CAPÍTULO 3

1)      Buscar un esquema del espectro electromagnético. Indicando con flechas sobre el mismo o mediante un texto cual es el sentido del crecimiento de la frecuencia y cuál es el sentido de crecimiento de la longitud de onda.

2)      Enunciar las leyes de la radiación.

3)      Definir los conceptos de dispersión, reflexión y absorción de la radiación.

4)      ¿Cómo se explica el calentamiento de la atmósfera?

1.       El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas. Incluye:

Los rayos gamma tienen las longitudes de onda más cortas y las frecuencias más altas conocidas. Son ondas de alta energía capaces de viajar a larga distancia a través del aire y son las más penetrantes.

Los rayos X tienen longitudes de onda más largas que los rayos gamma, pero menores que la radiación ultravioleta y por lo tanto su energía es mayor que la de estos últimos. Se utilizan en diversas aplicaciones científicas e industriales, pero principalmente utilizan en la medicina como la radiografía. Consisten en una forma de radiación ionizante y como tal pueden ser peligrosos. Los rayos X son emitidos por electrones del exterior del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo.

La radiación ultravioleta (UV) se define como la porción del espectro electromagnético que se encuentra entre los rayos X y la luz visible. Para más información haga clic aquí.

La luz visible —también espectro visible— es la parte de espectro electromagnético que los ojos humanos son capaces de detectar. Cubre todos los colores del azul a 400 nm al rojo a 700 nm. La luz azul contiene más energía que la roja.

La radiación infrarroja (IR) —también radiación térmica— es la parte del espectro electromagnético que se encuentra entre la luz visible y las microondas. La fuente natural más importante de radiación infrarroja es el Sol.

Las ondas radioeléctricas tienen longitudes de onda largas que varían unos pocos centímetros a miles de kilómetros de longitud. Sus principales usos son en la televisión, los teléfonos móviles y las comunicaciones por radio.

2.       1) Todos los objetos emiten energía radiante, cualquiera sea su temperatura. La energía se origina de la rápida vibración de los billones de electrones que componen cualquier cuerpo.

2) Los objetos con mayor temperatura emiten más energía total por unidad de área, que los objetos más fríos.

3) Los cuerpos con mayor temperatura presentan un máximo de radiación en longitudes de onda más cortas que los que se encuentran más fríos. Mientras que el Sol emite sólo una parte de su energía como radiación infrarroja, la Tierra enormemente más fría, irradia prácticamente toda su energía en esa forma de radiación. En consecuencia, el Sol irradia la mayor parte de energía en longitudes de onda mucho más cortas que en las que lo hace la Tierra.

4) Los objetos que son buenos absorbedores de radiación son también buenos emisores.   

3.       Dispersión: es el proceso que ocurre cuando la radiación solar incide sobre pequeñas partículas que se encuentran en suspensión en la atmósfera y producen una deflexión de la energía en todas las direcciones. Este proceso es el responsable de que lugares en los que no se reciben radiación solar en forma directa igualmente estén iluminados en forma natural. Los gases atmosféricos dispersan más efectivamente las longitudes de onda más cortas (violeta y azul) que las más largas (rojo y naranja) lo que explica el color azul del cielo.

Reflexión: aproximadamente el 30% de la energía solar que llega al tope de la atmósfera es reflejada al espacio por lo que no interviene en el calentamiento de la atmósfera. La fracción de la radiación reflejada por la superficie terrestre se denomina albedo y depende, por ejemplo, de la naturaleza de la superficie y la inclinación de los rayos solares.

Absorción de la radiación: Cuando un gas absorbe energía, ésta se transforma en movimiento molecular interno que produce un aumento de la temperatura. Los gases, que son buenos absorbedores, son importantes en el calentamiento de la atmósfera. El nitrógeno es un mal absorbedor de la radiación solar, mientras que el oxígeno y el ozono absorben eficientemente radiación ultravioleta en longitudes de onda menores a 310 nm y el vapor absorbe longitudes de ondas largas. Sin embargo, no existe ningún gas en la atmósfera que absorba radiaciones en el rango entre 400 nm y 700 nm, que corresponde a la región de luz visible. Esto explica por qué se dice que la atmósfera es transparente a la radiación solar entrante.

4.       El calentamiento de la atmósfera se produce porque los gases que la componen son absorbedores y emisores selectivos según las longitudes de onda. De esta forma, la atmósfera es aproximadamente transparente (no absorbe) radiación en ciertas longitudes de onda y, aproximadamente, opaca (buen absorbedor) en otras. Un absorbedor perfecto se denomina cuerpo negro que se define como un objeto ideal que absorbe toda la radiación que llega a su superficie. Un cuerpo negro es también un emisor perfecto de radiación y emite la máxima cantidad de energía disponible. Si bien estos cuerpos no existen en la realidad, en ciertas condiciones el Sol y la Tierra se comportan como cuerpos negros.

