2.1 El balance de radiación solar.

• La Tierra tiene una temperatura media constante
  en el tiempo (unos 15ºC), por lo que existe un
  balance de radiación nulo entre la cantidad de
  radiación solar entrante y la radiación terrestre
  saliente, si no se calentaría y enfriaría
  continuamente.
• De la radiación total proveniente del sol
• un 30 es reflejada (albedo) por las nubes
  (17), superficie terrestre (5) y por la
  dispersión hacia el espacio por gases,
  polvo,(8)
• el 25 es absorbida por la atmósfera por el
  ozono estratosférico y por el vapor de agua (4),
  por el agua líquida (19). La radiación absorbida
  por la atmósfera (recibida tanto de la radiación
  solar como desde la superficie terrestre) es
  devuelta al espacio en forma de radiación de onda
  larga.
• un 45 es absorbida por la superficie (océanos gt
  continentes), este calor saldrá de la superficie
  lenta y gradualmente hacia la atmósfera en forma
  de calor latente asociado a la evaporación, a la
  emisión de onda larga (radiación infrarroja), y a
  la convección y conducción térmica.

38
Ver gráfica del libro pág. 196
39
Reflejada por las nubes
Reflejada por la Tierra
Difusa
Directa
Absorbida
40
Hielo y nieve, máxima reflexión Océanos, absorción
41
Luz visible
Ultravioleta
Infrarrojo
Pérdida al espacio
Albedo
Nubes
Absorción (E. invernadero)
Nubes
Albedo
Absorc. y contrarrad. (E. invern.)
Calentamiento
Radiación terrestre
42
(No Transcript)
43
Toda la energía absorbida por la superficie
terrestre se libera mediante la emisión de
radiación térmica de onda larga y mediante
procesos convectivos (calor latente y calor
sensible).
Calor latente calor absorbido o liberado en los
cambios de estado sin variar la temperatura
Calor sensible es el que aumenta la temperatura
de los cuerpos y que puede ser medido con un
termómetro
44
O. L. (18)
Latente (25)
Sensible (7)
Contrarradiación (96)
CONVECCIÓN
114
45
Como hemos visto, el balance de radiación solar
depende, además, de la radiación incidente, de la
estructura y composición química de la atmósfera,
propiciando unas condiciones térmicas especiales
en la Tierra que la hacen apta para la vida.
2.2 Función protectora la atmósfera como filtro
protector.
La atmósfera absorbe de manera selectiva las
radiaciones de diferentes longitudes de onda que
nos llegan del Sol. De esta forma, la temperatura
en la atmósfera va ascendiendo y descendiendo,
determinando así su estructura en capas con
diferentes temperaturas y características. - En
la ionosfera se absorben las radiaciones de onda
corta y alta energía, rayos X, rayos gamma y
parte de la radiación ultravioleta, todas ellas
muy perjudiciales para la vida. - En la
ozonosfera (capa de la estratosfera) se absorbe
gran parte de la radiación ultravioleta. - Las
radiaciones correspondientes al espectro visible
atraviesan la atmósfera y alcanzan la superficie
terrestre, se deduce que la atmósfera es casi
transparente a dichas radiaciones y no
experimenta un calentamiento apreciable al ser
atravesada por las mismas. - Las radiaciones
infrarrojas y las de menor energía, son
absorbidas por el CO2 y el vapor de agua
atmosféricos y ocasionan un aumento de la
temperatura atmosférica.
46
(No Transcript)
47
2.3 Función reguladora del clima por la
atmósfera variaciones del albedo, efecto
invernadero y circulación general del aire.

• La atmósfera, en líneas generales, contribuye a
  la regulación del clima terrestre de las
  siguientes formas
• por el día refleja (albedo) y absorbe parte de
  la radiación solar, evitando el
  sobrecalentamiento de la superficie del planeta.
• - además, absorbe parte de la radiación
  infrarroja que emite la superficie, evitando que
  se enfríe bruscamente por la noche, ya que, parte
  de ese calor vuelve a la Tierra como
  contrarradiación (efecto invernadero).
• - y por último, la circulación del aire tiende a
  compensar los desequilibrios de temperatura
  originados por la diferente insolación en
  distintas zonas del planeta. (movimientos de
  masas de aire verticales y horizontales libro
  pág. 191 y 192)

Recordar concepto y bucle del albedo. Pag. 20 del
libro. Recordar efecto invernadero. Pág. 19 del
libro.
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
50
ANGULO DE INCIDENCIA DE LA RADIACION SOLAR
51
Aire descendente en los polos fríos y ascendente
en las latitudes ecuatoriales cálidas
NO TIENE EN CUENTA LA ROTACIÓN DE LA TIERRA
52

• Debido al giro de la Tierra (efecto coriolis), al
  rozamiento con la superficie y a la distribución
  de tierra y continentes el flujo es mucho más
  complejo.

