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La atmósfera terrestre/The Earth’s atmosphere
Ciencias Naturales
1º de E.S.O.
Francisco J. Barba Regidor
Curso: 2009-10
Definition and compositionThe Earth's atmosphere (or
air) is the thin layer of gases
surrounding the planet Earth
that is retained by the Earth's
gravity.
This layer is made up of a mixture
of different gases in different
proportions. Although we can not
see it, we are able to perceive its
presence by means of the wind.
The composition of the air is
also different from some places to
another. So, it is different both in
clean than in contaminated areas.
Where the air is clean and dry, its
composition is shown in the table
in the next slide.
Andes Mountains as seen from Gemini 7, showing the
view of the atmosphere from the space. Picture from
Wikipedia..
The Air composition
Name Symbol Percent by Volume
Nitrogen N2 78.084 %
Oxygen O2 20.9476 %
Argon Ar 0.934 %
Carbon Dioxide CO2 0.0314 %
Neon Ne 0.001818 %
Methane CH4 0.0002 %
Helium He 0.000524 %
Krypton Kr 0.000114 %
Hydrogen H2 0.00005 %
Xenon Xe 0.0000087 %
Picture from Wikipedia
The primitive atmosphere
The primitive atmosphere was made
up of water vapour, carbon dioxide,
nitrogen, hydrogen, ammonia,
methane and other oxides, but no
oxygen.
The first living beings
(cyanobacteria), produced oxygen by
photosynthesis. Molecules formed
when chemical reactions took place
between some gases. These
molecules fell to Earth with rain.
Much later, a ozone layer was formed
10 km above the surface from
superficial oxygen. The ozone layer
protects life from harmfull radiation
from the Sun.
Picture from:
http://www.ozh2o.com/atmos.jpg
Estructura de la atmósfera
La atmósfera se divide en 4 capas, atendiendo a sus características físicas:
Troposfera (0-12Km). Es la capa inferior, donde se desarrolla la vida y se producen los fenómenos atmosféricos. Termina en la Tropopausa.
Estratosfera (12 a 45 Km). Se produce un aumento en la temperatura de la Atmósfera que puede alcanzar los 100ºC. Aquí hay una mayor concentración de ozono (la Ozonosfera). El ozono ( 03) es un gas estable que absorbe radiaciones UV, que imposibilitan el desarrollo de la vida. Esta capa termina en la Estratopausa.
Mesosfera (40 a 90Km). Se produce una disminución de la temperatura, que puede llegar a -80 ºC. Termina en la Mesopausa.
Ionosfera o Termosfera (90 a 500Km). Se denomina así porque los átomos y moléculas existentes se encuentran en forma de iones, es decir, con carga eléctrica. También, se denomina Termosfera, porque la temperatura de esta capa aumenta hasta los 1.500 ºC, debido a la absorción de la energía de las radiaciones que llegan a ella. En esta capa se produce la reflexión de las ondas de radio y televisión.
Imagen y texto tomados de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno
/3ESO/energia_externa/contenidos6.htm
Las capas de la
atmósfera, su
ocupación y su
capacidad de
protecciónTomado de
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/energia_externa/contenidos6.htm
PROPIEDADES DE LA ATMÓSFERA
• Presenta una elevada transparencia a la luz. Ello le
proporciona una gran visibilidad y
mayor eficacia para la fotosíntesis.
• Permite la propagación del sonido, ya que las ondas sonoras
se transmiten a través del aire.
• Tiene poder de sustentación.
Ello posibilita el vuelo de los
organismos voladores.
El aire posee una serie de características que
permiten a los organismos terrestres desarrollar sus
actividades. Entre ellas destacan:
Weather
Picture from:
http://www.metoffice.gov.uk/educatio
n/secondary/students/forecasting/We
ather_Forecasting.gif
Atmosphere is a huge thermal
machine, moved by means the
solar energy. Inside the
atmosphere weather happens.
So, weather describes the state of
atmospheric conditions at certain
place, over a short period of time.
Weather includes:
• Humidity
• Clouds.
• Precipitations (rain,
snow, hail).
• Temperature
• Wind
WindWind is the flow of air or other gases that
compose an atmosphere (including, but not
limited to, the Earth's).
