3. L’atmosfera

L’atmosfera és la part de la Terra que recobreix el nostre planeta. Es considera que ocupa més de 1.000 Km d’alçada. L’aire que el compon està format d’una mescla de gasos en diferents proporcions.

La vida a la Terra és possible en part gràcies a l’atmosfera que manté la temperatura de l’escorça terrestre poc variable.


3.1 Composició de l’aire de l’atmosfera.

· 78% de Nitrogen (N2)

· 20.9% d’Oxigen (O3)

· 0.93% d’Argó (Ar)

· 0.035% de diòxid de Carboni (CO2)

· 0.035% de Neó(Ne), Heli(He), Hidrogen (H), .Ozó (O3 ), Metà (CH4 ), CFC i altres gasos.

.Aquesta és la composició de l’aire sec (sense tenir en compte el vapor d’aigua, H2Ov)

L’aire en la realitat és humit. Aquest vapor d’aigua arriba a l’atmosfera per evaporació de l’aigua dels oceans i mars i també per transpiració dels éssers vius.

Torna a la superfície terrestre en forma de precipitacions tancant-se així el cicle de l’aigua.

L’aire, com a matèria que és, també té una massa, però la major part està concentrada en els 10 primers quilòmetres. A les capes més altes hi ha poca quantitat d’aire.

Aquesta massa és atreta cap el centre de la Terra per la força de la gravetat i per tant provoca un pes sobre nosaltres.

Al pes d’una columna d’aire sobre un metre quadrat al nivell del mar l’anomenem Pressió, concretament Pressió atmosfèrica.

Així doncs, dalt d’un cim (on la columna d’aire és menor) la pressió és més baixa i l’aire no podrà entrar tan fàcilment als nostres pulmons.

3.2 Estructura de l’atmosfera

Diferenciem 5 capes a l’atmosfera segons la composició de gasos que conté:

Troposfera de 0 a 15 Km

Estratosfera de 15 a 50 Km

Mesosfera de 50 a 80 Km

Termosfera de 80 a 500 Km

Exosfera de 500 a més de 1000 Km

Trobareu més informació d’aquestes capes al llibre i als apunts d’ajimeno.

3.3 Contaminació de l’aire

Contaminar l’aire és alterar la composició natural de l’atmosfera afegint o eliminant algun dels seus components de manera que provoqui efectes negatius.

3.3.1 Tipus de contaminants.

Diferenciem entre:

Contaminants primaris, són els que produeixen directament les fonts contaminants com els motors dels cotxes, camions i avions que expulsen òxids de carboni, òxids nitrogen, hidrocarburs i partícules metàl·liques tòxiques. I també els que emeten les indústries i centrals elèctriques que a més alliberen òxids de sofre. I les incineradores a més, dioxines, que es creu que afavoreixen l’aparició de càncers.

Contaminants secundaris, són els que es generen a partir de la interacció dels contaminants primaris. Els òxids de carboni, nitrogen i sofre reaccionen amb el vapor d’aigua de l’atmosfera i formen àcid carbònic, nítric i sulfúric respectivament i quan precipiti en forma de pluja provocarà efectes negatius sobre les plantes, la vida aquàtica i també sobre monuments (com els de marbre).

3.3.2 Efectes perjudicials de la contaminació sobre el medi ambient

Disminució de la capa d’ozó : L’Ozó (O3) que es troba a l’Estratosfera absorbeix part dels raigs ultraviolats del Sol. Fa de filtre i ens protegeix d’un excés d’aquestes radiacions. Hi ha alguns gasos contaminats que reaccionen amb l’ozó i per tant en disminueix la quantitat. Hi ha moments durant l’any que a l’Antàrtida hi ha tan poca quantitat d’ozó que parlem de forat de la capa d’ozó.

El CFC (clorofluorocarbonat) és un gas que utilitzen alguns esprais, i els circuits de gas dels frigorífics i aires condicionats. Aquest gas reacciona molt fàcilment amb l’ozó atmosfèric i en disminueix el contingut.

