Ciencias Generales Las masas fluidas: atmósfera e hidrosfera

- El medio ambiente como sistema.
- Características de la atmosfera.
- Dinámica atmosférica.
- Características de la hidrosfera.
- Características y dinámica de la hidrosfera.

1. Ciencias Generales Las capas fluidas de la Tierra: Atmósfera e hidrosfera 2º Bachillerato

2. El medio ambiente como sistema. Características de la atmosfera. Dinámica atmosférica. Características de la hidrosfera. Características y dinámica de la hidrosfera. Índice

3. 3.1. El medio ambiente como sistema.

4. SISTEMA Objeto formado por un conjunto de partes, que posee entidad propia que lo distingue de su entorno, aunque interactúa con él. COMPOSICIÓN ESTRUCTURA LÍMITES posee (Partes) (Interacciones) ( Interfase ) El medio ambiente como sistema Hacemos una aproximación al estudio de lo que nos rodea bajo la Teoría de Sistemas.

5. SISTEMA ABIERTO CERRADO AISLADO Tipos Intercambian materia y energía con el entorno. Ej. El hombre. Intercambian sólo energía con el entorno. Ej. La Tierra. No intercambian materia ni energía. En sentido estricto no existen. De acuerdo con las entradas y salidas de materia y energía en ese sistema. El medio ambiente como sistema

6. Vaso Vaso con tapa Vaso dentro de un termo ideal ¿Qué tipo de sistema tenemos en cada caso? El medio ambiente como sistema

7. SOCIOESFERA ATMÓSFERA BIOSFERA HIDROSFERA GEOSFERA RECURSOS y más… RIESGOS IMPACTOS Esto que ves es un modelo, una versión simplificada de la realidad. El medio ambiente como sistema

8. 3.2. Características de la atmósfera.

9. La atmósfera es la envoltura gaseosa de la Tierra (y por extensión de otros planetas). Características de la atmósfera

10. Vamos a realizar un análisis de esta gráfica. Cuando resolváis este tipo de ejercicios, lo primero es leerla, sin más. Describir lo que representa sin entrar a analizarla. Después, podemos explicar tendencias o patrones . Fuente: Enciclopedia de la Energía . Características de la atmósfera

11. También existen partículas sólidas y líquidas en suspensión. Pese a la baja concentración de éstas, son vitales. Ej. Polvo atmosférico actúa como núcleo de condensación. Características de la atmósfera

12. Las características y composición actuales de la atmósfera son resultado de la interacción entre los componentes del sistema Tierra. La mayor proximidad al Sol supondría un barrido mayor por el viento solar. Un planeta de masa menor, no tendría gravedad suficiente para mantener los gases de la atmósfera. Un planeta con masa superior, presentaría una densidad y presión atmosféricas también mayores. De no existir organismos fotosintéticos , la composición sería muy distinta. Y en consecuencia la temperatura del planeta cambiaría. Características de la atmósfera

13. De forma general podemos dividir la atmósfera en dos capas: - La HOMOSFERA : hasta 80 km de altitud, donde los gases se encuentran bien mezclados, y - La HETEROSFERA : A partir de esa cota. Los gases tienden a estratificarse en función de su densidad. Analicemos otra vez. Características de la atmósfera

14. Atendiendo a criterios más estrictos de densidad, temperatura, composición… podemos establecer más de 2 capas concéntricas superpuestas, separadas por estrechas zonas de transición denominadas pausas . Características de la atmósfera

15. Características de la atmósfera Aquí viene mucha información, analicemos.

16. Características de la atmósfera

17. Características de la atmósfera

18. TROPOSFERA: Capa inferior, llega hasta 11km polos, 15km ecuador. Movimientos por convección y fenómenos meteorológicos. Casi la totalidad de CO2 y O2 está aquí (por estar en contacto con biosfera). Descenso de la temperatura progresivo. Características de la atmósfera

19. Al calentar un fluido, éste aumenta su volumen. Al aumentar el volumen, su densidad disminuye. Al tener menos densidad que el fluido que le rodea, asciende. El fluido que está encima, más denso, desciende. Para ser calentado posteriormente por el foco de calor. Densidad: es la cantidad de materia por unidad de volumen. D = m/v Al tener más volumen, esas partículas de materia tienen más espacio para repartirse. Características de la atmósfera