Tarjeta

Capitulo 1

1.       Responder las siguientes preguntas:

a)      ¿Qué diferencia hay entre el concepto de clima local y el de sistema climático?

b)      ¿Cuál de los conceptos es más apropiado para hablar de clima? ¿Por qué?

2.       Con los datos proporcionados en la introducción elaborar un índice temático por capitulo

Capítulo 2

1)      Indicar cuáles son las capas de la atmósfera mencionando cuales son las características de cada una de ellas.

2)      Elaborar una frase en la que se expresen semejanzas y diferencias entre las capas a medida que se alejan de la Tierra.

Capítulo 1

1.        

a)      A comienzos del siglo XX se consideraba como clima local casi exclusivamente a los promedios sobre un cierto número de años de la temperatura media anual y a la precipitación anual cumulada, la existencia de regiones extensas con climas locales razonablemente uniformes dio lugar al concepto de regiones climáticas. Recién a mediados de siglo XX se extendió el objeto del análisis climático a otras variables atmosféricas y a diferentes niveles verticales. En las últimas décadas se estableció el concepto de sistema climático a partir de la identificación de la relevancia de los procesos que ocurren en el suelo y los océanos, particularmente por su rol en la determinación del comportamiento atmosférico.

b)      El concepto de sistema climático, porque se hace un análisis completo de éste y se contrapone a la mera descripción de parámetros atmosféricos específicos.

2.       Capítulo 1: Instrucción a los principios físicos fundamentales de las Ciencias de la Atmosfera.

Capítulo 2: Su composición gaseosa y las características de su estructura vertical.

Capítulo 3: Sistema Tierra-Atmosfera.

Capítulo 4: El ciclo del agua dentro del sistema Atmosférico.

Capítulo 5: Fenómeno “El Niño”.

Capítulo 6: Cambio Climático.

Capítulo 7: La influencia Antropogénica sobre los cambios de ozono estratosféricos.

Capítulo 8: Problemáticas del clima en las ciudades.

Capítulo 2

1)      La Troposfera es la capa más baja en la que se desarrolla la vida y la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Se extiende en promedio hasta 12 kilómetros de altura (con un mínimo de 8 kilómetros en los polos y 18 kilómetros en el Ecuador). Concentra aproximadamente el 80 % de la masa de la atmosfera. La temperatura en promedio disminuye con la altura hasta de -55°C a razón de 0.65°C por cada 100 metros. El límite superior de la troposfera se denomina tropopausa. La estratosfera se extiende hasta los 45 kilómetros de altura. En ella la temperatura aumenta con la altura hasta un valor cercano 0°C en su límite superior denominado estratosfera. Este aumento de temperatura es consecuencia de la absorción de radiación solar por parte de la importante cantidad de ozono que se encuentra en esta región de la atmosfera. En la mesosfera, la temperatura disminuye con la altura y culmina a unos 80 kilómetros de altitud donde la temperatura es del orden de -90°C (mesopausa). Por encima de ese nivel, y hasta una altura superior no bien definida, la temperatura vuelve a aumentar con la altura definiendo la capa denominada termosfera. La ionosfera es una parte especial de la atmosfera que forma parte de la termosfera. Está compuesta por iones (átomos y moléculas que perdieron o ganaron uno o más electrones) y electrones libres. La comunicación a larga distancia por radio es posible, ya que las diferentes regiones de la ionosfera reflejan las ondas radiales de regreso a la Tierra. Representan menos del 0,1% de la masa atmosférica. A medida que se asciende en la ionosfera, la temperatura aumenta.

De acuerdo con su composición química, la atmosfera puede ser dividida en dos capas. La Homosfera, que se extiende desde la superficie hasta 80 kilómetros de altura aproximadamente. En ella, la concentración de la mayoría de los constituyentes de aire permanece casi constante debido a fenómenos de mezcla. Las únicas excepciones son el ozono y el vapor de agua. Por encima de esta capa se encuentra la heterósfera en la cual la composición del aire no es constante, hay mayor concentración de los componentes más ligeros y los gases están distribuidos de forma estratificada.

2)      La troposfera es la capa inferior (más próxima a la superficie terrestre) de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, disminuye la temperatura en la troposfera. En ella se suceden la mayoría de los fenómenos atmosféricos.
La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. El ozono provoca que la temperatura suba ya que absorbe la luz peligrosa del sol y la convierte en calor.
La mesosfera es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la troposfera. Puede llegar a ser hasta de -90° C. Es la zona más fría de la atmósfera.
La termosfera es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. Se encuentra arriba de la mesosfera.
A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1,500° C y hasta más altas.
La termosfera de la Tierra también incluye la región llamada ionosfera.
La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera.
Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio.