jueves, 11 de abril de 2013

Biosfera - Atmosfera - Hidrosfera

 Atmósfera de la Tierra
Estratos (capas)

  • ExòsferaEs la capa externa de la Tierra que se encuentra por encima de los 800 kilómetros de altura. Está compuesta principalmente por hidrógeno y helio y las partículas van disminuyendo hasta desaparecer. Debido a la baja atracción gravitatoria algunas pueden llegar a escapar al espacio interplanetario.
  • Termòsfera
  • Mesòsfera   Es la capa donde la temperatura vuelve a disminuir y desciende hasta los -90 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos -70 °C u -80 °C.
  • Estratòsfera: Es la capa que se encuentra entre los 12 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y anhídrido carbónico son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los -60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 ó 17 °C en la estratopausa.
  • Tropòsfera: Es la capa más cercana a la superficie terrestre, donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Tiene unos 8 km de espesor en los polos. y alrededor de 15 km en el ecuador. En esta capa la temperatura disminuye con la altura alrededor de 6,5 °C por kilómetro. La troposfera contiene alrededor del 75% de la masa gaseosa de la atmósfera, así como casi todo el vapor de agua.

La palabra atmósfera proviene del griego ἀτμός vapor, aire, y σφαῖρα esfera. Es la capa de gas que rodea un cuerpo celeste con la suficiente masa como para atraerlo. 
Algunos planetas están formados principalmente por gases, con lo que tienen atmósferas muy profundas.

La altura de la atmósfera de la Tierra es de más de 100 km, aunque más de la mitad de su masa se concentra en los seis primeros km y el 75% en los primeros 11 km de altura desde la superficie planetaria. La masa de la atmósfera es de 5,1 x 1018 kg.
La atmósfera terrestre protege la vida de la Tierra, absorbiendo en la capa de ozono parte de la radiación solar ultravioleta, y reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la noche, y actuando como escudo protector contra los meteoritos.

características y composición de la atmósfera


Los distintos colores se debe a la dispersión de la luz producida por la atmósfera.
Casi la totalidad del aire (un 97 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas ().
  Nitrógeno: constituye el 78% del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias.

  Oxígeno: representa el 21% del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para respirar.

  Otros gases: del resto de los gases de la atmósfera, el más abundante es el argón (Ar), que contribuye en 0,9% al volumen del aire. Es ungas noble que no reacciona con ninguna sustancia.

  Dióxido de carbono: está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que su fórmula es CO2. Representa el 0,03% del volumen del aire y participa en procesos muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas, muy por detrás del vapor de agua, ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a mantener la temperatura atmosférica dentro de unos valores que permiten la vida.
  Ozono: es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.

  Vapor de agua: se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes. Es el principal causante del efecto invernadero.

 Partículas sólidas y líquidas: en el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo, el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se encuentra en las nubes.



 

 La Biòsfera terrestre

La Biósfera (esfera o el espacio con vida) es la envoltura del globo terráqueo que abarca todas las áreas donde hay vida.

Su espesor medio oscila alrededor de los 20 km: incluye desde las profundidades oceánicas, mares epicontinentales, áreas costeras, límicas y terrestres hasta gran parte de la atmósfera, donde granos de polen y bacterias son llevados pasivamente por el viento hasta casi 10 km de altura.

Según la naturaleza de cada organismo,la posibilidad de que viva, depende de la presencia de determinadas condiciones en el suministro de agua, fuentes de energía, nutrientes, elementos traza, rangos de temperatura adecuados y la presencia de interfases; por ejemplo entre agua y aire para los peces pulmonados, agua y tierra firme para los anfibios, una zona intermareal (agua, tierra, aire y luz) para ciertas algas y condiciones reductoras y anóxicas para ciertas bacteria anaerobicas.

En las áreas terrestres, la profundidad de la penetración de los organismos vivos en la pedósfera, depende del clima, debido a la diferente profundidad hasta la cual avanza la meteorización (en áreas templadas, alrededor de 5 m, en selvas pluviales tropicales hasta 50m).

La  energía solar es necesaria para el reciclaje del consumo biosférico. Así la evapotranspiración de las plantas aporta agua al ciclo hidrológico, la fotosíntesis de las plantas terrestres, expresada por la productividad de un área determinada cubierta por vegetación, aporta al ciclo del carbono terrestre, el fitplancton (plantas unicelulares) utiliza el CO2 (dióxido de carbono) disuelto en el agua (ciclo del carbono oceánico).--El ciclo del nitrógeno (la atmósfera contiene 78% de nitrógeno) está estrechamente ligado a los ciclos del carbono y del oxígeno. El nitrógeno es fijado por bacterias fijadoras de nitrógeno. Por el contrario, la actividad de bacterias denitrificantes evita que la mayor parte del nitrógeno se acumule en los suelos, sedimentos y océanos.

(W.Volkheimer)



La ATMÓSFERA terrestre (formación de nubes)

Esquema general de las nubes, debemos recordar que su formación esta dada hasta cierto límite en la atmósfera, hasta los 15 km de altitud sobre la superficie terrestre, o sea que donde abundan los vapores de agua; sobre ese limite están otras capas que contienen distintos gases de acuerdo a la altitud. 




