La Tierra - Atmosfera
La Tierra - Atmosfera
La Tierra - Atmosfera
Fsicoquimica 1 C ESO.
La Tierra.
Qu significa que la Tierra es un sistema?
La Tierra es un planeta parte del sistema solar, compuesto de distintas partes o elementos en
permanente interaccin conformando un sistema. Un sistema es un conjunto organizado de partes
que se relacionan formando un todo y cada parte cumple determinadas funciones. Existen diversos
fenmenos, procesos o aspectos de la vida que constituyen un sistema y pueden pertenecer a
mbitos muy distintos: un sistema puede ser la familia, la ciudad, el campo, el universo, la sociedad,
la economa, entre otros; lo que distingue a un sistema es que est compuesto de partes
interrelacionadas y dependientes, por lo que si cambia una de las partes se modifican las otras,
alterando todo el sistema.
Las partes o subsistemas de la Tierra
Las principales partes que componen la Tierra son los subsistemas de la litosfera, la atmsfera y
la hidrosfera, que cumplen funciones especficas para el desarrollo de la vida en el planeta y
establecen relaciones de influencia mutua, de tal forma que lo que ocurre en un sistema puede
modificar a los otros. Estos tres subsistemas son fundamentales para el desarrollo de la vida:
la atmsfera aporta oxgeno y dixido de carbono; la hidrsfera aporta el agua y modera las
temperaturas; y la litosfera proporciona sales minerales y el soporte para los seres vivos. La parte
donde se desarrollo y sostiene la vida corresponde a la biosfera, que comprende tierra, atmsfera e
hidrosfera.
La litosfera corresponde a la parte slida externa de la Tierra y est constituida por la superficie o
corteza que incluye tanto las tierras emergidas o continentes como los fondos ocenicos. La parte
interna de la Tierra se denomina ncleo, formado por hierro incandescente, con temperaturas
1
La atmsfera
La palabra atmsfera es un trmino compuesto por dos partculas, tomos, que en griego significa
vapor, aire y la palabra esfera. Es decir que es la envoltura gaseosa que cubre a una esfera o cuerpo
celeste o a un planeta. Cada cuerpo celeste tiene una atmsfera propia, de caractersticas
particulares.
Composicin del aire terrestre
Los gases fundamentales que forman la atmsfera terrestre son: Nitrgeno (78.084%), Oxgeno
(20.946%), Argn (0.934%) y Dixido de Carbono (0.033%). Otros gases de inters presentes en la
atmsfera son el vapor de agua, el ozono y diferentes xidos.
Tambin hay partculas de polvo en suspensin como, por ejemplo, partculas inorgnicas, pequeos
organismos o restos de ellos y sal marina. Muchas veces estas partculas pueden servir de ncleos
de condensacin en la formacin de nieblas muy contaminantes.
Los volcanes y la actividad humana son responsables de la emisin a la atmsfera de diferentes
gases y partculas contaminantes que tienen una gran influencia en los cambios climticos y en el
funcionamiento de los ecosistemas.
El aire se encuentra concentrado cerca de la superficie, comprimido por la atraccin de la gravedad
y, conforme aumenta la altura, la densidad de la atmsfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5
kilmetros ms cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15
kilmetros de altura est el 95% de toda la materia atmosfrica.
La mezcla de gases que llamamos aire mantiene la proporcin de sus distintos componentes casi
invariable hasta los 80 km, aunque cada vez ms enrarecido (menos denso) conforme vamos
ascendiendo. A partir de los 80 km la composicin se hace ms variable.
Formacin de la atmsfera
La mezcla de gases que forma el aire actual se ha desarrollado a lo largo de 4.500 millones de aos.
La atmsfera primigenia debi estar compuesta nicamente de emanaciones volcnicas, es decir,
vapor de agua, dixido de carbono, dixido de azufre y nitrgeno, sin rastro apenas de oxgeno.
Para lograr la transformacin han tenido que desarrollarse una serie de procesos. Uno de ellos fue la
condensacin. Al enfriarse, la mayor parte del vapor de agua de origen volcnico se condens,
dando lugar a los antiguos ocanos. Tambin se produjeron reacciones qumicas. Parte del dixido
de carbono debi reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos, algunos de
los cuales se disolveran en los nuevos ocanos.
