EL PLANETA AZUL: ATMÓSFERA E HIDROSFERA

    El planeta Tierra esta estructurado en capas. Desde el interior al exterior se pueden distinguir las siguientes capas: Nucleo (2900 - 6371 km), Manto (30 - 2900 km) y Corteza (de tan solo 30 km de espesor y que representa sólo el 2 % del volumen de nuestro planeta). La corteza, junto con la parte superior del manto, forma un a capa totalmente sólida y rígida que se denomina Litosfera. Parte de la litosfera se encuentra cubierta o ocupada por agua (mares, rios, lagos, acuíferos, ...) a cuyo conjunto se le denomina Hidrosfera. El resto de la litosfera aparece, generalmente, cubierta por el Suelo, que se trata de una fina película (desde unos cm hasta unos metros) de material disgregado y alterado, que sirve como soporte para la vida terrestre. Allí donde el suelo no se ha formado o se ha destruido aparece directamente la litosfera. Asi en la superficie terrestre aparece agua, suelo o roca. Rodeando a todo ello se encuentra la Atmósfera, capa de aire de unos 10 000 km de espesor.

La atmósfera es la envoltura gaseosa de la Tierra

Capa de aire que rodea la tierra. Es una mezcla de gases que se mantiene unida a la tierra gracias a su fuerza de gravedad.

La atmósfera es indispensable para el desarrollo de los seres vivos

La atmósfrea cumple cinco funciones fundamentales:

* el intercambio gaseoso (respiración y fotosíntesis),

* escenario de los fenomenos meteorológicos (permitiendo el ciclo del agua),

* es la responsable del mantenimiento de la temperatura en la superficie de de la tierra (efecto invernadero),

* nos protege de los rayos solares,

* y amortigua la caida de objetos que viene del exterior de la Tierra.

La atmósfera actual ha sido fabricada por los seres vivos.

Cuando nació la tierra, la atmósfera era distinta, cargada de gases irrespirables, ácidos y vapor de agua (no habia agua en la tierra). Se llamaba protoatmósfera y tenía la misma temperatura que el sol (6000 ºC). ¿Por qué la atmosfera ha cambiado tanto y ahora se compone de nitrógeno y oxígeno ?. Cuando surgieron los primeros organismos fotosínteticos, comenzaron a producir oxígeno, el cual se acumuló en la atmósfera. Otros organismos liberaban N2 a partir del amoniaco. Por último, muchos otros (animales y vegetales) incorporaron el CO2 (carbonato) a sus estructuras y hoy forman parte de las calizas, rocas formadas en los fondos marinos.

Actualmente el gas más abundante de la atmósfera es el Nitrogeno, que ocupa en 78% de su volumen. A éste le sigue en abundancia el oxigeno, que representa el 21%. El 1% restante esta constituido por pequeñas cantidades de otros gases como el argón, el dióxido de carbono (0.036 % ) y el ozono (Figura 1). Esta es la composición del aire seco, pero siempre contiene una cantidad más o menos elevada de vapor de agua procedente de la evaporación. Además contien partículas atmosféricas, como polvo y pequeños organismos (bacterias, ácaros, esporas, polen, etc).

De todos los gases existente en la atmósfera, solo tres son utilizados por los seres vivos: Oxigeno, el Dióxido de Carbono, Nitrógeno y Ozono.

- Oxígeno: Se utiliza en la respiración de animales y plantas. Se regenera por la fotosíntsis.

- CO2: proceso inverso al oxígeno. Tambien se libera en las erupciones volcánicas.

- Nitrógeno: Algunas bacterias libres o en simbiosis con plantas son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico para construir elementos básicos de las proteinas. Estas luego son incorporadas al resto de organismos por las cadenas alimentarias. El N2 atmosférico se repone por la descomposición de los seres vivos y por erupciones volcánicas.

Capas de la atmósfera

La atmósfera tiene un grosor de unos 10 000 km (frente a los 6360 km de radio de la tierra), sin embargo el aire no se distribuye uniformemente por toda la atmósfera, siendo mucho más densa en las proximidades de la superficie terrestre ( la mayor parte del aire se concentra en los 30 primeros km) y se va haciendo más tenue hasta que se confunde con el espacio exterior. Así por ejemplo, a medida que ascendemos las montañas, el oxígeno es mucho menos escaso, por eso los alpinistas deben aclimatarse poco a poco a medida que asciende, y a veces llegan a necesitar botellas de oxígeno.

