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MODULO 10

Fenómenos atmosféricos y cambio

climático
FIS-09

1. Mecanismos fisicoquímicos en la regulación del clima

En la actualidad se habla de la escasez de agua y su relación con las plantaciones forestales, por
ejemplo, el eucaliptus. Este árbol consume mucha agua y seca los arroyos con consecuencias en
las comunidades cercanas a estas plantaciones. También hay una relación con el incremento de
los incendios forestales, siendo nuestro medio ambiente el que se daña producto de las acti-
vidades humanas. no solo se agota el recurso forestal, sino que además se erosiona el suelo
producto de la replantación, se agota el agua, aumenta el dióxido de carbono, y se altera la fauna.
Lo que no vemos, es que al destruir nuestro planeta nos estamos destruyendo a nosotros mismos
y a toda vida que lo habita.
El medio ambiente se define como: “El conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y
sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los
seres vivos y las actividades humanas”. Lo anterior fue acuñado en la Conferencia de las Nacio-
nes Unidas para el Medio Ambiente Humano, celebrada en Estocolmo en 1972.

a. Mecanismos fisicoquímicos en los fenómenos que afectan la atmósfera e hi-

drosfera

La atmosfera y la hidrosfera son dos subsistemas que constituyen la máquina climática. Son
capas fluidas ya que están conformadas de aire y de agua respectivamente. La máquina
climática regula el clima planetario y está formada por la interacción de la atmósfera (A),
hidrosfera (H), geosfera (G), la biosfera (B) y la criosfera (C). La hidrosfera la conforman los
océanos y ríos, la geosfera es la parte sólida y mineral, la biosfera la conforman los seres
vivos, y la criosfera los hielos. Nuestro planeta es un sistema en equilibrio dinámico desde
un punto de vista térmico ya que autorregula su temperatura.

Los huracanes son un ejemplo de la interacción entre

las dos capas fluidas. Ellos son generados debido a
la fuerte insolación en los océanos cerca del ecuador
terrestre. La evaporación forma nubes que giran en
torno a un eje central denominado ojo del huracán.

El avance del huracán genera destrucción en su

paso.
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La máquina climática es un sistema complejo y debe ser estudiado usando modelos. Está
constituido por la atmósfera y la hidrosfera terrestre. Su funcionamiento se basa en la exis-
tencia de un gradiente entre dos puntos. Un gradiente es la diferencia entre dos puntos de
un parámetro atmosférico como la temperatura, la humedad o la presión. La existencia de un
gradiente en la presión, temperatura, humedad o densidad genera un movimiento de cir-
culación del fluido que amortigua las diferencia entre un extremo y el otro. Siendo el ciclo del
agua lo que constituye la interacción más importante de la máquina climática.

Para el caso de la atmosfera, la circulación producida entre dos puntos genera el viento. En
el caso de la hidrosfera, la circulación genera las corrientes oceánicas. Entre más grande es
el gradiente, es mayor la circulación que se genera. El comportamiento de la atmosfera e
hidrosfera es distinto debido sus diferencias en:

• La densidad del aire, que es 773 veces inferior a la del agua

• El agua, que es poco compresible en comparación al aire
• El aire, que tiene mayor movilidad
• La hidrosfera, que tiene mayor capacidad de almacenar una gran cantidad de radia-
ción solar en forma de energía térmica
• El agua, que tiene una mayor capacidad de conducción del calor que el aire.
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b. La atmósfera como filtro protector

La radiación que nos llega del Sol es de tipo electromagnética, y la atmósfera es permeable
a la luz visible. Pero una parte de ella es reflejada hacia el espacio exterior. Esta reflexión se
conoce con el nombre de albedo y la mayor parte es reflejada por superficies blancas como
las nubes o los casquetes polares, pero también por el suelo, superficies nevadas y en zonas
desprovistas de vegetación. Entre más clara sea la superficie, mayor es la cantidad de luz
reflejada y menor su temperatura.

Las capas superiores de la atmosfera reflejan cerca de un 22,5 % de la radiación solar incidente
sobrela Tierra, devolviéndola al espacio. El resto de radiación es filtrada por los gases que
constituyen la atmósfera antes de llegar a la superficie de la Tierra. Estos gases son, por
ejemplo,el ozono (O3) que absorbe el ultravioleta, el vapor de agua y el oxígeno que absorben
el infrarrojo inferior a los 1,5 [μm]. El infrarrojo entre los 1,5 y 2,0 [μm] es absorbido por el
dióxido de carbono y el vapor de agua.

Entre los 90 y 100 [km] de altura la composición del aire es homogénea y recibe el nombre
de homósfera. Sobre esta capa está la heterósfera, lugar donde se producen las reacciones
químicas que alteran la composición del aire, pero estos nombres no se utilizan mucho. La
atmosfera es dividida en capas concéntricas separadas por cambios en los patrones de
variación de la temperatura.

