Ensayo Biogeoquimica

INTRODUCCION

Ejercicio: Describir la hipótesis Gaia
• Gaia es una hipótesis ecológica que propone que la biosfera y los componentes físicos de la Tierra (atmósfera, criosfera, hidrosfera y litosferea) son íntimamente integradas para formar un sistema complejo interactivo que mantiene las condiciones climáticas y biogeoquímicas sobre la Tierra en un estado homeostático .
• Propuesta inicialmente por James Lovelock fue llamado the Gaia hypothesis por su vecino William Golding, en honor de la diosa suprema de la Tierra en la mitología greca.
• La hipótesis se presenta a menudo como una visión de la Tierra como si ésta fuera un solo organismo.
• Lovelock y sus seguidores ven Gaia como una teoría y no como una simple hipótesis ya que, según ellos, ha pasado numerosos tests.

Biogeoquímica
•La biogeoquímica, es el estudio científico del ambiente en todas sus facetas ya escala tanto local como planetaria, de la composición de las diferentes partes que constituyen el ambiente (la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera, y la litosfera ), los procesos y reacciones que controlan esta composición y los ciclos de la materia y de la energía que hacen reciclar los elementos y sustancias químicas en el tiempo y en el espacio. De la biogeoquímica se ha dicho que es una ciencia de sistemas.

Bases de la biogeoquímica
•Algunos elementos y sustancias constituyen la base de los procesos estudiados por la Biogeoquímica:
-Agua
-Carbono
-Oxígeno
-Nitrógeno
•También la energía es fundamental en esta materia

La Tierra y las Estaciones
•La Tierra gira en el sentido contrario a las agujas del reloj si se mira desde encima del polo Norte.
•La Tierra realiza una revolución en 24 horas
•La Tierra se encuentra a unos 150 millones de km del Sol en promedio
•La Tierra se encuentra más cercana del Sol en enero y más lejana en junio (al contrario de lo que parecería ser)
•El eje de la Tierra se encuentra inclinado 23.5 grados sobre el plano orbital
•El eje es perpendicular al plano orbital en los equinoccios
•El eje se acerca hacia el Sol del verano se aleja el invierno
•Las estaciones están determinadas por este hecho

El día solar
•La Tierra da una vuelta alrededor del Sol en 365.242199 días solares (1 año sideral). La velocidad de la Tierra alrededor del Sol es de unos 30 km / s (108.000 km / h)
•En promedio, la Tierra tarda 24 horas (un día solar) para hacer un giro completo sobre su eje o, mejor dicho, para que el giro de la Tierra vuelva a hacer pasar el Sol por el cenit.

Energía solar
•La energía emitida por el Sol se transmite por todo el universo.
•A medida que se aleja del Sol, la energía radiante emitida se va desvaneciendo debido al efecto geométrico, según el cuadrado de la distancia.
•En la distancia a la que se encuentra la Tierra, la energía emitida por el Sol tiene una intensidad que se denomina Constante solar.

Energía solar
•Teniendo en cuenta el movimiento de rotación de la Tierra (día / noche), la energía recibida se reparte en el tiempo y la superficie de la Tierra.
•Debido a la curvatura de la superficie terrestre la cantidad de energía solar que llega por metro cuadrado de tierra varía en función de la latitud.
•También la inclinación del eje de rotación de la Tierra hace que la cantidad de energía solar que llega a un lugar cambie según la fecha (estaciones).

Energia incidente sobre la Tierra
•La Tierra intercepta una cantidad de radiación solar equivalente a la que cae sobre un disco del mismo radio (R) que la Tierra tiene. Esto quiere decir que la energía recibida es el producto de la Constante Solar por la superficie de este disco (1368 × πR2 W).
•El hecho de que la distancia entre el Sol y la Tierra cambie hace variar la Constante Solar del 6.9% entre el perihelio il'afeli.
•Sin embargo, la Tierra es esférica de manera que la superficie expuesta a la energía solar en un periodo de 24 horas es 4πR2, es decir cuatro veces más grande.
•Por lo tanto, la energía solar recibida por unidad de superficie es una cuarta parte de la Constante Solar o sea 342 Wm-2.

Albedo
•Se entiende como Albedo la parte de la energía solar que se refleja en la superficie del planeta Tierra.
•Evidentemente, el albedo puede variar de manera importante de un lugar a otro del mundo.
•El albedo planetario es la combinación de los diferentes albedos locales y tiene un valor de 31%.
•El resto (69%) de la energía es absorbida por la atmósfera y la superficie oceánica (océanos, suelos, vegetación, etc.)

