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PROYECTO 2. LA ATMÓSFERA

QUÉ VAMOS APRENDER

● La atmósfera. Composición y estructura.

● Contaminación atmosférica.

● Efecto invernadero.

● Importancia de la atmósfera para los seres vivos.

QUÉ TIENES QUE SABER

CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y

COMPETENCIAS CLAVE

ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE

1. Analizar las características y

composición de la atmósfera y las

propiedades del aire. CMCT-CAA-CCL

1.1 Reconoce la estructura de la atmosfera,

la composición del aire e identifica los

contaminantes principales relacionándolos

con su origen.

1.2 Identifica y justifica con

argumentaciones sencillas, las causas que

sustentan el papel protector de la atmósfera

para los seres vivos.

2. Investigar y recabar información sobre

los problemas de contaminación

ambiental actuales y sus repercusiones,

y desarrollar actitudes que contribuyan

a su solución. CMCT-CIEE

2.1 Relaciona la contaminación ambiental con

el deterioro del medio ambiente,

proponiendo acciones y hábitos que

contribuyan a su solución.

3. Reconocer la importancia del papel

protector de la atmósfera para los

seres vivos y considerar las

repercusiones de la actividad humana

en la misma. CMCT

3.1 Relaciona situaciones en los que la

actividad humana interfiera con la acción

protectora de la atmósfera.

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LA ATMOSFERA

La atmósfera es una delgada capa de gases que envuelve a la tierra.

1. EL AIRE

El aire es una mezcla homogénea formada por varios gases, todos ellos

incoloros e inodoros.

La atmósfera está constituida en su mayor parte por nitrógeno (N2), un 78%,

un 21% de oxígeno (O2), y cantidades muy pequeñas de otros gases, como

argón (Ar), vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), ozono (O3), ...,

gases que rodean a la Tierra y son fundamentales para la vida. Alguno de ellos

es necesario para los seres vivos, como el oxígeno, y otros filtran radiaciones

solares que podrían ser letales para los seres vivos. Además, en el seno de la

atmósfera se producen los fenómenos climáticos que tan importantes

resultan para animales y plantas.

Características del aire:

- Es un mal conductor del calor; por lo que es un buen aislante térmico

(ventanas con cristales con cámara). Por esa razón, evita cambios bruscos

de la temperatura de la superficie de la Tierra. Por ejemplo, en la Luna,

donde no hay atmósfera, hay cambios de más de 200ºC entre el día y la

noche.

- Permite la propagación del sonido; si no hay aire, es imposible producir

sonido, ni oír nada.

- Es muy poco soluble en agua; a pesar de eso, el oxígeno y el CO2 disueltos

tienen un papel muy importante en la vida de los ecosistemas acuáticos. El

oxígeno se usa en la respiración y el CO2 en creación de las conchas.

1. El aire es una mezcla homogénea de muchos gases. Imagina que tu grupo se

queda encerrado en una habitación de 4 m de ancho por 3m de alto y 5m de

largo que está cerrada herméticamente y no tiene ventilación.

- ¿Qué volumen de aire hay en la habitación?

- De ese aire ¿cuánto es oxígeno? Usa la tabla para hacer los cálculos.

- Si entre todos consumís 3 litros de oxígeno por minuto, ¿Cuánto tiempo

tenéis hasta que se consuma el oxígeno?

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2. ORIGEN DE LA ATMÓSFERA

Nuestro planeta, hace 4500 millones de años, no era igual que la que hoy.

Estaba formada por un núcleo incandescente fundido rodeado por una espesa

nube de gases y polvo. Con el calor del sol, estos gases acabaron por

desprenderse en el espacio.

Poco a poco, la Tierra fue enfriándose y así se formó una superficie sólida

que daría lugar a los continentes y el fondo del mar. Los gases que desprendía

se acumulaban alrededor de la Tierra, por efecto de la gravedad, y dio lugar

a una atmósfera con mucho vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno y

otros gases. Cuando pasaron millones de años y ya se había enfriado la

corteza, el vapor de agua de esta atmósfera pasó a estado líquido (se

condensó y precipitó) y así se formaron los océanos y los mares. Pero la

actividad volcánica no había terminado. Se seguían desprendiendo gases que

emanaban de los volcanes.