20. EFECTO DEL CALOR 1 2 3 4 Características de la atmósfera

21. ESTRATOSFERA: Después de la tropopausa. De los 15 a los 50km de altitud. Movimientos de aire de carácter horizontal. Aquí se encuentra la capa de ozono (O 3 ) (a partir de los 25km y con un espesor de mm ). Aumenta la temperatura progresivamente. Características de la atmósfera

22. El ozono se crea y destruye por la serie de reacciones de Chapman . PRODUCCIÓN NATURAL DE OZONO Molécula de oxígeno (O 2 ) 2 átomos de oxígeno (O) Radiación UV 2 átomos de oxígeno (O) 2 moléculas de oxígeno (O 2 ) Molécula de ozono (O 3 ) Radiación UV Molécula de ozono (O 3 ) Molécula de oxígeno (O 2 ) y átomo de oxígeno (O) Molécula de ozono (O 3 ) y átomo de oxígeno (O) 2 moléculas de oxígeno (O 2 ) DESTRUCCIÓN NATURAL DE OZONO Esta última reacción es muy lenta, por eso no desaparece la capa de ozono. Características de la atmósfera

23. MESOSFERA: Hasta los 80km de altitud. Entre la estratopausa y la mesopausa. Se enriquece en compuestos ligeros que se estratifican según su masa. La temperatura desciende hasta alcanzar el mínimo en la atmósfera. En la MESOPAUSA se pueden formar nubes noctilucentes , y es donde los meteoritos se tornan incandescentes. Características de la atmósfera

24. Nubes noctilucentes Características de la atmósfera

25. IONOSFERA o TERMOSFERA: Hasta los 700km de altitud. La moléculas de los gases se ionizan por los rayos UV, X, protones y neutrones. La excitación energética genera altas temperaturas en la capa. Características de la atmósfera

26. MAGNETOSFERA: Hasta los 60.000km en la cara iluminada. Hasta 300.000km en la opuesta (viento solar barre partículas). Aquí se producen las auroras boreales y australes. Actúa como escudo frente al viento solar. Características de la atmósfera

27. Características de la atmósfera Auroras boreales y australes

28. Gracias a estas características, la atmósfera cumple una importante función protectora. Impide la caída de meteoritos a la superficie terrestre (mesosfera). Absorbe la radiación ionizante (magnetosfera). Absorbe los rayos UV ( estratosfera capa de ozono). Además de otras funciones como: Contener los gases necesarios para la vida. Regula la temperatura global gracias al Efecto Invernadero. Características de la atmósfera

29. El balance entre la radiación recibida por nuestro planeta y la emitida es uno de los procesos que ha permitido el desarrollo de la vida en nuestro planeta tal y como la conocemos. Transmisión de calor Conducción Propagación de calor debido a la agitación térmica de las moléculas, no existiendo un desplazamiento real de éstas. Convección Transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos. Radiación Transmisión de calor entre dos cuerpos sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas Características de la atmósfera

30. Una de las formas más eficaces de almacenamiento energético y evacuación del calor es la evaporación-condensación del agua en la atmósfera. Durante un cambio de estado, un cuerpo absorbe energía, pero su temperatura no varía , pues esa energía es empleada en producir esa reorganización molecular. Denominamos calor latente a la energía necesaria para producir un cambio de estado en una cantidad de materia concreta. Esa energía es acumulada cuando el agua pasa de líquido a gas (evaporación), y se libera al pasar de gas a líquido (condensación). Características de la atmósfera

31. 100 25 25 5 30 45 5 24 104 100 29 4 12 70 88 25 Emitida por la atmósfera El balance energético Características de la atmósfera La reflexión es el denominado ALBEDO

32. “El rollo” por escrito… EL EFECTO INVERNADERO El balance energético de la Tierra depende, además de la radiación solar incidente, de las características físico-químicas de la atmósfera, lo que da lugar a las especiales condiciones térmicas de nuestro planeta, que lo hacen apto para la vida. Los sistemas de absorción , reflexión y dispersión de radiación son los que generan el balance energético. Se trata de un equilibrio entre la energía recibida del Sol, y la energía radiante de la Tierra, lo que produce el beneicioso efecto invernadero. Sin él, la temperatura media en la Tierra sería de -20ºC, y no 15ºC. La radiación solar de onda corta que llega a nuestro planeta puede ser reflejada directamente por la atmósfera, o atravesarla y ser reflejada por la superficie terrestre. Otra opción es que sea absorbida por la atmósfera o por la superficie terrestre (suelo y océanos), los cuales se calientan. Posteriormente puede ser reemitida al espacio en forma de radiación infrarroja. Características de la atmósfera

