Bring Science Alive! Weather and Climate| Unit 1 Lesson 1 Reference Text and ISN | Spanish

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Tiempo atmosférico y clima

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UNIDAD 1

La atmósfera y la energía VISTAZO GENERAL El Valle de la Muerte, en California, es un desierto con condiciones extremas. Estos tres aventureros se preparan para cruzarlo, pero ¿qué deberían saber acerca del tiempo atmosférico de allí para su travesía? En esta unidad, aprenderás acerca de la energía térmica, los factores que inciden en el tiempo atmosférico y la contribución del sol al sistema de la Tierra. Harás un modelo de la atmósfera de la Tierra e investigarás cómo se transmite el calor a través de diferentes sustancias. Luego, aplicarás lo que has aprendido para explicar cómo los exploradores de la Antártida y los excursionistas del Valle de la Muerte se enfrentan a condiciones meteorológicas extremas.

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CONTENIDO DE LA UNIDAD 1

La atmósfera de la Tierra ¿Por qué es importante la atmósfera y cuáles son sus características principales?

Leer más a fondo: La observación del tiempo atmosférico en otros planetas

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Tomar la temperatura de la Tierra ¿De qué manera las partículas diminutas que se mueven en la atmósfera provocan cambios de temperatura en todo el planeta?

Historia basada en fenómenos Los exploradores, a menudo, soportan temperaturas extremas en lugares remotos. ¿De qué manera se seleccionan los materiales para diseñar dispositivos que les sirvan para refrescarse en el Valle de la Muerte y para cocinar sin combustible en la Antártida?

Investigaciones Explora las capas de la atmósfera de la Tierra, desarrolla un modelo para mostrar su escala y examina los cinco factores que constituyen el tiempo atmosférico.

Investigaciones Elabora argumentos basados en evidencia empírica para explicar cómo se transmite el calor a través de diferentes sustancias.

Desafío de ingeniería Diseña uno de dos dispositivos para un lugar con condiciones extremas: un horno solar para utilizar en la Antártida o una nevera para utilizar en el Valle de la Muerte de California.

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La Tierra y la energía solar ¿Cómo sería el tiempo atmosférico sin el sol?

Diseño de ingeniería: Cocinar con energía solar Leer más a fondo: La zona “Ricitos de Oro”

Investigaciones Haz un modelo para mostrar cómo la atmósfera bloquea ciertas longitudes de onda de la luz y analiza los datos para descubrir cómo funciona el efecto invernadero.

Evaluación del desempeño Aplica lo que has aprendido sobre la maximización y minimización del flujo del calor para explicar cómo las condiciones meteorológicas locales afectan las decisiones de diseño.

La atmósfera y la energía

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UNIDAD 1 Next Generation Science Standards

Performance Expectations MS-ESS2-6. Develop and use a model to describe how unequal heating and rotation of the Earth cause patterns of atmospheric and oceanic circulation that determine regional climates.

MS-PS3-3.

Apply scientific principles to design, construct, and test a device that either minimizes or maximizes thermal energy transfer.

MS-PS3-4.

Plan an investigation to determine the relationships among the energy transferred, the type of matter, the mass, and the change in the average kinetic energy of the particles as measured by the temperature of the sample.

MS-PS3-5.

Construct, use, and present arguments to support the claim that when the kinetic energy of an object changes, energy is transferred to or from the object.

MS-ETS1-1. Define the criteria and constraints of a design problem with sufficient precision to ensure a successful solution, taking into account relevant scientific principles and potential impacts on people and the natural environment that may limit possible solutions.

MS-ETS1-3. Analyze data from tests to determine similarities and differences among several design solutions to identify the best characteristics of each that can be combined into a new solution to better meet the criteria for success.

Science and Engineering Practices

Crosscutting Concepts

Disciplinary Core Ideas

Asking Questions and Defining Problems Define a design problem that can be solved through the development of an object, tool, process or system and includes multiple criteria and constraints, including scientific knowledge that may limit possible solutions.

Scale, Proportion, and Quantity Proportional relationships (e.g., speed as the ratio of distance traveled to time taken) among different types of quantities provide information about the magnitude of properties and processes.

ESS2.D: Weather and Climate Weather and climate are influenced by interactions involving sunlight, the ocean, the atmosphere, ice, landforms, and living things. These interactions vary with latitude, altitude, and local and regional geography, all of which can affect oceanic and atmospheric flow patterns.

Developing and Using Models Develop and use a model to describe phenomena.

Systems and System Models Models can be used to represent systems and their interactions—such as inputs, processes, and outputs— and energy, matter, and information flows within systems.

Planning and Carrying Out Investigations Plan an investigation individually and collaboratively, and in the design: identify independent and dependent variables and controls, what tools are needed to do the gathering, how measurements will be recorded, and how many data are needed to support a claim.

Analyzing and Interpreting Data Analyze and interpret data to determine similarities and differences in findings.