La Troposfera abarca desde la superficie terrestre hasta unos 12 – 17 [km] de altura. En

esta capa hay una disminución paulatina de la temperatura que parte en unos 15 °C hasta
-70 °C en la parte superior cerca del ecuador o unos -45°C cerca de los polos. La temperatura
varía unos 0, 65 °C cada cien metros en promedio, esto se conoce como gradiente vertical
de temperatura. En la troposfera se concentra el 80% de los gases atmosféricos, lo que
genera que la presión atmosférica descienda desde unos 1013 milibares en su parte baja
hasta unos 200 milibares en la parte superior. Esta capa es la responsable del efecto
invernadero, y en ella, debido a la gran movilidad del aire se genera la formación de vientos,
nubes y precipitaciones.
La Tropopausa se caracteriza porque la temperatura
del aire no varía con la altitud y es en promedio de unos
– 56 °C, y empieza luego de la troposfera. Lo anterior
significa que las nubes no pueden crecer verticalmente,
y al llegar a la tropopausa dejan de subir y se topan con
una pared de cristal expandiéndose hacia los lados for-
mando una especie de yunque. Esto evita la convección
del aire y confina el clima a la troposfera.

La Estratosfera empieza luego de la tropopausa hasta unos 50 [km] de altura. En esta capa
la temperatura aumenta con la altitud hasta alcanzar unos 10 °C, esto se debe a la absor-
ción de la radiación ultravioleta debido a las moléculas de ozono. Luego viene la Mesosfera,
en ella hay una fuerte disminución de la temperatura, que alcanza unos – 80 °C, y terminaa
una altitud de unos 80 [Km] (mesopausa).
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La Ionosfera o Termosfera, se considera la última capa de la atmósfera, pero en algunos

textos se habla de otra capa, llamada exosfera. La temperatura aumenta con la altitud, al-
canzando unos 1000 °C a 800 [Km] de altitud debido a la absorción de rayos x y rayos gamma
por parte de moléculas de nitrógeno y oxígeno. Estas radiaciones arrancan electrones de las
moléculas las cuales se transforman en iones de carga positiva.

El roce entre las moléculas ionizadas con los electrones provenientes del Sol, dan origen a
las auroras boreales y australes. Además, en esta capa rebotan algunas ondas de radio
permitiendo el uso de las comunicaciones.

c. Efecto invernadero

La transferencia de energía radiante entre el Sol y la superficie terrestre, entre ésta y el

espacio, está condicionada por la atmósfera y recibe el nombre de efecto invernadero. Esto
permite un equilibrio de la temperatura en la superficie terrestre, que hace posible el desa-
rrollo de la vida. De no existir el efecto invernadero, la temperatura media sobre la superficie
terrestre sería de unos 40 [°C] inferior a lo actual, es decir, en unos – 25 [°C] con respecto a
los 15 [°C] considerados como temperatura ambiente.

El aire atmosférico es diatérmico, es decir, no se calienta a causa de la radiación solar di-

recta. Posee algunos gases de tres o más moléculas que le dan la propiedad de retener la
energía de la radiación infrarroja que emite la Tierra.

La Tierra emite energía infrarroja que va desde los 2 hasta los 60 [μm]. La salida de esta
radiación al espacio también es filtrada por la atmósfera que es muy absorbente y deja pe-
queñas ventanas de escapa, estas van aproximadamente de 2 a 2.5 [μm], de 4 a 4,5 [μm], y
de 8 a 15 [μm].

Para la banda entre 2 y 2,5 [μm] los gases absorbentes son el vapor de agua, el dióxido de
carbono (C2O) y el metano (CH4). En la banda de 4,5 a 8 [μm] son el vapor de agua (H2O), el
dióxido de carbono y el óxido nitroso (N2O). A partir de los 15 [μm] son el vapor de agua y el
dióxido de carbono. Toda esta energía absorbida es re - irradiada y retorna a la superficie
terrestre, aumentando la temperatura ambiente.

El problema radica en que las actividades humanas han aumentado la concentración de los
gases de efecto invernadero (GEI). Por ejemplo, el ozono que se concentra en la troposfera
es considerado actualmente como un contaminante ya que hoy en día principalmente es
producto de las emisiones de actividades humanas. Se produce cuando ciertos gases reac-
cionan con la luz, por ejemplo, compuestos volátiles (COVs), metano y óxido nitroso. Por otro
lado, el metano que es producido de la putrefacción anaeróbica de los vegetales. Hoy en día
también es producido por vertederos, por procesos digestivos del ganado rumianteya que
ha aumentado la actividad ganadera, y puede emanar de yacimientos petroleros. El uso
indiscriminado de fertilizantes ha provocado un aumento del óxido nitroso en la atmósfera,
también la quema de combustibles fósiles y biomasa que se relaciona con la formación del
ozono de la troposfera. La actividad humana no ha afectado la concentración del vapor de
agua.
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OBSERVACIÓN