33. “El rollo” por escrito… EL EFECTO INVERNADERO La atmósfera es opaca a la mayoría de radiación infrarroja, de modo que es absorbida por los gases atmosféricos (de efecto invernadero), principalmente el vapor de agua, el dióxido de carbono, metano, y en menor medida ozono, óxido nitroso, y otros. Esto provoca el calentamiento de la atmósfera. Ese calor es reemitido y radiado una parte al espacio, y otra, la mayoría, hacia la superficie terrestre ( contrarradiación ) generando el llamado EFECTO INVERNADERO. Esta compensación energética se cumple a escala global, pero no a nivel local. En latitudes superiores a 45º la Tierra recibe menos energía de la que pierde, y a la inversa en latitudes inferiores a 45º. Este desequilibrio genera y alimenta la circulación general de la atmósfera y las corrientes oceánicas, que distribuyen calor por el planeta. Lo veremos más adelante. Características de la atmósfera

34. Por tanto, la atmósfera también cumple una importante función reguladora . Absorbe y retiene parte de la radiación IR emitida por la Tierra (Efecto Invernadero). Realiza una compensación de desequilibrios térmicos (“verticales”) mediante convección. Realiza un transporte de energía (“horizontal”) con el transporte de masa de aire. Intercambia gran cantidad de calor con el océano (agua tiene una alta inercia térmica). Características de la atmósfera

35. Recapitulemos las funciones de la atmósfera: Contener los gases necesarios para la vida . Función protectora : Ante radiaciones muy energéticas: gamma, X, UV. Ante meteoritos. Función reguladora : Efecto invernadero. Intercambio de energía térmica con grandes masas de agua. Transporte de energía horizontal con la circulación de masas de aire. Características de la atmósfera

36. 3.3. Dinámica atmosférica.

37. Dinámica atmosférica

38. + altitud presión compresión - altitud + presión + compresión Dinámica atmosférica

39. Masa de aire Se enfría condensación

40. Dinámica atmosférica

41. Aquí se formaría una borrasca. Dinámica atmosférica

42. Dinámica atmosférica

43. Dinámica atmosférica Efecto Foehn . Es lo que ocurre al pasar el Negrón

44. Aquí se formaría un anticiclón. Dinámica atmosférica

45. Por ascenso vertical a capas superiores . El vapor se condensa, las microgotas chocan entre sí por las turbulencias aumentando su tamaño, superando la capacidad de sustentación y precipitando. Por encima de la isoterma 0ºC se forma granizo. En la formación de nieve intervienen otros factores. A medida que una masa de aire asciende, puede alcanzar el punto de rocío, condensándose la humedad que tiene formando nubes . El enfriamiento progresivo puede generar precipitaciones en forma de lluvia, nieve o granizo. Nubes de origen convectivo Nubes de origen orográfico Nubes de origen frontal Masas próximas al mar cargadas de humedad se ven forzadas a ascender por una ladera , pasando de GAS a GAH, pudiendo darse la precipitación (ladera húmeda). Al pasar a la cima, en su descanso seguirá el GAS por no alcanzar en tales condiciones el punto de rocío (ladera seca). Efecto Foehn . Por choque de dos frentes , dos masas de aire una fría y otra cálida. Pueden darse 3 casos. Dinámica atmosférica

46. La atmósfera. Dinámica atmosférica . Empuje y escape Succión Dinámica atmosférica

47. Fuente: https://geografia2bachillerato.wordpress.com/2011/11/22/la-formacion-de-las-borrascas/ Dinámica atmosférica

48. Ya hemos hablado de situaciones anticiclónicas (de alta presión por descenso de masas de aire), Y situaciones ciclónicas o de borrasca (de baja presión por ascenso de masas de aire). El viento es un desplazamiento del aire desde los núcleos de alta presión o anticiclones, a los de baja presión o borrascas. (para que te acuerdes, el viento va de A a B (anticiclón a borrasca)). Este movimiento es interferido por la fuerza de Coriolis , de forma que el desplazamiento del aire se hace oblicuo a las isobaras. Cuanto más próximas son las isobaras, mayor es la diferencia de presión, y por tanto mayor será la fuerza del viento. Dinámica atmosférica

49. Recuerda los giros: Borrasca : Anti horario Anticiclón : Horario Dinámica atmosférica

50. CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA Pero… Influencia del movimiento de la Tierra: ACELERACIÓN DE CORIOLIS . Rompe la célula en 3 cada 30º Dinámica atmosférica