Ms tarde, cuando evolucion la vida primitiva capaz de realizar la fotosntesis, empez a producir
oxgeno. Hace unos 570 millones de aos, el contenido en oxgeno de la atmsfera y los ocanos
aument lo bastante como para permitir la existencia de la vida marina. Ms tarde, hace unos 400
millones de aos, la atmsfera contena el oxgeno suficiente para permitir la evolucin de animales
terrestres capaces de respirar aire.
La composicin de la atmsfera
Casi la totalidad del aire (un 95%) se encuentra a menos de 30km de altura, encontrndose ms del
75% en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homognea, hasta
el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendra si estuviera compuesto por un
solo gas.
Nitrgeno: constituye el 78% del volumen del aire. Est formado por molculas que tienen
dos tomos de nitrgeno, de manera que su frmula es N 2. Es un gas inerte, es decir, que no
3
78.08% (N2)
Oxgeno
20.95% (O2)
Argn
CO2
0.93% v/v
Nen
Hidrgeno
Helio
Metano
Kriptn
xido nitroso
Xenn
CO
18.2 ppmv
5.5 ppmv
5.24 ppmv
1.72 ppmv
1 ppmv
0.31 ppmv
0.08 ppmv
0.05 ppmv
400 ppmv
Ozono
CFC
Vapor de agua
del ecuador, la tropopausa tiene cerca de 20 kilmetros (12 millas o 65 000 pies) sobre el nivel del
mar. En invierno, cerca de los polos, la tropopausa es mucho ms baja. Tiene cerca de 7 kilmetros
(4 millas o 23 000 pies) de alto. La corriente de aire est debajo de la tropopausa. Este "ro de aire"
se desplaza a 400 km/h (250 mph)!
La troposfera o tropsfera es la capa de la atmsfera terrestre que est en contacto con la
superficie de la Tierra.
Tiene alrededor de 17 km de espesor en el ecuador terrestre y solo 7 km en los polos, y en ella
ocurren todos los fenmenos meteorolgicos que influyen en los seres vivos, como los vientos, la
lluvia y las nieves. Adems, concentra la mayor parte del oxgeno y del vapor de agua. En particular
este ltimo acta como un regulador trmico del planeta; sin l, las diferencias trmicas entre el da
y la noche seran tan grandes que no podramos sobrevivir. Es de vital importancia para los seres
vivos. La troposfera es la capa ms delgada del conjunto de las capas de la atmsfera.
ESTRATOSFERA
Es la capa ubicada por encima de la tropopausa. Esta regin muestra un incremento de la
temperatura en funcin de la altura, debido a que contiene a la capa de ozono que absorbe la energa
de alta intensidad (radiacin ultravioleta) de la radiacin solar. La estratsfera se extiende hasta
aproximadamente 50 km por encima de la superficie terrestre, donde se encuentra la estratopausa.
All es posible encontrar temperaturas de hasta 0 C, aunque segn algunos autores puede alcanzar
incluso los 17 C o ms. Es decir, en esta capa la temperatura aumenta con la altitud, al contrario de
lo que ocurre en las capas superior e inferior. Esto es debido principalmente a la absorcin de las
molculas de ozono que absorben radiacin electromagntica en la regin del ultravioleta.. La
estratsfera, que contiene algo menos del 10% de la masa de la atmsfera, es una regin
qumicamente activa debido a la presencia de mayores niveles de radiacin solar, en particular la
mencionada radiacin ultravioleta. Desde hace algunos aos se considera que esta regin es
importante para la regulacin del clima y sus variaciones son consideradas como indicadores
tempranos de procesos conducentes al cambio climtico.
En la parte baja de la estratsfera la temperatura es relativamente estable, y en toda la capa hay
muy poca humedad.
La estratsfera es una regin en donde se producen diferentes procesos radiactivos, dinmicos y
qumicos. La mezcla horizontal de los componentes gaseosos se produce mucho ms rpidamente
que la mezcla vertical.
La capa de ozono
El ozono (O3) es una sustancia cuya molcula est compuesta por tres tomos de oxgeno, formada
al disociarse los dos tomos que componen el gas de oxgeno. Cada tomo de oxgeno liberado se
une a otra molcula de oxgeno gaseoso (O2), formando molculas de ozono (O3).
6
A temperatura y presin ambientales el ozono es un gas de olor acre y generalmente incoloro, pero
en grandes concentraciones puede volverse ligeramente azulado. Si se respira en grandes
cantidades, puede provocar una irritacin en los ojos y/o garganta, la cual suele pasar despus de
respirar aire fresco por algunos minutos.
El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denominada capa de ozono.
El ozono estratosfrico se forma por accin de la radiacin ultravioleta, que disocia las molculas
de oxgeno molecular (O2) en dos tomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar
estos con otra molcula de O2 formndose el ozono.
El ozono se destruye a su vez por accin de la propia radiacin ultravioleta, ya que la radiacin con
longitud de onda menor de 290 nm hace que se desprenda un tomo de oxgeno de la molcula de
ozono. Se forma as un equilibrio dinmico en el que se forma y destruye ozono, consumindose de
esta forma la mayora de la radiacin de longitud de onda menor de 290 nm. As, el ozono acta
como un filtro que no deja pasar dicha radiacin perjudicial hasta la superficie de la Tierra.
El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como
pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFC), que suben hasta la alta atmsfera donde
catalizan la destruccin del ozono ms rpidamente de lo que se regenera, produciendo as el
agujero de la capa de ozono. El dao que causan cada uno de estos contaminantes es funcin de su
potencial de agotamiento del ozono, esto fue descubierto por los cientficos Mario Molina
(Mxico), Frank Sherwood Rowland (Estados Unidos) y el holands Paul J. Crutzen obteniendo por
ello el Premio Nobel de Qumica en 1995.
Ozono troposfrico
Un letrero de la calidad del aire, sealando un aviso de ozono alto, Gulfton, Houston, Texas.
Tambin denominado ozono ambiental. Se trata de un gas incoloro que se crea a travs de
reacciones foto qumicas entre xidos de nitrgeno (NOx) y compuestos orgnicos voltiles (COV)
derivados de fuentes como la quema de combustible. Es el compuesto ms destacado de los
oxidantes fotoqumicos y forma parte del llamado esmog fotoqumico.
Puede encontrarse en la zona ms baja de la atmsfera, ya que proviene de emisiones naturales de
los seres vivos as como del ozono estratifico descendente. Esto se convierte en un problema puesto
7
que el ozono, en concentracin suficiente, puede provocar daos en la salud humana (a partir de
unos 150 micro-gramos por metro cbico) o en la vegetacin (a partir de 30ppb (partes por billn))
y contribuye a generar un calentamiento en la superficie de la tierra.
Su formacin empieza a partir de la emisin del dixido de nitrgeno (NO 2) e hidrocarburos
(compuestos que reaccionan en la presencia de calor y luz solar para producir ozono).
El mecanismo mediante el cual se genera el ozono en la troposfera es completamente distinto, ya
que a esta altura no llegan las radiaciones ultravioletas. El ozono, en este caso, se forma a partir de
ciertos precursores (NO* - xidos de nitrgeno; y VOCs - compuestos orgnicos voltiles, como el
formaldehdo), contaminantes provenientes de la actividad humana. Estos contaminantes se
disocian formando radicales con radiacin menos energtica, y dichos radicales pueden formar
ozono con el oxgeno molecular.
El conjunto del ozono, NOx y COV forma una neblina visible en zonas muy contaminadas
denominada smog fotoqumico o smog de verano, ya que, en el hemisferio norte, ocurre
generalmente entre los meses de agosto y septiembre.
Toxicidad
Su presencia en la estratosfera protege de las excesivas radiaciones ultravioletas. Es un potente
oxidante detectable a concentraciones por debajo de 0.1 ppm. Es bastante soluble, por lo que su
accin irritante se manifiesta en las vas respiratorias superiores. Aunque no es probable que el
ozono de forma natural aparezca en concentraciones peligrosas para el hombre, es un compuesto
extremadamente reactivo.
Incluso en concentraciones muy bajas el ozono puede ser nocivo para el tracto respiratorio superior
y los pulmones, aun tratndose de una exposicin de corta duracin.
Origen de la capa de ozono
El ozono es la forma alotrpica del oxgeno, que solo est estable en determinadas condiciones de
presin y temperatura. Es un gas compuesto por tres tomos de oxgeno (O3).
Los mecanismos fotoqumicos que se producen en la capa de ozono fueron investigados por el
fsico britnico Sydney Chapman en 1930. La formacin del ozono de la estratosfera terrestre es
catalizada por los fotones de luz ultravioleta que al interaccionar con las molculas de oxgeno
gaseoso, que est constituida por dos tomos de oxgeno (O 2), las separa en los tomos de oxgeno
(oxgeno atmico) constituyente. El oxgeno atmico se combina con aquellas molculas de que
an permanecen sin disociar formando, de esta manera, molculas de ozono, O3.
