1. Explique por qué la presión atmosférica siempre disminuye con la altura

El aire, y la atmósfera en general, está compuesto de materia; ésta tiene masa y por lo tanto tiene peso...

La presión atmosférica, sobre una determinada área en la superficie de la tierra, es ocasionada por el peso de toda esa masa de aire que se encuentra sobre la columna justo encima de esa área. Al peso de esa columna de aire, actuando sobre cada metro cuadrado de superficie es lo que denominamos Presión atmosférica...

Ahora, a medida que se asciende, existe menos cantidad de masa de aire haciendo peso sobre una determinada área; la columna de aire, que está arriba de una determinada superficie, se reduce con la altura, por lo cual se reduce su peso y por lo tanto se reduce la presión que ella genera sobre cada metro cuadrado de superficie...

Caso contrario sucede cuando nos sumergimos en el agua. Allí, la presión que se percibe es ocasionada por toda la columna de aire existente en la atmosfera, actuando sobre una superficie determinada, además del peso de la columna de agua que existe justo arriba del nivel de profundidad; por este hecho, la presión aumenta con la profundidad y disminuye con la altura.

2. de una explicación cualitativa del perfil (curva) de la variación de la temperatura en función de altura, desde la superficie hasta la termosfera.

En consecuencia, la temperatura de la baja atmósfera (tropósfera) decrece uniformemente con la altura (típicamente unos siete grados por kilómetro)Esta zona atmosférica fue llamada estratosfera por estar supuestamente estratificada - justamente porque el aire que se desvía verticalmente tiene que volver a la altura exacta de donde partió. Por encima de la capa de ozono, la ausencia de ingreso de calor hace que la subida de temperatura con la altura se reduzca. Por eso, después de alcanzar un máximo (a aproximadamente 50 km), la temperatura vuelve a decrecer. Este máximo se denomina estratopausa ("donde termina la estratosfera").En la siguiente zona, la mesosfera (por estar intermedia entre la estratosfera y lo que viene más arriba), la temperatura decrece no solamente por el efecto adiabático, sino también por el enfriamiento debido al escape de radiación infrarroja emitida por moléculas con momento dipolar como el dióxido de carbono.Una nueva fuente de calor consiste en la absorción del ultravioleta solar más lejano debido a la fotodisociación de las moléculas de oxígeno. Similar al argumento de la capa de ozono, esto conduce a la formación de lamesopausa y la gran subida de la temperatura en la termosfera. Como la fotodisociación convierte el oxígeno molecular en átomos de oxígeno, la composición atmosférica cambia en la termosfera, haciéndose cada vez más abundante el oxígeno atómico, que termina siendo el constituyente principal, en la alta termosfera.

La mesopausa es la parte más fría de la atmósfera. Su altura varía con la época del año, encontrándose cerca de 85 km en verano, y de 100 km, en invierno. Esta variación se debe a la combinación de efectos dinámicos cuya interacción todavía no se entiende en todos los detalles. También la propagación de ondas atmosféricas de gran amplitud, con períodos de 12 y 24 horas (marea semidiurna y diurna) modifican el perfil de temperatura y la altura de la mesopausa. Hoy en día se denomina la zona entre 80 y 100 km como "región de la mesopausa", o región MLT (Mesosphere and Lower Thermosphere).

Dada la baja densidad de la termosfera y su baja conductividad térmica, las temperaturas elevadas por el calentamiento directo del sol alcanzan muy altos valores (entre 500 y 1500 K, según la fase del ciclo solar que determina la intensidad del ultravioleta lejano). Por falta de un mecanismo de enfriamiento eficiente, la temperatura no vuelve a caer en mayores alturas, sino asume un valor constante, en la zona también llamada exosfera

3.¿por que hay una alta concentración de electrones libre en la ionosfera? La ionosfera o ionósfera1 2 ,3 es la parte de la atmósfera terrestre ionizada permanentemente debido a la fotoionización que provoca la radiación solarEntre las propiedades de la ionosfera, encontramos que esta capa contribuye esencialmente en la reflexión de las ondas de radio emitidas desde la superficie terrestre, lo que posibilita que éstas puedan viajar grandes distancias sobre la Tierra gracias a las partículas de iones (cargadas de electricidad) presentes en esta capa. Además, en esta capa se desintegran la mayoría de meteoroides, a una altura entre 80 y 110 km, debido al rozamiento con el aire y dan lugar ameteoros o estrellas fugaces

5. ¿por qué las auroras ocurre?