El término para referirse a las actividades humanas que modifican las concentraciones
de los gases de efecto invernadero se conocen como actividades antropogénicas. Este
tipo de actividades hace referencia a los efectos, procesos o materiales que son el re-
sultado de actividades humanas sin considerar los de causas naturales.

d. Impacto ambiental
Se entiende por impacto ambiental, cualquier modificación en la composición como en las
condiciones del entorno debido a la acción humana. Debido a esto, se transforma su estado
natural y el entorno se daña. Las causas más frecuentes de los impactos ambientales son:

• Cambios en el uso de los suelos: Actividades agrícolas, ganadería, industria, de-

forestación y urbanización

• Contaminación: Emisión de sustancias a la atmósfera, vertidos a las aguas, resi-

duos al suelo, ruidos, cambios térmicos, radiaciones

• Cambios en la biodiversidad: Introducción de especies foráneas

• Sobreexplotación: Sobrepastoreo, extracción masiva de recursos naturales, caza

y pesca

• Abandono de actividades humanas: Por ejemplo, un campesino al migrar a la ciu-

dad, abandonan las tierras y por falta de cuidado se erosionan. Al explotar una mina
y abandonarla, se altera el ambiente porque no se hizo un proceso de rehabilitación.

Los impactos ambientales se clasifican en: local, regional y global. Cuando el impacto es
de tipo local, la contaminación del territorio se limita a ciudades. El aire está contaminado, el
vertido de aguas afecta a una zona concreto como un río, y la urbanización de reservas
naturales.

El impacto es de tipo regional cuando la contaminación

puede afectar a varios países. Hay, por ejemplo, contami-
nación de las aguas de un río, hay mareas negras, y lluvia
ácida. Si el impacto es de tipo Global, la contaminación
puede afectar a todo el planeta. En este tipo de impacto
hay pérdida de biodiversidad, disminución de la capa de
ozono, aumento del efecto invernadero, cambio climático
y escasez de agua.
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e. La huella ecológica

La huella ecológica es un indicador ambiental para representar

gráficamente el impacto de las actividades económicas e in-
dustriales en relación con el territorio que ocupa la población.
Además, define la superficie de tierra productiva que se nece-
sita para sostener la población de un territorio en concreto en
función de su nivel de vida y de consumos. En resumen, es
una forma simple de evaluar si el consumo actual de recursos
es o no sostenible, y aplica para un país o todo el planeta.

Este esquema representa el área de un territorio ecológicamente productivo, donde se inclu-

yen cultivos, pastos, bosques o ecosistemas acuáticos, que es necesaria para producir los
recursos utilizados y asimilar los residuos producidos.

La huella ecológica considera:

• La cantidad de hectáreas utilizadas para urbanizar, generar infraestructuras y cen-

tros de trabajo.
• Las hectáreas necesarias para proporcionar el alimento vegetal necesario
• La superficie necesaria para pastos que deben alimentar al ganado
• La superficie marina necesaria para producir el pescado
• Las hectáreas de bosques necesarias para asumir el consumo diario que provoca el
consumo energético.
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De acuerdo con un informe realiza por las Naciones Unidas, estima que el consumo mundial es de
2,85 unidades de superficie por persona. Esto es un 30% superior a la disponibilidad ecológica de la
Tierra. El gráfico que se muestra a continuación pertenece al registro de la huella ecológica entre los
años 1961 y 1998. Este gráfico muestra que ya se sobrepasó el 100% de la capacidad ecológica de
la Tierra para sustentarnos. Se estima que para el año 2030 se necesitarán dos planetas Tierras
completos para sustentarnos.

f. Protocolo de Kyoto

El protocolo de Kyoto es un acuerdo internacional y un instrumento jurídico que las naciones

unidas ratifican voluntariamente. No pretende erradicar las emanaciones de dióxido de car-
bono, sino que las naciones desarrolladas logren estabilizar y llegar a reducir sus emisiones
de seis tipos de GEI. Estos deben lograrlo mediante la promoción de alternativas de produc-
ción energética para frenar a largo plazo el cambio climático antropogénico para proteger la
vida.

g. Contaminación atmosférica y la responsabilidad humana

Los contaminantes atmosféricos son las sustancia y formas de energía que en concentra-
ciones determinadas pueden causar molestias, riesgos a seres vivos, o bien su origen deriva
de alteraciones en el funcionamiento de ecosistemas, en bienes materiales y el clima.

Las fuentes de contaminación pueden ser naturales y artificiales o antropogénicas.

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El empleo de combustibles fósiles como una base

energética, contribuye al incremento de la contami-
nación atmosférica. Esto es consecuencia de una
contaminación química debida a la presencia en el
aire de gases y partículas. También es consecuencia
de una contaminación energética debida a las formas
de energía tales como la radiación electromagnética
y ondas mecánicas que generan vibraciones y rui-
dos.
Para una fuente de contaminación natural, pode-
mos encontrar la respiración de los seres vivos ya
que aumenta la cantidad de dióxido de carbono en la
atmósfera que contribuye al aumento de la tempera-
tura por efecto invernadero, la descomposición ana-
eróbica de materia orgánica que produce el metano,
y los vegetales que generan polen y esporas.