La concentracin de ozono es mayor entre los 15 y 40 km, con un valor de 2-8 partculas por
milln, en la zona conocida como capa de ozono. Si todo ese ozono fuese comprimido a la presin
del aire al nivel del mar, esta capa tendra solo 3 milmetros de espesor.
El ozono acta como filtro, o escudo protector, de las radiaciones nocivas, y de alta energa, que
llegan a la Tierra permitiendo que pasen otras como la ultravioleta de onda larga, que de esta forma
llega a la superficie. Esta radiacin ultravioleta es la que permite la vida en el planeta, ya que es la
que permite que se realice la fotosntesis del reino vegetal, que se encuentra en la base de la
pirmide trfica.
Al margen de la capa de ozono, mencionemos que el 10% de ozono restante est contenido en la
troposfera, es peligroso para los seres vivos por su fuerte carcter oxidante. Elevadas
concentraciones de este compuesto a nivel superficial forman el denominado smog fotoqumico. El
origen de este ozono se explica en un 10% como procedente de ozono transportado desde la
estratosfera y el resto es creado a partir de diversos mecanismos, como el producido por las
tormentas elctricas que ionizan el aire y lo hacen, muy brevemente, buen conductor de la
electricidad: pueden verse algunas veces dos relmpagos consecutivos que siguen aproximadamente
la misma trayectoria.
Lo cierto es que para 2013, los peligros de la exposicin a los rayos del Sol sin la proteccin del
ozono, llegaron al mundo subacutico y provocaron que las especies que habitan en la Gran Barrera
de Coral de Australia sufran cncer de piel.
El equilibrio dinmico del ozono
Es decir, el oxgeno molecular que se encuentra en las capas altas de la atmsfera es bombardeado
por la radiacin solar. Del amplio espectro de radiacin incidente una determinada fraccin de
9
fotones cumple los requisitos energticos necesarios para catalizar la rotura del doble enlace de los
tomos de oxgeno de la molcula de oxgeno molecular.
Posteriormente, la radiacin solar convierte una molcula de ozono en una de oxgeno diatmico y
un tomo de oxgeno sin enlazar:
Durante la fase oscura, (la noche de una determinada regin del planeta) el oxgeno monoatmico,
que es altamente reactivo, se combina con el ozono de la ozonosfera para formar una molcula de
oxgeno biatmico:
Para mantener constante la capa de ozono en la estratosfera esta reaccin fotoqumica debe hacerse
en perfecto equilibrio, pero estas reacciones son fcilmente perturbables por molculas, como los
compuestos clorados (como los clorofluorocarbonos) y los compuestos bromurados.
En las reacciones vistas, h es energa radiante, en esta reaccin particular, radiacin ultravioleta.
Esta forma de energa es tambin conocida como fotn, que es la cantidad de energa necesaria para
producir una reaccin fotoqumica (mediada por luz) o un proceso fotofsico.
MESOSFERA
Por encima de la estratsfera se encuentra la messfera, donde nuevamente la temperatura decrece
con la altura, hasta la mesopausa que se ubica a unos 85-90 km por sobre la superficie. Aqu la
actividad qumica es aun ms importante, debido a la mayor intensidad de la radiacin solar, que
alcanza a esta capa atmosfrica atenuada slo levemente por la presencia de la capa siguiente.
TERMOSFERA
En esta capa los gases principales (N2, O2, Ar y CO2), ya no se mezclan homogneamente, sino que
forman estratos. Los gases que la conforman, como ocurre con el oxgeno termosfrico, se
encuentran en su estado atmico (O), por efecto de la radiacin solar no atenuada que incluye rayos
X y partculas energticas, como protones y electrones. Es por ello que llegan a ionizarse, formando
la ionsfera o capa ionizada que rodea al planeta. En la termsfera la temperatura crece con la altura
y puede llegar a ser superior a los 1.500C a 300 Km de altura, segn sea el estado de la corona solar.