51. Polar Templada Tropical Templada Polar 1 2 3 4 5 6 7 Célula de Ferrel Célula de Ferrel Célula de Hadley Célula de Hadley Célula Polar Célula Polar En total hay 7 zonas de convergencia Dinámica atmosférica

52. Célula de Hadley : El aire caliente asciende en zonas ecuatoriales, se desplaza hacia latitudes más altas y, al llegar a los 30º de latitud, la desviación (hacia el este) es tan acusada que la célula general se rompe y el aire (enfriado) desciende. Desde aquí, el aire se desplaza en superficie hacia el ecuador, generando los alisios del NE en el hemisferio norte y los del SE en el sur, cerrando así la célula. Célula polar : El aire frío y denso de los polos desciende y se expande por la superficie y, al llegar a los 60º de latitud, la desviación (hacia el oeste) es tan acusada que (aquí también) la célula general se rompe y el aire (ya más templado) asciende. Se generan así los vientos polares del este. Desde aquí, el aire se desplaza en altura hacia los polos, para enfriarse y volver a descender, cerrando la célula. Célula de Ferrel : Formada entre las dos anteriores porque parte del aire que desciende en los 30º de latitud se desplaza en superficie hacia latitudes mayores, generando los vientos del oeste (NO en el hemisferio norte y SO en el sur) y se eleva a los 60º de latitud (junto con el aire que llega de zonas polares). Parte de ese aire que asciende vuelve en altura a los 30º de latitud, donde desciende junto con el aire procedente del ecuador, cerrando así la célula. Dinámica atmosférica

53. Polar Templada Tropical Templada Polar 1 2 3 4 5 6 7 2 y 6 (60º): Ahí encontramos el frente polar. 3 y 5 (30º): Zonas de Calma Subtropical 4 (0º): Zona Intertropical de Convergencia (ZITC). Dinámica atmosférica

54. ZCIT o ZITC: Zona de convergencia intertropical . Aquí la radiación solar incide perpendicularmente, lo que supone una mayor transferencia de calor. La superficie terrestre se calienta y en consecuencia también lo hacen las masas de air en contacto con la misma. El aire caliente se dilata, reduciendo su densidad. Al ser más ligero, asciende a capas superiores, y a medida que asciende, se enfría, hasta condensarse y generar precipitaciones. Son las zonas ecuatoriales donde encontramos las grandes selvas. Zona de calma subtropical : En este punto se produce un descenso de masas de aire, las cuales se calientan a medida que bajan de cota. Ese aumento de temperatura, hace que la humedad de la masa de aire no se condense, dando lugar a climas secos en superficie. Es la región donde encontramos los grandes desiertos. Esa misma dinámica se sucede en las zonas de frente polar y los polos. En el límite del frente polar discurre de oeste a este el chorro/vórtice polar, una corriente de aire frío. Dinámica atmosférica

55. Como curiosidad, no entra. Dinámica atmosférica DANA: Depresión Aislada en Niveles Altos o gota fría. Este fenómeno se caracteriza porque una gran masa de aire frío se desprende de la corriente principal y queda aislada y suspendida en altura. Esta masa o “gota” gigantesca de aire frío, se desplaza independientemente del chorro que la generó, y debido a su baja temperatura y elevada densidad, tiende a descender hasta llegar a la superficie. En la zona de contacto se produce una condensación brusca e intensísima, originando densos y oscuros nubarrones de desarrollo vertical que producen precipitaciones apocalípticas acompañadas de espectacular aparato eléctrico debido a la electricidad estática que se genera.

56. 3.4. Característias de la hidrosfera.

57. La hidrosfera es el componente del sistema tierra formado por toda el agua, ya sea en estado líquido, sólido o gaseoso, que encontramos en nuestro planeta. Características y dinámica de la hidrosfera

58. Origen y dinámica de la hidrosfera Agua en el universo Molécula relativamente frecuente En la Tierra se encuentra en los 3 estados de agregación. Su origen en la tierra Formada en el núcleo. Hielo proveniente de meteoritos. Combinación de ambos. Posterior desgasificación del manto, atracción gravitatoria y condensación.