Cirros (6.000 - 10.000 metros de altura)

Se encuentra hasta el limite de la troposfera, están formadas por pequeños cristalitos de hielos muy transparentes.



Cirrustratos (8.000 metros de altura)

Se asemejan a un velo blanquecino de aspecto fibroso o liso, que cubre total o parcialmente el cielo, pero sin ocultar el sol o la luna. Es el lugar donde se produce el fenómeno óptico llamado halo. También están compuestos por cristalitos de hielos.


Cirrucumulos (5.000 - 13.000 metros de altura)

Son nubes altas compuestas por cristales de hielo, parecen pequeñas bolas de algodón que generalmente se alinean en largas hileras. Los cirrucumulos son por lo general bancos, aunque aveces aparecen de tonalidades grisaseas. si estas nubes cubren la totalidad del cielo se las denomina "cielo enladrillados" o "escamados". 


Altoestrato (3.000 - 4.000 metros de altura)

Son nubes intermedias, que se observan como un "manto" o "velos" de tonalidades grisaseas con blancas y azuladas según la hora. Sus partes son densas lo que permite ver el sol o la luna como manchas difusas como si fuese un vidrio opaco.

Están constituidas por gotitas de agua y cristalitos de hielo conteniendo gotas de lluvia y copos de nieves por lo que producen precipitaciones de ese tipo. Pueden llegar a tener grandes extensiones y un espesor apreciable de varios kilómetros.



Altocumulos (3.000 metros de altura)

También son nubes intermedias, constituidas por gotitas de agua a muy bajas temperaturas, pueden formarse cristalitos de hielo, que si caen, pueden originar el fenómeno óptico llamado halo, parhelio y columnas luminosas.
generalmente aparecen en blanco o mantos de nubes en forma globulares como si fuesen grandes manchas redondeadas con un lineamiento determinado, de fondo las tonalidades azules.





Estratocumulo (1.500 metros de altura)

La altura de base de estas nubes bajas es de 1.500 metros, donde se presenta como capas de colores grises y blanquesinos, con limites definidos. Generalmente forman fajas paralelas de grandes extensiones. Estan constituidas por gotitas de agua.


Nimboestratos (1.200 metros de altura)

Pertenecen también a nubes bajas. Su base es de 1.200 metros. Son mantos nubosos propios del tiempo de lluvias. Son de tonalidad gris y frecuentemente oscuras. Su espesor es suficientemente grueso como para poder ocultar el sol. su aspecto queda borroso o enturbiado por la caída de la lluvia o la nieve. Están constituidas por gotitas de agua y de lluvias, aunque muchas veces contienen cristalitos de hielos y de nieves.



Estratos (800 metros de altura)

Son nubes bajas que se presentan en formas de largas fajas horizontales, de color humo o grisaseo y son muy parecidas a los nimboestratos, aunque no están relacionadas con lluvias o nevadas. Son mantos muy uniformes, parecidos a la niebla, por lo que, se la conoce como "niebla alta". Su altitud siempre es muy baja, originándose desde alturas cercanas al suelo hasta los 800 metros. 
Se la considera como nubes de "buen tiempo meteorológico" y esta integradas por gotitas de agua y aparece por l general por las mañanas en zonas montañosas.



Cúmulos (800 - 1.000 metros de altura)

Son de bases generalmente llanas y horizontales, se presentan en conglomerados sueltos de color blanco y brillantes cuando están iluminadas por la luz del sol, con una base poca oscura. Se desarrollan verticalmente en forma cúpulas, prominencias o torres, siendo las partes superiores muy semejante a un coliflor. Esta compuesta por gotitas de agua, aunque se pueden formar cristalitos de hielo a partir de temperaturas bajas a 0º C.

Los cúmulos son conocidos como nubes de buen tiempo meteorológico  estas nubes se deben originalmente a las corrientes ascendentes de aire cargados de vapor de agua y se desarrollan a temperaturas altas en los países templados, especialmente en el verano. 

Empiezan a nacer por lo general cuando el sol sale del horizonte, creciendo en numero y volumen hasta las horas mas cálidas del día,  para disminuir y declinar al atardecer, en que se extienden en fajas horizontales y luego desaparecer al llegar la noche. Este tipo de nube se puede apreciar simultáneamente en varias etapas de su desarrollo vertical , por lo que adoptan infinidad de tamaños, que dependen de su génesis y de la importancia de las corrientes de convección.



Cumulonimbos (800 metros de altura)

Son nubes bajas de gran desarrollo vertical , con una base de poca altitud (800 metros del suelo) y cuya altura llega algunas veces hasta los 900 y 10.000 metros, es decir, toda la altura de la troposfera. 

Su base horizontal que alcanza tonalidades muy oscuras, pueden ocupar hasta unos 30 km de ancho  las partes superiores son de forma aplanada y en forma de "yunque". Su aspecto es amenazador producen grande tormentas de lluvias y granizos, acompañada de rayos y truenos, que hacen que se las conozcan como "nube de tormenta".

