Submarino Alvin

2. Lectura inicial En la primavera de 1977 un grupo de geólogos, a bordo del submarino Alvin, se sumergió a una profundidad de 2 500 m, en las proximidades de las islas Galápagos. Su misión era investigar la actividad volcánica submarina. A esa profundidad, con una temperatura del agua cercana a su punto de congelación, lejos de cualquier fuente de materia orgánica y en la más absoluta oscuridad, no pensaban encontrar ningún ser vivo. Por eso su sorpresa fue grande cuando, en las proximidades de chimeneas que expulsaban un agua caliente y negruzca, encontraron que se arracimaban tubos de gusanos gigantes de más de dos metros de longitud, enormes conchas de bivalvos, cangrejos, peces con forma de anguila, numerosos crustáceos y otros animales. Los tripulantes del submarino no salían de su asombro: «Es un horno de conchas, un volcán de vida; es como el jardín del paraíso, pero sumido en la más tenebrosa oscuridad». Esta fue la primera vez que se encontró un ecosistema totalmente independiente de la luz. El resto de los sistemas de la Tierra dependen, en última instancia, de la energía que reciben del Sol para su funcionamiento. Chimeneas hidrotermales en el fondo del mar Submarino Alvin Islas Galápagos

3. INICIO Esquema de contenidos La energía que nos llega del Sol Características Efectos Dinámica atmosférica local Ascendencia térmica Tormenta Brisa marina Brisa del valle Inversión térmica Dinámica atmosférica a gran escala Vientos Nubes Precipitaciones La hidrosfera Características Efecto regulador Los agentes geológicos Características Origen Riesgos de la energía solar Deterioro de la ozonosfera Acumulación de calor y cambio climático Usos de la energía solar Producción de calor Producción de electricidad

4. 1. La energía del Sol • Nuestra estrella, el Sol, emite al espacio una gigantesca cantidad de energía generada por las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior . • El Sol emite esta energía en forma de radiaciones, algunas de ellas de tanta energía que si llegaran a la superficie terrestre sería letales (Rayos X, Rayos γ, y parte de la Radiación Ultravioleta), el resto de radiaciones llegan a la superficie terrestre (RUV de menor energía, luz visible, infrarrojo). Volver

5. La energía del Sol Energía Luz visible RUV Rayos X Rayos γ Reacciones nucleares

6. 500 km Ionosfera Estrellas fugaces Auroras boreales Satélites + - Mesopausa 80 km - Mesosfera + Estratopausa 40 km Ozonosfera Estratosfera O2 + UVA O3 (Ozono) + - Tropopausa 10 km - Troposfera 90 % del aire + Temperatura 0 km La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la tierra. Su presencia es imprescindible para el desarrollo de la vida por varias causas. 1. Actúa de filtro al impedir que los Rayos X, Rayos γ, y la RUV lleguen a la superficie terrestre, ya que si llegasen sería letales. 2. Los gases que forman la troposfera retienen el calor emitido por la tierra tras ser calentada por el Sol, haciendo que la temperatura de la troposfera sea la adecuada para el desarrollo de la vida. Volver

7. 2. Desigual reparto de la energía solar • La radiación solar incide perpendicularmente en el ecuador, siendo el calentamiento muy efectivo, y de forma oblicua en los polos, siendo el calentamiento poco efectivo, lo que produce una gran diferencia de temperatura entre estas dos zonas. • Estas diferencias de temperatura causan movimientos del aire. Por ejemplo, el aire situado sobre el ecuador estará más caliente y menos denso por lo que tenderá a ascender. En los polos el aire estará más frio y más denso y por lo tanto tenderá a descender. En consecuencia, se forman corrientes de aire horizontales que llevan aire caliente desde el ecuador a latitudes más altas, y corrientes de aire frio que van desde los polos hacia latitudes más bajas.

8. Polo Norte, calentamiento poco efectivo. Ecuador, calentamiento muy efectivo. Corriente atmosféricas

9. En los océanos ocurre lo mismo que en la atmósfera. Se forman corrientes oceánicas cálidas que van desde el ecuador en dirección a los polos, y corrientes frías que se generan en los polos y que se desplazan hacia el ecuador. Todos estos movimientos de la atmósfera y de la hidrosfera ayudan a distribuir el calor por la superficie terrestre de una forma un poco más homogénea. Corriente cálida

10. 3. Dinámica atmosférica a escala local.Se trata de movimientos atmosféricos que se producen a escala de unos pocos kilómetros. Ejemplos: 3.1. Ascendencias térmicas. 3.2. Tormentas. 3.3. Brisa marina. 3.4. Brisa de valle. 3.5. Inversiones térmicas.