En función de como varia la temperatura con la altura, se distinguen 5 capas en la atmósfera:

- Troposfera: Capa más cercana a la superficie terrestre, con unos 12 km de espesor. A medida que ascendemos su temperatura disminuye hasta - 60 ºC. Es la capa de mayor interés para los humanos, pues en ella ocurren la mayor parte de los fenómenos atmósfericos.

- Estratosfera: Llega hasta unos 50 km y en ella se encuentra la capa de ozono, el cual absorve los rayos U.V.. La absorción de estas radiaciones hace que la temperatura aumente hasta unos 70 ºC.

- Mesosfera: Llega hasta unos 80 km de altura. La temperatura vuelve a descender hasta unos 100 ºC.

- Termosfera: Alcanza unos 400 km de altura. Aqui se produce un aumento espectacular de la temperatura, y en su aprte superior la temperatura es superior a los 1000 ºC. En esta capa es donde las ondas de radio se ven reflejadas y devueltas a la tierra, lo que permite la existencia de la radio (ahora ya hay tambien satélites).

- Exosfera: capa más externa que se va difuminando poco a poco hasta confundirse con el espacio exterior.Atmósfera poco densa, sólo gases muy ligeros que escapan facilmente a la acción de la gravedad. Por ello permite la circulación de los satélites artificiales.

Actividad: Rellena la tabla de las capas de la atmósfera.

CAPAS DE LA ATMOSFERA

Propiedades meteorológicas del aire: Temperatura, Humedad y Presión Atmósferica.

La temperatura, humedad y presión atmósferica de la troposfera son las tres características del aire que mayor influencia tienen en los fenómenos meteorológicos, de tanta importancia para el desarrollo de la vida.

- Temperatura: Es una medida de la cantidad de calor que tiene un cuerpo. El Sol es la fuente de energía de nuestro planeta; por tanto, la temperatura de la Tierra depende de la cantidad de Radiación Solar que le llega. Sólo el 72 % de la Radiación solar consigue penetrar en la atmósfera terrestre, el 28 % restante es reflejada hacia el espacio exterior. Otro 18 % es absorbido por los gases de la atmósfera, antes de llegar a la superficie terrestre. El 54 % restante es consumida en la fotosíntesis, evapotranspiración y calentar el mar y la tierra (FIGURA). El calor del mar y la tierra es devuelto de nuevo hacia la atmósfera, en forma de radiación que es retenida en la troposfera (CO2). Así la troposfera actua como un invernadero, deja entrar la radiación solar, pero retiene la radiación calorífica, manteniendose así caliente la superficie terrestre. A este fenómeno se le denomina efecto invernadero.

La cantidad de radiación solar que incide en la atmósfera varia a lo largo del día y de las estaciones, produciendose un comportamiento cíclico de las temperaturas. Además la temperatura varia con la altitud. Por último varia con el nivel de claridad de la atmósfera (nubes, polución, etc).

La temperatura se mide con los termómetros, basandose en la propiedad del mercurio de dilatarse o contraerse con el calor o el frio respectivamente.

- Humedad: Antes comentamos que parte de la energia solar se consumía en la evapotranspiración del agua. El vapor de agua que se forma se incorpora a la atmósfera. La humedad es la cantidad de vapor de agua que hay en la atmósfera. Suele expresarse de dos formas diferentes: humedad absoluta y humedad relativa.

Humedad absoluta expresa la cantidad de vapor (en gramos) que hay por metro cubico de aire (g / m³).

Pero la cantidad de vapor de agua que puede contener un cierto volumen de aire no es limitada. Cuando aumenta la concentración de vapor, llega un momento en que el aire se satura de vapor. Cualquier aumento de humedad en ese momento daría lugar a la condensación, es decir a la formación de agua líquida, sin aumentar la concentración de vapor de agua. A ese valor de concentración de vapor se le denomina punto de saturación, y ese valor depende de la temperatura.