Están constituidas por gotitas de agua y cristalitos de hielo y gotitas de lluvias y, la mayor parte de las veces, copos de nieves, granizos y piedritas de hielo. Suelen presentar se  aisladamente o en filas e forma de murallas. 

De todos estos géneros de nubes descripto pueden caer en forma de precipitaciones, pero solo pueden llegar al suelo las de los altoestrato y de los cumulonimbos productores de grandes lluvias y nevadas, así como la de los nimboestratos

Especies de nubes:
dentro de los 10 genero de nubes existen  una infinidad de variantes y formas, que se conocen como "especies", y son las siguientes:


  • nubes onduladas
  • nubes lenticulares
  • nubes mamelonadas
  • nubes desgarradas 
  • nubes uncinadas 
  • nubes almenadas
  • nubes nebulosas


Nota: casi la totalidad de las fotografías pertenecen a "observación e identificación de nubes..."





La HIDROSFERA terrestre 


La hidrosfera (esfera de agua) son básicamente los lugares de la tierra donde existe el agua en todos sus formas y estados físicos, como ser en la corteza terrestre y oceánica, y varias capas de la atmósfera terrestre. 

Es la capa hidrica de la tierra, donde se produce el ciclo del agua (ver gráfico) liquida en: mares, océanos lagos, lagunas, ríos, arroyos, lluvias, aguas subterráneas (acuíferos); sólidos en: los glaciares continentales y en los polos sur y norte; y estado gaseoso en: la evaporación y evapotranspiracion de los líquidos y sólidos.

ciclo del agua



Estados del agua y su relación del calor

Física de las nubes

Es la rama de la meteorología física que puede definirse como la ciencia de las nubes en la atmósfera. 
Una nube es un conjunto de gotitas de agua a muy baja temperatura, cristales de hielo suspendidos en la atmósfera.

Características

Las nubes pueden ser conjuntos de gotas o conjuntos de cristales de hielo, pueden tener distintas formas y tamaños, alcanzar grandes alturas, producir grandes cantidades de lluvia y granizo, y formarse a diferentes alturas, desde la superficie hasta la Alta Tropósfera.
Las nubes se forman por enfriamiento de parcelas de aire húmedo, debido a un ascenso de la parcela o a un proceso isobárico con humedad relativa suficiente para que éstas puedan alcanzar un proceso de saturación.

Formación de gotas de nubes

Una nube es un conjunto de gotitas de agua, a muy baja temperatura, o un conjunto de cristales de hielo suspendidos en la atmósfera. Las nubes pueden ser una mezcla de gotitas y cristales de agua, tener diferentes formas y tamaños, alcanzar grandes alturas y producir grandes cantidades de lluvia y granizo.
Condiciones para que se forme una nube:
  • Termodinámica
  • Microfísica
La condición necesaria es que la humedad relativa de una masa de aire se incremente hasta exceder un valor del 100%, es decir que alcance un estado de sobresaturación.
El agua se encuentra en el aire como vapor de agua, como gotas de agua o como cristales de hielo, de acuerdo con la temperatura del aire. Esta también determina el tipo de precipitación que pueda caer de la nube: lluvia, Nieve, granizo o aguanieve.
En algunas áreas como las tropicales, donde la temperatura es superior a 0ºC, la lluvia se forma por el proceso de coalescencia.
Las nubes están formadas por millones de gotitas de agua, que al chocar entre sí se unen, formando gotas más grandes. Gradualmente van aumentando de tamaño hasta que son demasiado pesadas para ser sostenidas por las corrientes de aire y caen como lluvia.




Formación de nubes (de vapor de agua)

Una nube es la materialización física y visual del vapor de agua atmosférico que, al cambiar de fase (liquido o solido) y agruparse, forma estructuras que cubren total o parcialmente el cielo. La interacción de la luz solar con las gotitas y cristalitos de hielo hacen que las nubes aparezcan preferentemente blancas, también grisaseas hasta aveces negras a nuestras vistas desde la superficie  Los rayos del sol al amanecer o atardecer colorean a las nubes con distintas tonalidades de colores cálidos. 

Una nube se puede definir como: "una porción de aire enturbiada por el vapor de agua condensado en forma de gotitas liquidas, pequeñas, numerosas, en cristales de hielo o en esferitas congeladas o por mezclas de ambos elementos"





Prof. Faustto Guerrero

E-Mail (correo electrónico): csdelatierra2011proffaustto@hotmail.com

Bibliografìa y sitios de internet consultados:

Meteorología y climatología. Observación e identificación de nubes. León  Francisco M.; Quirante, Jose A. Universidad Autónoma de Barcelona - España. (version PDF internet)

http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Biosfera.htm

PORTEOUS, A., 1994.Dictionary of the Enviromental Science and Technology. Revised Edition. John Wiley & Sons Chichester.

http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/graficos-estados-agua-cambios.html?x1=20070417klpcnatun_90.Ees&x=20070417klpcnatun_98.Kes

http://www.prmarg.org/paginas/index/fisca-de-nubes

http://www.astrosurf.com/astronosur/atmosfera_terrestre.htm



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