11. 3.1. Ascendencia térmica. 3.2. Tormentas. Si la diferencia de temperatura que hay entre la masa de aire caliente que asciende y la masa de aire frio que está encima es muy grande se forman nubes de tormenta (cumulonimbos). En días soleados cuando el suelo se calienta, también se calienta el aire que está sobre él, este aire caliente comienza a ascender como columnas invisibles. Aire frío Aire frío Corrientes ascendentes Aire caliente Tierra caliente Volver

12. 3.3. Brisa marina. Durante el día, el suelo rocoso del continente se calienta más que el agua, este suelo calienta al aire que tiene sobre él haciendo que ascienda, el espacio vacío dejado por este, es rellenado por el aire más fresco situado sobre el mar, por tanto durante el día la brisa va desde el mar hacia el continente. (Flecha inferior azul). Durante la noche, el mar retiene más tiempo el calor acumulado durante el día, por lo que está más caliente, el aire que está sobre el mar también está más caliente por lo que tiende a ascender, el vacio dejado por el aire es rellenado por el aire más fresco procedente del continente, por tanto durante la noche la brisa va desde el continente hacia el mar. (flecha inferior azul). Brisa de día Brisa de noche Volver

13. 3.4. Brisa de valle. cabecera En los valles, durante el día, circula una brisa que va desde el fondo del valle hacia su cabecera. Al caer la noche, es frecuente que se invierta el proceso y que el valle sea recorrido por una brisa suave y muy fresca que circula valle a bajo y que recibe el nombre de brisa catabática. Aire caliente Volver

14. 3.5. Inversiones térmicas. Normalmente la temperatura de la troposfera disminuye con la altura. En algunas ocasiones, el aire situado arriba está más caliente que el cercano al suelo, esta situación recibe el nombre de inversión térmica. En estas condiciones el aire próximo al suelo, al estar más frio no puede ascender, de este modo en las zonas industriales o en grandes ciudades los contaminantes se acumulan al ras del suelo aumentando la contaminación. Las nieblas se producen en estas condiciones, al condensarse el vapor de agua de la atmósfera próximo al suelo. Volver

15. 4. Dinámica atmosférica a gran escala. • La meteorología estudia y trata de predecir el comportamiento de la atmósfera a una escala de cientos de kilómetros. • Para realizar las predicciones, los meteorólogos cuentan con satélites meteorológicos (que hacen fotos de la tierra) y con datos de campo (presión atmosférica, temperatura, etc) aportados por los observatorios meteorológicos repartidos por todo el mundo. • Con estos datos se realizan los mapas de isobaras (líneas de igual presión atmosférica) con datos de presión atmosférica, que permiten previsiones sobre: 4.1. vientos 4.2. nubes 4.3. precipitaciones.

16. 4.1. Vientos:Los vientos son movimientos de grandes masas de aire que se desplazan cientos o miles de kilómetros.Los vientos se forman por la tendencia del aire a moverse desde las zonas de mayor presión atmosférica (anticiclón), hacia las de menor presión atmosférica (borrasca). B Dirección de los vientos Mapa de isobaras A Volver

17. Borrascas Anticiclones Cuando una masa de aire situado en la parte alta de la troposfera está más fría y por tanto más densa que el aire situado debajo, tenderá a descender hacia la superficie terrestre, al llegar a ella cambiará de dirección generándose vientos divergentes que giran en el sentido de las agujas del reloj, se habla entonces de Situación de estabilidad atmosférica o anticiclónica. Estos vientos impiden la entrada de aire cargado de humedad, por lo que dan condiciones meteorológicas sin lluvia. Cuando una masa de aire situado sobre la superficie terrestre está más caliente y por tanto menos denso que el aire situado sobre él, tenderá a ascender. El espacio dejado es rellenado por el aire circundante, se generarán vientos convergentes que giran en el sentido contrario a las agujas del reloj, se habla entonces de Situación de inestabilidad atmosférica o Borrasca. Si el aire que asciende va cargado de humedad, se formarán nubes y precipitaciones.

18. 4.2. Nubes. Las nubes están formadas por gotas de agua microscópicas que se han formado por la condensación del vapor de agua que lleva el viento. Pueden formarse en las siguientes condiciones: - En las proximidades de las borrascas donde el viento cargado de humedad y caliente, asciende y se enfría. Aire caliente y húmedo asciende B Volver

19. - En las proximidades de las montañas, cuando el aire cargado de humedad se ve obligado a ascender por las laderas de la montaña al encontrar un obstáculo, la montaña. - Cuando hay inversión térmica, en este caso se habla de niebla, o nubes bajas.