Aurora polar (o aurora polaris) es un fenómeno en forma de brillo o luminiscencia que aparece en el cielo nocturno,

actualmente en zonas polares, aunque puede aparecer en otras partes del mundo por cortos períodos de tiempo. En

el hemisferio norte se conoce como aurora boreal, y en el hemisferio sur como aurora austral, cuyo nombre proviene

de Aurora, la diosa romana del amanecer, y de la palabra griega Bóreas, que significa norte; debido a que

en Europa comúnmente aparece en el horizonte con un tono rojizo, como si el sol emergiera de una dirección inusual.

La aurora boreal es visible de septiembre a marzo, aunque en ciertas ocasiones hace su aparición durante el transcurso de

otros meses, siempre y cuando la temperatura atmosférica sea lo suficientemente baja. Los mejores meses para verla son

enero y febrero, ya que es en estos meses donde las temperaturas son más bajas. 

Una aurora polar se produce cuando una eyección de masa solar choca con los polos norte y sur de

la magnetósfera terrestre, produciendo una luz difusa pero predominante proyectada en la ionosfera terrestre.

Ocurre cuando partículas cargadas (protones y electrones) son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la

atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno, que

constituyen los componentes más abundantes del aire, parte de la energía de la colisión excita esos átomos a niveles de

energía tales (estado excitado), que cuando se desexcitan disipan esa energía en forma de luz visible de varios colores.

a) en latitudes altasLas auroras ocurren típicamente entre los 95 y los 1000 kilómetros de altura. Las auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera es tan densa y los choques con las partículas cargadas ocurren tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500-1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue –poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo.

Se le llama aurora boreal cuando se observa este fenómeno en el hemisferio norte y aurora austral cuando es observado en el hemisferio sur. No hay diferencias entre ellas.

b) en un rango de alturas

6. ¿qué es el viento solar?

El viento solar es una corriente de partículas cargadas expulsadas de la atmósfera superior del Sol (o de una estrella en

general). Este viento consiste principalmente de electrones y protones con energías por lo general entre 10 y 100 keV. El

flujo de partículas varía en la temperatura y la velocidad con el tiempo. Estas partículas pueden escapar de la gravedad del

Sol debido a su alta energía cinética y la alta temperatura de la corona.

El viento solar crea la heliosfera, una burbuja enorme en el medio interestelar que rodea el Sistema Solar. Otros fenómenos

son las tormentas geomagnéticas que pueden destruir redes de energía en la Tierra, las auroras (luces del norte y del sur), y

el plasma de las colas de los cometasque siempre apuntan lejos del sol.

8. ¿que son los cinturones de Van Allen?

Los cinturones de Van Allen son ciertas zonas de la magnetosfera terrestre donde se concentran las partículas cargadas. Son

llamados así en honor de su descubridor: James Van Allen. Fueron descubiertos gracias al lanzamiento

del satélite estadounidense Explorer 1, que fue en principio un fracaso debido a su forma alargada, que, junto con un sistema

de control mal diseñado, entorpeció el ajuste a la órbita.

Estos cinturones son áreas en forma de anillo de superficie toroidal en las que protones y electrones se mueven en espiral en

gran cantidad entre los polos magnéticos del planeta.

Hay dos cinturones de Van Allen:

El cinturón interior se extiende desde unos 1.000 km por

encima de la superficie de la Tierra hasta más allá de los

5.000.