Winds are produced by differences of air
temperature, and hence density, between
two regions of the Earth (E. Torricelli).
As the air spreads away from the high (high
pressure, H), air from above must sink to
replace it. Sinking air warms. As air warms,
it can hold more water vapor, which means
that clouds will tend to be formed in adjacent
areas, where this mass of humid air will
ascend (low pressure, L). That is why fair
weather is often associated with high
pressure, whereas the contrary weather is
often associated with low pressure.
Pictures from: http://www.srh.weather.gov/srh/jetstream/synoptic/win
d.htm
Winds
Anticyclone Cyclone
Look at the picture. Different elements indicate which way take the air.
1. Can you tell me which way is it?
2. Can you justify your answer?
Picture from: Ciencias de la Naturaleza, 1º de ESO, Entorno. Ed. SM
Breezes
Sea breeze. From:http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/fw/sea/htg.rxml
Land breezes. From:
http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/fw/land/cls.rxml
Land Breezes begin with the
cooling of low-level air on the
ground. In these cases,
temperature differences between
the body of water and neighboring
land produce a cool wind that
blows offshore. This wind is called
a "land breeze". Land breezes are
strongest along the immediate
coastline but weaken considerably
further inland.
Sea Breezes are a result of
uneven surface heating. During the
day, the air masses above the
ground heat more than those over
the sea. When this happens, the
hot air ascends and is substituted
by the colder air from the sea.
Presión atmosféricaEl aire pesa. La presión que ejerce sobre una superficie es la presión atmosférica. Se debe a la gravedad, y se mide en milibares (mb).
En el siglo XVII, el científico italiano Evangelista Torricelli probó que la presión atmosférica disminuye con la altura. Por lo tanto, la presión atmosférica es mayor al nivel del mar que en la cima de una montaña. Se ha calculado una
disminución de 100 mb por cada
kilómetro de altura.
La densidad del aire en la superficie terrestre es de 1 kg/m3. Esto significa que 1 m3 pesa 1 kg.
La presión atmosférica también varía con la temperatura. Así, si una zona de la atmósfera es calentada fuertemente, aumenta su
temperatura y la densidad del aire disminuye,
por lo tanto, también la presión atmosférica. De
la misma manera, si en un lugar concreto el aire
se enfría, la presión atmosférica de ese lugar
aumentará. Las zonas de alta presión, por
encima de 1013 mb., se señalan con la letra A y
se denominan anticiclones. Las de baja presiónse marcan con la letra B y se llaman ciclones o
borrascas.
Tomado de:
http://www.elperiodico.
cat/comunes/meteo/da
ta/isobaras.jpg
Meteorology… what’s this?Meteorology is the
interdisciplinary scientific
study of the atmosphere that
focuses on weather processes
and forecasting. It also can be
defined as the study of
different atmospheric variables
to make weather predictions.
Meteorologists collect
information about
temperature, precipitation,
winds, humidity of the air,
atmospheric pressure and
clouds to make weather
forecasting.
Hurricane Hugo over
United States.
Hurricanes develops on
the sea, first as tropical
storms, and secondly
winning energy as they
passes over the hot
waters. Once they
enter into the continent,
they loose its energy
and transforms to new
storms.
Picture from Wikipedia.
Instrumentos meteorológicosPicture from: Ciencias de la Naturaleza, 1ºde ESO, Entorno. Ed. SM
Predicción del tiempo (1)
http://www.iescasasviejas.net/salus/SALUS%20DOCUMENTOS/2BHGEHU/imagenes1/clima/CONCEPTOSCLAVE.htm
El aire se mueve desde las áreas con alta presión a las de baja presión. Esto permite a los meteorólogos predecir el tiempo.
El aire se mueve porque el sol lo calienta. El aire caliente asciende y el más frío que lo rodea se mueve para ocupar el lugar dejado por el otro.
Para representar las variaciones de presión se utilizan las isobaras, líneas que unen puntos de igual presión atmosférica.
• Área de baja presión (Borrasca, B). El aire se mueve hacia el interior del área, atrayendo masas de aire húmedo que a medida que se calienta sobre la superficie asciende provocando la formación de nubes y las precipitaciones.
