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Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Introducción CA - 1 
CA Cambios en la atmósfera: Introducción 
 
 
 
1 
Fundamentos 
 
La atmósfera de la Tierra es un océano benévolo de aire compartido por toda la humanidad. Los quince kilómetros 
en promedio de la atmósfera más próximos a la Tierra, la troposfera, afectan a la Tierra y a la vida sobre ella. La 
troposfera contiene el oxígeno, el vapor de agua y el dióxido de carbono necesarios para la provisión de nuestro 
alimento. Muchos de los productos de nuestros desechos humanos se "reciclan" en la troposfera. La temperatura 
del aire a nuestro alrededor está controlada en gran medida por los gases que se encuentran en la troposfera. 
 
En los últimos dos siglos la actividad humana ha alterado la compleja mezcla de gases más rápidamente de lo que 
ha sido alterada en cualquier otro tiempo de la historia humana. Ya se observan efectos tales como el smog, la 
corrosión de los materiales, el debilitamiento de la capa de ozono estratosférico y la lluvia ácida. 
 
¿Qué sorpresas indeseables que afectarán a todo el planeta o a la especie humana nos esperan en el futuro? Es 
preciso procurar la completa comprensión de los cambios que produce la actividad humana. Para ello debemos 
reunir la información suficiente, desarrollar las técnicas adecuadas y permitir a los científicos proporcionar un 
modelo fiel de todo nuestro planeta. Necesitamos tener conciencia y confianza en que la humanidad llegará a 
entender los procesos que gobiernan los parámetros, las reacciones y las interacciones de la atmósfera. Debemos 
aprender a ser sus custodios para las generaciones futuras. 
 
La atmósfera siempre ha estado cambiando su composición, su temperatura y además su capacidad auto 
purificadora. Las fuentes naturales como los volcanes, que añaden pequeñas cantidades de gases que contienen 
azufre y cloro, fueron los principales factores de cambio hasta la Revolución Industrial. Las actividades humanas 
tales como el uso de combustible fósil (carbón y petróleo) y biomasa, otras prácticas industriales y agrícolas y la 
deforestación han añadido otros cambios o los han hecho más rápidos. 
 
A excepción del vapor de agua, los efectos del cambio observados no provienen de cambios en los principales 
componentes de la atmósfera. En la actualidad, el 99,9% de la atmósfera es casi constante, algunos componentes 
menores o gases traza son importantes dentro del cambio global. El dióxido de azufre, que se halla presente en 
una proporción máxima de 0,05 ppm (partes por millón), contribuye a la deposición ácida de la lluvia, a la 
corrosión de los materiales y a la reducción de la visibilidad. Los óxidos de nitrógeno, conducen a la lluvia ácida, al 
 smog fotoquímico y también a la reducción del ozono en la estratosfera. Los clorofluorocarbonos, en 0,003 ppm 
contribuyen a la reducción del ozono en la estratosfera, y junto al metano, al óxido nitroso y al dióxido de carbono 
contribuyen a aumentar el calentamiento del planeta y a producir posibles cambios climáticos de importancia a 
través del efecto invernadero. El gas traza más abundante es el dióxido de carbono en 350 ppm (partes por 
millón), mientras que la concentración de uno de los componentes más activos de la atmósfera, el radical hidróxilo, 
es de sólo 10-8 ppm. 
 
Esta unidad está diseñada para dar a los estudiantes las bases para discutir el cambio global, en especial el ciclo 
del carbono y el efecto invernadero. Se intenta darles una base científica firme para las discusiones. Esta unidad 
se puede utilizar de varias maneras. Se ha proyectado suponiendo que los estudiantes han completado cursos de 
nivel elemental en física y química o cursos multidisciplinarios de ciencias, particularmente en lo referente a las 
propiedades de la luz visible y todas aquellas ondas del espectro electromagnético. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Introducción CA - 2 
CA Cambios en la atmósfera: Introducción 
 
 
 
2 
Si los estudiantes no hubiesen cubierto estos conceptos, se pueden modificar las hojas de actividades para ser 
presentadas en un nivel más elemental. Si esos conceptos hubiesen sido cubiertos, entonces las hojas de 
actividades, tal como están, servirán para realizar una útil revisión. 
 
La primera lección esboza las distintas capas de la atmósfera, enfatizando especialmente las dos capas más 
bajas, la troposfera y la estratosfera. Luego, para ayudar a los estudiantes a comprender los conceptos científicos 
para la discusión del efecto invernadero y el calentamiento del planeta, las próximas cuatro lecciones introducen 
las ideas de la radiación ultravioleta, infrarroja y del cuerpo negro. Si los estudiantes hubiesen cubierto estos 
temas más avanzados, entonces las lecciones pueden ser acortadas y las hojas de actividades se pueden volver a 
diseñar para concentrarse en los balances de energía. Entonces, hay dos caminos por seguir. En uno, las 
lecciones CA6 - CA8 examinan el efecto que los gases traza ejercen en la troposfera, en especial sobre el 
calentamiento del planeta. En el otro, las lecciones CA9 - CA11 examinan el efecto que los gases traza ejercen en 
la estratosfera, en especial el efecto sobre la capa de ozono. 
 
 
Sinopsis 
 
Actividad CA1: ¿Qué hay allá arriba? 
Esta lección presenta la estructura térmica y 
composición de la atmósfera con una especial 
referencia a la troposfera y a la estratosfera. 
 
Actividad CA2: El pronóstico para hoy: 
soleado y despejado 
En esta actividad, usando materiales comunes, los 
estudiantes miden las diferencias de temperatura 
registradas por dos termómetros - uno de los cuales 
está actuando como un cuerpo negro - cuando la 
misma cantidad de radiación cae sobre ellos. 
 
Actividad CA3: ¿Cuál es tu temperatura 
favorita? 
Los estudiantes utilizan los datos del espectro solar 
para calcular el flujo total de energía solar que recibe 
la atmósfera en el nivel superior y a nivel del suelo. 
Ellos también comparan qué regiones del espectro 
son las que más nos preocupan a nivel del suelo. 
 
 
Actividad CA4: ¿Qué es el efecto 
invernadero? 
Esta lección proporciona un resumen del balance de 
la energía irradiada sobre la atmósfera de la Tierra y 
presenta el efecto invernadero. A los estudiantes se 
les proporcionan datos y ellos deben elaborar un 
balance en forma de diagrama. 
 
Actividad CA5: Ventanas sucias al sol 
Esta lección presenta el concepto de las ventanas 
atmosféricas y las consecuencias producidas por los 
cambios en los componentes atmosféricos. 
 
Actividad CA6: Explicación del efecto 
invernadero 
Los estudiantes analizan los datos del aumento de la 
concentración del dióxido de carbono durante los 
últimos 20 años - en distintas partes del mundo - y se 
les pide que redacten un artículo describiendo los 
datos y sus consecuencias en el ambiente. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Introducción CA - 3 
CA Cambios en la atmósfera: Introducción 
 
 
 
3 
Actividad CA7: Calentamiento del planeta: 
Las ventanas están más sucias? 
A los estudiantes se les dan datos sobre la vida 
atmosférica y las frecuencias de absorción de algunos 
de los gases del efecto invernadero más importantes 
de la atmósfera. A partir de estos datos ellos 
responden preguntas que los llevan a reconocer que 
para comparar los efectos relativos de los gases de la 
atmósfera, también se debe considerar su 
concentración y vida atmosférica. Luego se les pide 
que analicen los datos recientes sobre el origen del 
dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso, tres 
de los gases de la a tmósfera que se deben tener en 
cuenta al hacer las predicciones sobre el cambio 
global. Los estudiantes preparan charlas breves para 
exponerlas a los otros miembros de la clase. 
 
Actividad CA8: Limpieza de la atmósfera 
Se proporciona a los estudiantes material de lectura y 
luego se les pide que respondan preguntasque 
enfaticen el papel del radical hidróxilo, formado por 
reacciones fotoquímicas en la atmósfera, ayudando 
de esa manera a limpiar la atmósfera. 
 
Esta es una lección "optativa" que se puede utilizar, 
ya sea para introducir o para reforzar conceptos tales 
como la energía de disociación de enlaces, los 
cálculos termoquímicos y los radicales libres. 
 
Actividad CA9: Perspectivas para el ozono 
Esta actividad presenta a los estudiantes un 
importante y representativo ciclo químico de la 
atmósfera que involucra al ozono en las distintas 
altitudes. Se discuten los roles de los rayos solares 
UV y los óxidos de nitrógeno. Se exploran las 
consecuencias para las especies vivientes sobre la 
superficie de la Tierra. 
 
Actividad CA10: ¿Volar o no volar? 
Los estudiantes discuten las suposiciones de la 
comunidad científica utilizadas para predecir los 
cambios en el ambiente que surgen de la 
multiplicación de las nuevas tecnologías. Se toma un 
ejemplo concreto: los cambios en la concentración del 
ozono estratosférico como resultado de una nueva 
generación de aeronaves supersónicas. 
 
Actividad CA11: Perforación de un agujero 
en la estratosfera 
En esta actividad los estudiantes responden algunas 
preguntas y leen acerca de los investigadores en 
química que han estado estudiando el efecto de los 
clorofluorocarbonos sobre el ozono de la estratosfera. 
 
Actividad CA12: El Clima del Futuro 
En esta actividad se proyecta el clima del futuro a 
partir de diferentes hipótesis. Mediante analogías con 
el pasado se realizan representaciones cuantitativas 
de los cambios de las diferentes variables, por 
ejemplo precipitación o temperatura, con el fin de 
obtener escenarios climáticos futuros. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA1 - 1 
CA1 Actividades ¿qué hay allá arriba? 
 
 
 
4 
 
Alusiones al efecto invernadero y agujeros de ozono y 
terribles advertencias sobre la forma como estamos tratando 
a nuestro planeta están actualmente en la conversación 
diaria y son tema de los titulares de los periódicos y 
programas televisivos. Sin embargo, es difícil para nosotros 
saber cuál es la verdad. ¿Estamos dañando sin remedio a 
nuestro planeta? 
 
Esta unidad - Cambios en la atmósfera - no responde la 
pregunta ¿qué debemos hacer? Tú debes responder la 
pregunta. Lo que intenta la unidad es darte la última 
información y los datos en torno al proceso que se lleva a 
cabo en nuestra atmósfera de manera tal que te permita 
llegar a una conclusión. Y también te proporciona las bases 
físicas y químicas para ayudarte a interpretar los datos. 
 
A medida que avances en la unidad, no pierdas de vista el 
objetivo principal: que comprendas el proceso conocido 
como el efecto invernadero y la disminución del ozono en la 
estratosfera (no en la troposfera),de manera que puedas 
decidir qué medidas te gustaría se tomasen en torno a ellos. 
 
Para comenzar, necesitamos definir las distintas partes de la 
atmósfera y conocer acerca de los gases que están presentes 
en ellas. 
 
 
La estructura de la atmósfera 
 
Imaginemos que nos introducimos en el canasto de un 
globo llevando un termómetro y despegamos en forma 
vertical. A medida que ascendemos a mayor altura, veremos 
que la temperatura cae y luego comienza a aumentar, cae 
nuevamente y finalmente aumenta. El diagrama de la 
temperatura como función de la altura se presenta en la 
Figura CA1.1. 
 
La atmósfera se divide en diferentes capas de acuerdo con el 
comportamiento de la temperatura: troposfera, estratosfera, 
mesosfera y termosfera. La troposfera y la mesosfera se 
caracterizan por el decrecimiento de la temperatura con la 
altura, mientras que en la estratosfera y termosfera la 
temperatura aumenta con la altura. Los límites superiores de 
cada una de estas capas reciben los nombres de tropopausa, 
estratopausa y mesopausa. 
El tope de la termosfera se confunde con los gases calientes 
de la corona solar. En estas secciones discutiremos la 
troposfera y la estratosfera. La altura de la tropopausa varía 
entre 8 km en los polos y 18 km. en el ecuador y la 
estratopausa se encuentra alrededor de los 50 km. 
 
Figura CA1.1 Estructura de la atmósfera. 
 
Pregunta 
 
1. ¿Qué aparato, que no sea el termómetro de 
mercurio, fabricado con vidrio, se puede utilizar 
para medir la temperatura de las distintas 
capas de la atmósfera? 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA1 - 2 
CA1 Actividades ¿Qué hay allá arriba? 
 
 
 
 
5 
Composición de la troposfera 
 
Algunas de las actividades que el hombre hace en la 
troposfera y en la estratosfera afectan el clima global. 
 
De la tabla CA1.1 puede observarse que el 99,9% del aire 
de la troposfera está compuesto por nitrógeno, oxígeno y 
argón. El otro 0,1% incluye pequeñísimas cantidades 
variables de otros compuestos gaseosos tales como el vapor 
de agua, el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso. 
El vapor de agua se encuentra en proporciones variables, 
particularmente en las capas situadas por debajo de los 6 
km, donde se hallan las mayores concentraciones. Gran 
parte de estos gases son producidos por las actividades 
humanas e inyectadas a la atmósfera. A modo de ejemplo, 
en las grandes ciudades se encuentran vestigios de ozono. 
A pesar de esta continua adición de material la composición 
total de la atmósfera no varía mucho debido a que también 
hay reacciones que transfieren los gases de la atmósfera a 
otros sistemas. Por ejemplo, las plantas remueven el CO2 en 
el proceso de la fotosíntesis. Estos removedores se conocen 
como "sumideros". 
 
Mucha de la preocupación en torno a la contaminación de 
nuestras ciudades, el calentamiento del planeta y la 
disminución del ozono estratosférico surge porque se están 
liberando más de estas sustancias y los "sumideros" no 
responden con la suficiente rapidez en su eliminación. 
 
 
Tabla CA1.1 Composición del aire sin contaminar en porcentaje en unidad de volumen. 
 
 
GAS 
 
CONCENTRACIÓN 
 
Nitrógeno 
 
78.1% 
 
Oxígeno 
 
20.9% 
 
Argón 
 
0.9% 
 
Dióxido de carbono 
 
0.03% 
 
Neón 
 
0.0018% 
 
Helio 
 
0.00052% 
 
Metano 
 
0.00014% 
 
Hidrógeno 
 
0.00005% 
 
Oxido nitroso 
 
0.00003% 
 
Vapor de agua 
 
variable 
 
 
La atmósfera en movimiento 
 
Las proporciones de la radiación solar absorbida por la 
tierra o el mar con respecto a la que es reflejada o irradiada 
de vuelta al espacio varían de un lugar a otro provocando 
diferencias de temperatura y patrones de circulación. 
El aire cálido ecuatorial sube y el espacio que ocupaba cerca 
de la superficie del suelo es reemplazado por aire más frío 
proveniente de las zonas polares. Para completar el círculo, 
 
 
el aire ecuatorial se desplaza hacia los polos en la parte 
superior de la troposfera. 
 
Esta circulación, que es afectada por la rotación de la Tierra 
y la presencia de barreras topográficas entre otras cosas, es 
la que da origen a los vientos predominantes. Este aire en 
movimiento ayuda a esparcir los contaminantes en la 
troposfera. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA1 - 3 2 
CA1 Actividades ¿Qué hay allá arriba? 
 
 
 
6 
 
 
 
La estratosfera 
 
La palabra estratosfera de alguna forma da la idea de algo 
muy lejano. Sin embargo, la estratosfera está alrededor de 20 
km sobre tí. ¿Qué pueblo está a 20 km de tí mientras lees 
esto? Ello te da una idea mejor de cuán cerca de tí se 
encuentra esta capa de la atmósfera. 
 
La composición de la estratosfera cambia con la altura como 
verás en el diagrama CA1.2. 
 
Las concentraciones se dan como números de átomos o 
moléculas en un volumen de 1 cm3. Estas parecen enormes. 
Por ejemplo, el máximo para el ozono es 1012 moléculas en 
un volumen de 1 cm3 a una altura de alrededor de 40 km. Sin 
embargo, éste es un número muy pequeñocomparado con la 
concentración de las moléculas de oxígeno. En la sección de 
preguntas hay algunos cálculos que ilustran este punto. 
 
 
 Pregunta 
 
2. ¿Cuál es la concentración de moléculas de 
oxígeno (O2) a 40 km de altura? 
 
Da la respuesta en (i) moléculas por cm3 y (ii) 
en unidades molares, moles por dm3. 
 
Uno de los gases más importantes de la estratosfera es el ozono. 
Protege a la troposfera de los nocivos 
rayos ultravioletas del Sol. Las concentraciones de ozono varían con 
la hora, la latitud y la altitud. Aunque el ozono está distribuido a 
través de la estratosfera, hasta alrededor de los 100 km, el mayor 
porcentaje se encuentra a alturas entre los 15 y 40 km y esta banda 
se conoce como la capa de ozono. 
 
Los grandes aviones comerciales generalmente vuelan justo por 
debajo o en la estratosfera. Los Concorde vuelan en la estratosfera y 
una nueva generación de aviones está siendo diseñada para volar 
bien adentro de ella, como lo veremos en la Actividad CA10. 
 
 Pregunta 
 
3. ¿Cuál es el estado de agregación (sólido, 
líquido o gaseoso) en: 
(a) la troposfera (a 0 km) y 
(b) la estratosfera (a 25 km) 
 
de los siguientes gases: 
 
(i) CH4 
(ii) H2O 
(iii) CF2Cl2 
 
Puedes utilizar libros para encontrar los datos que 
necesitas para responder esta pregunta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura CA1.2 Composición de la 
estratosfera. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA1 - 4 
CA1 Actividades ¿Qué hay allá arriba? 
 
 
 
7 
Contenido 
 
Esta actividad presenta la estructura y composición de la atmósfera con una particular referencia a la troposfera y 
a la estratosfera. 
 
Objetivos 
 
Al terminar esta lección los estudiantes deben ser capaces de: 
 
• conocer la estructura y las variaciones de la temperatura de la atmósfera 
• conocer los gases más importantes de la troposfera y de la estratosfera 
• comprender los elementos traza de la atmósfera y dónde están. 
• comprender los mecanismos de transferencia de calor: conducción, radiación y convección. 
 
Conocimientos necesarios 
 
Los estudiantes deben haber completado los cursos de introducción a la química y a la física. 
 
Materiales 
 
hojas de actividades CA1 
 
Respuestas 
 
1 Se puede utilizar un termopar o cualquier otro sensor termoeléctrico 
 
2 (i) alrededor de 1016 moléculas por cm3 
 
(ii) un mol se define en condiciones estándar alrededor de 
 
1016 X 103 
---------------------= 1,7 X 105 moles dm-3 
 6 X 1023 
 
3 A partir de los puntos de ebullición, se puede ver que en la troposfera y en la estratosfera todos son 
gases excepto el H2O, el que, dependiendo de la temperatura es sólido, líquido o vapor en la 
troposfera y principalmente hielo sólido en la estratosfera. Por consiguiente, ¡ahí tenemos una duda! - 
que exploraremos más adelante en la unidad (Actividad CA11). 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA2 - 1 2 
CA2 Actividades Pronóstico para hoy: soleado y despejado 
 
 
 
8 
 
Pronóstico para hoy: soleado y despejado 
 
En muchos países donde hay inviernos fríos estas palabras 
suenan agradables. Podemos sentir la radiación infrarroja y 
la luz visible en forma de calor al mismo tiempo que vemos 
las cosas por medio de la luz visible y podemos broncearnos 
por la acción de la luz ultravioleta sobre nuestra piel 
expuesta. Todo proviene del paquete de radiación 
electromagnética que recibimos del Sol. Evidentemente, 
radiaciones de diversa longitud de onda llegan a la 
superficie de la tierra en lo que a nuestros ojos parece luz 
blanca. 
 
La Tierra y su atmósfera también se calientan con la luz del 
Sol. ¿Cómo podemos medir la intensidad de esta luz? Ese es 
el fin de esta actividad. Una vez realizadas las mediciones, 
podemos tratar de entender los factores que controlan la 
temperatura de la Tierra. 
 
