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ATMOSFERA ATMOSFERA
Envoltura gaseosa
Gases + aerosoles
Composicin simple
Su densidad
disminuye con laaltura
Estructura en capas
No tiene lmite neto
ATMOSFERA ATMOSFERAEstructura
Heterosfera
Homosfera
Llega a 500km con T
de hasta 2000C
Magnetosfera
Ionosfera
exosfera
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ATMOSFERAEstructura
Homosfera capa conrelaciones constantes
Mesosfera, inestable
Estratosfera, presencia deozono, reaccionesfotoqumicas.
Troposfera, cercanasuperficie.
fenmenos meteorolgicos.
ATMOSFERAEstructura
Troposfera (15 a 18km) Variaciones estacionales, latitudinales y
por
topografa.
A > h < T (-55C hasta -80C)
Transferencia de calor por conveccin.
Contiene 80-90% de la masa atmosfrica. Intercambia calor con la
superficie.
Condiciones adecuadas para la vida
Estratosfera
Mesosfera
homosfera
ATMOSFERAEstructura
Estratosfera (55km)
> h > T (0 en la estratopausa) Transferencia de calor por
conduccin
presencia de ozono, reaccionesfotoqumicas
Troposfera
Mesosfera
homosfera
ATMOSFERAEstructura
Mesosfera (85km)
>h > T (mesopausa ~ -70C). Movimientos convectivos
Troposfera
Estratosfera
homosfera
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ATMOSFERAEstructura
Heterosfera
composicin variable segn
separacin gravitacional yreacciones fotoqumicas
Exosfera capa externa, los tomos
escapan hacia el espacio
Termosfera
T aumenta con la altura
ATMOSFERAEstructura
Termosfera (500km)
Exosfera
la temperatura se eleva con la altura, hasta400-1500C (oscila
segn latitud, actividad
solar, hora del da),
condiciones de alto vaco, prcticamenteno existe transferencia de
calor
heterosfera
ATMOSFERAEstructura
Termosfera
Exosfera
capa externa, temperatura constante(1000-1500K) fuerte
influencia de la
radiacin (ionizacin, excitacinatmica, disociacin molecular),
los
tomos escapan hacia el espacio
heterosfera
ATMOSFERAEstructura
Independiente de la temperatura
Ionosferaalta conductividad elctrica, concentraciones
de e-
(capas ionosfricas)
Magnetosfera regin de influencia del campo magnticosobre
componentes del espacio interplanetario yradiacin solar puede
alcanzar mas de los 90000 km
Copyright:NASA
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ATMOSFERA
Fenmenos en la Ionosfera
AURORAS
el oxgeno es responsable delos dos colores primarios de
lasauroras, el verde y el color rojo
Los principales componentes de la atmsfera,el nitrgeno y el
oxgeno producen toda lavariedad de colores de la aurora, aunque
enocasiones gases como el hidrgeno y el heliotambin pueden emitir
colores.
ATMOSFERAFenmenos en la Ionosfera
Alaska
Base Belgrano II -Antartida
desdeel espacio (NASA)
ATMOSFERAComposicin
Altos tiempos de
residencia de:3He (6*104), 4He(3*106)
Tiempos de residenciade pocos das: SO2,H2S, NO, NO2, NH3,
H2O
Tiempos de residenciade pocos meses a
pocos aos: CH4, O3,N2O, CO, CO2, H2
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ATMOSFERAComposicin
Agua en la atmsfera
La atmsfera contiene agua en forma de:
vapor
pequeas gotitas lquidas (nubes)
cristalitos de hielo (nubes)
ATMOSFERA
ContaminantesFuentes Naturales
Respiracin seres vivos
descomposicin deplantas, incendiosnaturales,
actividadvolcnica
FuentesAntropognicas
Fases: slidos-lquidos-gaseosos
Contaminantes atmosfricospuede provenir de procesos naturales o
antropognicos
El ejemplo del CO2:
Los naturales pueden sergeolgicos o biolgicos.
vulcanismo, degradacinde materia orgnica
Los antropognicos msimportantes son lascombustiones de petrleo
y
carbn
Los gases oxidadosde azufre (SO2, SO3):
La principal fuentegeolgica: vulcanismo.