Augment de l’efecte hivernacle : L’efecte hivernacle consisteix en la retenció a l’atmosfera de la calor que irradia la Terra. La Terra s’escalfa com a conseqüència d’absorbir l’energia del Sol. Aquest efecte es produeix de manera natural i permet que la temperatura de l’atmosfera sigui l’adequada per a la vida al planeta. Ara bé, aquest efecte s’incrementa per l’emissió de diòxid de carboni produït per l’activitat humana.

L’efecte més preocupant de l’efecte hivernacle és el canvi climàtic, és a dir, l’augment de la temperatura de la Terra i les alteracions en el clima que provoca. Alteracions com : Casquets polars que es fonen, augment del nivell del mar, desertització, sequeres, pluges torrencials i huracans, alteracions en el comportament migratori d’aus …

Pluja àcida : És la precipitació en forma de pluja dels contaminants secundaris ( reacció química entre vapor d’aigua i òxids de carboni, nitrogen i sofre) que té un pH àcid que afecta al creixement de la vegetació, a la vida aquàtica i, fins i tot la conservació d’edificis.

3.3.3 Efectes sobre la salut :

  • Els contaminants : Trastorns respiratoris (asma, bronquitis …) Cardiopaties (malalties del cor), picor als ulls, trastorns digestius
  • Disminució capa d’ozó : Cremades de la pell, càncers, Malalties infeccioses

Aquí teniu el qüestionari sobre la Contaminació atmosfèrica resolt.

3.4 El temps atmosfèric

El temps atmosfèric és el conjunt de condicions metereològiques de : Núvols, vent, Pressió atmosfèrica, temperatura i humitat en un lloc i un moment determinat.

El clima es refereix a un període de temps més llarg.

3.4.1 Núvols :

Són masses d’aire situades a la Troposfera formades per gotes microscòpiques o cristalls de gel microscòpics que s’han format per la condensació o sublimació del vapor d’aigua. Si les gotes s’uneixen entre elles es produeix una precipitació en forma de pluja. Normalment es formen perquè les masses d’aire calent i menys denses (properes a terra) pugen a cotes mes fredes i part del vapor d’aigua s’ha de condensar.

Condensació : Canvi de l’estat físic que fa una substància en passar de gas o vapor a líquid a una temperatura inferior a la d’ebullició.Es produeix a conseqüència del refredament del gas però també es pot provocar per compressió (augment de pressió) i també quan l’aire arriba a la saturació del vapor.

Saturació : És la quantitat màxima de vapor d’aigua o gas que pot contenir una massa d’aire. Si augmenta la quantitat de vapor o si disminueix la temperatura, el vapor condensarà i formarà microgotes d’aigua. Quan l’aire arriba a aquesta concentració de vapor diem que es troba a una humitat relativa del 100% i es troba saturat com en el cas dels núvols. Si el percentatge de vapor d’aigua és baix diem que és sec (interior del continent), si s’acosta al 100% (prop del mar) diem que és humit i a partir del punt de saturació, condensa. El vapor d’aigua de l’aire és invisible però quan condensa es fa visible.

El punt de saturació varia segons la temperatura de l’aire. L’aire calent admet més vapor d’aigua que l’aire fred i per tant ha de tenir més vapor per condensar.

calamarsa-150.jpgSi les gotes d’un núvol s’uneixen es produeix una precipitació d’aigua que rep diferents noms segons la intensitat : plugim, pluja o xàfec o bé nevades (flocs de neu esponjosos) i calamarsa (pedra) si s’uneixen cristalls de gel.

Tempesta Precipitació intensa de pluja amb llamps.

Llamp : Descàrrega elèctrica entre un núvol i núvol o entre núvol i terra.

Llampec : Llum que emet.

Tro : So que produeix.

Rosada : És la condensació del vapor d’aigua que conté una massa d’aire que entra en contacte amb un terreny que s’ha refredat durant la nit..

