Ejercicios: La atmósfera

El aire está formado aproximadamente por un 78 % de nitrógeno, un 21 % de oxígeno y un 1 % de otros gases (argón, dióxido de carbono, vapor de agua…). Ordene estos componentes de mayor a menor proporción y represente los datos con un gráfico de barras sencillo.

Puede hacerlo en papel y enviar una foto con su respuesta.

El esquema representa las capas de la atmósfera (no están dibujadas a escala).

1. a) ¿Qué capa está señalada con «?»?
2. b) ¿En qué capa se forman las nubes y se producen las tormentas?
3. c) ¿Qué gas forma, en la capa señalada con «?», una zona que absorbe la radiación ultravioleta del Sol?

Cite dos funciones de la atmósfera que hacen posible la vida en la Tierra y explique brevemente una de ellas.

Nombre los dos gases mayoritarios del aire e indique su proporción aproximada.

Indique si estas afirmaciones sobre la atmósfera son verdaderas o falsas y corrija las falsas: el aire está formado solo por oxígeno; la troposfera es la capa donde ocurre el tiempo meteorológico; la exosfera es la capa más cercana a la superficie.

Explique con sus palabras qué es la presión atmosférica y razone por qué es menor en la cima de una montaña que a nivel del mar.

Un avión comercial vuela a unos 11 km de altura y la Estación Espacial Internacional orbita a unos 400 km. Indique en qué capa de la atmósfera se mueve cada uno.

Cite dos diferencias entre la troposfera y las capas más externas de la atmósfera, en cuanto a la densidad del aire y a los fenómenos que ocurren en ellas.

Al ascender por una montaña la temperatura desciende, aunque estemos más cerca del Sol. Explique a qué capa de la atmósfera corresponde ese descenso de temperatura y razone por qué la cima de una montaña alta está fría.

¿Qué es la capa de ozono, en qué capa de la atmósfera se encuentra y por qué preocupa su deterioro?

La Luna prácticamente no tiene atmósfera. Cite dos consecuencias de ese hecho relacionadas con las funciones que la atmósfera desempeña en la Tierra.

En la troposfera la temperatura desciende con la altitud, pero en la estratosfera aumenta. Relacione ese cambio de tendencia con la absorción de radiación ultravioleta por la capa de ozono.

En alta montaña, cada respiración aporta menos oxígeno que a nivel del mar. Explique qué relación tiene ese hecho con la presión atmosférica y por qué los alpinistas necesitan aclimatarse durante días antes de subir a una cumbre muy alta.

Se compara la atmósfera con una manta que envuelve la Tierra. Explique en qué se parece: cómo filtra parte de la radiación solar durante el día y cómo retiene parte del calor durante la noche.

Los gases CFC, usados antiguamente en aerosoles y refrigeradoras, destruían el ozono y fueron prohibidos por el Protocolo de Montreal. Explique qué riesgo suponía su uso y por qué ese acuerdo se considera un éxito de la cooperación internacional.

El vapor de agua es un componente variable del aire. Explique qué ocurre cuando una masa de aire húmedo asciende y se enfría, y relaciónelo con la formación de nubes.

Se ha descubierto un exoplaneta rocoso similar a la Tierra que recibe una radiación estelar comparable, pero cuyo análisis atmosférico indica que carece de capa de ozono en su zona media y que no retiene vapor de agua en sus capas bajas. Justifique razonadamente qué funciones protectoras y reguladoras que cumplen la troposfera y la estratosfera terrestres estarían ausentes en dicho planeta, y prediga dos consecuencias críticas para la viabilidad de la vida en su superficie.

Un compañero afirma que es absurdo atribuir el calentamiento global al dióxido de carbono ($\text{CO}_2$), ya que al ser solo un 0.04 % del aire, el nitrógeno (78 %) y el oxígeno (21 %) deben de ser los verdaderos responsables de atrapar el calor. Rebate su postura explicando el comportamiento diferencial de estos gases frente a la radiación solar y la radiación infrarroja terrestre, y predice qué le ocurriría a la temperatura media del planeta si el $\text{CO}_2$ y los demás gases de efecto invernadero desaparecieran por completo.

Un globo sonda registra estas temperaturas al ascender: 15 °C en superficie, −50 °C a 10 km de altura, 0 °C a 45 km y −80 °C a 70 km. Indique qué capas de la atmósfera atraviesa en cada tramo y explique el cambio de tendencia que se observa en los datos.

En la troposfera, el aire se mezcla con facilidad mediante corrientes de convección porque se enfría con la altura. En cambio, en la estratosfera la temperatura sube desde unos −56 °C a 15 km hasta casi 0 °C a 50 km. Justifique la causa física de este calentamiento con la altitud y prediga qué consecuencias tiene esta inversión térmica sobre la estabilidad del aire y la formación de tormentas, explicando por qué los vuelos comerciales de larga distancia prefieren desplazarse en el límite inferior de esta capa.

Un excursionista cierra herméticamente una botella de plástico flexible en la cumbre de una montaña a 3000 m de altitud. Al descender a la playa, observa que la botella se ha deformado y está completamente aplastada. Justifique este suceso rebatiendo la idea de que «el aire no pesa» a partir del concepto de masa y columna de aire, y prediga razonadamente qué le ocurriría a esa misma botella si se cerrara en la playa y se ascendiera de nuevo a la cumbre.

Un estudiante afirma que es absurdo que los meteoroides se desintegren en la mesosfera porque «a 80 km de altitud el aire está a −90 °C y es casi vacío, por lo que deberían quemarse mucho más abajo, en la troposfera, donde hay más aire y hace más calor». Rebata su razonamiento explicando la causa física del calentamiento de los meteoroides a esa altitud y prediga qué consecuencias tendría para la corteza terrestre y para los seres vivos que la atmósfera careciese de mesosfera.