Constructing Explanations and Designing Solutions Apply scientific ideas or principles to design, construct, and test a design of an object, tool, process or system.

Engaging in Argument from Evidence Construct, use, and present oral and written arguments supported by empirical evidence and scientific reasoning to support or refute an explanation or a model for a phenomenon.

Connections to Nature of Science: Scientific Knowledge is Based on Empirical Evidence Science knowledge is based upon logical and conceptual connections between evidence and explanations.

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Energy and Matter • Energy may take different forms (e.g., energy in fields, thermal energy, energy of motion). • The transfer of energy can be tracked as energy flows through a designed or natural system.

PS3.A: Definition of Energy Temperature is a measure of the average kinetic energy of particles of matter. The relationship between the temperature and the total energy of a system depends on the types, states, and amounts of matter present.

PS3.B: Conservation of Energy and Energy Transfer • When the motion energy of an object changes, there is inevitably some other change in energy at the same time. • The amount of energy transfer needed to change the temperature of a matter sample by a given amount depends on the nature of the matter, the size of the sample, and the environment. • Energy is spontaneously transferred out of hotter regions or objects and into colder ones.

ETS1.A: Defining and Delimiting Engineering Problems The more precisely a design task’s criteria and constraints can be defined, the more likely it is that the designed solution will be successful. Specification of constraints includes consideration of scientific principles and other relevant knowledge that are likely to limit possible solutions.

ETS1.B: Developing Possible Solutions Sometimes parts of different solutions can be combined to create a solution that is better than any of its predecessors.

ETS1.C: Optimizing the Design Solution Although one design may not perform the best across all tests, identifying the characteristics of the design that performed the best in each test can provide useful information for the redesign process—that is, some of those characteristics may be incorporated into the new design.

Conecta lo que aprendes Es posible que hoy esté caluroso y soleado. Mañana tal vez esté lluvioso y frío. Puede estar despejado donde te encuentras y, sin embargo, haber neblina a menos de una milla de distancia. ¿Para qué estado del tiempo estás preparado? Considerarás los fenómenos meteorológicos y el efecto que tienen en casi todos los aspectos de la vida cotidiana, y así aprenderás que la clave para comprender el tiempo atmosférico es la idea de la transferencia de energía.

Una cocina solar puede calentar la cena de una familia sin usar combustible. La energía solar alimenta la mayoría de los sistemas de la Tierra y se puede utilizar en muchas de las aplicaciones que usamos habitualmente. ¿De qué maneras dependes del sol?

La atmósfera y la energía

Un remolino gigante de tierra se eleva desde la superficie… ¡de Marte! La Tierra no es el único planeta que experimenta fenómenos meteorológicos. ¿Cómo es el tiempo atmosférico en otros planetas? ¿Cuán diferente de la Tierra podría ser?

Una fuerte tormenta de nieve complica a los peatones que caminan por la calle.

Seguramente, están pensando en las precipitaciones, la temperatura del aire y el viento. ¿Qué otros elementos meteorológicos te afectan a ti también todos los días?

La atmósfera y la energía

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LECCIÓN 1

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La atmósfera de la Tierra ¿Por qué es importante la atmósfera y cuáles son sus características principales?

Introducción Cuando miras la Tierra desde el espacio, ¿qué características ves? ¿Qué observas en el océano azul, la superficie terrestre marrón y las plantas verdes? ¿Y en las nubes blancas que flotan sobre el agua y la tierra? Alrededor de las nubes pareciera no haber nada en absoluto. Después de todo, puedes ver a través de los espacios que hay entre las nubes en la superficie terrestre. Si no es un espacio vacío, ¿qué es?

Las nubes forman parte de una capa de la Tierra que es tan importante como la tierra sólida y el agua líquida. La atmósfera de la Tierra es como un manto que rodea nuestro planeta y que está mayormente formado por gases invisibles, partículas sólidas diminutas y gotitas de agua. A pesar de que gran parte de la atmósfera es invisible desde el espacio, excepto donde están las nubes, es importante porque contiene gases que los seres vivos necesitan para sobrevivir y porque es donde ocurren los fenómenos meteorológicos. ¿Cuál podría ser el estado del tiempo debajo de esas nubes y cómo podría cambiar?

La Tierra es un sistema y cada una de sus partes afecta a las demás.

Los cambios que se producen en el océano, en la tierra e incluso en los seres vivos pueden afectar a la atmósfera y al tiempo atmosférico. La atmósfera y, por lo tanto, el tiempo atmosférico son dinámicos y complejos debido a todas las partes de la Tierra que interactúan. Para comprender esas interacciones complejas, se pueden usar modelos que representen los sistemas como estos.

Esta lección trata acerca del sistema de la Tierra, especialmente la atmósfera.

Comenzarás observando un modelo para ver cómo funcionan en conjunto las partes principales de este sistema. Luego, estudiarás la atmósfera y aprenderás acerca de los elementos básicos del tiempo atmosférico.