También están las erupciones volcánicas, que al igual que las nubes tienen un doble efecto en la
atmósfera. Por ejemplo, si se inyecta una gran cantidad de polvo y compuestos de azufre como el
dióxido de azufre (SO2), y el ácido sulfhídrico (H2S), se produce un descenso de la temperatura, y el
polvo atmosférico impide la entrada de radiación solar. El SO2 reacciona con el agua de la atmósfera
y se generan espesas brumas constituidas por el ácido sulfúrico (H2SO4) que actúa como pantalla
solar. Cuando las emisiones de gas y cenizas alcanzan una gran altitud, se provoca un descenso en
la temperatura y tardan mucho tiempo en desaparecer durante las precipitaciones que constituyen
un mecanismo de autolimpieza de la atmósfera. Los incendios forestales son fuentes de emisión de
partículas sólidas, monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono, y las descargas eléctricas que
ocasionan la formación de óxidos de nitrógeno.
Para una fuente de contaminación artificial o antropogénica, la responsabilidad es por las activi-
dades de las personas. Este tipo de contaminación viene de la utilización de combustibles fósiles
como el carbón, el petróleo y los gases que dan lugar a millones de toneladas de partículas sólidas
año tras año. La contaminación atmosférica se debe principalmente a esta causa. Otros tipos de
contaminación por actividades humanas son la instalación de combustible industrial, eliminación de
residuos sólidos, almacenamiento de productos petrolíferos y químicos, industrias agroalimentarias,
metalurgia, extracción mineral, tráfico, calefacción, entre otras. El esquema muestra una tabla con
las cantidades de contaminación natural y de origen artificial.

2. Efectos globales de la contaminación atmosférica

Los efectos globales abarcan la totalidad del planeta Tierra, y solo pueden ser mitigados si se
actúa sobre su propio origen. Entre ellos tenemos el cambio climático, el calentamiento global, el
adelgazamiento de la capa de ozono, la lluvia ácida y el smog.
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a. Cambio climático

El cambio climático se produce por la acumu-

lación de gases de efecto invernadero en la
atmósfera. El aumento del efecto invernadero
debido al incremento de las emisiones de dió-
xido de carbono, no puede ser contrarrestado
por la fotosíntesis de las plantas por culpa de
la deforestación. Tampoco puede ser contra-
rrestado por su transformación y almacena-
miento como carbonatos en el medio marino.

El aumento de dióxido de carbono conduce a un aumento de la temperatura global entre

unos 2 y 3.5 [°C]. Las diferencias de temperaturas no serían iguales en todo el planeta. En
latitudes altas, el calentamiento sería mayor, y las áreas continentales se calentarían más
rápido que el mar. Además, habría un aumento de las precipitaciones en todo el planeta, pero
con una distribución variada de la temperatura.

Debido a la expansión térmica, se provoca el deshielo de las zonas heladas cuya conse-
cuencia directa es la subida del mar. Lo anterior produciría inundaciones en las regiones
costeras, siendo las zonas más afectadas el sur de Europa, África, y el sur y sureste de Asia,
sobre todo los sectores costeros que están urbanizados. Durante el siglo XX la elevación
promedio de los mares fue entre 10 y 20 [cm], y se ha detectado un incremento en la tem-
peratura de las aguas.

Habría cambios en las corrientes oceánicas, en la temperatura y salinidad de las aguas con
consecuencia en la biodiversidad marina. Para solucionar todo lo anterior, habría que reducir
el consumo de combustibles fósiles. Entre otros fenómenos se encuentran, por ejemplo, las
sequías, los huracanes, y los tornados.
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b. Calentamiento global

El calentamiento global es el aumento de la temperatura

media de los océanos y el aire cerca de la superficie de la
Tierra que se produce desde mediados del siglo XX.

Durante el siglo XX, la mayor parte del incremento de la

temperatura fue causada por las concentraciones en au-
mento de gases de efecto invernadero. Desde 1960 estos
gases han calentado los ecosistemas aproximadamente
1°C. Lo anterior, se debe a la utilización de combustibles
fósiles y la deforestación. Se plantea que, debido al resul-
tado del aumento de concentraciones de partículas at-
mosféricas en suspensión, habría un oscurecimiento glo-
bal. Estas partículas bloquean parte de la radiación solar
antes de que alcance la superficie terrestre, y esto está
parcialmente enmascarado por los efectos de los gases
de efecto invernadero.

Se plantea mediante modelos matemáticos que es posible que la temperatura de la superfi-

cie terrestre aumente entre 1,5 y 5,7 °C entre los años 1990 y 2100. Se espera que el
calentamiento y el aumento del nivel del mar sigan durante más de un milenio pese a que se
puedan estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero.