Tipus de núvols :

Classifiquem els núvols segons la seva forma i l’alçada on es troben. Normalment les trobem en els 10.000 primers metres.

N’hi ha de molts tipus diferents però destaquem:

· Cirrus : Núvols alts, entre 7000 i 10.000 m. Semblen pinzellades o plomes d’ocell. No donen pluja però quan cobreixen el cel podem preveure que en 24 h hi haurà un canvi de temps i un descens de la temperatura..

· Altocúmuls : Núvols mitjans, entre 4.000 i 7.000 m. Presenten formes de boles de cotó fluix o de “cabretes” i es veuen ombres. No donen pluja però indiquen l’arribada de tempestes.

.· Cúmuls : Són núvols baixos, entre 800 i 4.000 m. Presenten formes com de cotó més aviat arrodonits. Indiquen bon temps. Si hi ha humitat i corrents ascendents poden donar altres tipus de cúmuls.

.· Nimbes : Els trobem entre 900 i 6.000 m. Són núvols grossos i compactes amb la capa inferior fosca. L’ aire calent de la superfície ascendeix i condensa formant núvol quan arriba a cotes fredes. Anuncien pluja o neu.

.· Cumulonimbes : Els trobem entre 900 i 10.000 m. Són de grans dimensions i la base fosca. Poden donar pluges violentes, calamarsa, tempestes elèctriques, tornados …

· Estrats : Núvols molt baixos, entre 0 i 1.500m Poden donar boira però no pluja.

.Els núvols reflecteixen les radiacions solars en totes les longituds d’ona de la llum, per això els veiem de color blanc. En aquelles zones on s’acumula molt de núvol, no les deixa atravessar i ho veiem fosc o negre..

3.4.2 El vent

La rosa dels vents ens indica com es diuen els vents i en quina direcció bufen

Són masses d’aire que es desplacen per la troposfera com a conseqüència de diferencies de temperatura i de pressió.

El Sol escalfa la superfície de la Terra i aquesta a l’aire que es troba en contacte, que puja (menor densitat). Aleshores les masses d’aire més fred procedents d’altres llocs es desplacen per a ocupar l’espai deixat per l’aire calent.

Brisa marina : Durant el dia la Terra s’escalfa més de pressa que el mar. L’aire calet ascendeix i es substituït per l’aire més fred ( i humit ) del mar, originant la brisa marina.

Brisa terral : Durant la nit passa el fenomen invers, l’aire que hi ha sobre el mar, més calent, puja i el seu lloc és ocupat per l’aire més fred procedent de la costa.

3.4.3 Pressió atmosfèrica

La Pressió atmosfèrica és el pes de l’aire sobre la superfície terrestre. Sobre un m2 de terra hi ha una columna d’aire amb un pes que exerceix una pressió d’una atmosfera.

La pressió que exerceix la columna d’aire que hi ha sobre dos m2 també és d’una atmosfera. Doble de pes d’aire però també doble de superfície a repartir …

pressio1

1 Pascal = 1 Newton/1 metre2 (1Pa = 1N/m2 )

A nivell del mar diem que la Pressió és d’una atmosfera o el que és el mateix 1013 hectopascals.

1 Atmosfera = 1013 HPa =101300 Pa

1 HPa = 100 Pa

L’aire calent que puja dona lloc a zones de baixa pressió. L’aire fred baixa i dona lloc a zones d’alta pressió.

L’aire es desplaça de zones d’alta pressió (anticiclons: A) cap a zones de baixa pressió (depressions: B).

Les isòbares són línies que uneixen els punts del mapa que tenen la mateixa pressió atmosfèrica. les isòbares es tanquen en cercles a mesura que ens acostem al centre. En les depressions la pressió disminueix a mesura que ens acostem al centre. Als anticiclons augmenta. A més, als anticiclons el vent circula en el sentit de les agulles del rellotge, a les depressions circula en el sentit contrari.

Com més juntes estan les isòbares més ràpid circula el vent.