Vocabulario sistema grupo de partes que interactúan y en el que cada pieza influye en el funcionamiento del todo biosfera partes de la Tierra en las que los organismos pueden vivir; también incluye a todos los seres vivos del planeta geosfera todas las rocas, la arena y el suelo de la Tierra, incluidas la superficie terrestre y sus profundidades hidrosfera toda el agua de la Tierra, incluidos el hielo, el agua líquida de los océanos, ríos y lagos y el vapor de agua atmósfera capa de aire que rodea la Tierra sólida, incluidos los gases y los aerosoles tiempo atmosférico condiciones de la atmósfera y sus fenómenos en un determinado lugar y en un momento específico aerosol partículas líquidas y sólidas diminutas que están suspendidas en la atmósfera troposfera capa relativamente delgada de la atmósfera que se encuentra más cerca de la superficie terrestre y donde ocurren los fenómenos meteorológicos estratósfera capa de la atmósfera que está por encima de la troposfera

Next Generation Science Standards Performance Expectations MS-ESS2-6. Develop and use a model to describe how unequal heating and rotation of the Earth cause patterns of atmospheric and oceanic circulation that determine regional climates.

Science and Engineering Practices Developing and Using Models Develop and use a model to describe phenomena.

Crosscutting Concepts Systems and System Models Models can be used to represent systems and their interactions— such as inputs, processes, and outputs—and energy, matter, and information flows within systems.

Disciplinary Core Ideas ESS2.D. Weather and Climate Weather and climate are influenced by interactions involving sunlight, the ocean, the atmosphere, ice, landforms, and living things. These interactions vary with latitude, altitude, and local and regional geography, all of which can affect oceanic and atmospheric flow patterns.

La atmósfera de la Tierra

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1. El tiempo atmosférico en el sistema de la Tierra

Figura 1.1 La biosfera, la atmósfera, la geosfera y la hidrosfera funcionan en conjunto y forman el sistema de la Tierra. Las plantas y los animales son parte de la biosfera, el aire es parte de la atmósfera, las rocas y el suelo son parte de la geosfera, y el agua de las nubes y de los océanos es parte de la hidrosfera.

Tu ciudad está formada por muchas partes que funcionan en conjunto, como edificios, vehículos y personas, por nombrar algunos. A pesar de que cada parte tiene su función, por sí solas no crean una ciudad. Al igual que lo que sucede en una ciudad, el planeta Tierra tiene muchas partes. ¿Cuáles son las partes que funcionan en conjunto y forman la Tierra?

La Tierra es un ejemplo de sistema. Un sistema es un grupo de partes que interactúan y en el que cada pieza influye en el funcionamiento del todo. Hay sistemas de muchos tamaños y formas, como el sistema solar, la ciudad en la que vives y hasta tu propio cuerpo. La Tierra es un sistema grande y complejo con muchos elementos, partes y procesos, desde la más diminuta célula humana hasta el pico montañoso más elevado.

Un modelo de un sistema es una representación simplificada de ese sistema. Para representar el sistema de la Tierra, los científicos lo dividen en cuatro partes: la tierra, el agua, los seres vivos y el aire, o las esferas que se muestran en la Figura 1.1. Los científicos usan el modelo del sistema de la Tierra para explicar los procesos complejos y las relaciones que ocurren dentro de cada esfera y entre ellas. Por ejemplo, pueden usar el modelo para determinar cómo una erupción volcánica afecta al tiempo atmosférico mostrando las interacciones entre las esferas.

Las esferas del sistema de la Tierra se llaman biosfera, geosfera, hidrosfera y atmósfera. La biosfera de la Tierra está formada por las partes de la Tierra en las que los organismos pueden vivir. También incluye a todos los seres vivos del planeta. Tú eres parte de la biosfera al igual que los árboles que hay en el bosque lluvioso, los calamares que viven en el mar y las termitas que están debajo de la tierra.

Las esferas de la Tierra interactúan

Atmósfera

Biosfera

El sistema de la Tierra Geosfera

Hidrosfera

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Lección 1

Los fenómenos meteorológicos de la atmósfera, los seres vivos de la biosfera, los accidentes geográficos de la geosfera y el agua de la hidrosfera interactúan constantemente. La energía del sol proporciona gran parte de la energía que se necesita para estas interacciones.

Hidrosfera

El sol proporciona energía, que hace funcionar el sistema de la Tierra.

Atmósfera

Biosfera Geosfera

La tierra que hay debajo de tus zapatos y los picos de las montañas son parte de la misma esfera. La geosfera está formada por todas las rocas, la arena y el suelo de la Tierra, incluidas la superficie terrestre y sus profundidades.

La hidrosfera está formada por toda el agua de la Tierra, incluidos el hielo, el agua líquida de los océanos, ríos y lagos y el vapor de agua. Tanto el agua líquida como el hielo están presentes en las nubes y bajo la tierra. El vapor de agua, o el agua en estado gaseoso, se encuentra en el aire.