Con la aparición de la vida microscópica se iniciaron procesos como la

fotosíntesis, que captaba dióxido de carbono de la atmósfera y expulsaba

oxígeno, acumulándose cada vez más. Tras acumularse suficiente oxígeno en

la atmósfera, aparecieron organismos capaces de usar oxígeno en su

respiración (respiración aerobia).

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2. Numera de más antigua a más moderna las imágenes. Luego, escribe 6

frases (una por imagen) que expliquen brevemente lo que ocurre en cada

viñeta (el cambio de la atmósfera desde su origen hasta nuestros días).

3. En los siguientes diagramas están representadas las moléculas de

diferentes gases: Numéralos en tu cuaderno desde la composición más

antigua de la atmósfera hasta la actual. Observa bien los gases.

- ¿De dónde salieron los primeros gases que formaron la atmósfera

primitiva?

- ¿Por qué desapareció casi todo el vapor de agua que había presente en

la atmósfera?

- ¿Qué hizo que cambiara el dióxido de carbono presente en la

atmósfera por oxígeno?

Nitrógeno Dióxido de carbono

Oxígeno Vapor de agua

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3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA ATMÓSFERA

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. Está formada por aire

y partículas en suspensión. El aire es una mezcla gaseosa en distinta

proporción, los más importantes son: nitrógeno (N2), oxígeno (O2), dióxido de

carbono (CO2), vapor de agua (H2O) argón (Ar) y otros gases en menor

proporción.

En la atmósfera también flotan diversas cantidades de partículas diminutas

como polen, arena fina, cenizas volcánicas, bacterias... Todas ellas componen

el polvo atmosférico.

a) Los principales gases que componen el aire de la atmósfera son:

- Nitrógeno (N2): 78 % total del aire. Es un gas que no reacciona con casi

ninguna otra sustancia (inerte) y apenas se disuelve en agua.

- Oxígeno (O2): 21 % del total. Es un gas muy reactivo, se combina con otras

sustancias oxidándolas. Permite que los combustibles ardan y se disuelve

en agua.

- Dióxido de carbono (CO2): 0,033 % del total. Producido por la combustión

de los combustibles fósiles y la respiración de las plantas. Es soluble en

agua.

- Otros gases: gases nobles (Argón , Kriptón, Neón, Helio), hidrógeno,

metano y vapor de agua.

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b) La densidad de la atmósfera:

disminuye conforme ascendemos en

altura. Cuando subimos a la cima de

una montaña, o a un punto de una

ladera muy elevada decimos que el aire

está "enrarecido", porque la mayor

parte de la masa del aire está en las

zonas bajas atraído por la gravedad

de la tierra y está como "aplastado"

por su propio peso y cuanto más

ascendemos más tenue y ligero es el

aire. En las capas altas existe menos

presión y la densidad es menor. La

densidad y la presión del aire

disminuyen con la altura.

4.El aumento del dióxido de carbono en la atmósfera es un problema

ambiental, puesto que es responsable del calentamiento de la atmósfera. ¿Por

qué la destrucción de los bosques agrava este problema?

4. ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

La atmósfera es la capa de gases que rodea la geosfera del planeta, estos

gases se distribuyen en las siguientes capas: troposfera, estratosfera,

mesosfera, termosfera o ionosfera, exosfera. Las divisiones entre una capa

y otra se denominan respectivamente; tropopausa, estratopausa, mesopausa

y termopausa.

La atmósfera es la responsable de la formación de los fenómenos

atmosféricos, filtra las radiaciones solares e impide la pérdida excesiva de

calor.

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Troposfera

- La troposfera es la capa de la atmósfera que está en contacto con la

superficie de la Tierra, abarcando los 10 primeros km, aproximadamente.

- En esta capa ocurren todos los fenómenos meteorológicos que influyen

en los seres vivos, como los vientos, la lluvia y los huracanes.

- En la troposfera, el aire alcanza su máxima densidad ya que aquí se

concentra la mayor parte del oxígeno y del vapor de agua.