El calentamiento global, no solo puede causar que aumente el nivel del mar. También puede
causar cambios en los patrones de las precipitaciones que generarían inundaciones y se-
quías. Se esperaba que el calentamiento global sea más intenso en el Ártico, y la evidencia
más sustancial de esto es el retroceso de los glaciares, el permafrost (parte del suelo per-
manentemente congelado) y el hielo marino.
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c. Adelgazamiento de la capa de ozono

El ozono que se encuentra concentrado en la troposfera es un gas de efecto invernadero,

mientras que el ozono ubicado en la estratosfera protege a la biosfera de la radiación ultra-
violeta, y recibe el nombre de “capa” de ozono, aunque no sea un objeto propiamente tal.

Hace dos mil millones de años atrás, la fotosíntesis de las algas verde - azules inicia la
liberación de oxígeno molecular a la atmósfera primitiva. A grandes alturas, el O2 radiado por
los rayos ultravioletas permitió la formación de la molécula de ozono (O 3). Se estima que la
capa alcanzó un grosor suficiente para brindar protección desde hace unos 600 millones de
años. Antes de esto, solo era posible la vida bajo el mar.

El actual debilitamiento y agujero de la capa de ozono fue responsabilidad de las actividades

humanas. El ozono se forma principalmente en torno al ecuador, donde la radiación solar
incidente es alta en todo el año. Su producción aumenta en épocas de máximo solar, esto es
cada once años. A continuación, se representa la reacción fotoquímica que ocurre cuandouna
molécula de oxígeno es irradiada por radiación solar ultravioleta.
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Este ciclo es complementado por la acción de los vientos de gran altura, que reparten el ozono por
todo el planeta. Este proceso que ocurre de forma natural permite disponer de una concentración de
ozono que evita el paso de la radiación ultravioleta dañina para la biodiversidad del planeta. Un
agente externo desequilibraría el proceso.

Debido a la falta de radiación incidente en los polos durante el invierno, no hay formación de ozono
en ellos. Como consecuencia de esto, disminuye su concentración en forma natural. Lo habitual es
que en la primavera las concentraciones de ozono disminuyan, volviendo a niveles normales durante
verano y otoño. La reacción fotoquímica es regulada por la temperatura; si la temperatura aumenta,
disminuye la producción de ozono, y se equilibra la producción de ozono en el ecuador. En 1985 se
descubrió que los niveles de ozono en la Antártica bajaban drásticamente en primavera, y se hizo
prioritario resolver ese misterio.

La concentración de ozono se mide en Dobson (UD) que equivale a 2,69 x 10 16 moléculas de O3 por
centímetro cuadrado e indica la densidad de este gas. Siendo el rango considerable como normal
entre los 300 y 500 [UD]. El agujero de la capa de ozono recibe ese nombre porque la capa tiene una
zona delimitada con concentraciones que están bajo las 220 [UD] y el más grande se ubica
directamente sobre la Antártica.

Sobre el Ártico también se encuentra un agujero en la capa de

ozono, pero es de menor tamaño. El agujero de ozono del polo
sur es más grande ya que al ser un continente, durante el invierno
se asentará sobre este lugar un anticiclón continental. El aire que
cubre este anticiclón es muy frío y la troposfera es más baja que
en verano, formándose nubes de hielo a altitudes superiores,
esto es en la estratosfera. Este tipo de nubes recibe el nombre de
nubes estratosféricas polares (NEP) y se forman a temperaturas
inferiores a – 83 [°C] que son condiciones que solo ocurrenen la
Antártica.
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Los productos químicos que dañan la capa de ozono estratosférico son los clorofluorocarbonados
(CFC), los usados en extensión de incendios (halones o CFBr), los hidroclorofluorocarbonados
(HFC), el bromuro de metilo, el metilcloroformo (MCF), y el tetracloruro de carbono. Este tipo de
productos se encuentran en los frigoríficos, los aerosoles, las espumas plásticas y los sistemas de
prevención de incendios. A continuación, se representa la reacción fotoquímica de la destrucción del
ozono.

Los CFC y los halones son muy estables y pueden tener una vida media mayor de cien años, y al ser
liberados a la atmósfera no son degradados y alcanzan la estratosfera. Luego, al ser irradiados por
luz ultravioleta, estos compuestos se descomponen muy rápido dando lugar a radicales de cloro o
bromo. Estos radicales comienzan una cadena de reacciones químicas que destruyen el ozono
estratosférico. Hoy en día, se estima que un radical de cloro, antes de ser neutralizado, puede des-
truir cien mil moléculas de ozono estratosférico.
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3. Mecanismos físicos en la dinámica de la hidrosfera

La hidrósfera está constituida en un 97.3 % por los océanos, y el 2.3 % restante lo constituyen los
ríos, glaciares, aguas subterráneas y una pequeña parte en la atmósfera, en el suelo o formando
parte de la materia viva.