Lo más importante para el tiempo atmosférico es la atmósfera, como se ve en la foto de la Tierra al comienzo de esta lección. La atmósfera es la capa de aire que rodea la Tierra sólida e incluye los gases y los aerosoles. Es una capa compuesta por una mezcla de gases invisibles, partículas sólidas diminutas, como la ceniza, y gotitas de agua. Las condiciones de la atmósfera y sus fenómenos en un lugar y un momento determinados se denominan tiempo atmosférico.

Las esferas de la Tierra interactúan entre sí, al igual que las partes de cualquier sistema, y el tiempo atmosférico refleja estas interacciones. A pesar de que los fenómenos meteorológicos ocurren en la atmósfera, afecta a la geosfera, a la biosfera y a la hidrosfera. Del mismo modo, lo que ocurre en esas esferas afectan a la atmósfera y al tiempo atmosférico. ¿Cuáles son algunas de las interacciones entre las esferas de la Tierra que puedes observar?

Para que ocurran todos los cambios e interacciones entre las esferas de la Tierra se necesita energía, y casi toda esta energía proviene del sol. Sin el sol, no habría tiempo atmosférico. La enorme cantidad de energía solar es una fuente primaria y la manera en que se distribuye esa energía en todo el planeta es el origen principal del tiempo atmosférico.

El tiempo atmosférico son las condiciones de la atmósfera y sus fenómenos que se observan en un lugar y un momento determinados. Un día puede estar despejado y con suficiente viento para hacer volar una cometa, mientras que el día siguiente puede estar nublado y sin casi nada de viento.

La atmósfera de la Tierra

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Esta foto de la Tierra, su atmósfera y la Luna se tomó desde la Estación Espacial Internacional. La atmósfera está formada mayormente por una mezcla de gases.

En la foto, aparece como una línea azul brillante por la forma en que la luz del sol interactúa con esos gases. Y, si bien la atmósfera es enorme, la Tierra es aún más grande.

2. La composición de la atmósfera de la Tierra

La atmósfera contiene partículas líquidas y sólidas diminutas que se llaman aerosoles. En un día despejado, hay menos aerosoles en el aire. Cuando hay una mayor presencia de aerosoles, el aire se ve brumoso. Ambas fotos son de Seúl, en Corea del Sur.

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Lección 1

Miras por la ventana en una mañana de verano y ves el cielo despejado.

Luego… ¡ACHÍS! Algo sólido que flota en el aire te hace estornudar. ¿Qué materiales de la atmósfera podrían provocar eso? ¿Y cómo afectan a las propiedades de la atmósfera?

La atmósfera es una mezcla de muchas sustancias, y casi todas son invisibles e inodoras, incluidos los gases oxígeno y nitrógeno. El aire está compuesto principalmente por nitrógeno (cerca del 78 por ciento) y oxígeno (cerca del 21 por ciento), lo que significa que el nitrógeno y el oxígeno conforman el 99 por ciento del “aire” o atmósfera. El resto de los gases de la atmósfera incluyen cantidades mucho menores de argón, dióxido de carbono y otros contaminantes. El aire también tiene un pequeño porcentaje de vapor de agua, que varía bastante.

Además de gases, la atmósfera contiene aerosoles. Los aerosoles son diminutas partículas sólidas y líquidas de materia que están suspendidas en la atmósfera. Los aerosoles incluyen ceniza y hollín, polvo, sal marina y polen. Aunque las partículas individuales son invisibles, el cielo puede verse brumoso o lleno de humo, como el cielo de la foto, si hay suficientes partículas en el aire. Tanto los procesos naturales como la actividad humana tienen que ver con la presencia de aerosoles en la atmósfera.

Los aerosoles de la atmósfera provienen de la geosfera, la biosfera y la hidrosfera. Por ejemplo, el polen que se desprende de las plantas entra en la atmósfera y puede hacerte estornudar. Este es un ejemplo de los materiales que flotan desde la biosfera hacia la atmósfera. Las erupciones volcánicas que ocurren en la geosfera agregan ceniza a la atmósfera.

La biosfera es la fuente de gran parte del gas oxígeno de la atmósfera. Los animales, incluidas las personas, necesitan inhalar oxígeno y exhalar dióxido de carbono para vivir. La mayor parte de este oxígeno vital es producido por las plantas y otros organismos que realizan fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso por el que los organismos usan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en alimento que pueden utilizar. La fotosíntesis genera oxígeno como producto secundario y, de ese modo, agrega a la atmósfera el oxígeno que los animales necesitan para vivir.

Las cinco capas de la atmósfera de la Tierra

Exosfera

10,000 km

690 km

Termosfera

Satélite

Aurora

100 km 85 km

Mesosfera

Arriba en el cielo nocturno, una “estrella fugaz”, o meteoro, puede incinerarse cuando atraviesa la atmósfera. ¿Qué diferencia hay entre la atmósfera donde arde una estrella fugaz y aquella en la que estás tú?