- La temperatura disminuye con la altitud. Por cada kilómetro que se

asciende, disminuye en 6,5 ºC aproximadamente.

Estratosfera

- La estratosfera debe su nombre a que está dispuesta en capas más o

menos horizontales o estratos.

- A medida que se sube, la temperatura aumenta. Este aumento se debe a

que los rayos ultravioletas transforman el oxígeno en ozono.

- La ozonosfera es una parte de la estratosfera. Se extiende

aproximadamente entre los 15 - 40 km de altitud y reúne el 90 % del

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ozono presente en la atmósfera. Es indispensable para vivir, ya que el

ozono actúa como filtro, o escudo protector, de las radiaciones

ultravioletas nocivas que llegan a la Tierra dejando pasar sólo las que

permiten la vida en el planeta. Sin la capa de ozono no podríamos vivir, y,

sin embargo, la estamos destruyendo con las sustancias químicas que

enviamos a la atmósfera (es el llamado "agujero de la capa de ozono").

Mesosfera

- En la mesosfera la temperatura disminuye con la altura, hasta llegar a

unos -80 ºC e incluso -90 °C, es la zona más fría de la atmósfera.

- La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de

turbulencias. En esta región las naves espaciales que vuelven a la Tierra

empiezan a notar los vientos y el rozamiento con la atmósfera.

- En esta capa se observan las estrellas fugaces que son meteoritos que se

han desintegrado en la termosfera.

Termosfera o ionosfera

- Se denomina así porque, por efecto de las radiaciones solares, se pueden

superar los 1500 ºC de temperatura.

- Dentro de esta capa, los rayos gamma y los rayos X provenientes del Sol,

provocan la ionización de átomos y moléculas. En dicho proceso los gases

que la componen elevan su temperatura varios cientos de grados.

- En esta capa se desintegran la mayoría de los meteoritos debido al

rozamiento con el aire.

- En las regiones polares, muchos átomos se encuentran en forma de iones,

liberando energía y dando lugar a la formación de auroras boreales o

australes.

Exosfera

- La exosfera es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el

espacio.

- En esta capa de la atmósfera los gases van perdiendo sus propiedades

físico-químicas y poco a poco se dispersan hasta que la composición es

similar a la del espacio.

- En esta región se encuentran los satélites artificiales y hay un alto

contenido de polvo cósmico.

5. La ozonosfera absorbe mucha radiación solar y se encuentra en la parte

alta de la estratosfera. ¿Qué relación hay entre esto y el hecho de que la

temperatura sea mucho más baja en la tropopausa que en la estratopausa?

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5. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

El aire limpio es transparente, aunque cuando lo observamos en la

atmósfera, con su gran espesor, manifiesta un color azul. Si a la atmósfera

le añadimos el humo de los coches, de las fábricas, de las calefacciones, etc.

lo oscurecemos, el aire se vuelve opaco y decimos que es aire contaminado.

- ¿Qué es la contaminación?

Es la presencia en el aire de sustancias que en determinadas cantidades

implican un riesgo, daño o molestia grave para las personas y demás seres

vivos, bienes de cualquier naturaleza, reducir la visibilidad o producir olores

desagradables.

- Origen:

a) Natural; producida por erupciones volcánicas o incendios forestales

no provocados o por la actividad biológica de los seres vivos. Pero

este tipo de contaminación ha existido siempre y el planeta Tierra es

capaz de autorregularse.

b) Antrópica; debida a las actividades del ser humano, más dañina y

difícil de regular. Los procesos industriales y la quema de

combustibles fósiles son los principales focos de contaminación.

- Grandes problemas ambientales:

a) Lluvia ácida; por los óxidos de nitrógeno y de azufre, que se combinan

con agua y producen ácidos. Tienen los siguientes efectos:

1. Contaminación de ríos y lagos, perjudicando a los seres vivos.

2. Contaminación de suelos, perjudicando a las plantas.

3. Deteriora la superficie de edificios hechos con roca caliza (mal de

la piedra).