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Balance energético
•En el estado estacionario, se produce un balance entre la energía solar que es recibida por la Tierra en su conjunto y la que emite hacia el espacio.
•De los 342 W/m2 que llegan a la parte alta de la atmósfera, 106 W/m2 son reflejados hacia el espacio y la diferencia (236 W/m2) son emitidos por la atmósfera y el resto del Planeta.

Global Mean Surface Temperature
•Se llama así (GMST) la temperatura aparente que tendría la Tierra si se comportara como un cuerpo negro que emite la misma cantidad de energía que lo hace la Tierra. Los cálculos adecuados nos hacen ver que la energía emitida sería en equilibrio con una temperatura media de -19 ° C.
•Si no fuera por el efecto invernadero de la atmósfera, ésta sería la temperatura media de la Tierra que, en cambio es de 15 ° C y el resto del Planeta.

Energía solar
•La energía solar recibida por unidad de superficie terrestre es mayor cerca del ecuador y menor lejos a él.
•También, para cualquier latitud, la energía solar recibida es menor en invierno y más grande del verano.
•Las condiciones atmosféricas también influyen sobre la energía solar recibida

Efectos térmicos
•Los cambios estacionales del tiempo están determinados sobre todo por el ángulo de inclinación del eje terrestre.
•En verano los días son largos y eso hace que aumente la cantidad de calor recibida por la superficie de la tierra que se transmite la atmósfera o por el agua superficial del mar.
•Curiosamente verano boreal, cuando la Tierra se encuentra en el perihelio, es decir más lejos del Sol, la temperatura media de la tierra es 2.3 º C más alta que cuando se encuentra en el afelio, es decir más cerca del Sol.
•Y es que la tierra y el mar no están distribuidas de la misma manera en ambos hemisferios. La eficiencia en la absorción de calor por parte del sol o del agua es muy diferente

Energía emitida por la Tierra
•La radiación de onda larga (OLR) emitida por la Tierra es muy bien igual a la radiación de onda corta recibida del Sol y hace que se produzca un balance energético casi perfecto.
•La Primera Ley de la Termodinámica se cumple y la temperatura de la Tierra es muy bien estable.
•La OLR es afectada por las nubes y el polvo atmosférico que tienden a reducirla en relación a la que hay bajo un cielo azul.
•Los gases de efecto invernadero como el metano (CH4), los óxidos de nitrógeno (N2O), el vapor de agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2), absorben ciertas ondas de la OLR añadiendo calor a la atmósfera que debido a que ésta emita más radiación. Una parte de esta radiación es emitida hacia el espacio pero una parte lo es hacia el suelo. Por lo tanto, incrementar los gases de efecto invernadero contribuye al calentamiento de la atmósfera y, posiblemente, del suelo.

Medidas de la irradiancia terrestre
•La mayor parte de la energía que emana del Sol y llega a la Tierra se transmite sobre todo en la zona visible del espectro (85%), en el ultravioleta (10%) y en el infrarrojo (5%) .
•Es pues muy importante medir la energía total que llega a la parte alta de la atmósfera así como la energía total que la Tierra envía al espacio ya sea como efecto del albedo o por emisión.
•Todas estas medidas las hacen algunos de los satélites existentes en órbita como parte de los experimentos del balance de radiación terrestre (ACRIM).

El Océano un sistema de dimensiones planetarias

Los océanos cubren un área superior a los 350 millones de km2 (69% de la superficie terrestre)
•Tienen una profundidad media de unos 3.900 m (la elevación media de la tierra es de tan sólo unos 840 m)
•Si tanto la mar como la tierra fueran repartidas de forma homogénea en toda la superficie terrestre, esta quedaría bajo una capa de agua de unos 2.400 m.

El Océano un gran reservorio de agua
•Los océanos constituyen el mayor reservorio de agua existente en el planeta
•El volumen total del agua contenida en lagos (dulces y salados), ríos, glaciares y casquetes polares así como en el suelo y subsuelo es tan sólo de unos 38 millones de km3 (2.8% del volumen oceánico)
•Si toda el agua actualmente sobre la Tierra encontrara su camino hasta los océanos, se produciría un ascenso del nivel medio de unos 75 m.

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