El cinturón exterior, que se extiende desde unos 15.000 km

hasta unos 20.000 km, no afecta a satélites de órbitas

altas/medias, como pueden ser los geoestacionarios, situados

a unos 35.000 km de altitud.

LA TROPOSFERA.

La troposfera es la capa más baja de la atmósfera, es la zona donde se producen todos los fenómenos del tiempo, contiene el 75 % de la masa total de la atmósfera (a pesar de su poco espesor), su temperatura es máxima junto a la superficie terrestre y desciende con la altura a razón de 6.5 ºC cada kilómetro por término medio.El espesor de la troposfera viene determinado por la tropopausa (que es el límite inferior de la estratosfera), la tropopausa es una inversión de temperatura que bloquea los movimientos verticales de aire, este es el motivo por el que todo el vapor de agua, aerosoles, nubes y fenómenos meteorológicos se encuentran y desarrollan en la troposfera.La altura a la que se sitúa la tropopausa es variable, desde los 16 Km en el ecuador a los 8 Km en los polos, además existen variaciones de altura ligadas a la temperatura y presión en superficie, la tropopausa está más alta cuanto más baja es la presión en superficie y/o cuanto más alta es la temperatura en superficie.La termosfera es la parte superior de la atmósfera, de muy baja densidad, que absorbe las radiaciones más energéticas. La estratosfera absorbe otras longitudes de onda, como el ultravioleta.La capa más baja de la atmósfera es la troposfera, esta capa es atravesada por la luz (radiación electromagnética) del sol casi sin calentarla.

AEROSOLES

Los aerosoles provienen tanto de fuentes naturales (como tormentas de polvo, erupciones volcánicas y fuegos) como de fuentes antropogénicas (sobre todo centrales eléctricas que usan carbón y motores de combustión interna de automóviles y camiones). Los aerosoles alteran el presupuesto de energía de la Tierra (algunos dispersan o reflejan la luz, mientras que otros absorben gran parte de la energía solar) y causan cambios al ciclo del agua (los aerosoles desempeñan un papel crítico en la formación de nubes y gotas de agua). Los efectos generales de los aerosoles son complejos porque hay gran cantidad de diversos tipos de ellos, que influyen sobre diversos aspectos del clima de muchas maneras.

¿Qué papel desempeñan los aerosoles en la atmósfera de la Tierra?

La presencia de aerosoles en la atmósfera de la Tierra influencia el clima de tres formas claves. Los aerosoles alteran el albedo, cambiando la cantidad de energía solar que llega a la superficie del planeta y lo que es absorbido a varios niveles de la atmósfera. Los aerosoles también desempeñan un papel importante en la formación de varios tipos de nubes a varias altitudes. Finalmente, los aerosoles ayudan a acelerar o suprimir diferentes tipos de reacciones químicas en la atmósfera, generando importantes, pero difíciles de estudiar, efectos sobre los papeles que juegan muchos compuestos presentes en la atmósfera sobre el clima.

Diversos aerosoles interactúan con la luz solar (y otras radiaciones electromágneticas) de diferentes maneras. La sal del mar no absorbe luz solar, pero el polvo mineral si. Como es de imaginar, el carbón negro es un buen absorbedor de la luz. Todos los aerosoles, incluyendo los aerosoles de sulfato y de nitrato, dispersan la luz en cierto grado. Aerosoles de diversos tipos pueden, por tanto, influenciar el clima de una o más maneras. Muchos aerosoles dispersan la luz solar hacia el espacio, aumentando efectivamente el albedo de la Tierra, y ejerciendo un efecto que refresca el planeta. Sin embargo, los aerosoles que también absorben luz solar (especialmente el carbón negro) aumentan eficazmente el albedo que calienta la atmósfera circundante cuando reirradian la energía absorbida en la porción infrarroja del espectro. Observe que tal absorción y calentamiento pueden ocurrir cerca de la superficie de la Tierra o muy alto sobre ella, en la estratosfera, y que el lugar de este calentamiento puede ejercer una gran diferencia en términos del efecto global sobre el clima.

