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LA ENERGÍA EXTERNA DE LA TIERRA |
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1.- Origen de la energía solar
El Sol :
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A) Está formado mayoritariamente por Hidrógeno y Helio, como todas las estrellas.
B) Su energía proviene de una reacción nuclear, llamada fusión nuclear, en la que núcleos de Hidrógeno se unen formando núcleos mayores de Helio, liberando una gran cantidad de energía.
C) Emite su energía al espacio exterior en forma de radiación electromagnética, capaz de propagarse en el vacío.
D) Una parte muy pequeña de esa radiación (recuerda que estamos a 150.000.000 de kilómetros del Sol) llega a la Tierra, pero es la responsable de:
1. Calentar la superficie de planeta.
2. Las transformaciones atmosféricas que determinan el clima y el ciclo del agua, imprescindible para la existencia de vida.
3. Permitir el crecimiento y desarrollo de los seres vivos.
2.-
La atmósfera como filtro de la energía solar
Dibujo
1: Capas de la atmósfera y absorción de las radiaciones solares
No todas las radiaciones que llegan a la Tierra desde el Sol consiguen llegar a la superficie, sino que son “filtradas” por distintas capas de la atmósfera, tal como muestra el cuadro siguiente:
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Tipo de radiación
Energía
Efecto sobre los seres vivos
Capa que la frena
Rayos X y rayos γ
Los más energéticos.
Letales
Ionosfera
Rayos ultravioleta
Muy energéticos
Dañan los tejidos
Capa de ozono (Estratosfera)
Luz visible
No afecta
No es filtrada
Luz infrarroja
Los menos energéticos
Calor
Algunos componentes de la atmósfera (CO2 y vapor de agua)
Del total de energía solar que finalmente consigue llegar a la superficie de la Tierra, aproximadamente la tercera parte vuelve al espacio (es reflejada) debido a la dispersión en la atmósfera y a la reflexión por las nubes , el suelo y el agua. Esta energía reflejada es el albedo.
El resto de la energía, la que finalmente llega, es absorbida por los gases de la troposfera, por la atmósfera y por la litosfera, y es la que contribuye al calentamiento del planeta.
3.- Calentamiento y efecto invernadero
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La radiación es absorbida por los gases de la atmósfera y se transforma en calor. Por otra parte, la radiación que consigue llegar a la superficie tiene dos destinos:
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1. Una parte es absorbida por la superficie terrestre. Esto provoca el calentamiento del suelo y de las capas de aire en contacto con él. Este calentamiento es responsable de: |
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A) Que la atmósfera se caliente de abajo a arriba y, por tanto, la temperatura de la troposfera disminuye unos 5 ºC por cada 1000 m que se ascienda. |
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B) La evaporación de las aguas continentales y oceánicas. Éste es el origen del ciclo del agua y de todos los fenómenos relacionados con él (nubes, nieve, lluvia, granizo, etcétera.). |
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2. La otra parte es emitida de nuevo a la atmósfera, pero transformada en radiación de longitud de onda más larga (infrarroja). |
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Esta segunda parte también es absorbida por los gases atmosféricos. Estos, a su vez, devuelven la mayor parte a la superficie (contrarradiación atmosférica), contribuyendo al calentamiento global. Este mecanismo recuerda al de un invernadero donde se cultivan plantas (los cristales o los plásticos, dejan entrar la luz, pero no dejan salir el calor, por lo que se le conoce como efecto invernadero natural.
Si este efecto invernadero natural no existiera, la temperatura media de la superficie terrestre sería de unos 18 ºC bajo cero, en vez de los 15 ºC que hay actualmente. Por ello, este fenómeno es esencial para que exista la vida en la Tierra.
Sin embargo, este vital proceso natural se ha visto sobrepasado por el efecto invernadero inducido. Éste se debe al desproporcionado y muy rápido aumento en los últimos 150 años de la concentración de los gases de efecto invernadero (ver cuadro), como consecuencia de las actividades humanas.
