Exercicis: L'atmosfera

L'aire està format aproximadament per un 78 % de nitrogen, un 21 % d'oxigen i un 1 % d'altres gasos (argó, diòxid de carboni, vapor d'aigua…). Ordena aquests components de major a menor proporció i representa les dades amb un gràfic de barres senzill.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

L'esquema representa les capes de l'atmosfera (no estan dibuixades a escala).

1. a) Quina capa està assenyalada amb «?»?
2. b) En quina capa es formen els núvols i es produeixen les tempestes?
3. c) Quin gas forma, a la capa assenyalada amb «?», una zona que absorbeix la radiació ultraviolada del Sol?

Esmenta dues funcions de l'atmosfera que fan possible la vida a la Terra i explica breument una d'elles.

Anomena els dos gasos majoritaris de l'aire i indica'n la proporció aproximada.

Indica si aquestes afirmacions sobre l'atmosfera són vertaderes o falses i corregeix les falses: l'aire està format només per oxigen; la troposfera és la capa on té lloc el temps meteorològic; l'exosfera és la capa més propera a la superfície.

Explica amb les teves paraules què és la pressió atmosfèrica i raona per què és menor al cim d'una muntanya que al nivell del mar.

Un avió comercial vola a uns 11 km d'alçària i l'Estació Espacial Internacional orbita a uns 400 km. Indica en quina capa de l'atmosfera es mou cadascun.

Esmenta dues diferències entre la troposfera i les capes més externes de l'atmosfera, pel que fa a la densitat de l'aire i als fenòmens que hi tenen lloc.

En pujar per una muntanya la temperatura baixa, encara que estiguem més a prop del Sol. Explica a quina capa de l'atmosfera correspon aquest descens de temperatura i raona per què el cim d'una muntanya alta és fred.

Què és la capa d'ozó, en quina capa de l'atmosfera es troba i per què preocupa el seu deteriorament?

La Lluna pràcticament no té atmosfera. Esmenta dues conseqüències d'aquest fet relacionades amb les funcions que l'atmosfera desenvolupa a la Terra.

A la troposfera la temperatura baixa amb l'altitud, però a l'estratosfera augmenta. Relaciona aquest canvi de tendència amb l'absorció de radiació ultraviolada per part de la capa d'ozó.

A l'alta muntanya, cada respiració aporta menys oxigen que al nivell del mar. Explica quina relació té aquest fet amb la pressió atmosfèrica i per què els alpinistes necessiten aclimatar-se durant dies abans de pujar a un cim molt alt.

Es compara l'atmosfera amb una manta que envolta la Terra. Explica en què s'assembla: com filtra part de la radiació solar durant el dia i com reté part de la calor durant la nit.

Els gasos CFC, utilitzats antigament en aerosols i neveres, destruïen l'ozó i van ser prohibits pel Protocol de Montreal. Explica quin risc suposava el seu ús i per què aquest acord es considera un èxit de la cooperació internacional.

El vapor d'aigua és un component variable de l'aire. Explica què passa quan una massa d'aire humit ascendeix i es refreda, i relaciona-ho amb la formació de núvols.

S'ha descobert un exoplaneta rocós similar a la Terra que rep una radiació estel·lar comparable, però l'anàlisi atmosfèrica del qual indica que no té capa d'ozó a la zona mitjana i que no reté vapor d'aigua a les capes baixes. Justifica raonadament quines funcions protectores i reguladores que compleixen la troposfera i l'estratosfera terrestres estarien absents en aquest planeta, i prediu dues conseqüències crítiques per a la viabilitat de la vida a la seva superfície.

Un company afirma que és absurd atribuir l'escalfament global al diòxid de carboni ($\text{CO}_2$), ja que, en ser només un 0,04 % de l'aire, el nitrogen (78 %) i l'oxigen (21 %) han de ser els veritables responsables d'atrapar la calor. Rebat la seva postura explicant el comportament diferencial d'aquests gasos enfront de la radiació solar i la radiació infraroja terrestre, i prediu què li passaria a la temperatura mitjana del planeta si el $\text{CO}_2$ i els altres gasos d'efecte d'hivernacle desapareguessin del tot.

Un globus sonda registra aquestes temperatures en ascendir: 15 °C a la superfície, −50 °C a 10 km d'altitud, 0 °C a 45 km i −80 °C a 70 km. Indica quines capes de l'atmosfera travessa en cada tram i explica el canvi de tendència que s'observa en les dades.

A la troposfera, l'aire es barreja amb facilitat mitjançant corrents de convecció perquè es refreda amb l'alçada. En canvi, a l'estratosfera la temperatura puja des d'uns −56 °C a 15 km fins a gairebé 0 °C a 50 km. Justifica la causa física d'aquest escalfament amb l'altitud i prediu quines conseqüències té aquesta inversió tèrmica sobre l'estabilitat de l'aire i la formació de tempestes, explicant per què els vols comercials de llarga distància prefereixen desplaçar-se al límit inferior d'aquesta capa.

Un alumne sosté que, com que l'aire a la troposfera és molt més dens i conté milers de vegades més àtoms per emetre llum en ser excitats, les aurores polars s'haurien de formar a prop de terra i no a centenars de quilòmetres d'altitud. Rebat la seva hipòtesi justificant per què aquest fenomen només es desencadena a la termosfera/ionosfera i prediu quins riscos existirien per a la biosfera si l'atmosfera no actués com a escut enfront d'aquestes partícules solars d'alta energia, i quins riscos suposen per a les xarxes elèctriques terrestres les tempestes geomagnètiques que provoquen aquests episodis solars.

Un excursionista tanca hermèticament una ampolla de plàstic flexible al cim d'una muntanya a 3000 m d'altitud. En baixar a la platja, observa que l'ampolla s'ha deformat i està completament aixafada. Justifica aquest succés rebatent la idea que «l'aire no pesa» a partir del concepte de massa i columna d'aire, i prediu raonadament què li passaria a aquesta mateixa ampolla si es tanqués a la platja i es tornés a pujar al cim.

Mart té una atmosfera unes cent vegades més tènue que la terrestre i formada gairebé del tot per $\text{CO}_2$. Raona per què a Mart les diferències de temperatura entre el dia i la nit són molt més grans que a la Terra, encara que el $\text{CO}_2$ sigui un gas d'efecte d'hivernacle.

Un estudiant afirma que és absurd que els meteoroides es desintegrin a la mesosfera perquè «a 80 km d'altitud l'aire està a −90 °C i és gairebé buit, per la qual cosa s'haurien de cremar molt més avall, a la troposfera, on hi ha més aire i fa més calor». Rebat el seu raonament explicant la causa física de l'escalfament dels meteoroides a aquesta altitud i prediu quines conseqüències tindria per a l'escorça terrestre i per als éssers vius que l'atmosfera no tingués mesosfera.