• Área de alta presión (Anticiclón, A). El aire se mueve desde el interior del área hacia fuera, desplazando las masas de aire húmedo a las zonas aledañas, no formándose nubes.
Predicción del tiempo (2)
En un planeta “inmóvil”, los vientos en las borrascas (B) y en los anticiclones (A) se moverían paralelamente a las isobaras.
Es lo que se representa en la figura 1.1
2
Sin embargo, nuestro planeta gira alrededor de su eje, hacia el Este, lo que hace que el aire se mueva “en espiral”.
Es lo que se representa en la figura 2.
Predicción del tiempo (3)
Mapa isobárico previsto para el 20/01/2009 a las 01:00 h. Tomado de www.elmundo.es
Observa las líneas isobaras. Se distribuyen de manera concéntrica.. Con tres zonas de borrasca (B) bien definidas desde el sur de Túnez (N de África) hasta el norte de las islas Británicas. El anticiclón queda situado en el Atlántico frente a la península Ibérica. Los vientos que nos llegan son del NW (fríos y húmedos por lo tanto). La velocidad de éstos es tanto mayor cuanto más juntas estén las isobaras. Así, en Irlanda, donde las líneas están muy juntas, tendrán vientos muy fuertes hacia el interior de la propia borrasca; en cambio, en las otras dos borrascas los vientos serán más suaves.
En España, por donde además aprovecharán a pasar frentes fríos(líneas azules: masas de aire frío que avanzan desplazando hacia arriba aire caliente), formando nubes que traerán precipitaciones, tras cuyo paso volveráa verse el sol. Los mapas siguientes nos lo indican…
A
Predicción del tiempo (4)
Mapas de previsión meteorológica previstos para los días 19 y 20 de enero de 2009. Tomados de www.elmundo.es
19.01 20.01
Los frentes En una diapositiva anterior hemos hablado de frentes fríos para indicarnos la probabilidad de precipitaciones en la previsión meteorológica.
Los cambios meteorológicos se deben principalmente al movimiento de grandes masas de aire. Cuando masas de distinta temperatura se encuentran frente a frente, chocan y originan precipitaciones y tormentas. Las zona de contacto entre ambas masas se denomina frente.
Hay varios tipos de frentes. En particular, aquí estudiaremos dos tan solo:
1. Frente frío (arriba en la figura). Masas de aire frío que avanzan desplazando hacia arriba aire caliente y provocando en altura laformación de nubes de crecimiento vertical. Los frentes fríos se mueven rápidamente. Son fuertes y pueden causar tormentas de truenos, chubascos, tornados, vientos fuertes y cortas tempestades de nieve antes del paso del frente frío, acompañadas de condiciones secas a medida que el frente avanza.
2. Frente cálido (abajo en la figura). Masas de aire caliente que empujan a una masa de aire frío y por encima de ésta, formando lluvia, nieve o llovizna. La neblina es común en el aire frío que antecede a este tipo de frente. P
icture from: Ciencias de la Naturaleza, 1ºde ESO, Entorno. Ed. SM
El frente frío
Imagen tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:FrenteFrio.PNG
Factors affecting climateClimate describes the characteristic pattern of weather in an área, over a long period of time.
There are many different factors that affect climate around the world. The most important
factors are (we rule out here the human influence, recently discovered):
• Latitude or proximity to Equator.
At the Equator, solar energy is concentrated and causes
high temperatures. Towards the north and south, solar
energy is more spread out and causes cold temperatures.
• Altitude.
Climate can be affected by mountains. The higher a place
is, the colder it will be.
• Distance from the sea (continentality).
- Sea water heats up slowly and cools down slowly. In
winter the sea releases heat, keeping coastal areas
warmer.
- Land heats up quickiy and cools down quickiy. In
summer, cold sea keeps coastal areas cooler.
• Ocean currents.
- Warm ocean currents flow up from the tropics to the poles
and warm up surrounding áreas, especially in winter.
- Cold ocean currents can lower temperatures in an área.
Pictures from:
http://www.ecn.ac.uk/Education/factors_affecting_climate.htm#Relief
Clouds and precipitationRain occurs when condensation makes large, heavy droplets which fall to Earth. Snow
and hail occur when the water vapour in the air freezes.