La ionosfera o ionsfera, es la parte de la atmsfera terrestre ionizada permanentemente debido a
la fotoionizacin que provoca la radiacin solar. Se sita entre la mesosfera y la exosfera, y en
promedio se extiende aproximadamente entre los 80 km y los 500 km de altitud, aunque los lmites
inferior y superior varan segn autores y se quedan en 80-90 y 600-800 km respectivamente. Por
otra parte, algunos consideran que la alta ionosfera constituye el lmite inferior de la magnetosfera,
solapndose ligeramente ambas capas (entre los 500 y 600-800km). La ionosfera tambin se conoce
como termosfera por las elevadas temperaturas que se alcanzan en ella debido a que los gases estn
10
en general ionizados. Si el sol est activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a
1.500 C; sin embargo, estas elevadas temperaturas no se corresponden con la sensacin de calor
que tendramos en la troposfera porque en la termosfera la densidad es muchsimo ms baja. Los
gases aparecen ionizados porque esta capa absorbe las radiaciones solares de menor longitud de
onda (rayos gamma y rayos X) que son altamente energticos.
Entre las propiedades de la ionosfera, encontramos que esta capa contribuye esencialmente en la
reflexin de las ondas de radio emitidas desde la superficie terrestre, lo que posibilita que stas
puedan viajar grandes distancias sobre la Tierra gracias a las partculas de iones (cargadas de
electricidad) presentes en esta capa. Adems, en esta capa se desintegran la mayora de meteoroides,
a una altura entre 80 y 110 km, debido al rozamiento con el aire y dan lugar a meteoros o estrellas
fugaces.
Pero las estrellas fugaces no son el nico fenmeno luminoso que ocurre en esta capa. En las
regiones polares las partculas cargadas portadas por el viento solar son atrapadas por el campo
magntico terrestre incidiendo sobre la parte superior de la ionosfera y dando lugar a la formacin
de auroras.
En la ionosfera, los gases atmosfricos son tan tenues que es posible encontrar electrones libres e
iones positivos. La ionosfera posee por lo tanto propiedades de un gas tenue y de un plasma. La
masa total de la ionosfera es inferior a un 0,1 % de la masa de la atmsfera. Las cargas se separan
por la accin de las radiaciones de alta energa provenientes del Sol. En las capas tenues de la
ionosfera los tiempos de recombinacin de los iones son superiores al periodo da noche por lo que
la ionosfera retiene gran parte de sus propiedades incluso en las regiones no iluminadas del planeta.
Dependiendo del grado de ionizacin de cada nivel de altura pueden encontrarse picos de ionizacin
en capas denominadas "D," "E," "F1," y "F2". Dado que el grado de ionizacin es producido
directamente por la accin solar una actividad anmala del Sol puede alterar las propiedades de la
ionosfera y su capacidad de reflejar las ondas de radio terrestre alterando las comunicaciones en la
Tierra. La estructura de la ionosfera viene marcada por el gradiente de la densidad electrnica.
EXOSFERA
Finalmente y por encima de los 400 km se ubica la exsfera formada principalmente por helio e
hidrgeno, cuyos tomos pueden alcanzar velocidades suficientemente elevadas como para escapar
del campo gravitatorio terrestre.
Se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unos 690 kilmetros de altitud, en
contacto con el espacio exterior, donde existe prcticamente el vaco. Es la regin atmosfrica ms
distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no vara y el aire pierde sus
cualidades fsicoqumicas.
11
OTROS DATOS
- El peso total de la atmsfera terrestre es de 5,3 x 10 18 kg. Un centmetro cuadrado colocado a nivel
del mar recibe un peso de, aproximadamente, 1 kg. Aproximadamente el 90 % de la masa de aire
atmosfrico se encuentra por debajo de la altitud de 15 km, 99 % debajo de los 30 km y el 99,99%
por debajo de los 48 km de la superficie terrestre.
12
Presin atmosfrica
Si sobre una mesa se coloca un objeto pesado, el peso de ese cuerpo ejerce sobre la superficie de la
mesa una cierta presin. Del mismo modo, aunque el aire no es un material muy pesado, la enorme
cantidad de aire atmosfrico que existe sobre un punto de la Tierra hace que su peso total sea lo
suficientemente grande como para que la presin que ejerce sobre ese punto tenga una gran
magnitud.
Ese valor de la presin sobre cualquier punto de la superficie terrestre, que ejerce toda la masa de
aire atmosfrico, recibe el nombre de presin atmosfrica.
Presin atmosfrica: Es la fuerza que ejerce el aire atmosfrico sobre la superficie
terrestre.
Algo importante que debemos considerar. Ya vimos, por el ejemplo inicial, que todo cuerpo genera
una presin, pero esta presin que ejerce depende de su estado (slido, lquido o gaseoso).