¿Qué maneras puedes imaginar para medir la intensidad 
total de la radiación solar? Puedes haber hecho algún 
experimento para encontrar el contenido de energía de un 
alimento. Si es así, puedes haber usado un calorímetro en el 
cual se colocó un volumen de agua medido sobre un 
volumen de alimento medido que fue quemado. Un 
termómetro dentro del agua indicaba un cambio de 
temperatura, producido por la energía liberada durante la 
combustión del alimento. 
 
A1 Si tienes un termómetro, ¿puedes pensar en la manera 
de convertirlo en un detector de radiación electromagnética? 
 
Una forma para hacer esto se muestra en el siguiente 
experimento. 
 
Experimento (Parte I) 
 
En un extremo de una caja de cartón corta una ventana de 3 
x 3 cm (Figura CA2.1). En la tapa de la caja abre dos 
agujeros para que se puedan fijar dos termómetros. Antes de 
fijar los termómetros, sumerge uno de ellos en aceite liviano 
y después en polvo fino de carbón vegetal. Deja que los 
termómetros lleguen a un estado de temperatura constante. 
Asegúrate de que los dos bulbos estén a la misma altura y 
que estén alineados con el centro de la ventana y con una 
lámpara incandescente de 100 W. Enciende la lámpara 
incandescente (o si estás en el exterior enfoca los rayos del 
sol con una lupa) y registra la temperatura alcanzada por los 
dos termómetros durante 10 minutos aproximadamente, en 
los siguientes casos: 
a. colocar la lámpara o la lupa a 20 cm de distancia. 
b. colocar la lámpara o la lupa a 30 cm de distancia. 
 
Figura CA2.1 Diagrama de aparato. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA2 - 2 
CA2 Actividades Pronóstico para hoy: soleado y despejado 
 
 
 
9 
 
 
 
Registra tus datos abajo 
 
 
Tiempo (minutos) 
 
estado 
estable 
 
 
 0 
 
 
 1 
 
 
 2 
 
 
 3 
 
 
 4 
 
 
 5 
 
 
 6 
 
 
7 
 
 
 8 
 
 
 9 
 
 
10 
 
Temperatura del 
termómetro con el 
bulbo oscurecido (°C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Temperatura del otro 
termómetro (°C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diferencia de 
temperatura (°C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Preguntas 
 
1. a. ¿Cuál de los dos termómetros absorbe mayor radiación y explique por qué? 
 
b. Con base en este experimento deducir algunos de los factores que controlan la temperatura de la 
Tierra. 
 
c. Describe, en forma sintética, las principales observaciones que has realizado y registrado en la 
tabla de arriba. 
 
2. Como ya lo hemos discutido, la luz aparentemente blanca proveniente del Sol está formada por luz 
de diferentes longitudes de onda. Esto se puede observar fácilmente cuando usamos un prisma que 
descompone la luz visible en una serie de colores. 
 
Usando un prisma, sugiere formas en las que puedas encontrar la cantidad de energía para las 
diferentes partes del espectro visible. 
 
Establece qué precauciones necesitas tomar para hacer de éste un experimento confiable. 
 
Sugiere formas en las que podrías encontrar esta información sin utilizar un prisma. 
 
 
 
A2 Experimento (Parte II) 
 
Prueba el/los experimento(s) que hayas sugerido. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA2 - 3 2 
CA2 Notas para los profesores 
 
 
 
10 
Contenido 
 
En esta actividad, usando materiales comunes, lo estudiantes miden las diferencias de temperatura registrada por 
dos termómetros, uno de los cuales está actuando como cuerpo negro, cuando la misma cantidad de radiación cae 
sobre ellos. 
 
Objetivos 
 
Al terminar esta actividad los estudiantes deben ser capaces de: 
• comprender que la radiación solar o electromagnética calienta los materiales y que ésta se puede medir. 
 
Si ellos han terminado ambos experimentos, deben ser capaces de: 
• diseñar los elementos de un espectrómetro simple 
• medir la intensidad de la radiación en las distintas longitudes de onda 
 
Conocimientos necesarios 
 
Esta actividad presume que los estudiantes han finalizado los cursos del ciclo básico de física y química paraprincipiantes (antes de los 16 años). Los estudiantes deben saber que la luz está compuesta por ondas de 
diferente longitud (frecuencias). Deben estar familiarizados con la reflexión y la refracción de la luz. 
 
Será beneficiosa su experiencia en el uso de un calorímetro simple. 
 
Materiales (por cada puesto en el laboratorio) 
 
hojas de actividades CA2 
2 termómetros 
carbón vegetal, hollín, grafito o mina de lápiz finamente molida (10 cm3) 
aceite de cocina o algún otro aceite liviano (10 cm3) 
prisma o algún objeto para dispersar la luz blanca o solar (ver Notas sobre la actividad) 
cinta adhesiva 
caja del tamaño de una caja de zapatos o más grande 
fuente de luz fuerte, por ej. el sol, un proyector de diapositivas, una lámpara incandescente potente 
regla 
reloj con segundero 
lupa 
tijeras 
 
Notas sobre la actividad 
 
Los estudiantes necesitarán que se les recuerde que la radiación electromagnética emitida por el Sol se extiende 
en forma continua desde los rayos gamma, de una longitud de onda de 10-13 metros o menos hasta las ondas 
largas de radio, de 103 metros o más, como se muestra en la Figura CA2.2. La luz visible ocupa una región muy 
limitada, desde aproximadamente 400 - 700 nm. Ninguna otra longitud de onda puede ser vista por el ojo humano. 
Entre las ondas electromagnéticas de diversos tipos no hay una demarcación definida, sino una continua 
gradación. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA2 - 4 
CA2 Notas para los profesores 
 
 
 
 
11 
 
 
 
Figura CA2.2 El espectro electromagnético. 
 
 
Las ondas se pueden caracterizar por su longitud, frecuencia de oscilación o una cantidad conocida como número 
de onda. Las unidades más comunes para estas características se proporcionan en la siguiente tabla : 
 
 
 Símbolo 
 
 Nombre 
 
 Equivalencias 
 
 Comentarios 
 
 nm 
 
 Nanómetro 
 
10-9m 
 
se usa para las longitudes de onda en las 
regiones visible y UV 
 
 µ 
 
 Micrón 
 
10-4cm= 10-6 m 
 
se usa para las longitudes de onda en 
infrarroja ≈ 0,7µ - 100µ 
 
 cm 
 
 Centímetro 
 
10-2m 
 
se usa para las longitudes de onda en la 
región de las microondas 
 
 km 
 
 Kilómetro 
 
103m 
 
se usa para las longitudes en la onda larga 
de radio 
 
 cm-1 
 
 
 
ondas cm-1 
 
conocido como un número de onda que se 
usa generalmente en la región infrarroja 
 
 Hz 
 
 Hertz 
 
ondas s-1 
 
unidad de frecuencia, usada para las ondas 
de radio 
 
La discusión de esta lección se puede comenzar preguntándoles a los estudiantes cual es el rango de longitudes 
de onda de la luz visible. Continuar preguntando sobre la luz solar (¿Cuáles son las longitudes de onda de la 
radiación emitida por el Sol? ¿Cómo lo sabemos?). Esto llevará directamente hacia la actividad CA2. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA2 - 5 
CA2 Notas para los profesores 
 
 
 
12 
Aparatos para la detección 
 
Una vez que la luz está separada en sus diferentes longitudes de onda, se necesita un aparato para medir la 
intensidad de la radiación electromagnética de cada longitud de onda, dentro de un intervalo o región dada de 
longitud de onda. Básicamente, estos aparatos de detección convierten la radiación electromagnética en otra 
forma de energía, con frecuencia, en energía eléctrica. El aparato tradicional de detección es la celda fotoeléctrica, 
cuidadosamente controlada y calibrada en relación a fuentes conocidas de longitud de onda. Por ejemplo, algunas 
cámaras fotográficas tienen un fotómetro incorporado que detecta la intensidad de la luz y p roduce una señal 
eléctrica. A su vez, esta señal eléctrica controla la apertura del obturador. Aunque estos detectores son comunes, 
no están siempre a la mano y, por lo tanto, en estos experimentos se utilizan los termómetros como aparatos de 
detección. Si se contara con este equipo, este experimento se podría realizar utilizando transductores (sensores 
termoeléctricos) conectados a una computadora en lugar de los termómetros. 
 
Detalles sobre los experimentos 
 
Hay que tratar de obtener una fuente de luz lo más potente posible. Cuando se trabaja en el exterior, la caja que 
contiene los termómetros necesita aislamiento o protección del Sol (cartón de mayor espesor, goma espuma o 
papel de aluminio en la parte externa de la caja). Si los agujeros de la caja se agrandan demasiado y los 
termómetros tocan el fondo de la caja, utilice cinta adhesiva para asegurar los termómetros para que queden como 
se muestra en el diagrama. El papel tisú o pañuelo desechable sirve para limpiar el hollín y el aceite de los 
termómetros. 
 
Recordar a los estudiantes que no deben mirar directamente al Sol. 
 
Respuestas 
 
1. a. Se utilizan dos termómetros para controlar la radiación de fondo, los cambios de temperatura y 
demostrar el efecto del cuerpo negro. Este efecto muestra que los cuerpos negros absorben una proporción 
mayor de radiación que otros y por lo tanto se calientan más. 
 
b. La tierra no actúa como un cuerpo completamente negro por efecto de los distintos tipos de 
cobertura que posee: océanos, hielos polares, desiertos, etc. 
 
c. El termómetro oscurecido debe tener una mayor y más rápida respuesta que el otro termómetro. 
Durante ensayos anteriores, los estudiantes registraron diferencias de 18° y 3° cuando se ubicó una 
lámpara de 100 W a 20 y 25 cm del bulbo del termómetro. Las diferencias se alcanzaron después de 
aproximadamente 5 minutos y luego se mantuvieron más o menos estables durante los siguientes 5 
minutos. 
 