Se observa que a medida que aumenta la temperatura la cantidad de vapor que puede contener el aire es mayor (eo = 4.885 exp(0.06136 Tª). Así el rocio se produce con un enfriamento más o menos brusco del aire, sin que se reduzca el contenido de vapor del aire.

Humedad relativa expresa la cantidad de vapor que hay en el aire con relación a la cantidad máxima que podría contener. Así la humedad relativa es función del contenido en vapor del aire y de la temperatura.

Actividad: cuando hay 25 ºC y una humedad absoluta de 8.4 g/ m³, ¿que humedad relativa tendríamos? y ¿a cuanto tendría que bajar la temperatura para que se produjera rocio?. El punto de saturación de 25 ºC es de 22.8 g/m³, asi la humedad relativa sería 37 % (8.4 / 22.8*100). Y 8.4 g/m³ corresponde al punto de saturación de 10 ºC.

La humedad del aire se mide mediante los higrómetros. Existen de varios tipos. Los más simples se basan en la medida de la temperatura seca (punto de saturación) y su diferencia con la temperatura húmeda (humedad absoluta). Otro tipo se basa la propiedad del cabello humano de acortarse o estirarse según la humedad relativa del aire.

- La presión atmósferica: es la fuerza que ejerce la columna de aire que hay sobre una superficie 8los 10 000 km de altura de la atmósfera suponen unos 10 kg de aire por m2).

Se mide con el barómetro (basado en el experimento de Torricelli), donde se mide la altura de una columna de mercurio. Se considera que la presión de 1 atmósfera se corresponde a 760 mm de mercurio o 1013 milibar.

BAROMETRO DE TORRICELLI

Al realizar la medida de presión atmósferica, se comprueba que la medida varia de un lugar a otro y de un día otro (en función de la temperatura del aire, entre otras cosas). Cuando la presión aumenta, sube la columna de mercurio y viceversa. Así si la presión atmósferica es inferior a 760 mm hablamos de bajas presiones, y hablaremos de altas presiones en el caso contrario. Al ascender por la montaña, la presión atmosférica disminuye, debiso a que disminuye la altura de la columna de aire. En este principio se basan los altímetros.

En el mapa del tiempo, los lugares que tienen igual presión atmosférica a nivel del mar se unen para dibujar líneas. Estas líneas reciben el nombre de isobaras. Cuando éstas forman lineas casi concentricas, si aumenta la presión hacia al centro, hablamos de anticiclón, y si disminuye hablamos de depresión o borrascas.

Actividad: Dibujar un mapa del tiempo con isobaras, anticiclón y borrasca. ¿ En que dirección soplara el viento?

Los fenómenos atmósfericos

Según las características que presente el aire en un lugar (temperatura, humedad y presión atmosférica), se originaran distintos fenómenos atmosféricos, los cuales tienen lugar especialmente en la troposfera.

El tiempo atmosférico de un lugar se define como las características del aire del lugar y los fenómenos atmosféricos que allí se producen. Cuando est se conoce para distintos puntos de la tierra, se puede predecir con bastante exactitud el tiempo atmosférico para las próximas horas.

Los principales fenómenos atmósfericos son las nubes y precipitaciones y el viento.

- El viento: Es el aire en moviemiento, pero por qué se mueve el aire. Como vimos al estudiar las capas de la atmósfera, en la troposfera la temperatura es más alta en la superficie terrestre que en altitud, debido al efecto invernadero. Así el aire en contacto con la superficie se calienta más rapidamente, se vuelve más ligero y asciende; mientras que el aire de altura, más frio y denso, desciende a ocupar el hueco dejado. De este modo se producen corrientes circulares de aire. Todo ello esta ligado a la creación de centros de altas y bajas presiones.

Como ejemplo de circulación del aire vemos los vientos alíseos (polo - ecuador) y las brisas marinas (mar - tierra).

- Las nubes y las precipitaciones: La formación de nubes y precipitaciones esta relacionado con la temperatura y la humedad del aire.