Los slidos generan presin solo hacia abajo. Los lquidos generan presin hacia todos sus costados
y hacia abajo. Y los gases generan presin por todo su derredor; o sea, hacia arriba, hacia todos sus
costados y hacia abajo, por la propiedad ms importante que los caracteriza: tienden a ocupar todo
el espacio que los contiene.
La existencia de la presin atmosfrica es evidente, por ejemplo, cuando se utiliza una ventosa: al
comprimirla contra el vidrio eliminando el aire de su interior al soltarla recobra su forma, pero
ahora la presin atmosfrica la mantiene apretada contra la superficie del vidrio.
El aire atmosfrico pesa
La presin atmosfrica normal equivale a la que ejerce a 0 C y a nivel del mar una columna de
mercurio de 76 cm de altura. Ese valor se toma como unidad prctica de presin y se denomina
atmsfera.
13
Unidades de Presin
La presin atmosfrica se suele expresar en mm de mercurio (milmetros de mercurio) o torricelli,
dicindose que la presin normal, a nivel del mar es de 760 mm de Hg. Este valor se llama tambin
una atmsfera. Sin embargo, los hombres del tiempo suelen utilizar otra unidad para medir la
presin: el milibar.
En cualquiera de las unidades, la presin que se considera normal a nivel del mar tiene un valor de 1
atmsfera o, lo que es lo mismo, 760 mm de Hg o 1.012,9 milibares.
Presin atmosfrica y altura
Como la presin atmosfrica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre,
es lgico suponer que cuanto ms alto est el punto, tanto menor ser la presin, ya que tambin es
menor la cantidad de aire que hay en su cima.
Por ejemplo, en una montaa la cantidad de aire que hay en la parte ms alta es menor que la que
hay sobre una playa, debido a la diferencia de nivel. Tomando como referencia el nivel del mar,
donde la presin atmosfrica tiene un valor de 760 mm, se comprueba que, al medir la presin en la
cumbre que se encuentra a unos 1.500 metros sobre el nivel del mar, la presin atmosfrica vale
aproximadamente 635 mm; es decir, la presin disminuye con la altura.
De acuerdo a lo anterior, cuanto mayor sea la altura de la superficie terrestre respecto al nivel del
mar, menor es la presin del aire, puesto que la columna de vidrio del barmetro que queda por
encima tambin es menor. Dicho de otro modo: La presin atmosfrica disminuye con la altura
La disminucin que experimenta la presin con la altura no es directamente proporcional puesto que
el aire es un fluido que puede comprimirse mucho, por lo que las masas de aire ms prximas al
suelo estn comprimidas por el propio peso del aire de las capas superiores y son, por tanto, ms
densas. As, cerca del nivel del mar un pequeo ascenso en altura supone una gran disminucin de
la presin, mientras que a gran altura hay que ascender mucho ms para que la presin disminuya
en la misma medida.
Efectos de la altura en el organismo
Los efectos de la altura sobre el organismo humano son percibidos claramente por los montaistas,
14
15
El agua est en constante movimiento en la naturaleza, ya que pasa de unos lugares a otros y de un
estado a otro: en los mares y ocanos el agua se evapora, el vapor sube a la atmsfera para formar
nubes; por medio de las precipitaciones, el agua de las nubes regresa a la tierra donde es
aprovechada por vegetales y animales; otra parte escurre por la superficie en los ros o en el
subsuelo como las aguas subterrneas hasta llegar al mar, completndose as el ciclo del agua.
Los seres vivos tambin intervienen en el ciclo del agua: los arboles por ejemplo, mueven gran
cantidad de agua, ya que la absorben del suelo por sus races y pierden parte de ella por sus hojas.
Radiaciones electromagnticas
Ondas de radio, microondas, rayos X, radiacin ultravioletas, luz visible, infrarrojos
La radiacin electromagntica esta formada por la combinacin de campos elctricos y magnticos,
que se propagan a travs del espacio en forma de ondas portadoras de energa. Las ondas
electromagnticas tienen las vibraciones perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda.
Por tal motivo, se las clasifica entre las ondas transversales. Las ondas electromagnticas viajan a
travs del espacio, y no necesitan de un medio material para propagarse.
Albert Einstein, en su teora especial de la relatividad, dio con la solucin terica que explica la
constancia de la velocidad de la luz, que desde la 17 Conferencia General de Pesos y Medidas de
1983 se acord fijar 299.792.458 m/seg, aunque de ordinario suele decirse que es de 300.000
km/seg.