2. El prisma se coloca entre la fuente de luz y la ventana de la caja. Se debe tener cuidado de mantener una 
distancia constante entre el prisma y los termómetros durante los experimentos. Se necesita una lámpara 
incandescente de por lo menos 100 W. Un método alternativo utilizado por los profesores durante la etapa 
de los ensayos fue reemplazar el prisma por una serie de hojas plásticas (acetato) de colores. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 1 
CA3 Actividades ¿Cuál es tu temperatura favorita? 
 
 
 
13 
Si alguien te preguntase a qué temperatura te gustaría vivir, 
seguramente elegirías una temperatura entre los 273 y 308° 
K (0 a 35°C), que son las temperaturas normales que 
experimentamos sobre la superficie terrestre y en las cuales 
sabemos que podemos sobrevivir. 
 
Pero, ¿No lo has escuchado? Es posible que nos estemos 
calentando más. ¿Cómo puede ser esto? ¿Qué factores 
controlan la temperatura de la Tierra? Más tarde 
contestaremos cuáles son los factores que pueden estar 
causando los cambios. Por ahora, concentrémonos en la 
fuente primordial de calor de la Tierra, nuestro Sol. 
 
¿Cuán brillante es el Sol? 
 
Para comprender el fundamento de nuestro clima en la 
Tierra, es importante conocer cómo la luz del Sol interactúa 
con la atmósfera. 
 
Si la energía solar expresada en watts por unidad de área, 
por intervalo de longitud de onda se grafica en función de la 
longitud de onda, tal como en la Figura CA3.1, podemos 
observar que la radiación 
 
 
en algunas regiones del espectro solar es mucho más 
intensa que en otras. 
 
A1 Usa la Figura CA3.1 para encontrar el flujo total de 
energía que recibe la Tierra por metro cuadrado en el tope 
de la atmósfera. Esto se puede realizar midiendo o 
calculando el área total debajo de la curva. Utiliza 
cuadrados de papel milimetrado. 
 
A2 Haz lo mismo para las tres regiones del espectro en 
las que estamos más interesados cuando discutimos la 
radiación del Sol que nos alcanza. Las longitudes de onda 
aproximadas de estas regiones son las: 
 
Ultravioleta (UV) 10 - 400 nm 
Visible 400 - 700 nm 
Infrarroja (IR) 700 - 106 mm 
 
Sin embargo, las longitudes de onda de la región infrarroja, 
de especial interés para nosotros, están entre los 700 y 1600 
nm. 
 
 
Figura CA3.1 El espectro solar 
tal como se ve en el tope de la 
atmósfera. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera -Sección CA3 - 2 
CA3 Actividades ¿Cuál es tu temperatura favorita? 
 
 
 
14 
 
 
 
 
 Espectro Total 
 10-1600nm 
 
 
 Infrarroja 
 700-1600nm 
 
 Visible 
 400-700nm 
 
 Ultravioleta 
 10-400nm 
 
Flujo de 
energía 
(W m-2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla CA3.1 Tabla para los valores obtenidos debajo de la curva para el espectro solar en el tope de la atmósfera 
terrestre. 
 
 
 Pregunta 
 
1 ¿En qué región del espectro solar 
(ultravioleta, visible o infrarrojo) es mayor el 
flujo de energía al tope de la atmósfera 
terrestre? 
A3 El espectro solar tal como se mide a nivel del 
mar se muestra en la Figura CA3.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura CA3.2 El espectro solar en 
la superficie terrestre. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 3 2 
CA3 Actividades ¿Cuál es tu temperatura favorita? 
 
 
 
15 
 
Preguntas 
 
2. Usa la Figura CA3.2 para encontrar el flujo total 
de energía que recibe un metro cuadrado de la 
superficie terrestre. 
 
3. Haz lo mismo para las regiones de UV (10 - 
400 nm), visible (400 - 700 nm) e IR (700 - 
1600 nm) y completa la Tabla CA 3.2. 
 
4. ¿En qué difiere este espectro del espectro solar 
en el tope la atmósfera terrestre? 
 
5. ¿En qué bandas del espectro solar se registran 
los mayores cambios? 
 
6. ¿Qué pasa con la radiación solar después de 
atravesar la atmósfera? 
 
7. ¿De la radiación visible, infrarroja y ultravioleta 
que llega del sol, cuál es la más intensa en la 
superficie terrestre? 
 
8. ¿Cómo piensas que esto cambiaría si estuvieses 
sobre la superficie de la Luna? 
 
9. ¿Esperarías que la Luna sea más caliente o más 
fría que la Tierra durante el día? Explica tus 
razones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Espectro total 
 10 - 1600 nm 
 
Infrarrojo 
700 - 1600 nm 
 
 Visible 
 400 - 700nm 
 
Ultra- violeta 
 10 - 400 nm 
 
Flujo de energía 
(W m-2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla CA3.2 Tabla para el cálculo del espectro solar de las áreas debajo de la curva, tal como se ve desde la superficie 
terrestre. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 4 2 
CA3 Notas para los profesores 
 
 
 
16 
Contenido 
 
Los estudiantes utilizan los datos del espectro solar para calcular el flujo total de energía proveniente del Sol y 
recibido por el tope de la atmósfera y a nivel del suelo. También comparan cuáles son las regiones del espectro 
que nos interesan más a nivel del suelo. 
 
Objetivos 
 
Al completar esta actividad, los estudiantes deben ser capaces de: 
 
• cuantificar la interacción de la radiación electromagnética del Sol con la atmósfera de la Tierra 
 
• hacer uso del espectro para encontrar la intensidad de energía de las distintas bandas. 
 
 
Conocimientos necesarios 
 
Al igual que la actividad CA2, esta lección supone que los estudiantes han terminado los cursos de física y de 
química para principiantes (antes de los 16 años). Los estudiantes deben saber que la luz está compuesta por 
ondas de diferentes longitud y frecuencia y que las diferentes longitudes de onda de la luz todas juntas conforman 
partes del espectro electromagnético. Los estudiantes deben estar familiarizados con la reflexión y la refracción de 
la luz. 
 
Puede ser beneficioso para algunos estudiantes aprender (o repasar) los métodos para el cálculo de áreas debajo 
de curvas, antes de comenzar la actividad. 
 
Materiales 
 
hojas de actividades CA3 
calculadora 
papel de calcar 
papel milimetrado 
 
Notas sobre la actividad 
 
Hay varias formas de realizar esta actividad. Como introducción se puede preguntar a la clase: "¿Qué les gusta 
más, el calor o el frío?" Luego, se puede dirigir a la clase hacia una discusión sobre qué controla la temperatura en 
el exterior. Un ejemplo podría ser el siguiente: 
Podríamos imaginar un lugar donde las noches sean lo suficientemente frías como para congelar el CO2 y 
convertirlo en hielo seco o los días lo suficientemente calurosos como para producir ampollas en la piel humana en 
pocos minutos. Esto es lo que ocurriría en la Luna que no tiene atmósfera. Por lo tanto, la atmósfera de la Tierra no 
sólo nos proporciona el aire que respiramos y que protege nuestros cuerpos de la radiación dañina del Sol, sino 
que mantiene la temperatura ambiente dentro de los límites necesarios para la vida y las actividades humanas. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 5 2 
CA3 Notas para los profesores 
 
 
 
17 
Para comprender cuán afortunados somos, observen la temperatura en la superficie de otros planetas y 
compárenla con la de la Tierra. 
 
Tabla CA3.3 Algunos datos sobre los planetas interiores. 
 
 
 Planeta 
 
Temperatura promedio en la 
superficie 
 
Proporción de luz 
solar reflejada 
 
 Tierra 
 
 + 15 °C 
 
 33% 
 
 Marte 
 
 - 45 °C 
 
 17% 
 
 Venus 
 
 + 430°C 
 
 71% 
 
 
¿Qué piensas que nos hace tan afortunados? La interacción de la atmósfera terrestre con la energía solar es lo 
que nos ha brindado nuestro hospitalario clima. La lección explora el primer paso de esta interacción. Pero vale la 
pena señalar que la temperatura de la Tierra ha permanecido estable por más de 3 mil millones de años. 
 
Todos los cuerpos emiten radiaciones, dependiendo su naturaleza y su intensidad de temperatura, del estado 
físico del cuerpo. Estas radiaciones surgen de varios tipos de movimientos electrones, átomos (o núcleos) o 
moleculares dentro de la materia. A medida que se eleva la temperatura de una materia, la radiación emitida 
puede ser invisible en la oscuridad, porque corresponde a la banda infrarroja, no emite radiación visible. Como 
resultado de un nuevo aumento en la temperatura, hay un incremento simultáneo en la tasa a la que la energía es 
irradiada, y también las longitudes de onda emitidas se extienden a valores menores, del infrarrojo al rojo, 
pasando al visible, luego al naranja, amarillo y así sucesivamente. Eventualmente, cuando las temperaturas se 
aproximan a los 3000°K (2700°C) la sustancia que se ha calentado aparece casi blanca, lo que indica que se 
están produciendo casi todos los colores del espectro visible, como así también la radiación infrarroja (calor) y la 
ultravioleta. 
 
Usando la teoría del quantum, es posible calcular el flujo de energía radiada por un cuerpo a una temperatura 
dada en determinado rango de longitud de onda. Los resultados se dan en la Tabla CA 3.1 para un caso ideal, el 
caso de un cuerpo negro que tiene la capacidad de absorber el 100% de la radiación electromagnética que cae 
sobre él. Este cuerpo ideal absorbe toda la energía radiante que incide sobre él, no refleja nada, y la vuelve a 
emitir en su totalidad con un espectro que depende ún icamente de la temperatura. Tanto la Tierra como el Sol 
emiten radiación en forma similar a un cuerpo negro con temperaturas de 300°K a 6000°K. La Figura CA3.3 
muestra la distribución de las energías irradiadas por cuerpos negros a 300°K y 6000°K. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 6 
CA3 Notas para los profesores 
 
 
 
18 
 
 
Figura CA3.3 Distribución de la energía irradiada por cuerpos negros con una temperatura de 6.000°K y 300°K, que son 
las temperaturas aproximadas del Sol y de la Tierra. Para mayor conveniencia, las longitudes de onda se dan en micrómetros, 
µm (8µm = 8 X 10-6 m = 8.000 nm). 
 