Las fuentesantropognicas
importantes: fundicin desulfuros para extraer
metales y de lacombustin de carbn y
petrleo
AtmsferaOzono troposfrico
Es un importante agente oxidante
Fuentes migracin desde la estratosfera,fotoqumica de NOx y
compuestos orgnicos
Su principal fuente en la troposfera es el NO2 NO2 + hv NO +
O*
O* + O2 + M O3 + M
O3 + NO O2 + NO2En presencia de compuestos orgnicos voltiles
(COVs):
ROO. + NO RO.NO2 (radical peroxi)
y el O3se acumula, afectando el efecto invernadero,
la salud humana, integrando el smogfotoqumico y
produciendolluvia cida
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ATMOSFERAContaminantes-Lluvia cida
(1 y 2) Oxidacin de
contaminantes
(3) Gases atmosfricos(contaminantes) comocatalizadores
(4 y 5) Disolucin de los
xidos en agua
ATMOSFERAOzono Estratosfrico
Formacin:
O2 + hv 2O*
O + O2 + M O3 + M x2
3O2 2O3 reaccin neta
Disociacin: O3 + hv O + O2
Unidades Dobson
1DU = 2,69x106 molculas de O3 / cm2
100DU = capa de O3 de 10mm a 1atm y 0C
ATMOSFERAOzono Estratosfrico
Prdida de Ozono estratosfrico porreacciones qumica con
catalizadores:
O3 + hv O + O2 O + NO2 NO + O2 NO + O3 NO2 + O2
-----------------------------------
2O3 3O2
ATMOSFERAOzono Estratosfrico
Principal fuente de NOx en la estratosfera oxidacin del xido
nitroso
O3 + hv O* + O2
O* + N2O 2NO
Otra forma de prdida de ozono:
O3 + hv O + O2 O + ClO Cl + O2 Cl + O3 ClO + O2
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ATMOSFERAAgujero de Ozono
NUBES ESTRATOSFERICAS POLARES (NEP)- Acumulaciones de cristales
de hielo (-80)
- agua y compuestos de nitrgeno (HNO3) y de cloro(ClONO2,
HCl):
ClO+ NO2 --- ClONO2 (reservorio temporario de cloro inactivo)
nitrato de cloro
H2O(s) + ClONO2 ---superficie del cristal --- HOCl (g) + HNO3
(s)
cido hipocloroso
reaccin heterogenea: HCl + HOCl --- Cl2 + H2O Es la reversa de
la hidrlisis del Cl2
Reacciones de fotolisis con los primeros rayos solares
generancloro activado:
Cl2 + hv --- 2Cl HOCl + hv --- Cl + HO
Cl + O3 --- ClO + O2
ATMOSFERA
Aerosoles en laatmsfera superior
Troposfera
Espacio extraterrestre
Formacin in situ
Sal marina, tormentas depolvo, material volcnico
Polvo csmico
MeX + n/2O2 MeOn (gas) + X
MeOn (gas) MeOn (sol)
a altas temperaturas los slidospueden vaporizar y luego
sublimarformando aerosoles
Entre 19501970 se supona que la atmsfera primitiva eraaltamente
reductora, compuesta principalmente por CH4, NH3, H2 y
vapor de agua (Urey, 1952; Bernal, 1949). Entre 1970 y 1985
sepropuso una atmsfera ligeramente oxidada formada por CO2, N2
yagua, posteriormente se sugiri la existencia de una atmsfera
neutra constituida por CO, N2 y agua (Holland, 1978; Kasting
&Ackerman, 1986). Sin embargo, recientemente se ha indicado
quela atmsfera de la Tierra primitiva podra contener hasta un 30%de
H2 [Tian, Toon, Pavlov & De Sterck, 2005) adems de CO2, CO,
CH4 (en proporcin variable, segn los autores), N2 y vapor
deagua.