Las propiedades de la atmósfera difieren de tres maneras principales, dependiendo de la altitud. A medida que la atmósfera se extiende hacia arriba, cambia su composición, la distancia entre las partículas y la temperatura. En base a estas características, se puede dividir la atmósfera en tres capas, como se muestra en la Figura 1.3.

La capa de la atmósfera que se encuentra más cerca de la superficie de la Tierra y la capa donde ocurren los fenómenos meteorológicos se llama troposfera. La troposfera es donde vivimos, también. Es la más delgada de las capas atmosféricas, mide aproximadamente 10 km (6.2 mi), pero su espesor puede variar entre 6 y 20 km (entre 3.7 y 12.4 mi).

La capa de la atmósfera que está por encima de la troposfera se llama estratósfera. La estratósfera tiene muy poco vapor de agua, pero tiene más ozono que cualquier otra capa. El ozono es un gas que absorbe ciertas ondas de energía dañinas que emite el sol.

La mesosfera es la capa que está por encima de la estratósfera. Es la capa más fría de la atmósfera, con una temperatura de apenas −15 °C (5 °F) aproximadamente.

A pesar de que las partículas de aire de la mesósfera están más alejadas que en la estratósfera, están lo suficientemente cerca para hacer que los meteoros se quemen y dejen estelas brillantes.

La termosfera es la capa que está por encima de la mesosfera y tiene relativamente pocas partículas de aire, que están muy apartadas, pero tienen mucha energía.

La temperatura cerca de la parte superior de esta capa es extremadamente alta: ¡hasta 2,000 °C (3,632 °F)! Los satélites y la Estación Espacial Internacional orbitan en la termosfera.

La exosfera es la capa superior de la atmósfera, se funde gradualmente con el espacio y no tiene un límite exterior claro. Las partículas de aire de la exosfera están muy apartadas unas de otras.

Meteoros

50 km

Estratósfera

3. La estructura de la atmósfera de la Tierra

Globo meteorológico

Figura 1.3 La atmósfera de la Tierra suele dividirse en cinco capas, cada una de las cuales tiene características diferentes. La troposfera es la capa delgada donde viven los seres humanos y donde ocurren los fenómenos meteorológicos.

Troposfera

6–20 km

Monte Everest

Avión comercial

La atmósfera de la Tierra

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Concepto científico clave

La troposfera de la Tierra La troposfera es la capa más delgada de la atmósfera; sin embargo, es muy importante para la vida.

Es la capa más cercana a la superficie de la Tierra, por lo que interactúa directamente con la biosfera, la geosfera y la hidrosfera. La troposfera es donde vivimos y donde ocurren los fenómenos meteorológicos.

En la ilustración, las capas no están a escala. ¿De qué manera afectan a la troposfera los cambios que ocurren en la biosfera, la geosfera y la hidrosfera?

Exosfera Termosfera Mesosfera Estratósfera

Grosor de la troposfera

Atmósfera superior

Argón, dióxido de carbono, vapor de agua, otros gases: 1 % Oxígeno: 21 % Nitrógeno: 78 % El grosor de la troposfera comparado con el diámetro de la Tierra es como la cáscara de una manzana comparada con la manzana entera.

10 km Troposfera 0 km

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Gases de la troposfera

Importancia de la troposfera para la vida Fuente de dióxido de carbono para las plantas Fuente de oxígeno para los seres vivos Ocurren los fenómenos meteorológicos.

La temperatura es adecuada para la vida.

4. Elementos del tiempo atmosférico Cuando te estás preparando para ir a la escuela, el estado de la troposfera puede determinar si necesitas llevar una chaqueta. El tiempo atmosférico ocurre en la troposfera. ¿Qué condiciones determinan el tiempo atmosférico?

Podrías decir que el tiempo está horrible si una tormenta te impide jugar un partido de fútbol. El tiempo atmosférico se puede describir de muchas maneras: ventoso, nublado, soleado, despejado, caluroso, templado o húmedo.

Sin embargo, los científicos usan cantidades medibles para describir el tiempo atmosférico. Los científicos que estudian las condiciones y los fenómenos de la atmósfera y pronostican el tiempo atmosférico se llaman meteorólogos.

Los elementos del tiempo atmosférico que miden los meteorólogos incluyen la temperatura del aire, la presión del aire, el viento, las precipitaciones y la humedad atmosférica. Por ejemplo, cuando está lloviendo o nevando, la lluvia y la nieve son formas de precipitación. O si dices que está pegajoso afuera, es la humedad la que te hace sentir el aire así. Hay otros elementos que miden los científicos y que también son importantes, como la energía solar, el tipo de nubes y la nubosidad.

El tiempo atmosférico está relacionado con el clima, pero es diferente.