A les zones on es troben masses d’aire fres i aire calent es formen els fronts.

Els fronts freds es representen amb una línia amb triangles i els fronts càlids amb una línia amb semicercles.

Quan en un front una massa d’aire fred (més dens) avança cap a una massa d’aire calent la fa enlairar (menys dens) ràpidament i provoca precipitacions en una distància curta. Quan en un front una massa d’aire calent avança cap a una massa d’aire fred, l’aire calent s’enlaira sobre el fred amb poc pendent i provoca precipitacions en una distància llarga.

frente-frio-250-fosc.jpg frente-calido-250-fosc.jpg

3.4.4 Temperatura

Els raigs solars que arriben a la terra escalfen la superfície teresres i aquesta calor es transmet a l’aire que l’envolta. La temperatura atmosfèrica indica el grau d’escalfament de l’aire produït per la radiació solar.

La temperatura varia d’un lloc a un altre. Hi ha factors que hi influeixen :

L’altitud : A més alçada més baixa és la temperatura. Ja sabem que a mida que ascendim per les diferents capes de l’atmosfera la temperatura pateix unes variacions de temperatura. A la Troposfera la temperatura disminueix 6.5 °C cada 1.000 m. Ho podem notar quan ens trobem a alta muntanya.

La distància al mar : El mar perd la calor lentament, com més a prop del mar ens trobem més temperada serà la temperatura. 

La latitud. Depenent de la latitud on ens trobem l’angle d’arribada dels raigs solars varia. Com més perpendicular sigui aquest angle més radiacions absorbirà la superfície. A l’Equador s’absorbeix el màxim d’energia (calor) i en canvi als pols el mínim.

L’estació de l’any. La temperatura de l’atmosfera en un lloc determinat varia en funció de l’estació de l’any que ens trobem degut a la inclinació de l’eix de rotació terrestre i al moviment de translació de la Terra al voltant del Sol.

3.4.5 Humitat de l’aire

A l’atmosfera trobem aigua en tres estats de la matèria : vapor d’aigua, en gotes de condensació i en estat sòlid.

La humitat és la quantitat de vapor d’aigua que es troba a l’aire. El vapor procedeix de l’evaporació de l’aigua dels mars i oceans, i de rius i llacs, així com de la transpiració dels éssers vius.

Ja hem explicat que el vapor d’aigua pot condensar-se quan es refreda

La humitat absoluta es refereix a la quantitat total de vapor d’aigua que es troba a l’aire.Però la quantitat de vapor d’aigua que pot haver en un volum determinat d’aire varia amb els canvis de temperatura. L’aire calent pot contenir més quantitat de vapor que l’aire fred. Com més alta sigui la temperatura de l’aire, més vapor d’aigua pot contenir.

Això implica que quan la temperatura disminueix, si la quantitat de vapor d’aigua es manté constant, la humitat relativa augmenta. La qual cosa explica que la humitat relativa augmenti generalment per la nit.

La humitat relativa és la quantitat d’aigua que hi ha a l’aire amb relació a la màxima que pot tenir a una determinada temperatura sense que comenci a condensar. 

Si l’aire es troba a una humitat relativa del 95% vol dir que si arriba una mica més de vapor d’aigua aviat no podrà estar en estat vapor hi haurà de condensar a estat líquid.

També és cert que si aquest mateix aire es troba al 95% d’humitat (relativa) i ascendeix a capes de l’atmosfera més fredes també condensarà perquè l’aire més fred admet menys quantitat d’aigua en estat vapor que l’aire calent.

3.5 Previsió del temps

Diversos cops al dia les dades procedents de cada estació meteorològica, dels vaixells i satèl·lits arriben als serveis regionals encarregats de centralitzar-los i analitzar-los per fer una previsió del temps que farà en els propers dies. La successió de mapes i diagrames permeten veure con es formen les precipitacions i com avancen, l’augment o disminució de la pressió i la temperatura, els canvis en la força del vent, en la seva direcció, si les masses d’aire que es dirigeixen cap a una regió són humides o seques, fredes o càlides, etc.