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Principales gases de efecto invernadero |
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GAS |
FUENTE EMISORA |
TIEMPO DE VIDA |
CONTRIBUCIÓN AL CALENTAMIENTO (%) |
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Dióxido de carbono (CO2) |
Combustibles fósiles, deforestación, destrucción de suelos |
500 años |
54 |
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Metano (CH4) |
Ganado, biomasa, arrozales, escapes de gasolina, minería |
7 - 10 años |
12 |
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Oxido Nitroso (N2O) |
Combustibles fósiles, cultivos, deforestación |
140 - 190 años |
6 |
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Clorofluorocarbonos (CFC ) |
Refrigeración, aire acondicionado, aerosoles, espumas plásticas |
65 - 110 años |
21 |
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Ozono y otros |
Fotoquímicos, automóviles, etc. |
horas - días |
8 |
Las principales actividades que generan estos gases de efecto invernadero son:
+ La quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). Fuente de dióxido de carbono, y óxidos de nitrógeno. Además, la deforestación impide que, mediante la fotosíntesis, se pueda consumir el dióxido de carbono).
+ La fermentación intestinal del ganado y la quema de biomasa, carbones y gas natural. Fuente de metano.
+ Los vehículos de transporte y abonos nitrogenados como fuente de óxidos de nitrógeno.
La consecuencia principal de este fenómeno, si no es corregido, será el aumento rápido de la temperatura media del planeta, lo que ocasionaría un cambio climático. Las principales repercusiones serían:
+ Disminución de los casquetes polares, lo que aumentaría el nivel del mar y, por tanto, la inundación de las zonas costeras, donde vive más de la mitad de la Humanidad.
+ Aumento de la frecuencia de los fenómenos atmosféricos extremos (inundaciones, sequías, ...).
+ Escasez de agua en muchas zonas del planeta (India, África del Sur, Sudamérica, centro y sur de Europa, Oriente Medio y Australia).
+ Desaparición de gran parte de los bosques tropicales, con pérdida de numerosas especies.
+ Cambio en la distribución geográfica de la fertilidad de las tierras de cultivo.
El calentamiento de la superficie del planeta es desigual. Esto se debe a:
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+La latitud: |
En el ecuador el calentamiento es mayor, porque los rayos solares inciden perpendicularmente. A medida que nos desplazamos hacia los polos los rayos llegan cada vez con mayor inclinación y, por lo tanto el calentamiento es menor. |
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+Los movimientos de la Tierra: |
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- Traslación: |
Responsable de las estaciones |
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- Rotación: |
Responsable de la alternancia del día y la noche. |
Este calentamiento desigual del aire de la atmósfera provoca la aparición de masas de aire más frías, más densas, y otras más calientes, menos densas. Estas diferencias de densidad, a su vez, provoca la aparición de diferencias de presión atmosférica en distintos puntos del planeta:
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+
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En las zonas donde el aire se calienta, éste se dilata, disminuye su densidad y en consecuencia asciende, dejando tras de sí una zona con menor “concentración” de aire y, por lo tanto, la presión atmosférica baja. Es una zona de bajas presiones, depresión o borrasca. El aire de las zonas de alrededor trata de llenar ese “vacío” relativo, dirigiéndose hacia su centro, por lo que son zonas en que el tiempo atmosférico es inestable. |
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+ |
En las zonas que que aparecen masas de aire frío, éstas tienden a descender (al ser más densas) y comprimen el aire que se encuentra debajo de ellas, aumentando su densidad y, por tanto, la presión atmosférica en ese punto. Es una zona de altas presiones o anticiclón. El aire “comprimido” tiende a moverse hacia el exterior de estas zonas, por lo que en ellas el tiempo es estable. |
Estas diferencias de presión en la horizontal provoca que el aire se desplace de las zonas de alta presión a las de baja presión, para igualar la presión atmosférica. Este movimiento del aire es lo que se denomina viento.
Cuando el aire calienta asciende, se enfría y se forman nubes que producen precipitaciones (lluvias, nieve, granizo). El agua caída vuelve a los océanos donde pasa a la atmósfera mediante la evaporación, cerrando así el ciclo del agua.
El viento interviene de manera decisiva en los siguientes fenómenos atmosféricos:
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+ Huracanes: |
Violentas tormentas tropicales, formadas por una zona central (ojo del huracán), alrededor de la cual las nubes y los vientos giran a altas velocidades (más de 100 km/h). Para más información Pulsa aquí |
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+ Torbellinos: |
Remolinos que se observan en zonas secas y abiertas. La tierra, al calentarse, calienta el aire, que asciende girando en espiral y arrastrando partículas de arena y polvo. Suelen durar pocos minutos y alcanzar los 100 m de altura. |
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+ Tornados: |
Se producen en grandes nubes de tormenta y se manifiestan en forma de cono invertido que sale de la nube y llega al suelo o al mar. Los vientos pueden alcanzar velocidades de hasta 480 km/h y arrasan todo lo que encuentran a su paso. Imágenes |
Las
diferencias de temperatura, humedad, y presión que existen en
distintas zonas del planeta hacen que en la troposfera se formen
grandes masas de aire (ver figura) que presentan las
características del lugar donde se originan. Se distinguen,
así, masas de aire frías o calientes, húmedas o
secas.