Los aerosoles desempeñan un papel fundamental en la formación de nubes. Las nubes forman como parcelas de aire frío y el vapor de agua en ellas condensa, formando pequeñas gotitas líquidas de agua. Sin embargo, bajo circunstancias normales, estas gotitas se forman unicamente donde hay un cierto "disturbio" del aire "puro". En general, las partículas de aerosol proporcionan este "disturbio". Las partículas alrededor de las cuales se unen las gotitas de la nube se llaman núcleos de condensación de la nube (CCN) o "semillas de nubes". ¡Asombroso es que en ausencia de CCN, el aire que contiene el vapor de agua necesita ser "sobresaturado" a una humedad de cerca de 400% antes de que se formen gotitas de forma espontánea! Así pues, en casi todas las circunstancias, los aerosoles desempeñan un papel fundamental en la formación de nubes.

Óxidos de nitrógeno (NOx)

De los ocho óxidos que puede formar el nitrógeno, sólo tres aparecen en la atmósfera, ya que el resto son inestables: monóxido de dinitrógeno (N2O), monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), los tres en estado gaseoso.

Características: N2O, incoloro, no tóxico ni inflamable; NO, incoloro e inodoro, no inflamable, tóxico, que interviene en procesos fotoquímicos troposféricos; NO2, pardo-rojizo, tóxico y asfixiante, que interviene en procesos fotoquímicos troposféricos.

Fuentes: el N2O procede fundamentalmente de fuentes naturales y actividades agrícolas; la principal es la desnitrificación microbiana del nitrógeno de origen proteico. El NO y el NO2 tienen un origen principalmente antropogénico, en especial en reacciones de combustión a temperatura elevada.

Como consecuencia, se aprecian variaciones debidas, entre otros factores, a la actividad productiva y de transporte; así, en el Gráfico 2, en que se señalan los valores de inmisión de óxidos de nitrógeno en la Rochapea, Pamplona, entre el 1 de julio y el 28 de agosto de 2003, los mínimos corresponden con las jornadas festivas.

Proceso de formación a través de dos reacciones, siendo la primera muy endotérmica, es decir, que sólo ocurre a temperatura muy elevada; el equilibrio de la segunda se desplaza de forma rápida hacia la izquierda conforme se reduce la temperatura, por lo que es de esperar una mayor proporción de NO:N2 + O2 2 ↔ NO2 NO + O2 ↔ 2 NO2

Ciclo fotolítico de los óxidos de nitrógeno: ocurre en la atmósfera, por acción de la luz solar (hv, de longitud de onda, λ = 380 nm), incrementándose la proporción de NO presente y apareciendo el ozono como contaminante secundario: NO2 + hv ↔ O + NOO2 + O →O3O3 + NO→ NO2 + O2

Evolución en la atmósfera:o Oxidación diurna, a partir de radicales hidroxilo (HO-) e hidroxiperoxilo (HO2-), que se ve favorecida en

áreas con presencia de monóxido de carbono: HO- + NO→ HNO2HO- + NO2 →HNO3HO2- + NO→ NO2 + HO-HO2- + NO2 →O2 + HNO2

o Oxidación nocturna, a partir de ozono: 

O3 + NO2 →NO3 + O2NO3 + NO2 →2 HNO3

o Eliminación en el suelo.

Efectos: afección a la fotosíntesis, clorosis, lesiones y necrosis en plantas; en animales es más tóxico el NO2 que, a concentración relativamente elevada, causa irritación ocular y respiratoria, posteriormente problemas respiratorios, edemas pulmonares y muerte; los óxidos de nitrógeno y nitratos derivados afectan también a tintes y fibras textiles y aleaciones de cuproníquel. La principal problemática viene dada por la contribución de estos óxidos al smog o niebla fotoquímica, así como por la formación de ácido nítrico y de lluvia ácida por disolución de éste; en la estratosfera, contribuyen a la destrucción de la capa de ozono.