53
C. Polar
A
Levantes polares
60º
B
B
B
C. Ferrell
Ponientes
A
A
A
30º

C. Hadley
Alisios del NE
0º
B
B
B
54
(No Transcript)
55
(No Transcript)
56
(No Transcript)
57
Frente polar
Jet stream
Jet subtropical
58
http//es.youtube.com/watch?vwizw0tMCpkw
59
3. INVERSIONES TÉRMICAS.
CONCEPTO En la troposfera la temperatura
disminuye con la altura (GTV ? 0,65 ºC/ 100m),
en la parte más baja el aire es más cálido y por
lo tanto, menos denso, por lo que tiende a
ascender, mientras que en la parte más alta el
aire frío es más denso y tiende a descender por
otro lugar donde no haya ascenso de aire cálido.
Pero podemos encontrar zonas en la troposfera
en las que, existen perturbaciones en el GTV, la
temperatura aumenta con la altura, a este hecho
se le llama inversión térmica que impide el
ascenso del aire situado abajo (más frío y por
tanto más denso). Las inversiones térmicas son
muy negativas para los episodios de contaminación
impidiendo la dispersión de la contaminación
atmosférica, ya que impide los movimientos
verticales de masas de aire. Dicho de otra
manera, si con la altura la temperatura va
disminuyendo en suficiente proporción, los
contaminantes ascenderán con el aire y según lo
hagan se irán expandiendo, disminuyendo su
concentración, hasta alcanzar la estratosfera,
donde los vientos en altura los dispersarán
totalmente. Por el contrario, hay dificultad
para que se produzca la dispersión de los
contaminantes cuando no hay corrientes
ascendentes de aire. Una situación especialmente
grave se da cuando hay inversión térmica, ya que
los contaminantes quedan atrapados cerca de la
superficie. Sin vientos importantes, temperaturas
bajo cero y una gran estabilidad atmosférica no
hay dispersión de contaminantes.
60
El aire de las chimeneas no puede ascender por
una capa de inversión térmica
61
(No Transcript)
62
DESARROLLO Las inversiones térmicas se suelen
producir en invierno, cuando las noches son más
largas y la superficie terrestre se enfría mucho,
provocando que el aire en contacto con la
superficie se enfríe más rápidamente que el aire
situado por encima. Este fenómeno se favorece
en ausencia de nubes y de viento (la ausencia de
nubes durante la noche produce un rápido
enfriamiento, pues las nubes actúan de pantalla,
evitando que el calor almacenado durante el día
escape rápidamente). Con anticiclones es más
probable que se desarrollen situaciones de
inversión térmica (los anticiclones producen
ausencia de nubes). La situación se puede
agravar si se forma niebla (nubes a ras del
suelo), pues los contaminantes reaccionan con el
agua de la niebla produciendo sustancias más
dañinas como ácidos, el frío favorece la niebla
pues a menor temperatura el vapor de agua se
condensa formando gotas de agua en suspensión
(niebla), la niebla reduce la visibilidad con lo
que al amanecer tarda más el Sol en calentar la
superficie para romper la inversión térmica. La
inversión térmica se rompe cuando la radiación
solar llega a la superficie terrestre con la
suficiente intensidad y duración como para
calentarla, calentándose también el aire próximo.
De esta forma se establece el GTV normal y la
posibilidad de que se produzca un ascenso del
aire.
63
INVERSIÓN TÉRMICA POR SUBSIDENCIA
La inversión por subsidencia generalmente está
asociada con los anticiclones. El aire de un
anticiclón desciende y fluye hacia afuera con una
rotación que sigue la dirección de las agujas del
reloj. A medida que el aire desciende, la mayor
presión existente en altitudes menores lo
comprime y calienta en el gradiente vertical
adiabático seco. Durante el día, la capa de
inversión resultante de este proceso con
frecuencia se eleva a cientos de metros sobre la
superficie. Durante la noche, la base de una
inversión por subsidencia desciende debido al
enfriamiento del aire superficial.
Los días despejados y sin nubes característicos
de los anticiclones propician las inversiones por
radiación, de modo que se puede producir una
inversión superficial durante la noche y una
elevada durante el día. Si bien la capa de mezcla
que se encuentra debajo de la inversión puede
variar diariamente, nunca será muy profunda.
64

• Otras formas posibles de desarrollo de una
  inversión térmica
• - por el movimiento de una masa de aire desde una
  zona cálida a otra fría (el aire frío se sitúa
  abajo por ser mas denso y el aire cálido se
  sitúa a mayor altura por ser menos denso)
• por el choque de dos masas de aire con humedad,
  presión y temperaturas diferentes (una masa polar
  y otra tropical).
• (Ver comentario inversión térmica en la pág. 198
  del libro)

65
INVERSIONES TÉRMICAS ADVENTICIAS O FRONTALES
Inversión relacionada tanto con los frentes fríos
como con los cálidos. En el avance de cada
frente, el aire cálido desplaza al frío, de modo
que se produce una circulación vertical mínima en
la capa de aire frío más cercana a la superficie
.
La fuerza de la inversión depende de la
diferencia de temperatura entre las dos masas de
aire. Como los frentes se mueven
horizontalmente, los efectos de la inversión
generalmente duran poco y la falta de movimiento
vertical suele compensarse con los vientos
relacionados con el paso frontal. Sin embargo,
cuando los frentes se vuelven estacionarios, las
condiciones de inversión pueden prolongarse.
66
4. Contaminación atmosférica
4.1 Concepto
Tema 10 del libro pág. 234.
4.2 Fuentes de la contaminación
Tema 10 del libro pág. 234 y 235.
4.3 Tipos de contaminantes
Tema 10 del libro desde pág. 236 a pág. 240 y
fotocopias.
4.4 Dispersión de contaminantes
Tema 10 del libro pág. 234.