La mayor parte de la enorme cantidad de energía generada por la fusión del hidrógeno que se convierte en helio, 
escapa del Sol como radiación electromagnética. Es posible encontrar el flujo de energía de la radiación solar (W 
m-2) usando la Figura CA3.1. Algunos estudiantes pueden no saber cómo medir el área bajo una curva y 
necesitarán ayuda. 
 
Una parte muy pequeña de esta energía se absorbe en la atmósfera solar hasta que la radiación entra en nuestra 
atmósfera. Recorre muchos millones de kilómetros en el espacio sin pérdida. 
 
Puesto que estalección se centra en la troposfera, o en los 15 kilómetros, en promedio, inferiores de la atmósfera 
de la Tierra, nos ocuparemos solamente de la radiación que penetra en esa capa, la radiación ultravioleta, visible e 
infrarroja, principalmente. 
 
Respuestas 
 
La Tabla CA3.1 debe completarse así (con alrededor de un 10% de exactitud): 
 
 
 
 
Espectro total 
10 - 1600 nm 
 
Infrarrojo 
700 - 1600 nm 
 
Visible 
400 - 700 nm 
 
Ultra-violeta 
10 - 400 nm 
 
Flujo de energía 
(W m-2) 
 
1400 
 
570 
 
650 
 
180 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA3 - 7 
CA3 Notas para los profesores 
 
 
 
19 
La Tabla CA3.2 debe completarse así (hasta alrededor del 10% de exactitud): 
 
 
 
 
Espectro total 
10 - 1600 nm 
 
Infrarrojo 
700 - 1600 nm 
 
Visible 
400 - 700 nm 
 
Ultra-violeta 
10 - 400 nm 
 
Flujo de energía 
(W m-2) 
 
880 
 
340 
 
430 
 
110 
 
 
1 Visible e infrarroja más o menos igual: 
 
2/3 Los valores están dados en la tabla de más arriba (dejar margen para un 10% de variación de los valores). 
 
4/5 Están reducidos en general con la mayor absorción en la región infrarroja. 
 
6 Presumiblemente es absorbida por los gases de la atmósfera. 
 
7 La región visible. 
 
8 Puesto que la Luna no tiene atmósfera, la superficie de la Luna contemplaría un espectro solar sin cambios. 
 
9 La superficie de la Luna estará más caliente que la de la Tierra durante el día porque toda la radiación del 
Sol llega a la superficie de la Luna. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 1 2 
CA4 Actividades ¿Qué es el efecto invernadero? 
 
 
 
20 
 
¿Por qué efecto invernadero? 
 
Vemos al Sol como un cuerpo brillante. La Tierra es otra 
cosa. Las fotografías de la Tierra tomadas desde el espacio 
la muestran oscura a menos que esté iluminada por el Sol. 
Pero la Tierra, al igual que cualquier otro cuerpo radia 
energía. La radiación está en la región infrarroja, que no 
puede ser vista por el ojo humano. Por lo tanto, la Tierra 
absorbe la luz solar que logra pasar a través de la atmósfera 
y en las bandas ultravioletas, visible e infrarroja y 
posteriormente emite radiación en el rango del infrarrojo. 
 
La radiación emitida por la Tierra juega un papel 
sumamente importante en su balance de energía. Esta 
radiación electromagnética en la banda infrarroja es 
absorbida por las moléculas que están en el aire y, en 
consecuencia calienta la atmósfera. La Tierra actúa como un 
cuerpo negro. El espectro electromagnético de la Tierra, tal 
como se ve desde una nave espacial indicaría que la 
temperatura de la superficie de la Tierra es de 255°K, si la 
atmósfera no obstruyera el flujo de energía. Pero en la 
realidad la temperatura de la superficie de la Tierra se mide 
en promedio de 288°K. A esta temperatura, la superficie de 
la Tierra emitiría un flujo de energía de 390 W m-2. Sin 
embargo, las mediciones satelitales han descubierto que 
sólo 237 W m-2 escapan al espacio. Esta diferencia de 153 
W m-2 entre la emisión de la superficie y la pérdida total de 
energía en el tope de la atmósfera se atribuye al efecto 
invernadero. 
 
¡No creas todo lo que has leído! 
 
¡El efecto invernadero es beneficioso para ti! Sin él la vida 
en la Tierra sería difícil, por no decir imposible. Las 
actividades que tú llevarás a cabo examinan algunos de los 
principios científicos que explican el efecto invernadero, 
porque es vivificante para nosotros y para la mayoría de las 
cosas sobre la tierra, pero también porque nos puede llevar a 
nuestra destrucción. 
 
La teoría del efecto invernadero no es nueva. J.B. Fourier 
escribió acerca de ella hace 160 años. Sin embargo, no fue 
sino hasta hace poco tiempo que se ha transformado en una 
frase corriente. 
 
 
 
 
 
 
En conclusión, la temperatura de la superficie 
terrestre, con un promedio de 288° K, está determinada 
por el flujo que recibe del Sol y por la radiación que se 
devuelve por la Tierra al espacio. 
 
La temperatura resultante en un lugar depende de cómo 
interactúe la atmósfera con la radiación y de cuánta energía 
térmica puedan absorber los diferentes tipos de superficies 
(rocas, las aguas, etc.). Algo de esa luz también es reflejada 
en mayor grado desde las partes claras de la Tierra, tales 
como el cemento, la nieve, las nubes, la arena y en menor 
grado desde las partes oscuras como los océanos y los 
bosques. Son estas pequeñas porciones de la superficie 
terrestre las que se pueden ver desde el espacio exterior 
durante el día. Durante la noche, las luces y fuegos 
proporcionan una clara evidencia de la civilización. 
 
De la radiación solar que llega al tope de la atmósfera 
terrestre, una parte es reflejada por la atmósfera, las nubes y 
la superficie de la Tierra, otra parte es absorbida por la 
atmósfera de la Tierra y convertida en energía térmica. 
 
Cálculos acerca del equilibrio calórico de 
la Tierra 
 
A1 En la página siguiente hay dos diagramas (Figuras 
CA4.1 a y b) que muestran los procesos más importantes 
que sufre la radiación solar cuando calienta la atmósfera de 
la Tierra. Una describe la energía (onda corta) que llega al 
sistema la Tierra-Atmósfera. La otra describe la energía 
emitida (onda larga) por este mismo sistema. Contesta las 
siguientes preguntas a partir de los datos dados en esta 
actividad. 
 
Preguntas 
 
1. Se supone que la energía de la radiación solar 
que llega a la Tierra es de 100 unidades. 
 
25 de esas se reflejan nuevamente al espacio, 
por las nubes, el aire y las partículas de polvo. 
 
 continúa en las páginas siguientes... 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 2 
CA4 Actividades ¿Qué es el efecto invernadero? 
 
 
 
21 
 
 
 
De las restantes, 46 unidades son absorbidas por la superficie del océano y de la Tierra y 23 por los gases de 
nuestra atmósfera. 
 
(i) ¿Cuánta energía es reflejada de nuevo directamente de la superficie del océano y de la Tierra? 
(ii) ¿Qué rango de longitudes de onda tendrá esta radiación? 
 
Examinemos ahora la energía emitida por el sistema Tierra-Atmósfera. Ya hemos explicado 31 unidades 
correspondientes a onda corta. Y ahora nos vamos a ocupar de las 69 restantes. De estas 69, 9 son emitidas 
desde la Tierra y desde el océano. Las 60 restantes son las que más nos preocupan cuando se discute el 
efecto invernadero. 
 
El diagrama muestra cuánta radiación se considera que es emitida desde el suelo y cuánta es absorbida. 
 
Toma conciencia de que los números son estimados y puede haber errores del 5 al 10%. 
 
 
Absorbida por
los océanos
(46 unidades)
TIERRA
(a)
 
Figura AC4.1 (a) y (b) El presupuesto energético de la Tierra . 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 3 2 
CA4 Actividades ¿Qué es el efecto invernadero? 
 
 
 
22 
 
 
 
(iii)¿La longitud de onda de la radiación emitida por el sistema Tierra-Atmósfera es más corta o más larga 
que la radiación reflejada? 
 
El resto de la energía vuelve a la troposfera por convección. 
 
(iv) ¿Cuántas unidades de energía llegan a la troposfera por convección para alcanzar el equilibrio en 
superficie? 
 
(v) A primera vista parece que hubiera más radiación emitida desde la superficie que lo esperado, es decir, 
106 unidades cuando la energía total de la radiación que llega es de solamente 100 unidades. Explica 
brevemente por qué estas cifras son compatibles. 
 
2- Según la teoría del efecto invernadero, ¿qué efecto sobre la temperatura de la Tierra tendría el 
aumento en la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera? 
 
3- Esta actividad trata de los procesos más importantes que sufre la radiación solar al calentar la 
atmósfera de la Tierra. Usando las ideas discutidas en esta actividad y en la actividad CA3 sugiere una 
o más razones por las cuales: 
 
a). La superficie de la Tierra está mucho más caliente que la de Marte 
 
b). La superficie de la Tierra está mucho más fría que lade Venus. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 4 
CA4 Notas para los profesores 
 
 
 
23 
Contenido 
 
Esta lección da una vista general del balance energético de la radiación de la atmósfera de la Tierra y presenta el 
efecto invernadero. Se suministra información a los estudiantes y ellos luego elaboran un presupuesto en forma de 
diagrama. 
 
Objetivos 
 
Al terminar esta actividad los estudiantes deben ser capaces de: 
 
• describir el efecto invernadero 
• comprender el presupuesto energético de la radiación de la atmósfera de la Tierra 
 
Conocimientos necesarios 
 
Como en las dos actividades previas, en ésta se da por sentado que los estudiantes han terminado los cursos de 
física y química para principiantes. Se da por sentado también, que saben que la luz está compuesta por ondas de 
diferentes longitudes (frecuencias) y que ellas forman el espectro electromagnético. Los estudiantes también deben 
estar familiarizados con la reflexión y la refracción de la luz. 
 