Esas masas tiende a desplazarse. El punto de encuentro entre una masa de aire frío y una masa de aire caliente se denomina frente.
Cuando una masa de aire frío se desplaza hacia una masa de aire caliente, la frontera entre ambas se denomina frente frío.
.Si,
por el contrario, es la masa de aire caliente la que se desplaza
hacia masa de aire frío, entonces el límite se denomina frente
cálido.
Los océanos son grandes masas de agua salada que se originaron hace millones de años y se hallan conectadas entre sí. Los mares son la parte de los océanos que bordean los continentes.
Podemos considerar las aguas de los océanos divididas en dos zonas: las superficiales y las profundas. Ambas se encuentran en continuo movimiento, lo que tiene una incidencia muy directa en el clima. Los tres tipos de movimientos que pueden presentar son: las corrientes marinas, las olas y las mareas.
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+ Corrientes marinas |
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Son movimientos de grandes masas de agua a nivel planetario. A su vez, las podemos dividir en: |
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* Corrientes superficiales |
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Los vientos que soplan sobre la superficie de los océanos transmiten una gran cantidad de energía al agua y provocan su movimiento en superficie. |
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* Corrientes profundas |
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Estas corrientes se originan como consecuencia de las diferencias de densidad del agua, debidas a variaciones de temperatura o de salinidad; por eso también se llaman corrientes termohalinas. |
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Las corrientes redistribuyen el calor. Así, las corrientes cálidas, superficiales, lo transportan desde las zonas de baja latitud hasta las de alta latitud, suavizando el clima. Por su parte, las corrientes frías, de profundidad, siguen el camino inverso. Ver imagen |
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+ Olas |
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El viento transmite su energía al agua superficial de los océanos provocando la aparición de ondas, las olas, en las que lo que se transmite de forma horizontal es la energía, no el agua. Cuando la ola se acerca a la costa, roza con el fondo desequilibrándose la masa de agua y produciendo entonces la ruptura de la ola, liberando la energía contenida en el agua. Los terremotos y las explosiones volcánicas que se producen en los fondos oceánicos pueden generar también olas, originando maremotos o tsunamis, muy destructivos. (Más información). Las olas pueden tener desde unos pocos centímetros hasta más de 30 m de altura, en el caso de tsunamis o de grandes tormentas. |
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+ Mareas |
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Las mareas son movimientos verticales de las masas de agua debidas a la atracción gravitatoria entre la Tierra. la Luna y el Sol. (Más información) . En esta otra página, hacia el final, hay tres animaciones interactivas sobre las mareas. Ir |
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6.- La hidrosfera como regulador térmico
Los fenómenos meteorológicos se generan en la troposfera, de ahí su importancia en la determinación del clima. No obstante los océanos también tienen una importancia decisiva en el clima, aunque es mucho menos conocida (observa la figura siguiente, donde se puede las corrientes y los climas en el planeta).
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Esta influencia de los océanos se manifiesta en los siguientes hechos:
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+ |
Acumulan calor debido a que absorben hasta el 70% de la radiación solar que reciben, así como una gran parte del calor atmosférico. |
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+ |
Contribuyen a mantener un efecto invernadero estable, por un lado lo aumentan, debido al vapor de agua que se produce con la evaporación y, por otro, lo disminuyen al reducir el dióxido de carbono atmosférico, consumido por el fitoplancton (conjunto de los organismos acuáticos autótrofos , que tienen capacidad fotosintética y que viven dispersos en el agua). |
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+ |
Redistribuyen el calor del planeta y amortiguan las variaciones climáticas. Las corrientes oceánicas participan en el intercambio del calor entre el ecuador y los polos: las cálidas moderan las condiciones extremas de las zonas polares, y las frías mitigan el calor de los desiertos tropicales. Por ejemplo: Nueva York y Lisboa están aproximadamente a la misma latitud, sin embargo el clima en Lisboa (bañada por la corriente cálida del Golfo) tiene un clima mucho más suave que en Nueva York (bajo la influencia de la corriente fría del Labrador): |