Los rayos del Sol calientan los mares y océanos y el agua más superficial se evapora (también en otras superficie de agua, vegetación o suelo). Así aumenta la humedad absoluta del aire. A su vez se calienta el aire, aumentado su capacidad de albergar vapor de agua. Así se originan masas de aire que estan a su vez calientes y cargadas de humedad. Esta aire cargado de vapor asciende por la atmósfera, o bien se ve empujado por las corrientes de aire a zonas más frias, y se va enfriando. Al enfriarse, desciende el punto de saturación, y por tanto el vapor de agua se condensa, dando lugar a pequeñísimas gotas de agua que constituyen la nube. Si la temperatura es muy baja, en vez de gota de agua, se forman cristalitos de hielo. Las nubes pueden aún continuar siendo empujadas hacia zonas más frias, aumentando la cantidad de vapor de agua que es condensado, de forma que las gotitas de agua van aumentando de tamaño. Cuando alcanza un determinado peso, el aire no tiene suficiente fuerza para mantenerlas y caen a la superficie terrestre en forma de precipitaciones: lluvia, nieve o granizo.

Las precipitaciones se miden con el pluviómetro, que basicamente consiste en un embudo de dimensiones standard y un recipiente dónde se recoge el agua que llueve. La cantidad de agua recogida se divide por el área del embudo, para expresarlo en l/m2 o mm. Para nieve se utiliza un nivómetro, que es un pluviómetro dotado de de una resistencia para fundir la nieve.

Actividad: En un pluviometro de 16 cm de diametro (201 cm2), se recogen 800 ml de agua. ¿Cuanto ha llovido, expresado en l/m2? ¿Cuanto expresado en mm?. Total 38.9.

1 litro = 1000 cm3 = 1000 000 mm3. m2 = 100 00 00 mm2

EL CLIMA EN EXTREMADURA

Clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan, durante un largo periodo de tiempo, el estado medio de la atmósfera y su evolución en un lugar determinado. Así es el resultado de la acción conjunta de una serie de factores meteorológicos, que son: radiación solar, luz, temperatura,, humedad del aire y precipitaciones.

Radiación Solar: Extremadura es una de las regiones más soleadas de España, con aproximadamente 3000 horas de sol al año (el 70 % de los día).

Temperatura: El valle del Guadalquivir es la zona más calida de Extremadura, descendiendo esta hacia al Norte por efecto de la altitud y la latitud; hacia al Sur disminuye por efecto de la altitud en las estribaciones de Sierra Morena. Las zonas más frias se encuentran en la Sierra de Gredos, al Norte de Cáceres. Así la temperatura media anual de Barrado es de 14.2 ºC, mientras que en Herrera del Duque es de 17.1 ºC. Almendralejo presenta un valor intermedio de 15.5 ºC. El periodo de heladas tambien varia, asi en las zonas más bajas se producen entre Diciembre hasta primeros de Marzo, mientras que en las zonas altas, estas se extienden desde Octubre a Mayo.

Precipitación: Enh la mayor parte de la región extremeña llueve entre 400 y 800 mm año, cayendo el 80% de las lluvias en el periodo invernal. Sólo en las zonas más montañosas superan los 800 mm. La zona con menor precipitación es Tierra de Barro, dónde difícilmente se alcanzan los 450 mm anuales, mientras que en pueblos altos de Gredos se alcanzan hasta los 1500 mm.

ALMENDRALEJO. SU MEDIO FISICO

Topografía: Llana y suaves pendientes, con relieves periféricos de materiales paleozoicos. Escasa red fluvial. En el cámbrico constituia fondos oceánicos y al final del carbonífero (hace 350 millones de años) se levanto la cordillera hercínica, de sedimentos del cámbrico. En el Jurásico se produjeron las primeras pulsaciones alpinas.

Geología: Sustrato paleozoíco, cubierta por una capa de espesor variable: arcillas, areniscas y margas calizas de edad miocena (terciario).

Clima: mediterráneo, con notable matiz continental, dado su baja altitud y lejanias de sierras que retengan los aires húmedos de procedencia atlántica.

Tªm anual: oscila de 16.5 en Aceuchal a 16.9 en Almendralejo.

Mes más frio: Diciembre, con mínima absoluta de -3.6 ºC.

Mes más caluroso: Julio, con máximas absolutas superiores a 41 ºC.

Régimen térmico ideal para cereales de invierno, olivo, vid y girasol.