Gracias a que el agua posee un elevado calor específico, la hidrósfera actúa como regulador térmico.
Al tener un elevado calor específico, el agua es capaz de absorber y almacenar por más tiempo una
gran cantidad de energía calorífica. De esta manera, los océanos se calientan y enfrían más lento
que un continente, y los lugares junto al mar tendrán una menor diferencia entre las temperaturas
máximas y mínimas diarias y estacionales con respecto a lugares situados al interior del continente.

a. Corrientes oceánicas
Las corrientes oceánicas pueden ser superficiales y profundas. Además, son un método del
transporte de la energía térmica más eficiente que el sistema atmosférico.
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El Océano Global es el conjunto formado por todos los mares y océanos del planeta, y su estudio
tiene importancia para el cambio climático ya que es un importante almacén de dióxido de carbono,
y un transporte de calor o nubosidad.

Las corrientes de tipo superficial realizan una trayectoria

que es condicionada por los vientos alisios. Estos vientos
soplan de este a oeste y arrastran las aguas en ese
sentido. También, empujan las nubes y junto a ellas, las
precipitaciones hacia el oeste. De esta manera, se da
lugar a una aridez en la zona continental situada al este.
En el hemisferio norte, el sentido eshorario, mientras que
en el hemisferio sur es antihorario.

Las corrientes profundas se originan por las diferencias en la densidad del agua. La densidad au-
menta cuanto más fría y/o salada se encuentre el agua, y tiende a hundirse dando lugar a una circu-
lación termohalina conocida como cinta transportadora oceánica.
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b. Agentes contaminantes

La contaminación del agua es la acción y efecto de introducir materias o formas de energía,

o inducir condiciones en el agua de forma directa o indirecta que impliquen una alteración
perjudicial de su calidad, en relación con los usos posteriores o con su función ecológica. La
contaminación ya sea por causas naturales o artificiales afecta a las aguas continentales y
marinas.

Las fuentes de contaminación naturales son,

por ejemplo, las precipitaciones que arrastran
sustancias presentes en la atmósfera como el
polen y gases, y las escorrentías que llevan
componentes del suelo.

Las fuentes de contaminación artificiales son,

por ejemplo, las originadas por las actividades
humanas como el vertido de residuos sólidos y
químicos al agua. Esto es, desechos domésti-
cos, sanitarios, industriales, agrícolas, mineras
y forestales.

De acuerdo con el tipo de contaminante

presente en el agua, encontramos los de tipo
químico, biológico y físico. Podemos referirnos a
uncontaminante químico cuando hay presencia
de sustancias como el azufre, plomo y arsénico,
como el caso de ciudades del norte de Chile.

La contaminación es de carácter biológica, cuando hay presencia de microorganismos como virus,

cianobacterias, bacterias, algas, protozoos y hongos en el agua. Y es de tipo física, cuando hay
contaminación térmica o calentamiento de las aguas por el vertido de sustancias utilizadas como
refrigerante en termoeléctricas, centrales nucleares, y empresas siderúrgicas.

La presencia de partículas o sólidos coloidales o muy finos en suspensión ya sea de tipo orgánico
(restos de animales o vegetales) o de tipo inorgánicos (lodo y arena) producen que el agua se vea
turbia. Los residuos radiactivos debido a las actividades de centrales nucleares o de hospitales ge-
neran contaminación radiactiva del agua.

El código QR te permitirá acceder a un

breve video donde se muestra un rio de
basura.
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4. Uso eficiente de los recursos energéticos

Las fuentes de energía que se utilizan son producto de la Revolución Industrial y no son reno-
vables. Por tanto, se agotan a medida que transcurre el tiempo. Lo anterior, hace pertinente la
búsqueda de nuevas fuentes de energía que sean baratas, limpias y renovables.

En la actualidad el 79,6 % de la energía usada proviene de combustibles fósiles, entre ellos

podemos nombrar: el carbón (antracita, hulla, lignito y turba), el petróleo, y el gas natural. Su
utilización conlleva contaminación debido a la emisión de gases como el dióxido de carbono.
Pero no se puede abandonar de un día para otro su utilización hasta que se disponga de fuentes
de energías nuevas que sean un sustituto de los combustibles fósiles. Ejemplos de ello son la
utilización de energía eólica y solar.

El ahorro de energía es considerado un nuevo tipo de energía. Para generar este ahorro, un
mecanismo eficiente es la cogeneración de energía. Por ejemplo, a partir de una fuente única
de combustible se produce vapor de agua y electricidad. Entre las medidas que pueden ser
consideradas para el uso de eficiente de la energía, se tiene:

• El aumento de la eficiente del sistema eléctrico

• La valorización del costo de la energía consumida
• La reducción del consumo energético en todos los sectores
• El ahorro personal de la energía, por ejemplo, el reciclado.