Materiales 
 
hojas de la actividad CA4. 
papel de calcar, papel milimetrado 
una calculadora será útil 
 
Notas sobre las actividades 
 
El Sol es la fuente más importante de entrada de radiación a la Tierra. Alrededor del 25% de la radiación solar que 
llega retorna al espacio y es dispersada a causa de las nubes, moléculas y partículas atmosféricas y otro 6% más 
es reflejado por los océanos y la tierra. De esta manera, el 31% de la radiación que llega es reflejada nuevamente. 
Del 69% restante, alrededor del 23% es absorbido por la atmósfera. 
 
Así, alrededor de la mitad de la radiación solar (46%) penetra en la atmósfera y es absorbida por el suelo y los 
océanos, la cual se transforma en calor y se manifiesta con un aumento de temperatura. Como la energía solar se 
absorbe continuamente en diferentes puntos de la Tierra durante 24 horas al día, la temperatura de la Tierra 
debería incrementarse continuamente. 
 
Esto no sucede, por supuesto. La razón elemental es que la Tierra también emite radiación, una radiación con una 
distribución espectral muy distinta a la del Sol. La Tierra emite la mayor parte de su radiación en la región infrarroja 
del espectro, desde alrededor de 5 - 16µ. Algunos componentes menores de la atmósfera, principalmente el ozono, 
el vapor de agua y el dióxido de carbono absorben la radiación en esta banda del espectro. De aquí que parte de la 
energía irradiada por la Tierra sirve para aumentar la temperatura de la atmósfera. 
 
Nótese que estamos usando unidades de micrones (m) para describir las longitudes de onda de la radiación infrarroja emitida 
por la Tierra como lo hacen ordinariamente los científicos que se dedican a estudiar el cambio global. La tabla en CA2 y la 
Figura CA2.2 serán útiles para que los estudiantes conviertan nanómetros a micrones y viceversa. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 5 2 
CA4 Notas para los profesores 
 
 
 
24 
Si no fuera por las moléculas que absorben la radiación infrarroja en la atmósfera inferior, la temperatura de la 
superficie de la Tierra sería considerablemente inferior de lo que es en realidad. De hecho, se ha estimado que 
este efecto es responsable de un incremento promedio de alrededor de 45° C en la temperatura cerca del suelo. 
Algunas de las consecuencias son muchas veces particularmente evidentes en la noche, cuando la superficie de 
la Tierra que se ha calentado durante el día irradia energía aunque no la recibe del Sol. El resultado de esto es 
que la presencia de nubes evita frecuentemente un enfriamiento apreciable de la atmósfera porque las moléculas 
de agua absorben el calor. Estas moléculas, a su vez emiten radiación, gran parte de la cual vuelve hacia abajo. 
Esta radiación de las nubes es casi igual a la de la superficie. Así, la pérdida neta de calor de la superficie es 
pequeña. 
 
Por otra parte, si no hay nubes habrá un descenso mayor en la temperatura. En los desiertos, en los que la 
atmósfera es excepcionalmente seca, los días son cálidos y las noches frecuentemente frescas. Un ejemplo aún 
más drástico es el de la Luna, donde no hay atmósfera y los cambios de temperatura son extremos. 
 
Si gran parte de la radiación infrarroja (calor) emitida por la Tierra quedara en la atmósfera y poca radiación fuera 
reemitida al espacio, la temperatura de la Tierra subiría en forma catastrófica, como sucede en Venus, cuya 
atmósfera es principalmente dióxido de carbono. Al aumentar los niveles de ciertos gases, aún los componentes 
menores como el dióxido de carbono podrían causar incrementos en las temperaturas de la superficie de la Tierra. 
El dióxido de carbono es conocido como uno de los gases de efecto invernadero. En actividades posteriores en 
esta unidad se presentarán y discutirán otros gases de efecto invernadero. 
 
Los estudiantes no siempre se dan cuenta de que si bien la atmósfera es tenue, si se la comprimiera en una capa 
con la densidad del agua, su espesor sería de diez metros. Hay muchos gases en la a tmósfera que absorben la 
radiación y que tienen un efecto importante sobre su temperatura. 
 
El efecto invernadero está rodeado de controversias. Hasta hay una con respecto al nombre. En general, el 
término efecto invernadero se usa para describir el aumento de la temperatura causado por el incremento de las 
concentraciones del dióxido de carbono en la atmósfera. Se le ha dado este nombre porque hay un efecto similar 
en los invernaderos, que se calientan cuando el suelo emite radiación infrarroja que no puede escapar debido a 
que el vidrio no lo permite. Sin embargo, hay otros efectos en los invernaderos tales como la protección del viento 
que suprime la transferencia de calor por convección. 
 
Hay un concepto erróneo muy común de que el Sol calienta directamente el aire que nos rodea. Aunque hay un 
calentamiento directo del aire porque éste absorbe la radiación solar, el calentamiento indirecto tiene una 
importancia mucho mayor. El suelo absorbe la radiación solar, se calienta y a su vez calienta el aire que está en 
contacto con él. 
 
Por otra parte, el suelo emite radiación noche y día, como lo hace cualquier cuerpo que tenga una temperatura por 
sobre el cero absoluto. Parte de esta radiación es absorbida por la atmósfera, pero cuanto más caliente está la 
atmósfera, más energía se irradia nuevamente hacia el suelo. La cantidad de radiación infrarroja absorbida por la 
atmósfera determina la temperatura del suelo. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA4 - 6 2 
CA4 Notas para los profesores 
 
 
 
25 
En esta sección predomina el interrogante de qué pasa con el actual equilibrio energético del planeta cuando 
tomamos en cuenta las interacciones humanas con el sistema, conocidas como los factores antropogénicos que 
se discutirán en actividades posteriores. 
 
Sugerencias y respuestas para la Actividad CA4 
 
1 (i) 6 unidades 
 
(ii) Similar al rango de longitudes de onda de la radiación que entra 
 
(iii) Más larga. Toda en la región infrarroja 
 
(iv) 31 unidades 
 
(v) Energía absorbida por el suelo 
 
Proveniente de fuera de la troposfera 46 unidades 
Desde la troposfera 100 unidades 
Total 146 unidades 
 
 Energía emitida desde el suelo 
 
A la troposfera 106 unidades 
Para convección 31 unidades 
Hacia afuera de la troposfera 9 unidades 
 
Total 146 unidades 
 
 
2. Al incrementar la concentración de dióxido de carbono se absorbería más radiación infrarroja (onda larga) 
proveniente de la Tierra que no sería reemitida al espacio. Se podría predecir entonces que la temperatura de 
la atmósfera de la Tierra aumentaría. 
 
3. Algunas de las razones se dieron en CA3 pero los estudiantes pueden necesitar más ayuda. 
 
(a) A pesar de que Marte está más lejos del Sol que la Tierra, la atmósfera de la Tierra es mucho más densa 
que la de Marte. La atmósfera absorbe mucha de la energía radiante del Sol que llegaa la Tierra, 
mecanismo que no existe en Marte. 
 
(b) Venus recibe el doble de radiación que la Tierra, pero sus nubes reflejan la mayor parte de ella y el calor 
absorbido por Venus y la Tierra es más o menos igual. Sin embargo, la atmósfera de dióxido de carbono 
de Venus es un elemento de absorción tan eficiente que la atmósfera de Venus se calienta mucho más 
que la de la Tierra. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 1 2 
CA5 Actividades Ventanas sucias abiertas al sol 
 
 
 
26 
 
La temperatura de la superficie de la Tierra depende de varios factores. ¿Cómo es que los gases de la atmósfera tienen un papel 
tan importante? 
 
La radiación solar que llega es absorbida en su mayor parte por la atmósfera que está por encima de la troposfera en cualquier 
longitud de onda excepto una banda angosta en la región visible una más angosta en la infrarroja y una más ancha en la región 
de radio. Estas bandas son como ventanas en la atmósfera. 
Figura CA5.1 Las ventanas visuales/ópticas y de radio de la atmósfera a través de las cuales la mayor parte de la luz solar 
llega a la Tierra. En la parte inferior ventana de radiación terrestre. 
 
La energía solar que llega a través de la ventana visual y que es absorbida por la Tierra es devuelta en la región infrarroja. Las 
variaciones de la temperatura de la Tierra dependen en gran parte de cuánto de esta energía reemitida es absorbida por la 
atmósfera. 
 
A1 Considera los gases de la troposfera de la Tierra. Los tres componentes del aire seco son el nitrógeno (78% por 
volumen), oxígeno (21%) y argón (0,9%). Hay quince componentes menores que totalizan 0,04%. 
 
 Pregunta 
 
1. Dibuja un gráfico circular para representar los componentes más importantes de la troposfera y comenta sus 
magnitudes relativas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La cantidad de gases menores parece insignificante. Lo que los hace tan importantes es que algunos absorben radiación 
infrarroja. El más abundante de estos gases traza es el dióxido de carbono (350 partes por millón de partes de aire). 
 
La longitud de onda de la radiación absorbida por una molécula depende de la estructura de la molécula. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 2 2 
CA5 Actividades Ventanas sucias abiertas al sol 
 
 
 
27 
 
A2 La distribución espectral de la radiación absorbida por los diversos gases de la atmósfera aparece más abajo en el 
rango de longitud de onda sobre la que se emite la mayor parte de la radiación de la Tierra. 
 
Figura CA5.2 Absorción de la radiación por dióxido de carbono y vapor de agua en función de la longitud de onda. 
Nota: el 100% de absorción: el gas opaco; el 0% de absorción: el gas es transparente. 
 
 Pregunta 
 
2. Si el dióxido de carbono y el vapor de agua se mezclan como lo están en la atmósfera, ¿cómo 
aparecería la distribución espectral de la suma de los dos? Dibújalo en un gráfico similar al de la figura 
CA5.2 
 
 
Figura CA5.3 Absorción de la radiación en función de la longitud de onda (µ) de una mezcla de dióxido de carbono 
y vapor de agua. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 3 2 
CA5 Actividades Ventanas sucias abiertas al sol 
 
 
 
28 
 
 Preguntas 
 
3. El gráfico que sigue muestra el espectro de la radiación que emite la superficie de la Tierra. Dibuja dentro 
de él las bandas que correspondan al índice de absorción del dióxido de carbono y el vapor de agua y 
comenta el efecto que tendrán estos gases. 
 