20. 4.3. Precipitaciones. • El agua de las nubes vuelve a la superficie terrestre, de diferentes formas: • Lluvia: Las gotas de agua caerán por su propio peso cuando alcancen el tamaño adecuado, esto ocurrirá cuando la temperatura sea suficientemente baja. Volver

21. Copos de nieve: Se forman cuando la temperatura en las nubes está muy por debajo de los 0 ̊C, el vapor de agua forma directamente cristalitos de hielo, que se adhieren unos a otros formando los copos. Volver

22. Granizo: Los cumulonimbos son nubes con corrientes ascendentes que arrastran hacia arriba (zona mucho más fría) las gotas de agua aunque sean muy grandes, cuando esto ocurre las gotas se congelan originando esferas de hielo que constituyen el granizo, estas bolas pueden caer o volver a ascender varias veces, aumentando de tamaño, y originando el pedrisco. Volver

23. 5. El motor de los agentes geológicos externos. • Los “agentes geológicos externos” son sistemas naturales que modelan la superficie terrestre, dando origen a relieves característicos. • Este modelado lo realizan al erosionar, transportar y sedimentar los materiales arrancados de las rocas. • Los principales agentes geológicos son: el agua (de mares, ríos, lagos, torrentes, etc), el hielo (de los glaciares, etc), el viento. Volver

24. Agentes geológicos externos. Glaciares Viento Erosión Transporte Sedimentación Ríos y arroyos Mar Volver

25. La energía del Sol, junto con la acción de la gravedad, es la que mueve los agentes geológicos externos que modelan la superficie terrestre. • La energía del Sol es la que causa el viento, produce junto con el viento , el oleaje, las corrientes marinas, evapora el agua de la tierra para formar las nubes y posteriormente se producirán las precipitaciones,… Sol Las precipitaciones alimentan glaciares y ríos Diferencias de temperatura en la superficie originan los vientos Evaporación y formación de nubes y vientos El viento causa oleaje y forma dunas Ríos, glaciares y oleaje modelan la superficie Volver

26. 6. El efecto regulador de la hidrosfera. • Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen en contacto, la energía calorífica pasa del más caliente al mas frío hasta que su temperaturas se igualan. Agua fría Energía calorífica Agua caliente El agua puede absorber o ceder mucho calor Volver

27. No todas las sustancias se calientan o enfrían de la misma manera. El aire se calienta rápidamente, mientras que el agua necesita mucho calor para aumentar su temperatura. Por el contrario, el aire se enfría rápidamente, mientras que el agua retiene el calor almacenado durante mucho tiempo. • Durante el verano el mar absorbe toda la energía calorífica que le llega del exterior, aumentando su temperatura poco a poco. • Por tanto en verano, el mar absorbe eficazmente la energía térmica del aire y lo refresca. Por ello los veranos de las zonas costeras no son tan cálidos como los de las zonas interiores. Verano Energía térmica Volver

28. En invierno, el aire se encuentra frío, mientras que el mar está algo más caliente, por tanto el mar cede parte de su energía térmica al aire, calentándolo eficazmente. Por ello los inviernos de las zonas litorales no son tan fríos como los del interior de los continentes. Invierno Energía térmica Volver

29. 7. El uso de la energía solar. • Actualmente, la energía solar se utiliza industrialmente de dos formas: para producir calor y para generar electricidad. 7.1. PRODUCCIÓN DE CALOR CON ENERGÍA SOLAR: Los calentadores solares de agua son dispositivos muy sencillos que constan de dos partes, una tubería metálica fina y larga, de color negro y enrollada en forma de serpentín, que se sitúa sobre una placa negra, tapada con un vidrio que capta y acumula el calor del Sol. Un depósito, donde se acumula el agua caliente, del que se puede extraer directamente el agua para su consumo o par a un circuito de calefacción. Salida de agua caliente Depósito Entrada de agua fría Calor del Sol Tapa de vidrio Serpentín Placa negra Volver

30. 7.2. Producción de electricidad con energía solar.Una célula fotovoltaica es un dispositivo que cuando recibe luz produce electricidad. Normalmente se hacen paneles fotovoltaicos, formados por muchas de estas células, con el fin de obtener una gran cantidad de electricidad. Panel fotovoltaico Luz Electricidad Volver Célula fotovoltaica

31. 8. Impactos ambientales que afectan a la atmósfera. Agujero de la ozonosfera (Polo Sur) 8.1. Deterioro de la ozonosfera o capa de ozono: La ozonosfera es una delgada capa formada por el gas ozono (O₃), situada en la parte alta de la estratosfera. Esta capa evita la entrada de la radiación Ultravioleta dañina, procedente del Sol. La actividad humana vierte a la atmósfera sustancias que deterioran esta capa al destruir el gas ozono, de modo que parte de la radiación puede llegar a la superficie terrestre haciendo peligrosa la exposición de la piel al sol. Volver

32. 8.2. Efecto invernadero y cambio climático. Sin atmósfera Durante el día No habría vida El calor se escaparía al espacio y la Tierra se enfriaría El Sol calienta el suelo y los objetos acumulan calor Con gases invernadero generados por las actividades humanas. Con atmósfera natural Cambio climático. Destrucción de ecosistemas Temperatura idónea Para el desarrollo de la vida El calor es retenido por la atmósfera haciendo que la temperatura media aumente. Parte del calor escapa y parte queda retenida Efecto invernadero antropogénico Efecto invernadero natural Volver

33. Bibliografía. • Libro de texto: Ciencias de la naturaleza 2 ESO. Santillana. • CD: Ciencias de la naturaleza 2 ESO. Recursos multimedia. Santillana.