Tambin desde 1983, se define la unidad de longitud Metro, como la distancia recorrida por la luz
en el vaco en 1/299.792.458 de segundo. Estas determinaciones se tomaron debido a la enorme
importancia del valor que tiene esta constante en astronoma.
El comportamiento de las radiaciones electromagnticas depende de su longitud de onda. Cuando la
radiacin electromagntica interacta con tomos y molculas puntuales, su comportamiento
tambin depende de la cantidad de energa que lleve. Este dato es importante cuando se analiza la
influencia de las ondas electromagnticas producidas por un microondas, por un telfono mvil, por
las antenas de telefona mvil o por los cables de alta tensin.
Banda
Rayos gamma
Rayos X
10 nanmetros = 10 * 10-9 m
Ultravioleta extremo
Ultravioleta cercano
Luz visible
Infrarrojo cercano
Infrarrojo medio
50 micrmetros = 50 * 10-9 m
1 milmetro
Infrarrojo lejano
10 picmetros = 10 * 10-12 m
16
Microondas
30 cm
1 metro
650 metros
10 kilmetros
10 metros
180 metros
10 kilmetros
17
Los rayos X son una radiacin electromagntica no perceptible por el ojo humano; a causa de su
corta longitud de onda (entre 0,1 y 10 nanmetros), pueden atravesar cuerpos opacos e impresionar
pelculas fotogrficas.
Desde su descubrimiento, han sido muy utilizados en medicina. Sin embargo, requieren de control
sistemtico pues un exceso de radiaciones, pueden causar dao al organismo humano.
Tienen frecuencias que abarcan el rango de 30 a 3.000 PetaHz ( 5.000 veces la frecuencia de la luz
que puede percibir el ojo humano).
18
La luz puede modularse y as ser usada para transmitir informacin. Las ondas de luz pueden
transmitirse en el espacio libre usando un haz de luz lser o bien a travs de un cable de fibra ptica.
Las ondas inmediatamente ms largas que la de la luz, son las llamadas microondas.
Las que son imediatamente ms cortas que las de la luz, son los rayos ultravioletas.
Estas radiaciones tienen longitudes de ondas muy variadas. El ojo humano est adaptado para
reaccionar solamente ante unas pocas longitudes de ondas: a estas radiaciones las llamamos 'luz
visible'. La luz que vemos, los colores, son las radiaciones de longitud de onda adecuada a nuestros
ojos y que son reflejadas por los cuerpos que las reciben.
Cuando una superficie (cabellos, jersey, pared, flor) absorbe todas las longitudes de ondas de luz,
excepto las longitudes que corresponden al rojo, solamente la "luz roja" se refleja en esa superficie
y nosotros la vemos de color rojo.
Cuando vemos un cuerpo de color azul, significa que ese cuerpo absorbe todas las otras longitudes
de ondas visibles, excepto las correspondientes al azul. Solamente es reflejada la luz azul.
Si un cuerpo absorbiera por completo todas las longitudes de ondas de luz visible, no veramos ese
cuerpo. Sera invisible.
19
Las microondas son ondas electromagnticas definidas en el rango de frecuencias situado entre
300 MegaHz y 300 GigaHz, que corresponden a longitudes de onda desde 1 mm a 30 cm.
Una de las aplicaciones ms conocidas de las microondas es el horno microondas, que usa un
magnetrn para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen
vibrar las molculas de agua, lo cual genera calor; como la mayor parte de los alimentos contienen
un importante porcentaje de agua, pueden ser fcilmente calentados de esta manera. Tenga
precaucin al calentar agua en un microondas.
En la industria de armamentos, se pueden utilizar las microondas como arma no letal, para provocar
un aumento de la temperatura corporal de un individuo situado a una distancia de hasta 500 metros,
que lo deja incapacitado momentnea o permanente.
En telecomunicaciones, se las utiliza tambin pues pasan a travs de la atmsfera con menos
interferencia que otras longitudes de onda mayores. Tambin hay ms ancho de banda en el espectro
de microondas que en el resto del espectro de radiofrecuencias.
Las ondas de radio utilizadas tienen longitudes que van desde 1 metro (onda corta) hasta 10
kilmetros (onda larga).
Normalmente, las ondas de radio estn caracterizadas por las frecuencias correspondientes a estas
longitudes de ondas.
20
21