El tiempo atmosférico se refiere al estado de la atmósfera de un lugar y un momento determinados, mientras que el clima suele definirse como los patrones meteorológicos de una región durante un período largo. El tiempo atmosférico está relacionado con cómo te vistes hoy, no con cómo esperas que sea la próxima primavera. Incluso, si no te gusta cómo está el tiempo hoy, podría cambiar mañana.

¡Brrr! Estas personas están abrigadas para enfrentar el frío, el viento y la nieve. La temperatura del aire, la presión del aire, el viento, la humedad y las precipitaciones, como la nieve, son elementos que los científicos usan para describir el tiempo atmosférico.

RESUMEN DE LA LECCIÓN

La atmósfera de la Tierra El tiempo atmosférico en el sistema de la Tierra La biosfera, la geosfera, la hisdrosfera y la atmósfera funcionan en conjunto y forman todo el sistema de la Tierra. La capa de gases y otros materiales que rodea la Tierra es la atmósfera. Los fenómenos meteorológicos ocurren en la atmósfera.

La composición de la atmósfera de la Tierra La atmósfera es principalmente una mezcla de nitrógeno, oxígeno y otros gases. También contiene partículas sólidas y líquidas minúsculas que están suspendidas en el aire y se llaman aerosoles.

La estructura de la atmósfera de la Tierra La atmósfera de la Tierra está dividida en cinco capas diferentes según su composición y sus cambios de temperatura. Desde el suelo hacia arriba, las capas son: la troposfera, la estratósfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera. Los fenómenos meteorológicos ocurren en la troposfera.

Elementos del tiempo atmosférico Los meteorólogos estudian las condiciones y los fenómenos de la atmósfera y pronostican el tiempo atmosférico. Los elementos del tiempo atmosférico que miden los meteorólogos incluyen la temperatura del aire, la presión del aire, el viento, la humedad atmosférica, las precipitaciones, la energía solar, el tipo de nubes y la nubosidad.

La atmósfera de la Tierra

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LEER MÁS A FONDO

La observación del tiempo atmosférico en otros planetas Los viajeros expertos saben que deben conocer el tiempo atmosférico de su destino antes de empacar para un viaje. ¡A nadie le gustaría quedar atrapado con un tiempo helado en pantalones cortos y camiseta de mangas cortas! Si fueras un astronauta que viaja a otro planeta, ¿para qué clase de tiempo atmosférico te prepararías?

Venus, un planeta muy caliente

La atmósfera de Venus atrapa energía y genera temperaturas abrasadoras.

Un artista dibujó cómo sería el tiempo atmosférico en este planeta caluroso. En esta ilustración, salen rayos de espesas nubes amarillas de ácido sulfúrico.

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Lección 1

Para tener tiempo atmosférico, un planeta debe tener atmósfera.

Mercurio no tiene atmósfera y, en consecuencia, no tiene tiempo atmosférico. Sin embargo, Venus sí tiene una atmósfera con espesas y densas nubes de ácido sulfúrico, por lo que experimenta condiciones meteorológicas muy extremas.

Las nubes de Venus actúan a modo de manto: atrapan la energía y generan temperaturas que alcanzan los ¡471 ºC! Si pudieras aventurarte a ir a Venus, y si no fueras aplastado primero por el peso de su atmósfera, precisarías un traje espacial muy aislante para protegerte del calor.

En Marte se producen tormentas de polvo que pueden abarcar áreas tan grandes como un continente. Las zonas brumosas de esta foto son partes de una gran tormenta de polvo vista desde una nave espacial que orbita el planeta.

Tormentas marcianas masivas No tendrías que preocuparte por una atmósfera aplastante si viajaras a Marte, porque Marte tiene una atmósfera muy delgada. La atmósfera es tan delgada que su peso es menor al uno por ciento del peso de la atmósfera terrestre al nivel del mar.

No obstante, dado que la atmósfera de Marte es muy delgada, no puede retener tanta energía como la atmósfera de la Tierra. Entonces, la temperatura promedio de Marte (−63 ºC) es mucho más baja que la temperatura promedio de la Tierra (14 ºC). Pero, al igual que la Tierra, Marte tiene estaciones y variaciones de temperatura. Los polos de Marte son más fríos y pueden llegar a una temperatura de −125 ºC en el invierno, y su ecuador es más cálido y puede llegar a una temperatura de 20 ºC en el verano.

Las diferencias de temperatura en Marte producen vientos, que pueden alcanzar una velocidad aproximada de 96 a 100 km/h, una velocidad similar a la que alcanzan los carros en una autopista. Los vientos marcianos con frecuencia generan torbellinos en la superficie seca del planeta que se elevan casi 800 m en el aire. Además, varias veces al año, las tormentas de polvo, que duran semanas, abarcan áreas tan extensas como algunos continentes. En raras ocasiones, Marte tiene tormentas de polvo masivas que giran alrededor del planeta entero.