Precipitación: 500 mm en Aceuchal y 419 mm en Almendralejo. Con el 39 % en invierno y sólo el 8 % en verano.

Suelos: Profundos, franco-arcillosos. Drenaje interno lento. Muy productivos, de los mejores de la región.

HIDROSFERA

La hidrosfera es el conjunto de masas de agua de la tierra. Además el agua puede aparecer en la atmósfera, como vapor de agua, en el suelo y en acuíferos. El agua es la sustancia más abundante en la superficie de la tierra.

El Planeta tierra se le denomina el Planeta Azul, porque desde el espacio se ve azul, por sus grandes masas de agua, y blanco, por las nubes. El agua se encuentra en todo el Universo (atmósfera de algunas estrellas, en otros planetas del Sistema Solar, en cometas, ....), pero siempre en forma de vapor o de hielo, y lo que distingue a la Tierra del resto es la gran abundancia de agua líquida que hay, que junto con las propiedades del agua, hace que la Tierra sea el único planeta que se conoce con vida.

Pero sin embargo no siempre ha sido asi. En su nacimiento la tierra era un astro caliente, y todo el agua se encontraba en forma de vapor, en el aire. Hace unos 4 000 millones del año, con el enfriamento progresivo de la Tierra, el vapor se condensó y hubo una gran lluvia, formandose los océanos. No eran salados, la sal se ha ido depositando arrastrada por los rios.

La distribución del agua de la tierra

Agua salada (Medio acuático marino) 97.2 % (1 369 x10⁶ km³; 1 km³ = 10¹² l)

Agua dulce (Medio acuático continental)

Glaciares e hielo 2.2 % Subterránea 0.59 %

Lagos y rios 0.01 % Atmósfera 0.001 %

Materia viva < 0.001 %

Las propiedades del agua (de interés para los seres vivos)

* Es el principal constituyente de los seres vivos. Ejemplos.

Ser vivo o materia viva % de agua Organo o líquido % de agua

Cuerpo humano 60 Saliva 99.5

Medusa 95 Cerebro 85

Hoja espinaca 92 Sangre 79

Uva 80 Piel 72

Patata 75 Hueso 22

Insectos 72 Dientes 10

* Alto poder disolvente, permitiendo que el agua natural contenga gran cantidad de sustancias minerales y gases (CO2 y O2) útiles para los seres vivos.

* Incolora: de gran importancia para el desarrollo de la vida de la vida en el medio acuático. El paso de la luz permite la fotosíntesis y la visión. Esto posibilita la vida en el medio acuático (de hecho fué dónde se inicio). En el mar por debajo de 80 m de profundidad se hace difícil la penetración de la luz, pero esta puede alcanzar hasta 200 m.

* Máxima densidad a 4 º C. Permite que flote el hielo y bajo el se mantenga el agua líquida y por tanto la vida.

* Alta capacidad calorífica, es decir se calienta y se enfría con más dificultad que muchos otros líquidos y por supuesto que el aire. Así en mares la temperatura puede oscilar entre -2 ºC en las regiones polares y 32 en los tropicos, mientras que en tierra se han medido temperatura desde -88 (Antartida), -78 (Siberia) a 70 - 80 ºC (en desierto). Esto es muy importante para la vida en el medio acuático, pues la vida no es posible por encima de 50 ºC y por debajo de unos pocos grados bajo cero. Así permite el mantenimiento de la temperatura de los seres vivos y el amortiguamiento de la temperatura en el planeta Tierra (3/4 partes de sus superficie es agua).

* Tiene gran facilidad para pasar de un estado a otro. gas, líquido y sólido.

* Presión: La presión aumenta fuertemente en profundidad, de modo que 10 m de aggua, equivale a 1 atmósfera aproximadamente.

* Movimiento: Por las mareas, olas y las corrientes. Permite el ciclado de sustancias, el modelado del relieve y obliga adaptarse su adaptación a los seres vivos.

EL SUELO. RECAPITULACION

CICLO DEL AGUA

La tierra fluida (atmósfera e hidrosfera estan conectadas a través del Ciclo del Agua, siendo el motor los Fenómenos Meteorológicos y el combustible la Energia Solar.