59. Origen y dinámica de la hidrosfera PROPIEDADES Molécula dipolar . Establecimiento de puentes de hidrogeno entre las moléculas. Máxima densidad a los 4ºC. Densidad hielo < densidad agua. Elevado calor específico. Buen disolvente de iones (sustancias polares). Alta tensión superficial. Contiene disoluciones tampón o amortiguadoras (carbonatos)

60. Origen y dinámica de la hidrosfera Infiltración Biosfera Masas de agua dulce Glaciares y neveros Atmósfera ( ) ( ) Ciclo hidrológico

61. Origen y dinámica de la hidrosfera Balance hídrico = salidas - entradas Volumen sistema Tiempo permanencia = Flujo entrante del sistema Es el flujo neto de agua entrante o saliente de un sistema. A largo plazo normalmente es nulo (sistemas autorregulados ) A corto plazo puede ser un balance positivo (hay un excedente) o negativo (déficit). Es el tiempo medio que transcurre desde que una molécula entra al sistema hasta que lo abandona. 1 Tasa de renovación = Tiempo de permanencia Inversa del tiempo de permanencia, indica la velocidad de flujo en el sistema.

62. Los gases son los mismos que componen el aire libre, pero en diferentes proporciones. Cuando aumentan la temperatura y la salinidad, disminuye la solubilidad de los gases en el agua del mar. La actividad metabólica de los seres vivos (fotosíntesis), la agitación y la abundancia de seres vivos, pueden hacer variar el CO 2 , el O 2 y el anión bicarbonato (HCO 3 -) disueltos en el agua. En aguas oceánicas superficiales bien mezcladas, la composición típica de gases disueltos tiene un 64% de nitrógeno (N2), un 34% de oxígeno (O2) y un 1,8% de dióxido de carbono (CO2), muy por encima éste último del 0,04% que hay en el aire libre. Origen y dinámica de la hidrosfera

63. Las aguas son ricas en CO 2 proveniente de la respiración, de la atmósfera y de la descomposición de materia orgánica. CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 Este ácido carbónico rápidamente pasa a formar parte de un equilibrio ácido-base complejo. En la 1ª reacción/fase, va a dar ión bicarbonato y protones. H 2 CO 3 ↔ HCO 3 - + H + También las rocas calcáreas aportan iones bicarbonato (fuente principal de éstos, por el CaCO 3  Ca 2 + + CO 3 2- ). CO3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH- Además, en el agua existen otras reacciones químicas, como la que se establece entre el ión carbonato y el ácido carbónico. H 2 CO 3 + CO 3 2- ↔ 2 HCO 3 - = CO 3 2- + H + ↔ HCO 3 - CO 2 + OH - ↔ HCO 3 - El ión bicarbonato puede actuar como base y como ácido, es un anfótero . Dependiendo de las sustancias presentes en el agua, el equilibrio se desplaza, captando protones o hidroxilos. SISTEMA TAMPÓN BICARBONATO EN AGUAS NATURALES NO ENTRAN LAS FÓRMULAS, PERO HAY QUE ENTENDER EL EQUILIBRO

64. Origen y dinámica de la hidrosfera

65. En el caso de las aguas naturales, en función de su origen y los medios o sistemas a los que están expuestas, tendrán un pH u otro. Por lo general las aguas naturales tienen un cierto carácter básico con unos valores de pH comprendidos entre 6,5-8,5 Lluvia 5’6 Agua de mar 8 Lago 6’5 En función de las características del sustrato, éste donará iones al agua, teniendo éstas un carácter más calcáreo o básico (si son rocas carbonatadas) o siendo aguas más silíceas o ácidas (granitos). Este sistemas tampón, reguladores o buffer consiste en la presencia de sales solubles en agua que son producto resultante de la reacción entre un ácido débil y una base fuerte , como el carbonato de calcio (CaCO3). SISTEMA TAMPÓN BICARBONATO EN AGUAS NATURALES

66. LA CORRIENTE TERMOHALINA o Cinta Transportadora de Calor Características y dinámica de la hidrosfera

67. La corriente termohalina hace referencia al movimiento de masas de agua en los océanos, de acuerdo a cambios en la temperatura y salinidad de las aguas. Las modificaciones de esos dos factores produce cambios en la densidad. A menor temperatura, mayor densidad. A mayor salinidad, mayor densidad. Características y dinámica de la hidrosfera

68. Una buena descripción de la circulación: http://www.ecured.cu/Circulaci%C3%B3n_termohalina Zona de hundimiento. Zona de afloramiento. Características y dinámica de la hidrosfera

69. https://ww.youtube.com/watch?v=-JSXT-Ntgl8 Características y dinámica de la hidrosfera En este vídeo de pocos minutos explica como el aumento del efecto invernadero puede desencadenar una glaciación en parte del planeta. ¿Podríamos acabar como el planeta helado de Hoth en Star Wars ?

70. Características y dinámica de la hidrosfera