Esas tormentas causan problemas a los vehículos de exploración enviados desde la Tierra para explorar Marte que funcionan a control remoto y con energía solar. Las tormentas no permiten que la luz solar llegue a sus paneles solares. El funcionamiento de los vehículos de exploración depende de la energía solar. Si los astronautas fueran a Marte, ellos también dependerían de la energía solar. Y si una tormenta de polvo azotara el planeta mientras ellos estuvieran allí, necesitarían contar con otra fuente de energía.

Un torbellino es un remolino que agita y hace subir el polvo y lo mantiene en el aire. Este torbellino de Marte mide aproximadamente 800 m de alto y 30 m de ancho.

La atmósfera de la Tierra

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La atmósfera de Júpiter es colorida gracias a sus nubes, tormentas y auroras. En esta foto, la Gran Mancha Roja, que mide el doble del ancho de la Tierra, está en la parte inferior derecha. Las manchas de color azul brillante que se ven alrededor del polo norte son auroras.

El tiempo atmosférico gigante de Júpiter Los cuatro planetas más alejados del Sol (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) tienen tiempo atmosférico porque tienen atmósfera. De hecho, estos planetas son planetas gaseosos, lo que significa que están mayormente conformados por gases y no tienen una superficie sólida como la Tierra o Marte.

Júpiter es el gigante gaseoso más grande (y el planeta más grande) del sistema solar. Es tan grande que todos los demás planetas del sistema solar cabrían en su interior. No solo el tamaño de Júpiter es gigante: sus fenómenos meteorológicos también. Grandes tormentas se arremolinan y se pueden ver a medida que atraviesan su colorida atmósfera nubosa. La tormenta más grande y famosa de Júpiter incluso tiene nombre: la Gran Mancha Roja.

La Gran Mancha Roja ocurre desde hace más de 100 años… ¡y probablemente desde hace más de 300 años! Es tan grande que mide el doble del ancho de nuestro planeta entero. Los vientos dentro de la Mancha alcanzan velocidades de más de 640 km/h, el doble de la velocidad de la mayoría de los huracanes más intensos de la Tierra.

Júpiter también tiene auroras enormes y eternas que aparecen cerca de sus polos y tienen mucha más energía que las de la Tierra.

Las auroras son juegos de luces que se producen cuando partículas de alta energía chocan con partículas de gas en la atmósfera de un planeta. Las partículas cargadas golpean las partículas de gas y hacen que estas irradien luz. Júpiter no es el único planeta que tiene auroras. La Tierra y otros planetas también las tienen.

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Lección 1

El efecto de las tormentas solares en los planetas Las auroras son el resultado de un tipo diferente de fenómeno meteorológico: las tormentas solares. Las tormentas solares se originan en el Sol, pero no son como las tormentas de la Tierra ni de ningún otro planeta. Las tormentas de los planetas son el resultado del movimiento de masas de aire en la atmósfera y permanecen en la atmósfera del planeta. Las tormentas solares, en cambio, son el resultado de la actividad de un campo magnético dentro de la atmósfera del Sol, y algunas tormentas solares llegan a abandonar la atmósfera solar.

Los dos tipos principales de tormentas solares son las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés). Las erupciones solares son destellos brillantes de radiación electromagnética que llegan a la capa más externa de la atmósfera del Sol. Las CME son burbujas de partículas calientes y cargadas que se desprenden de la atmósfera del Sol y se alejan con gran rapidez. Las CME pueden llegar a la Tierra en tres a cuatro días aproximadamente.

Cuando las CME son potentes, pueden dañar tendidos eléctricos e interrumpir los sistemas eléctricos de los satélites, incluidos aquellos que se usan para los GPS y la televisión.

Las CME son una de las fuentes de partículas cargadas que producen auroras en la Tierra, Júpiter y otros planetas. En la Tierra, las auroras se suelen ver cerca de los polos. Entones, no necesitas ser astronauta y salir del planeta para experimentar los efectos del tiempo atmosférico espacial. Pero tal vez debas viajar a lugares cercanos a los polos de la Tierra, en cuyo caso, ¡será mejor que empaques ropa bien abrigada! ◆

Las auroras son juegos de luces que se producen cuando partículas cargadas chocan con partículas de gas en la atmósfera de un planeta. En la Tierra, las auroras se suelen ver, habitualmente, cerca de los polos y pueden ser verdes, moradas, rojas, azules o una mezcla de estos colores.

Las tormentas solares son un fenómeno atmosférico espacial que se origina en el Sol. Una eyección de masa coronal (CME) es una tormenta solar que se desprende de la atmósfera del sol y arrastra una burbuja de partículas cargadas hacia el espacio.

En esta foto, el bucle que se desprende del Sol es el comienzo de una CME.

La atmósfera de la Tierra

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In the Interactive Student Notebook, you will • think about what you already know • take notes from your reading • record discoveries from each investigation • show what you have learned

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Weather and Climate

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Interactive Student Notebook Your Science Investigation Journal

At the end of the school year, you’ll be able to look back at the pages of your notebook to see all the science you have explored!