Són tants els factors que afecten al temps que es fa difícil fer previsions a llarg plaç.

3.6 Instruments meteorològics.

Termòmetre: mesura de la temperatura

Baròmetre: serveix per a mesurar la pressió atmosfèrica

Pluviòmetre: utilitzat per mesurar la quantitat de precipitació caiguda en un indret en un període de temps determinat.

Psicròmetre: aparell per mesurar la humitat relativa.

Penell: S’utilitza per detectar la direcció del vent.

Anemòmetre: aparell dissenyat per mesurar la velocitat del vent

14 thoughts on “3. L’atmosfera

  1. Pingback: CCNN | Pearltrees

  2. aurora

    ola sergi!!!
    yo estic fent als devers de natu i hi han algunes preguntes q no estan en el llibre son estos:

    1.-QUE ANOMENEM EFECTE D’HIVERNACLE EN EL NOSTRE PLANETA???
    2.-D’ON PROCEDEIX EL VAPOR D’AIGUA A L’ATMOSFERATERRESTRE???

    gracies!!!

    Reply
  3. yara

    sergi, a l’examen de divendres de l’atmosfera. nomes sortiran aquest instruments meteorologics que ens has possat aqui a la web??? o tambe sortiran tots els del llibre??
    yara

    Reply
  4. Maria Sin

    El volum de l’atmosfera l’he fet així:

    La massa de l’atmosfera és de 5,3 trilions de Kg.
    La densitat de l’atmosfera és de 1,225 Kg/m3

    La fórmula del volum és: v=m:d

    Per tant, el resultat és de: 4.326.530.612.244.900.000.000 m3
    que és el mateix que 4.326 trilions de m3 aproximadament.

    Reply
  5. Marc

    Partint de que el radi mig de la Terra és de 6371 Km, i sumant-li els 1000 Km de l’atmosfera, això dóna la friolera de 7371 Km. Tenint en compte que la fórmula per calcular el volum d’una esfera és 4/3 PI • r3 d’aquí deduim que:
    Vtotal=4,1887902047863909846168578443727•7371^3=
    =160781562647483445958117319,83054
    Vterra=4,1887902047863909846168578443727•6371^3=
    =1083206916845,7537005471167989961
    Vatm=160781562647483445958117319,83054-
    -1083206916845,7537005471167989961=
    =160781562647482362751200474,0768

    Per tant, el volum de l’aire de l’atmosfera és de 160781562647482362751200474,0768 m^3

    Reply
  6. Neus, Eulàlia i Aina

    Holaa!! som l’Eulàlia, la Neus, i l’Aina i aquí tens les respostes al problema que ens has plantejat avui:
    Hem fet l’operació moltes vegades, i totes ens ha donat un resultat diferent, però finalment ens sembla que el correcte és 594485257370km3.
    Si no és aquest, un altre resultat possible seria: 1359170275866,884516 km3.
    Esperem que un dels dos sigui correcte i qus si estan malament, el positiu ens el posis igulament, perquè hem estat 10 minuts de la nostra existència amb els nervis alterats calculant aquest problema.

    Reply
  7. Joel Moreno i Icar Solé

    L’airer de l’atmosfera té un volum arrodonit de 274094319,30 Kilometres cubics.

    L’Icar i jo ho em fet a la biblio junts i com Que ell tenia que anar a no se on ho envio jo pels dos.

    Joel i Icar

    Reply
  8. Zoe

    Sergi, el comentari teu que hi ha al comensament d’aquesta mateixa pàgina, que diu que el dimecres tenim un exàmen de l’atmosfera, va dirigit als alumnes de 1r del curs 2009-2010, o era una nota teva que va quedar d’algun any passat?? Perquè, que jo sapiga i comentant-ho amb companys, encara no tenim apunts d’aquest tema…

    Zoe

    Reply

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà Els camps necessaris estan marcats amb *