 
Figura CA5.4 Radiación térmica de la Tierra como función de la longitud de onda. 
 
¿Cuál es el rango de longitudes de onda en esta banda que la radiación podría atravesar si la a tmósfera sólo 
tuviera oxígeno, nitrógeno, argón, dióxido de carbono y vapor de agua? 
 
Como puedes ver hay una ventana importante denominada ventana de radiación o ventana espectral de la 
Tierra. 
 
4. Si la concentración de dióxido de carbono fuera duplicada, ¿cómo cambiaría la ventana espectral? 
 
 
 
El cambio en la concentración del dióxido de carbono emitido tiene un efecto importante. Debemos 
asegurarnos de que las ventanas restantes no se cierren. Pero, ¿podemos hacerlo? En las Actividades CA7 y 
CA8 discutiremos estos problemas a los que nos enfrentamos. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 5 
CA5 Notas para los profesores 
 
 
 
29 
Contenido 
 
Esta actividad presenta el concepto de las ventanas atmosféricas y las consecuencias de la variación de los 
componentes de la atmósfera. 
 
Objetivos 
 
Al terminar esta actividad los estudiantes deben ser capaces de: 
 
• comprender el concepto de ventanas atmosféricas 
• tener conciencia de los diversos componentes de la atmósfera 
• discutir las consecuencias de la variación de los componentes de la atmósfera de la Tierra en términos de su 
efecto sobre los parámetros físicos de la Tierra. 
 
Conocimientos necesarios 
 
Como en las primeras tres lecciones, los estudiantes deben saber que la luz tiene propiedades de onda y de 
partículas, que la luz está compuesta por ondas de diferentes longitudes o frecuencias y que ellas componen el 
espectro electromagnético. Además deben conocer los fenómenos de reflexión y refracción de la luz. 
 
Materiales 
 
hojas de las actividades CA5 
una calculadora (no indispensable) 
papel milimetrado 
 
Notas sobre la actividad 
 
Un método para presentar esta actividad es suministrar datos detallados sobre la composición de la troposfera, 
tales como los que se dan más abajo y preguntar cómo se podría afectar la temperatura de la Tierra si se 
cambiara uno o varios de estos componentes. 
 
Los cambios de la composición de la atmósfera debido a la altitud se discuten en la Actividad CA1. Si esta 
actividad no fue cumplida, sería útil recordar a los estudiantes la composición de la atmósfera. 
 
Un resumen de esta lección podría incluir información acerca de lo siguiente: 
 
 
La luz solar que llega: ventanas ópticas y de radio. La absorción de la radiación solar por la 
atmósfera de la T ierra se realiza en una amplio rango de longitudes de onda, de manera que de hecho hay sólo 
dos "ventanas" principales a través de las cuales puede observarse el Sol. Comenzando con la radiación de onda 
corta, a la izquierda del espectro electromagnético, la absorción por la atmósfera es casi completa hasta una 
longitud de onda de alrededor de 300 nm (0,3µ) en el espectro ultravioleta próximo. Desde más o menos 300 
hasta 1000 nm (0,3 a 1µ), en el infrarrojo próximo, está la ventana visual/óptica en la que la atmósfera es 
esencialmente transparente. 
 
Es a través de esta ventana que, con telescopios, espectrógrafos y cámaras, se hicieron todos los primeros 
estudios acerca de la radiación solar. Entre 1 y 16µ en el espectro infrarrojo hay algunas estrechas regiones donde 
la atmósfera es transparente, limitadas por la absorción de la radiación por el dióxido de carbono, el agua y otras 
moléculas. 
 
 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 5 
CA5 Notas para los profesores 
 
 
 
30 
 
Desde 16µ hasta alrededor de 300µ (0,3 cm) cubriendo el infrarrojo lejano, la radiación solar es nuevamente 
absorbida completamente por la atmósfera terrestre. Esta región va seguida por la ventana de radio que se 
extiende a longitudes de onda de alrededor de 15 a 30 metros (20 a 10 megaciclos por segundo). Las radiaciones 
electromagnéticas solares de longitudes de onda por encima de los 30 metros son reflejadas nuevamente de 
vuelta al espacio, en su mayor parte por la ionosfera que está mucho más allá de la estratosfera y tiene muchas 
partículas cargadas. Las radiaciones absorbidas por la atmósfera, es decir, los rayos X, ultravioleta e infrarrojos, 
se convierten eventualmente en calor y así sirven para calentar la atmósfera de la Tierra. 
 
La luz solar absorbida por la tierra y emitida nuevamente: ventana espectral 
 
En el rango de 8,5 - 12,5µ la radiación de laTierra es muy intensa y el vapor de agua absorbe mal la radiación 
infrarroja. Este rango, se llama ventana de la radiación de la Tierra o ventana espectral en el infrarrojo. Es a través 
de esta ventana que gran parte del calor emitido por la Tierra vuelve al espacio. Si esta ventana se "ensucia" o se 
bloquea, más y más de la radiación infrarroja quedará atrapada en el sistema de la Tierra. Esto significaría el 
posible aumento de la temperatura de la Tierra, que tanto nos preocupa. 
 
Respuestas 
 
1- 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA5 - 6 
CA5 Notas para los profesores 
 
 
 
31 
2- 
 
(a) en la banda Infrarroja 
(b) en el rango 8 - 13µ 
 
 
4 La ventana espectral no cambia. Sin embargo, los estudiantes pueden señalar que se absorberá más 
energía. En Venus, donde el dióxido de carbono compone el 95% de la atmósfera, existe un efecto 
invernadero muy pronunciado y la temperatura de superficie es de 430° C. 
 
3-. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA6A - 1 2 
CA6A Actividades Sondaje de la atmósfera 
 
 
 
32 
 
A1 Los científicos de los laboratorios de todo el mundo miden las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera. 
Esta es una prueba tan importante para nosotros para estudiar el efecto de la actividad humana sobre la atmósfera. Para ello 
debemos examinar muy cuidadosamente los datos registrados. 
 
Figura CA6.1 Crecimiento de la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera. Este gráfico ha sido publicado 
muchas veces en diarios y revistas y lo has visto en televisión. Los datos fueron reunidos en un laboratorio en la cima de una 
montaña en Hawaii. (ppmv = partes por millón por volumen). 
 
Preguntas 
 
1 ¿Por qué crees que se eligió Hawaii para hacer estas mediciones? 
 
2 Si se te p idiera consejo acerca de otro lugar para determinar la concentración de dióxido de carbono en 
la atmósfera de la Tierra, ¿qué lugar sugerirías? Da las razones de tu elección. 
 
3 Calcula el porcentaje aproximado del crecimiento de la concentración del dióxido de carbono en la 
atmósfera durante cada uno de estos períodos de 10 años: (i) 1958 -1968, (ii) 1968 -1978, (iii) 1978 - 
1988, y comenta: 
 
(a)¿Cómo obtuviste estos valores? 
(b) Los resultados obtenidos. 
 
4 ¿Por qué crees que hay variaciones en las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera a lo 
largo del año? Analiza factores de origen natural y antropogénico. 
 
5 ¿Han variado las concentraciones de dióxido de carbono durante el año en los treinta años que 
registraste en el gráfico? Si es así, 
 
(i) Calcula cuánto. 
(ii) Explica por qué piensas que han variado. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA6B - 2 2 
CA6B Actividades Explicación del efecto invernadero 
 
 
 
33 
 
Los datos que estudiamos provienen de la estación de Mauna Loa en Hawaii. En el siguiente gráfico hay datos de 
ésta y otras estaciones: 
Figura CA6.2 Concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera en diferentes partes del mundo (BRW - Barrow, 
Alaska; MLO - Mauna Loa, Hawaii; SMO - Samoa estadounidense; SPO - Polo Sur). 
 
A1 Se te solicita que escribas un artículo sobre el aumento de dióxido de carbono para una revista nacional. Muchos 
interesados en cuestiones científicas leen estas revistas. Por esto no debes usar palabras científicas sin explicarlas. El artículo 
debe tener alrededor de 500 palabras y debe señalar que las concentraciones de dióxido de carbono: 
• van en aumento 
• varían durante el año 
• son distintas en distintas partes del mundo 
 
También debe hacer referencia a la importancia que estos cambios tienen para nosotros y a la discusión de los resultados de los 
modelos atmosféricos dados en la Tabla CA6.1a y b. 
 
Tabla CA6.1 Emisiones de dióxido de carbono en diferentes países 
 
País 
 
Toneladas de dióxido de carbono producidas por persona y por año - 1989 
 
a) India 
Polonia 
Reino Unido 
Estados Unidos 
 
 0,7 
12,4 
10,0 
18,4 
 
Datos tomados de State of the World en 1990, Lester R. Brown et al, W.W. Norton & Co. 
 
 
 País 
 
Toneladas de dióxido de carbono producidas por persona y por año 
 
b) Ecuador 
Paraguay 
Colombia 
Costa Rica 
 
5,8 
5,6 
5,3 
3,5 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA6 - 3 
CA6 Hoja de información 
 
 
 
34 
¿Cómo se mide la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera? 
 
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra es muy pequeña, alrededor de 350 partes por millón en el 
aire. Es difícil cuantificarlo exactamente. Los científicos que observan las variaciones en las concentraciones durante el año 
tienen un problema muy difícil porque estos cambios son muy pequeños, alrededor de veinte partes de dióxido de carbono en 
un millón de partes de aire. Estas determinaciones son difíciles de hacer, pero proporcionan algunos de los datos más 
importantes acerca de la forma en que los hombres afectan el ambiente. Por lo tanto, deben ser confiables. 
 
