La atmósfera
Cuando subes en el teleférico de Sandia Peak, en Nuevo México, o manejas hasta Pikes Peak, en Colorado, notas que hace más frío y que te falta un poco el aire. Estás atravesando una capa de gases que envuelve todo el planeta: la atmósfera. Sin ella, la Tierra sería un desierto abrasador de día y helado de noche. Esta página es de nivel AP®-aligned: te sirve para la Unit 4 (Earth's atmosphere) y la Unit 9 (ozone depletion).
El aire y su composición
Sientes el viento empujar tu cara, ves inflarse las velas de un barco y notas la resistencia al empujar el émbolo de una jeringa tapada: ¿de qué sustancias invisibles está hecha esa mezcla que llamamos aire?
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…). Ordena estos…
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…). Ordena estos componentes de mayor a menor proporción y representa los datos con un gráfico de barras sencillo.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Nombra los dos gases mayoritarios del aire e indica su proporción aproximada.
Nombra los dos gases mayoritarios del aire e indica su proporción aproximada.
Indica si estas afirmaciones sobre la atmósfera son verdaderas o falsas y corrige las falsas: el aire está formado solo por oxígeno; la troposfera es la capa donde…
Indica si estas afirmaciones sobre la atmósfera son verdaderas o falsas y corrige 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.
Vapor de agua y nubes
El vapor de agua es el gas variable que hace posibles las nubes. Cuando una masa de aire húmedo asciende, se encuentra con menos presión, se expande y se enfría.
El vapor de agua es un componente variable del aire. Explica qué ocurre cuando una masa de aire húmedo asciende y se enfría, y relaciónalo con la formación de nubes.
El vapor de agua es un componente variable del aire. Explica qué ocurre cuando una masa de aire húmedo asciende y se enfría, y relaciónalo con la formación de nubes.
Las capas de la atmósfera
Auroras y escudo frente al viento solar
Las partículas cargadas del Sol (viento solar) son frenadas por el campo magnético terrestre y por la atmósfera. Las que llegan a las regiones polares chocan con los átomos de la termosfera, que están muy dispersos y libres para excitarse y emitir luz: así se forman las auroras, como la aurora boreal de Alaska. Más abajo, el aire denso frena esas partículas antes de que puedan producir el fenómeno.
El esquema representa las capas de la atmósfera (no están dibujadas a escala). a) ¿Qué capa está señalada con «?»? b) ¿En qué capa se forman las nubes y se producen las…
El esquema representa las capas de la atmósfera (no están dibujadas a escala).
- a) ¿Qué capa está señalada con «?»?
- b) ¿En qué capa se forman las nubes y se producen las tormentas?
- c) ¿Qué gas forma, en la capa señalada con «?», una zona que absorbe la radiación ultravioleta del Sol?
Un avión comercial vuela a unos 11 km de altura y la Estación Espacial Internacional orbita a unos 400 km. Indica en qué capa de la atmósfera se mueve cada uno.
Un avión comercial vuela a unos 11 km de altura y la Estación Espacial Internacional orbita a unos 400 km. Indica en qué capa de la atmósfera se mueve cada uno.
Cita 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.
Cita 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.
¿Qué es la capa de ozono, en qué capa de la atmósfera se encuentra y por qué preocupa su deterioro?
¿Qué es la capa de ozono, en qué capa de la atmósfera se encuentra y por qué preocupa su deterioro?
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…
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. Justifica razonadamente qué funciones protectoras y reguladoras que cumplen la troposfera y la estratosfera terrestres estarían ausentes en dicho planeta, y predice dos consecuencias críticas para la viabilidad de la vida en su superficie.
Un alumno sostiene que, dado que el aire en la troposfera es mucho más denso y contiene miles de veces más átomos para emitir luz al ser excitados, las auroras polares…
Un alumno sostiene que, dado que el aire en la troposfera es mucho más denso y contiene miles de veces más átomos para emitir luz al ser excitados, las auroras polares deberían formarse cerca del suelo y no a cientos de kilómetros de altitud. Rebate su hipótesis justificando por qué este fenómeno solo se desencadena en la termosfera/ionosfera y predice qué riesgos existirían para la biosfera si la atmósfera no actuara como escudo frente a estas partículas solares de alta energía, y qué riesgos suponen para las redes eléctricas terrestres las tormentas geomagnéticas que provocan estos episodios solares.
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…
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». Rebate su razonamiento explicando la causa física del calentamiento de los meteoroides a esa altitud y predice qué consecuencias tendría para la corteza terrestre y para los seres vivos que la atmósfera careciese de mesosfera.
La temperatura cambia con la altura
Estabilidad del aire y vuelos
En la troposfera el aire caliente cercano al suelo sube y el frío de arriba baja: hay convección y mezcla (tormentas). En la estratosfera la capa de arriba es la más cálida, así que el aire frío y denso queda abajo y el cálido y ligero arriba: es una inversión térmica. Esto hace el aire muy estable, sin convección ni tormentas. Por eso los vuelos de larga distancia vuelan cerca del límite inferior de la estratosfera, con menos turbulencia y menos resistencia del aire.