Clouds form when rising air cools. Some of the water vapour molecules in the air
condense to form cloud droplets or ice crystals.
Picture from: Ciencias de la Naturaleza, 1º de ESO, Entorno. Ed. SM
Clouds and more…
There are three basic types of clouds:cirrus, cumulus and stratus.
There are many.variations of these.
A cumulus cloudscape over Swifts Creek, Victoria, Australia. From:
http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud
clouds…
Cirrus: Tin and wispy clouds. From: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/wwhlpr/cirrus.rxml?hret=/guides/mtr/cld/cldtyp/home.rxml
Altocumulus: Clouds formingparallel bands or rounded
masses From: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/wwhlpr/altocumulus.rxml?hret=/guides/mtr/cld/cldtyp/home.rxml
Nimbostratus: Dark, low-levelclouds with precipitation .
From: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/wwhlpr/nimbostratus.rxml?hret=/guides/mtr/cld/cldtyp/home.rxmlFair Weather
Cumulus Clouds:Puffy cotton ballsfloating in the sky.
From:http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/wwhlpr/fair_cumulus.rxml?hret=/guides/mtr/cld/cldtyp/home.rxml
Contaminación atmosférica (1)El nombre de contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos perjudiciales sobre la salud de los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas.
Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos productivos, como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa.
La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados al foco se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del contaminante, se ve afectado el equilibrio general del planeta y zonas alejadas a las que contienen los focos emisores.
En general se habla de contaminación cuando nos referimos a la acumulación de substancias que alteran la composición de un determinado medio. En el caso de tratarse del aire, hablamos de contaminación atmosférica.
Contaminación atmosférica (2)
1, Contaminación atmosférica generada por los automóviles en una autopista sudafricana. 2, Esta planta generadora de Nuevo México libera dióxido de azufre y otros contaminantes del aire. 3, Smog en Shanghai. Imágenes tomadas de Wikipedia.
1
2
3
Efectos de la contaminación atmosférica
• Provoca enfermedades respiratorias, como bronquitis crónica, cuando se acumula en los niveles más bajos de la atmósfera. Algunos gases contaminantes son tóxicos y en recintos cerrados pueden producir envenenamiento (monóxido de carbono, p.ej.),
• Destruye el ozono de la estratosfera, debido a que algunos contaminantes contienen sustancias que reaccionan con él y lo destruyen. Es el caso de los CFC.
• Produce el sobrecalentamiento de la atmósfera, ya que el dióxido de carbono, el metano, CFC y otros gases retienen parte de la energía que desprende la Tierra
La contaminación atmosférica puede repercutir de
diversas formas sobre las personas y sobre el
medio.
Contaminación atmosférica. Tomado de http://fernanda-
aguilera.nireblog.com/post/2007/08/10/la-contaminacion-atmosferica
El calentamiento global
Imag
en to
mad
a de
http://www.clarin
.com
/diario
/200
5/07
/06/um
/calen
tamiento_
glob
al.jp
g
Variaciones producidas (1)
Imagen tomada del Informe Síntesis sobre el Cambio Climático-2007, del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático
Variaciones producidas (2)
Variación de la temperatura global y de la concentración de dióxido de carbono presente en el aire en los últimos 1000 años. Imagen de Wikipedia.
Variaciones producidas (3)
Imagen procedente de http://calentamiento009.wordpress.com/
Las previsiones
Imagen de: Ciencias de la Naturaleza, 1º de ESO, Entorno. Ed. SM
¿Cómo evitar la contaminación atmosférica?
http://www.cambioclimaticoglobal.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_climático
http://www.csic.es/documentos/colecciones/divulgacion/cambioGlobal.pdf
http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_201503666/Cambio_global.html
Es preciso evitar o disminuir las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Para ello, tanto a nivel local como internacional se han establecido normas que persiguen los siguientes objetivos:
• Prohibir las emisiones a la atmósfera de contaminantes tóxicos o peligrosos.
• Exigir medidas a las industrias para filtrar y depurarlos gases producidos.
• Reducir el consumo de carbón y petróleo para disminuir las emisiones de dióxido de carbono que favorecen el sobrecalentamiento de la atmósfera.
Para saber más acerca del cambio climático…