La eficiencia energética es toda acción humana dirigida a optimizar la razón entre consumo
energético y los beneficios obtenidos de este consumo. Pero, todo lo anterior no es sostenible
sin un cambio cultural. Como individuos que formamos parte de un sistema; debemos entender
y comprender que estamos acabando con nuestro planeta, y es nuestra misión tomar y generar
conciencia al colectivo del uso y sobreexplotación de recursos para generar energía. Cuyo fin
último es cuidar el planeta en el que vivimos.

El tener un manejo energético ineficiente conlleva al agotamiento de las reservas energéticas

no renovables, un alto impacto medioambiental, y una mala salud en los trabajadores. Por ejem-
plo, de acuerdo con el ritmo de consumo actual de recursos, se estima que las reservas de
petróleo alcanzan para unos cuarenta años, para el gas natural es de unos sesenta años, y para
el carbón unos ciento cincuenta años.

Para profundizar sobre la eficiencia

energética en nuestro país, accede es-
caneando este código QR, a la página
oficial de la Agencia Chilena para la
Eficiencia Energética.

OBSERVACIÓN

Al quemar un combustible fósil se genera dióxido de carbono, y sin importar que tan
eficiente es el motor se pierde mucha energía en forma de calor. Esta energía en forma
de calor se disipa sin realizar trabajo mecánico.
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PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE

1. La capa de ozono (O3) que rodea a la Tierra

A) Contribuye al incremento del anhídrido carbónico

B) Disminuye el paso de radiación ultravioleta proveniente del Sol
C) Es la principal responsable del color del cielo
D) Se encuentra principalmente dentro de la Tropósfera

2. ¿Cuál de las siguientes opciones ordena correctamente las capas de la atmósfera por las
que pasa un transbordador espacial en su retorno a la superficie de la Tierra?

A) Troposfera – estratosfera – mesosfera – termosfera

B) Estratosfera – termosfera – mesosfera – troposfera
C) Mesosfera – termosfera – estratosfera – troposfera
D) Estratosfera – troposfera – mesosfera – termosfera
E) Termosfera – mesosfera – estratosfera – troposfera

(PSU, admisión 2015)

3. Durante varias décadas, la naturaleza del cambio climático en nuestro planeta ha sido dis-
cutida, debido a la existencia de estudios que sugerían que dicho cambio es causado por el
ser humano, y otros que es un cambio natural. Esta situación muestra que

A) La ciencia no puede entregar respuestas a problemas contingentes

B) No hay suficientes datos y por lo tanto no corresponde tomar ninguna medida
C) Los problemas difíciles de responder deben ser evitados para no dañar el prestigio de
la ciencia
D) Un solo trabajo científico puede no ser suficiente para resolver las controversias
E) Las controversias científicas han comenzado a ocurrir recientemente

(PSU, admisión 2016)

 Física electivo|Pág19

4. En relación al adelgazamiento de la capa de ozono, es correcto afirmar que

A) Es producido por la quema de combustibles fósiles

B) Está directamente relacionado con el efecto invernadero
C) Influye directamente en los niveles de radiación en la superficie terrestre
D) Es máximo en el ecuador, donde hay mayor incidencia de los rayos solares
E) Está relacionado con la deforestación debido a la menor producción de oxígeno

(PSU, admisión 2017)

5. ¿Cuál de las siguientes opciones es correcta en relación a la lluvia ácida?

A) Es un proceso cíclico que se revierte de manera natural

B) Es un proceso que se relaciona directamente con los ciclos solares
C) La acción humana puede incidir en la frecuencia con que ocurre
D) La generación de electricidad en centrales térmicas no influye en ella
E) Es un proceso independiente de la emisión de gases a la atmósfera

(PSU, admisión 2018)

6. El albedo se define como la razón entre la energía reflejada Er por una superficie y la energía
incidente en ella Ei, es decir, 𝐸𝑟 ⁄ 𝐸𝑖. Al respecto, ¿cuál de los siguientes factores es el que
genera un mayor aumento del albedo de una determinada área de tierra?

A) Las nubes de baja densidad

B) La deforestación progresiva
C) Los agentes contaminantes
D) La cobertura de superficies con nieve
E) Las partículas de polvo en suspensión

(PSU, admisión 2019)

7. ¿En qué capa de la atmósfera de la Tierra ocurren los fenómenos meteorológicos?

A) Estratósfera
B) Termósfera
C) Tropósfera
D) Mesósfera
E) Exósfera
(PSU, admisión 2019)
 Física electivo|Pág20

8. Respecto de la capa de ozono y los procesos que en ella ocurren, es correcto afirmar que:

A) Se forma una molécula de oxígeno cuando un átomo de oxígeno se enlaza con una
molécula de ozono.
B) La radiación ultravioleta solar es capaz de romper los enlaces de una molécula de ozono,
obteniéndose un átomo de oxígeno y una molécula de oxígeno.
C) Los compuestos clorofluorocarbonados fortalecen de creación de moléculas de ozono.
D) El ozono es uno de los principales gases de efecto invernadero.