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b) Destrucción capa de ozono (O3); los CFCs presentes en sistemas de

refrigeración, frigoríficos y aerosoles la destruyen.

c) Efecto invernadero: el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2)

alteran el efecto invernadero natural de la atmósfera. Una elevada

concentración de estos gases impide la salida de la radiación

infrarroja (calor) con el consiguiente aumento del efecto invernadero

favoreciendo así el cambio climático, que se manifiesta de varias

formas:

1. Aumento de inundaciones, sequías, huracanes, etc.

2. Desertización.

3. Pérdida de hielo en los casquetes polares.

4. Aumento del nivel del mar.

- Efectos de la contaminación:

a) Sobre los seres humanos y animales; bronquitis crónica, catarros y

dificultades respiratorias, cansancio y cefaleas, irritación de los ojos

y mucosas, afecta a la inteligencia de los niños, produce

modificaciones genéticas y malformaciones en los fetos, ya que

algunos de estos son cancerígenos.

b) Sobre las plantas; producen alteración de diversos mecanismos

vitales y daños en las hojas, flor y fruto.

c) Sobre los materiales; causa daños irreparables sobre los objetos y

los monumentos de alto valor histórico-artístico, bien por la

sedimentación de partículas sobre la superficie de los mismos,

afeando su aspecto externo, o por ataque químico al reaccionar el

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contaminante con la piedra. Otro efecto a tener en cuenta es la

corrosión de los metales en puentes y otras estructuras.

6. Entra en la wiki y pincha sobre el enlace Explorando el cambio climático

-> El planeta humano:

En la imagen encontrarás círculos de 4 colores distintos.

- Verde (agricultura y ganadería) - Naranja (energías y recursos)

- Violeta (movilidad, urbanismo e industria) - Marrón (residuos)

Haz 4 listas, una para cada color, con los efectos que provocan las distintas

actividades en la atmósfera y el clima. Señala si favorece (↑) o reduce (↓) el

problema del cambio climático actual.

Ejemplo à LISTA 1: Agricultura y ganadería

- Los fertilizantes y la maquinaria agrícola aumentan los gases de efecto

invernadero (↑)

7. Cita tres medidas que puedes adoptar en tu casa para disminuir el

consumo de electricidad sin necesidad de renunciar al confort. ¿Por qué al

reducir el consumo de electricidad estamos contribuyendo a que la

contaminación atmosférica sea menor?

8. Cuando utilizamos el autobús en lugar del coche estamos reduciendo la

emisión de contaminantes atmosféricos. Explica por qué es cierta la

afirmación anterior, si el autobús también funciona con combustibles

fósiles.

6. EFECTO INVERNADERO

- Proceso:

La energía solar llega en forma de radiación a la atmósfera. La mayor parte

de la energía solar atraviesa la atmósfera para calentar la superficie de la

Tierra, y una pequeña parte es reflejada. La superficie terrestre absorbe

una parte de la radiación que ha penetrado y desprende el resto, enviándola

al espacio en forma de radiación infrarroja. La atmósfera retiene gran

parte de la energía infrarroja reflejada por la superficie terrestre,

permitiendo unas condiciones óptimas para la vida.

El dióxido de carbono, agua, ozono y nitrógeno forman una capa que permite

el paso de los rayos del sol a la corteza terrestre, pero impiden su salida

cuando rebotan en la superficie de la tierra, produciendo un calentamiento

de la atmósfera más cercana a la tierra. Este efecto puede verse

multiplicado por los gases contaminantes que pueden elevar la temperatura

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media ambiental de determinados puntos de la corteza.

- El incremento de los gases del efecto invernadero es debido a:

a) La quema masiva de combustibles fósiles; para obtener energía hace

que aumente la cantidad de CO2 en la atmósfera.

b) La deforestación general; principalmente en las selvas vírgenes, hace

que disminuya la captación del CO2 por la fotosíntesis.

c) La ganadería excesiva y los arrozales; hacen que aumenten los niveles

de metano.

d) Industria; compuestos como los CFCs que han sido liberados en

grandes cantidades a la atmósfera.

Esas causas originan una concentración de gases que incrementa el efecto

invernadero de la atmósfera y por tanto una mayor retención de la radiación

infrarroja, aumentando su temperatura media y por tanto provocando un

calentamiento global del planeta que es el origen del cambio climático.