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L A AT M Ó S F E R A Y L A E N E R G Í A

CUADERNO INTERACTIVO

La atmósfera de la Tierra O B S E R VA R F E N Ó M E N O S

Fenómeno: La atmósfera de la Tierra contiene aire respirable solamente en los 5 km más bajos.

1. ¿Qué preguntas tienes sobre este fenómeno?

© Teachers’ Curriculum Institute

La atmósfera de la Tierra

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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 1

1. Identifica las principales partes de la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Luego, escribe 1 o 2 oraciones que describan cómo interactúa la luz del sol con cada sistema.

Sistema de la Tierra

Partes principales

Interacciones del sistema que influyen en el tiempo atmosférico

Geosfera

Hidrosfera

Atmósfera

Biosfera

2

La atmósfera de la Tierra

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CUADERNO INTERACTIVO

2. En cada caso, describe el tiempo atmosférico y haz una lista de los elementos visibles del tiempo atmosférico. Luego, identifica cada una de las cuatro esferas en la imagen y describe cómo se relacionan con los elementos del tiempo atmosférico.

Caso

Descripción del Elementos del tiempo atmosférico tiempo atmosférico

Descripción de los sistemas de la Tierra

1

2

3

4

5

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La atmósfera de la Tierra

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CUADERNO INTERACTIVO 1 - El tiempo atmosférico en el sistema de la Tierra

1. ¿Cuáles son las cuatro partes principales que componen el sistema de la Tierra? Describe cada una en una oración.

2. ¿Por qué decimos que las cuatro esferas de la Tierra forman un sistema?

3. ¿Por qué la energía del sol causa el tiempo atmosférico de la Tierra?

2 - La composición de la atmósfera de la Tierra

1. ¿Qué son los aerosoles?

2. Describe la composición de la atmósfera de la Tierra, incluyendo los principales gases y la cantidad relativa de cada uno.

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La atmósfera de la Tierra

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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 2

1. Para cada capa de la atmósfera, verifica la temperatura atmosférica y la densidad en el sensor del cohete. Anota los datos en la siguiente tabla.

Capa de la atmósfera

Altitud sobre el nivel del mar (km)

Exosfera

1,000

Temperatura (°C)

Densidad (kg/m³)

690 120 Termosfera

110 100 90 85

Mesosfera

70 60 50

Estratósfera

32 20 11

Troposfera

5 0

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La atmósfera de la Tierra

5

CUADERNO INTERACTIVO

2. Marca los datos en el gráfico para la temperatura y la densidad de todas las capas de la atmósfera, excepto la exosfera (las medidas de la exosfera son tan extremas que no caben en el gráfico). Luego, conecta los puntos de la temperatura y la densidad con distintos colores.

3. ¿En qué capa(s) de la atmósfera las temperaturas bajan a medida que aumenta la altitud? ¿En qué capa(s) aumentan las temperaturas cuando la altitud es mayor?

Capas donde las temperaturas bajan a medida que aumenta la altitud

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La atmósfera de la Tierra

Capas donde las temperaturas suben a medida que aumenta la altitud

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CUADERNO INTERACTIVO

4. Describe la tendencia que muestran los datos sobre la densidad. ¿A qué se debe esta tendencia en los datos?

5. Aunque no registraste ningún dato de densidad pasada una altitud de 120 km, ¿cómo cambiaría la densidad con la altitud pasado este punto? Explica por qué la densidad cambia con la altitud.

6. Escribe tu propuesta para la carrera de globos aerostáticos. Asegúrate de que tu propuesta responda las siguientes preguntas: • ¿Qué altura deben alcanzar los globos? Explica tu respuesta.

• ¿Qué condiciones encontrarán los viajeros en cada capa a medida que asciendan?

• ¿Qué necesitan los viajeros para viajar con seguridad en cada capa de la atmósfera?

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CUADERNO INTERACTIVO 3 - La estructura de la atmósfera de la Tierra

1. Identifica cada una de las principales capas de la atmósfera de la Tierra, empezando desde abajo.

2. ¿Cuáles son los tres factores en los que se basan los científicos para determinar las capas de la atmósfera?

3. ¿Cuál de las capas de la atmósfera es la más delgada? ¿Cuál es la más gruesa?

4. ¿En qué capa ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos?

4 - Elementos del tiempo atmosférico

1. ¿Qué es el tiempo atmosférico?

2. Menciona cinco factores medibles que determinan el tiempo atmosférico.

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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 3

1. Busca más datos sobre cada capa de la atmósfera en la biblioteca o en Internet.

Capa de la atmósfera

Datos o citas adicionales

Fuente

Exosfera

Termosfera

Mesosfera

Estratósfera

Troposfera

2. ¿Cómo sabes si estas fuentes son confiables?

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CUADERNO INTERACTIVO COMPRENDER LOS FENÓMENOS

Fenómeno: La atmósfera de la Tierra contiene aire respirable solamente en los 5 km más bajos.

1. Usa lo que aprendiste para explicar este fenómeno.

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