9. Respecto al efecto invernadero, es correcto afirmar que

A) Permite que las temperaturas en la superficie de la Tierra varíen entre el día y la noche.
B) Las actividades antropogénicas modifican las concentraciones de GEI.
C) Es un efecto artificial producido únicamente por la acción humana.
D) Es la modificación del entorno debido a la acción humana.

10. Respecto a la ionosfera, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

A) Es considerada la primera capa de la atmósfera

B) También es conocida como exosfera
C) Debido a la absorción de rayos x y gamma, la temperatura aumenta con la altitud
D) En ella tienen lugar las auroras boreales y australes
E) En ella se produce la reflexión de las ondas de radio
 Física electivo|Pág21

11. Con respecto a la capa de ozono estratosférico, es correcto afirmar que

A) El ozono estratosférico es un gas de efecto invernadero

B) El ozono estratosférico protege a la biosfera de la radiación UV
C) Su formación se debe principalmente a su relación con los clorofluorocarbonados.
D) El ozono se forma en torno a los polos, lugar donde la radiación solar es máxima en todo
el año.

12. Respecto al calentamiento global, es correcto señalar

A) No hay evidencia sustentable del calentamiento global

B) Disminuye al aumentar las concentraciones de gases de efecto invernadero
C) La principal causa del calentamiento global son las fuentes de contaminación natural
D) Puede causar cambios en los patrones de las precipitaciones
E) No hay relación entre el calentamiento global y el aumento del nivel del mar

13. Respecto a la formación de ozono estratosférico es correcto afirmar que

A) Se forma principalmente durante el invierno en los polos.

B) Al aumentar la radiación solar, disminuye la formación de ozono.
C) Producto del calentamiento global se ha reducido su tasa de producción.
D) Se produce por la interacción de radiación UV con una molécula de oxígeno.

14. Respecto al cambio climático podemos señalar correctamente que

A) Se produce por la acumulación de GEI en la atmósfera

B) El aumento de CO2 conduce a un aumento global de la temperatura entre en 6 [°C]
C) Se debe a la presencia de ozono estratosférico
D) Las actividades antropogénicas no tienen influencia en el cambio climático
E) Al aumentar las concentraciones de GEI, se disminuye el cambio climático
 Física electivo|Pág22

15. Respecto al protocolo de Kyoto es correcto afirmar que

A) Establece soluciones para erradicar la hambruna mundial

B) Establece cuotas anuales de emisión máxima de CO2
C) Promueve mecanismos para disminuir los gases de Kyoto
D) Provee un instrumento jurídico para controlar las emisiones de CO2
E) Las naciones desarrolladas logren estabilizar y reducir las emisiones de seis tipos de GEI

16. La radiación gamma incidente en la atmósfera del planeta Tierra, es bloqueada principal-
mente en

A) La termósfera
B) La exosfera
C) La estratosfera
D) La ionosfera
E) La tropósfera

17. ¿Cuáles de los siguientes subsistemas del planeta Tierra forman parte de la máquina
climática?

A) Astenosfera Hidrósfera Circulación oceánica

B) Hidrósfera Atmósfera Litósfera
C) Endosfera Tropósfera Geosfera
D) Tropósfera Circulación oceánica Hidrósfera

18. Respecto a las fuentes de contaminación, ¿Cuál de las siguientes fuentes es de origen
natural?

A) Refinerías
B) Calefacción
C) Erupciones volcánicas
D) Industria minera
E) Tráfico vehicular
 Física electivo|Pág23

19. El albedo se refiere al porcentaje de radiación solar que es reflejada por la superficie
de un objeto, relacionándose con su color, ya que mientras más blanca es su
superficie, mayor es el albedo. Si se considera que ha habido un aumento en la
temperatura global de la Tierra, ¿qué debería suceder con el albedo terrestre debido
exclusivamente a los glaciares y por qué?

A) Debería disminuir, porque está disminuyendo la superficie cubierta por los glaciares.
B) Debería disminuir, porque está disminuyendo la temperatura superficial de los
glaciares.
C) Debería mantenerse, porque la variación promedio de la superficie de los glaciares
es constante.
D) Debería mantenerse, porque la temperatura de los glaciares sigue siendo igual o
menor que cero grados Celsius.

(PAES, admisión 2024)

20. Con respecto a la formación de la lluvia ácida, es correcto afirmar que

A) Se debe a la presencia de HNO3 y H2SO4 en la atmósfera

B) Se debe a las presiones bajas y tormentas eléctricas en la atmósfera
C) Se debe a la presencia en el suelo de centros de acopio de minerales
D) Se origina gracias a la presencia de ozono troposférico
E) Se origina gracias a la presencia de HNO3 en la atmósfera
 Física electivo|Pág24

SOLUCIONARIO

1 B
2 E
3 D
4 C
5 C
6 D
7 C
8 B
9 B
10 A
11 B
12 D
13 D
14 A
15 E
16 D
17 D
18 C
19 A
20 A