Al ascender por una montaña la temperatura desciende, aunque estemos más cerca del Sol. Explica a qué capa de la atmósfera corresponde ese descenso de temperatura y…
Al ascender por una montaña la temperatura desciende, aunque estemos más cerca del Sol. Explica a qué capa de la atmósfera corresponde ese descenso de temperatura y razona por qué la cima de una montaña alta está fría.
En la troposfera la temperatura desciende con la altitud, pero en la estratosfera aumenta. Relaciona ese cambio de tendencia con la absorción de radiación ultravioleta…
En la troposfera la temperatura desciende con la altitud, pero en la estratosfera aumenta. Relaciona ese cambio de tendencia con la absorción de radiación ultravioleta por la capa de ozono.
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. Indica qué capas de la atmósfera…
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. Indica qué capas de la atmósfera atraviesa en cada tramo y explica 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…
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. Justifica la causa física de este calentamiento con la altitud y predice 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.
La presión atmosférica
Cuando pegas una ventosa a un cristal o succionas un refresco con una pajita, parece actuar un tirón mágico: ¿qué fuerza empuja con tanta firmeza sobre todos los cuerpos de la superficie terrestre?
Explica con tus palabras qué es la presión atmosférica y razona por qué es menor en la cima de una montaña que a nivel del mar.
Explica con tus palabras qué es la presión atmosférica y razona por qué es menor en la cima de una montaña que a nivel del mar.
En alta montaña, cada respiración aporta menos oxígeno que a nivel del mar. Explica qué relación tiene ese hecho con la presión atmosférica y por qué los alpinistas…
En alta montaña, cada respiración aporta menos oxígeno que a nivel del mar. Explica 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.
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…
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. Justifica este suceso rebatiendo la idea de que «el aire no pesa» a partir del concepto de masa y columna de aire, y predice razonadamente qué le ocurriría a esa misma botella si se cerrara en la playa y se ascendiera de nuevo a la cumbre.
Por qué la atmósfera es imprescindible
Gases de efecto invernadero y la manta atmosférica
La atmósfera actúa como una manta. Durante el día deja pasar la luz visible del Sol, aunque filtra parte de la radiación (el ozono bloquea la UV). De noche, el suelo emite radiación infrarroja (IR). El N₂ y el O₂ son transparentes al IR, pero los gases de efecto invernadero (GHGs) como el CO₂, el CH₄ y el vapor de agua la absorben y la reemiten hacia abajo, aunque sean solo una fracción pequeña del aire. Sin ellos, la Tierra estaría muy por debajo de 0 °C. En Marte, la atmósfera es tan tenue (unas cien veces menos densa) que retiene muy poco calor, así que la diferencia entre el día y la noche es enorme.
Los CFC y el Protocolo de Montreal
Los CFC (clorofluorocarbonos) de aerosoles y refrigeradores subían a la estratosfera, donde la UV liberaba cloro que destruía el ozono. Menos ozono significa más UV-B en la superficie, con más cáncer de piel, cataratas y daño a los ecosistemas. El Protocolo de Montreal (1987) eliminó casi todos los CFC y la capa de ozono se está recuperando: es un éxito de la cooperación internacional.
Cita dos funciones de la atmósfera que hacen posible la vida en la Tierra y explica brevemente una de ellas.
Cita dos funciones de la atmósfera que hacen posible la vida en la Tierra y explica brevemente una de ellas.
La Luna prácticamente no tiene atmósfera. Cita dos consecuencias de ese hecho relacionadas con las funciones que la atmósfera desempeña en la Tierra.
La Luna prácticamente no tiene atmósfera. Cita dos consecuencias de ese hecho relacionadas con las funciones que la atmósfera desempeña en la Tierra.
Se compara la atmósfera con una manta que envuelve la Tierra. Explica en qué se parece: cómo filtra parte de la radiación solar durante el día y cómo retiene parte del…
Se compara la atmósfera con una manta que envuelve la Tierra. Explica 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 refrigeradores, destruían el ozono y fueron prohibidos por el Protocolo de Montreal. Explica qué riesgo suponía su uso…
Los gases CFC, usados antiguamente en aerosoles y refrigeradores, destruían el ozono y fueron prohibidos por el Protocolo de Montreal. Explica qué riesgo suponía su uso y por qué ese acuerdo se considera un éxito de la cooperación internacional.
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…
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.
Marte tiene una atmósfera unas cien veces más tenue que la terrestre y formada casi por completo por $\text{CO}2$. Explica por qué en Marte las diferencias de…
Marte tiene una atmósfera unas cien veces más tenue que la terrestre y formada casi por completo por $\text{CO}_2$. Explica por qué en Marte las diferencias de temperatura entre el día y la noche son mucho mayores que en la Tierra, aunque el $\text{CO}_2$ sea un gas de efecto invernadero.
Vuelve al principio: En el teleférico (o en Pikes Peak) hace más frío porque en la troposfera la temperatura disminuye al ganar altitud, y notas que te falta el aire porque a menor presión atmosférica cada respiración introduce menos moléculas de oxígeno en tus pulmones.