En la actividad anterior se explicó el flujo de energía tomando el caso en que solo se consideraba que la atmósfera no intervenía en el flujo. Ahora vamos a considerar el caso en que consideramos a la atmósfera con todos los gases que la componen.
En el video se explicó que las moléculas tenían una cierta frecuencia de resonancia, a la cual vibraban. ¿Qué es lo que sucede cuando la radiación incidente tiene la misma frecuencia que la frecuencia natural de la molécula ? El siguiente video explica el concepto aplicado a una escala macroscópica.
y aplicado al caso de la radiación electromagnética.
La energía radiante emitida por el Sol y que alcanza la Tierra, tiene dos destinos, una parte es absorbida y calienta a la Tierra y la otra es reflejada. Esta energía reflejada puede ser devuelta al espacio y otra es absorbida en la atmósfera.
La porción de energía reflejada es llamada albedo, y dado que la humanidad ha alterado la superficie terrestre entre otras cosas , talando bosques, sembrando cosechas, construyendo ciudades, es lógico suponer que el albedo natural ha ido cambiando con el tiempo y con los cambios hechos.
Aquí vamos a introducir también un efecto adicional, que son los llamados lazos de realimentación, que amplifican o amortiguan los cambios en el albedo original.
La temperatura de la Tierra depende principalmente del delicado equilibrio entre la energía que recibe del Sol y la energía que pierde por radiación al espacio. Si recibe mayor energía que la que radía, la temperatura aumenta y por el contrario si recibe menos energía de la que radía la temperatura baja.
El Sol es la principal fuente de energía de la Tierra. La energía producida en el Sol es transferida a la tierra en forma de radiación electromagnética. Esta radiación tiene forma de onda y nosotros la sentimos como el calor que recibimos al ser bañados por los rayos solares. Sin embargo el Sol también emite radiación en otras frecuencias, algunas que son beneficiosas y otras que son perjudiciales a nuestra salud.
Aquí un listado de fórmulas y constantes usadas en la explicación:
La relación entre la velocidad de la radiación electromagnética c, la longitud de onda λ y la frecuencia f está dada por:
c = λ f
La energía de un fotón está dada por:
E = hf
donde:
E = monto de la energía en Joules,
h = constante de Planck que es igual a 6.626 × 10-34 Joules-segundos y
f = frecuencia de la radiación.
La Ley de Wien que ha sido obtenida en base a una serie de observaciones establece que la longitud de onda de la radiación está relacionada con la temperatura del objeto. En este caso:
λm = W/T
donde:
λm es la longitud de onda de máxima intensidad en mm
W es la constante de Wien igual a 2897 mm K
T es la temperatura en grados Kelvin
La ley de Stefan-Boltzmann relaciona la cantidad de energía radiada con la temperatura
F = sT4
donde:
F es la potencia por metro cuadrado dado en Watts/m2 o (Joules/seg)/ m2
s es la constante de Boltzmann igual a 5.67 x 10-8 W/ m2 K4
T es la temperatura absoluta en grados Kelvin
Estas fómulas son las descripciones cuantitativas que necesitamos para entender la relación entre la energía transmitida por el Sol y la temperatura en la Tierra.
La temperatura es un parámetro que mide la energía de movimiento de las moléculas de un material dado, pudiendo este ser sólido, líquido o gaseoso.
Históricamente se conocían diferentes formas de energía, y se pensaban que eran entidades diferentes, pero hoy en día se sabe que la energía mecánica de movimiento es equivalente a la energía térmica, y también a la energía química entre otras formas de energía, por lo que es indispensable empezar a comprender los valores de energía expresados en diferentes unidades de medida.
Nosotros vivimos en la atmósfera, y ella nos afecta. En un día cualquiera a veces al amanecer sentimos frío y al medio día calor. En algunas partes el aire se siente muy húmedo y en otras no. En zonas altas sentimos que nos falta el oxígeno, y es porque la presión atmósférica es baja, y así sucesivamente. Son muchos los parámetros atmósféricos que condicionan el ambiente que nos rodea.
El premio Nobel Mario Molina nos da una idea sobre los compuestos industriales , de los cuales muy pocas personas se preocupan sobre estos. El siguiente video muestra una entrevista a Mario Molina.
El Homo Sapiens ha aparecido recientemente en la Tierra, y como ¿podemos entonces conocer como fue la tierra hace millones de años?. Es un interesante ejercicio de observaciones, razonamientos y mediciones lo que nos conduce a averiguar nuestro pasado.
Gran parte del estudio de la Tierra se inicia con el estudio de las rocas, del cual se ocupa la Geología o Estudio de la Tierra, y dentro de ella el campo de estudio de la Geología Histórica nos narra la evolución del pensamiento sobre la Tierra.
¿Cómo ha sido el clima de la Tierra desde su formación hasta la actualidad?. En esos tiempos no habían ni instrumentos ni humanos que lo puediesen estudiar, por ello era necesario recurrir a métodos indirectos para estimar la temperatura, y descubrir como el estudio de las rocas nos permiten sacar conclusiones asombrosas del clima en nuestro planeta , casi desde la formación de la Luna hasta el pasado reciente.
Para una explicación de la tabla vea los videos de la siguiente actividad “1.3 Como ver el pasado”
De importancia para el problema actual del cambio climático es la formación del carbón mineral y el petróleo.
Los hidrocarbonos más simples son gaseosos a Temperatura normal
A partir de 5 átomos de carbono, estos compuestos se vuelven líquido y cada vez que tienen más atomos se vuelven más densos
Petroleo es una mezcla de hidrocarbonos que son líquidos bajo condiciones atmósféricas
LECTURAS Y DISCUSIONES
Los fósiles dan una increíble cantidad de información sobre la vida hace millones de años. En el siguiente artículo puedes aprender sobre animales que ya poseían ojos para ver su entorno
En nuestra primera lección vamos a explicar como se formó el Sol y sus planetas, poniéndo énfasis en el planeta Tierra y su satélite, la Luna. La formación de la Tierra ocurrió hace aproximadamente 4500 millones de años y a partir de ese suceso han ocurrido una serie de eventos, los más importantes en esos primeros años han sido la formación de la Luna y la aparición del agua sobre la Tierra.
A continuación la transcripción del video y bibliografía