ATMOSFERAEvolucin
Holland (1962), propone un modelo para explicar la evolucin de
la atmsfera de
la Tierra formada por acrecin planetesimal. Este modelodiscute
dicha evolucin en tres etapas:
ATMOSFERAEvolucin
Etapa I: Reductora Etapa anterior a la diferenciacin geoqumica
primaria del planeta.
La composicin del planeta es uniforme (condrtica). El Volcanismo
es diferente al actual.
H2 >> H2O, CO >>> N2, CO2, H2S
Durante el enfriamiento de la superficie: CO2 + *2H2 =====>
CH4 + O2 CO + *2H2 =====> CH4 + O2 N2 + 3H2O =====> 2NH3 +
3/2O2
Al alcanzar la Temperatura de condensacin de Agua: La atmsfera
es rica en: CH4, H2 >> (H2O, N2, H2S, NH3, Ar) >>
He
La duracin de esta etapa es de aproximadamente 500 x106 aos.La
concentracin de Fe hacia el ncleo del planeta, deja al
mantosilicatado con una composicin similar al actual y el
volcanismosubsecuente fue acompaado de gases mas oxidantes.
(*: Depende de la velocidad dedifusin hacia el Espacio)
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ATMOSFERAEvolucin
Etapa II: intermedia Duracin aproximada de 1500 x 106 aos
Disociacin fotoqumica de agua en la parte superior de
laatmsfera: 2H2O + hv ====> O2 + H2 (escapa al espacio)
Comienzo de la fotosntesis: En esta etapa, este proceso
ocurredentro de los cuerpos de agua. De esta forma, los
organismosfotosintticos lograban proteccin contra las radiaciones
ultravioletaproveniente del sol. nCO
2+ nH
2O (CH
2O)
n+ nO
2
El oxgeno producido no se acumula sino que es utilizado en
laoxidacin de los componentes reductores de los gases
volcnicos.
Composicin de esta etapa: N2 >> H2O, CO2 >>
Resto
ATMOSFERAEvolucin
Etapa III: Oxidante
Comienza cuando: O2 Usado H2O, CO2 >> Resto
N2, O2 >> H2O, CO2
N2 >> H2O, CO2
CH4, H2 >> (H2O, N2, H2S, NH3, Ar)
ATMOSFERAAdiciones y Prdidas durante el tiempo
geolgico Adiciones:
Gases liberados por cristalizacin de los magmas H2Ovapor >
CO2 >>> HCl, HF, H2S, SO2
Oxgeno producido por la disociacin fotoqumica del vapor de agua
2H2O + hv ==> O2 + 2H2
Oxgeno producido por fotosntesis nCO2 + nH2O (CH2O)n + nO2
He proveniente de la desintegracin radioactiva del U y Th Ar
proveniente de la desintegracin radioactiva del K
92U238 ==> 82Pb
206 + 8(2He4)
90Th232 ==> 82Pb
208 + 6(2He4)
19K40 ==> 18Ar
40 + -
ATMOSFERAAdiciones y Prdidas durante el tiempo
geolgico
Prdidas: Oxigeno por oxidacin de H a agua, ferroso a frrico,
compuestos de S a sulfatos, compuestos de Mn a MnO2, etc.
3O2 + 4FeO ===> 2Fe2O3 2O2 + S
= =====> (SO4)=
O2 + Mn+2 ====> MnO2
O2 + 2H2 =====> 2H2O
CO2 por formacin de carbn, petrleo, y carbono diseminadopor la
muerte y entierro de organismos.
Prdida de CO2 por la formacin de carbonatos de Ca y Mg N2 por la
formacin de xidos de nitrgeno en el aire y por la
accin de bacterias en el suelo
H y He por escape desde el campo gravitacional terrestre
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El clima de la tierra
Evolucin (muy aproximada) del CO2 durante el
Fanerozoico, en la que se da el valor de 1 a la
concentracin actual (aprox. 380 ppm)