9. Una parte de la radiación infrarroja absorbida por los gases de efecto

invernadero. ¿En qué capa de la atmósfera tiene lugar este fenómeno?

7. IMPORTANCIA DE LA ATMÓSFERA PARA LOS SERES VIVOS

- Regulación de la temperatura.

Durante el día la superficie de la Tierra se calienta cuando recibe la luz del

Sol. Una vez que el terreno se ha calentado devuelve este calor en forma de

radiación infrarroja (radiación invisible que captamos en forma de calor). Si

no existiera la atmósfera, todo ese calor escaparía al espacio y la Tierra se

enfriaría rápidamente durante la noche.

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Sin la atmósfera la temperatura media de la superficie terrestre sería de -

32 ºC cuando en realidad es de 15 ºC.

La atmósfera regula el calor de la superficie terrestre al comportarse como

los cristales o los plásticos de un invernadero. La atmósfera deja pasar las

radiaciones solares que calientan la superficie de la Tierra, pero impide la

salida de gran parte de la radiación infrarroja que la superficie terrestre

devuelve manteniendo así el calor y por lo tanto favoreciendo la vida en el

planeta Tierra. A este fenómeno, como vimos, se le llama efecto

invernadero, es un efecto natural y se debe sobre todo al CO2 y al vapor de

agua de la troposfera.

- La atmósfera como escudo.

a) La atmósfera nos protege de las radiaciones solares perjudiciales

procedentes del Sol (U.V.). El Sol, además de luz y calor (radiación

infrarroja), emite otras radiaciones como los rayos ultravioletas que

son dañinos para la vida. Estas radiaciones nocivas son absorbidas por

la termosfera y estratosfera, ya que el ozono que contiene refleja la

parte más peligrosa de los rayos solares (la radiación ultravioleta).

Por esa razón hay que controlar que la cantidad de ozono se mantenga

constante y evitar que desaparezca la capa de ozono.

b) Nos protege de los impactos de los meteoritos (bólidos pequeños).

Estas rocas procedentes del espacio exterior son atraídas por la

gravedad y caen sobre la superficie terrestre. Al entrar en contacto

con los gases de la atmósfera, a gran velocidad, el rozamiento hace

que se calienten tanto que se ponen incandescentes y acaban

desintegrándose no llegando al suelo. Sólo los más grandes (poco

frecuentes) pueden atravesar la atmósfera y llegar al suelo

provocando grandes catástrofes: destrucción de la zona de impacto,

cambios climáticos, extinción de especies, etc.

La atmósfera y los seres vivos

La atmósfera controla el clima y el ambiente en que vivimos.

Sin el oxígeno del aire los seres vivos se morirían. Gracias a la respiración

los seres vivos obtienen la energía que necesitan para mantenerse vivos.

Tanto las plantas como los animales, durante toda su vida y tanto de día

como de noche necesitan consumir y respirar oxígeno del aire. A cambio,

éstos desprenden dióxido de carbono (CO2).

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Las plantas se fabrican su alimento mediante la fotosíntesis, usan la energía

del sol, el dióxido de carbono del aire y agua y sales del suelo. Las plantas en

este proceso desprenden oxígeno y así enriquecen la atmósfera de este

preciado gas puesto que liberan mucho más del que consumen al respirar.

La composición actual de la atmósfera se debe a la actividad de la biosfera

(fotosíntesis). Sin embargo, la actividad humana está modificando su

composición. Los seres humanos también dependemos de la atmósfera para

sobrevivir, ya que respiramos oxígeno, pero además utilizamos la energía del

viento para mover molinos, barcos a vela o en los aerogeneradores que

producen electricidad.

10. ¿Por qué se dice que el efecto invernadero permite la regulación de la

temperatura del planeta?

11. Reflexiona:

- ¿Qué grupo de seres vivos sería el más afectado si las cenizas de un

volcán taparan la luz solar durante unas semanas?

- ¿Qué pasaría con el resto de seres vivos si la situación se prolongase en el

tiempo?