El problema ha sido resuelto usando la misma propiedad del dióxido de carbono que produce el efecto invernadero. En 
gráficos previos, hemos mostrado que la absorción de radiación infrarroja del dióxido de carbono se extiende sobre un rango 
de longitudes de onda. Sin embargo, sus moléculas absorben más en ciertas longitudes de onda que dependen de los enlaces de 
las moléculas. 
 
La radiación se hace pasar a través de muestras de aire y se absorben ciertas longitudes de onda. El dióxido de carbono absorbe 
algunas ondas preferenciables y cuanto más dióxido de carbono esté presente más se absorberá en esas longitudes de onda. 
Esta técnica se conoce como espectroscopía infrarroja. 
 
 
 
Figura CA6.3 Diagrama que ilustra los principios del espectómetro de doble haz infrarrojo . 
 
En la figura que precede, la radiación infrarroja que proviene de una fuente de calor se divide en dos haces paralelos entre sí. 
Uno de los rayos pasa a través de la muestra y el otro a través de una célula idéntica que sirve de referencia. Esto asegura que 
toda absorción innecesaria en cualquiera de las dos células sea cancelada. Después se envían los rayos por el mismo camino 
pero, en pulsos, en momentos diferentes. Esto se hace rotando un disco en el que se ha cortado un segmento - el interruptor 
rotatorio. 
 
El lugar más famoso donde se hacen mediciones de dióxido de carbono está en el Observatorio Mauna Loa. Mauna Loa es la 
montaña más alta de Hawaii y el observatorio está a más de 3.000 metros sobre el nivel del mar. Se han extremado los 
cuidados para asegurarse de que el aire no esté contaminado por las emisiones locales de dióxido de carbono proveniente, por 
ejemplo, de los volcanes próximos, ni tampoco por la fotosíntesis de los campos de caña de azúcar que hay en la isla ni por los 
autos que circulan en los caminos al pie de la montaña. El viento cambia generalmente de dirección durante el día. Las 
muestras se toman en bocas ubicadas a 7 metros del suelo que son perpendiculares entre sí. Las muestras se toman 
alternativamente en dos de estas cuatro bocas que están ubicadas contra el viento. Cualquier contaminación local puede ser 
descubierta si las lecturas de las tomas no concuerdan. 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA6 - 4 
CA6 Notas para los profesores 
 
 
 
35 
Contenido 
 
Los estudiantes analizan los datos sobre el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono durante los 
últimos 20 años - en diferentes partes del mundo - y se les pide que escriban un artículo que describa los datos y 
las consecuencias en el medio ambiente. 
 
Objetivos 
 
Al terminar esta actividad los estudiantes deben ser capaces de: 
 
• conocer que las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera: 
• se modifican notablemente durante el año 
• están aumentando 
• varían en diferentes partes del mundo 
• adquirir práctica en el cálculo de datos extraídos de gráficos• adquirir práctica en escribir artículos con base científica originada en datos exactos, dirigidos a los que no son 
especialistas. 
 
Conocimientos necesarios 
 
Sería conveniente que tuvieran conocimientos en lectura de gráficos. 
 
Materiales 
 
hojas de actividades CA6A y CA6B 
hoja informativa o artículos técnicos 
regla 
 
Notas sobre la actividad 
 
A los estudiantes se les dan dos series de datos (Actividad CA6A y CA6B) a partir de los cuales calculan el 
reciente aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera y comentan sobre sus variaciones 
durante el año. Se les pide que escriban un artículo sobre el esquema completo de las concentraciones de dióxido 
de carbono en diferentes partes del mundo, para una revista nacional. Pueden desear que los estudiantes 
terminen el artículo como tarea en sus casas y luego lo presenten al resto de la clase. Por último, hay una hoja 
informativa, que usted puede querer utilizar y que describe cómo se determinan las concentraciones de d ióxido de 
carbono en la atmósfera. 
 
Respuestas de la Actividad CA6A 
 
1. Las estaciones para determinar el dióxido de carbono en la atmósfera deben estar bien alejadas de las 
ciudades, donde puede haber altas concentraciones localizadas del gas. Hawaii es un ambiente relativamente 
natural y aislado con pocas influencias externas y cambios estacionales menos marcados que en otras partes 
del mundo. 
 
2. Los estudiantes deben considerar qué están tratando de determinar. Por ejemplo, ellos pueden desear 
examinar los cambios estacionales o cuál es la distribución del dióxido de carbono en el mundo. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA7 - 1 
CA7 Actividades Las ventanas están más sucias 
 
 
 
36 
3. (a) Los estudiantes pueden tomar valores máximos, mínimos o medios para cada año. 
 
(b) Los resultados disponibles tomados de valores medios son: 
 
(i) 2,0 - 2,5% 
(ii) 3,5 - 4,5% 
(iii) 4,5 - 5,0% 
 
4. La fotosíntesis es mayor durante el verano. Las emisiones de combustibles fósiles y la descomposición de la 
vegetación son mayores durante el invierno en el Hemisferio Norte. Las actividades del hombre. 
 
5. La amplitud aumentó alrededor del 20% desde 1958, a lo largo de la escala de tiempo de datos dada en la 
Figura CA6.1. No está claro por qué sucede esto. Parece que ha habido un aumento de vegetación en el 
hemisferio norte, que soporta un intenso ciclo anual de crecimiento y deterioro (por ej. los bosques caducifolios 
y las cosechas agrícolas). 
 
 
Sugerencias para la Actividad CA6B 
 
En la Tabla CA6.1a y b se dan los datos para el artículo de revista. Su interpretación puede ser confusa. El Reino 
Unido y los Estados Unidos usan la energía en forma más eficiente que Polonia, a la que le ha sido imposible 
invertir en nuevo equipamiento industrial y en consecuencia derrocha mucha energía. Las diferencias absolutas 
entre los datos para estos tres países e India sugieren que India se encuentra en una etapa de desarrollo muy 
distinta a la de los países más industrializados. El artículo puede originar la pregunta: ¿cuál será el efecto sobre el 
calentamiento mundial cuando China e India desarrollen más sus industrias? 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA7 - 1 
CA7 Actividades Las ventanas están más sucias 
 
 
 
37 
 
En la Actividad CA5 se discutió el efecto del dióxido de carbono y del agua en la atmósfera. Sin embargo, hay otros vestigios de 
gases presentes en la atmósfera, como los siguientes: 
 
dióxido de azufre monóxido de carbono 
dióxido de nitrógeno óxido de nitrógeno 
hidrocarburos clorados (incluso los CFC) ozono 
metano 
 
A1 Tú ya has realizado un diagrama que muestra la banda de absorción en longitudes de onda del dióxido de carbono y el 
agua. (Figura CA5.4). Esto se muestra en la Figura CA7.1. 
Figura CA7.1 Radiación térmica de la tierra como una función de longitud de onda (µ) que muestra las partes del espectro 
en las cuales el vapor de agua y el dióxido de carbono absorben radiación. 
 
Usando los datos de la Figura CA7.2, marca en el espectro los rangos de longitudes de onda de absorción de distintos gases 
traza, de la misma manera en que se han marcado los rangos para el dióxido de carbono y el agua. Los distintos CFC tienen 
rangos levemente diferentes pero todos entran dentro del rango 8 - 12µ. 
 
Pregunta 
 
1 Dibuja líneas paralelas que muestren las ventanas ópticas en tu gráfico. ¿Cuál es la diferencia con 
respecto a la ventana óptica anterior en la sección anterior? Comenta acerca de las consecuencias de 
los datos que has usado en la figura CA7.2. 
 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA7 - 2 
CA7 Actividades Las ventanas están más sucias 
 
 
 
38 
 
 
 
 
Preguntas 
 
2 Además de las longitudes de onda en las que las moléculas absorben radiación infrarroja, ¿qué otra 
información necesitas para determinar si el gas aumentará considerablemente el efecto invernadero? 
Esta es una cuestión muy importante que interesa a los científicos que aconsejan a los que dictan 
políticas para ayudar a los gobiernos a tomar decisiones. 
 
3 En la Tabla CA7.1 se muestra la vida media atmosférica del dióxido de azufre y del dióxido de 
nitrógeno en nuestra atmósfera. 
 
i) ¿Qué significa el término vida media atmosférica de un gas? 
ii) ¿Cuál es la fuente principal de cada uno de estos dos gases en la atmósfera? 
iii) ¿Por qué la vida media atmosférica de estos dos gases mucho más breve que la de los otros gases 
que se muestran en la Tabla CA7.1? Da una razón para cada uno. 
iv) ¿Por qué razón, aparte de que contribuyen al efecto invernadero, deberíamos 
preocuparnos de reducir la cantidad de estos dos gases en la atmósfera? 
 
 
 
 
Tabla CA7.1 Vida media atmosférica de algunos gases en la atmósfera: 
 
 
Dióxido de carbono1 
Metano 
CFC-112 
CFC-122 
Oxido nitroso 
Dióxido de nitrógeno 
Dióxido de azufre 
 
50-200 años 
10 años 
65 años 
130 años 
150 años 
1 día 
"Unas pocas semanas" 
 
 
Datos del "Scientific Assessment of Climate Change", Intergovernmental Panel on Climate Change, World Meteorological 
Organisation and the United Nations Environment Program 1990. 
 
 
 
Nota: 
 
1. Rango estimado: la manera en que es absorbido el dióxido de carbono no es simple y no se puede dar un solo 
valor. 
 
2. Los CFC más importantes en la atmósfera son los que se muestran. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA7 - 3 2 
CA7 Actividades Las ventanas están más sucias 
 
 
 
39 
 
 
Nota: absorbido en un 100% - el gas es opaco 
 absorbido en un 0% - el gas es transparente 
 
Figura CA7.2 Absorción de radiación como función de longitud de onda (m) para el dióxido de carbono, vapor de agua, 
monóxido de carbono, metano, óxido nitroso y ozono. 
 
A2 El dióxido de carbono es el más famoso de los gases traza de la atmósfera de la Tierra. También hay otros gases en 
cantidades aún más pequeñas, como los siguientes: 
 
Metano, CH4 
Monóxido de Carbono, CO 
Oxido nitroso, N2O 
 
Forma grupos de 3 (o 6) y que cada 1 (ó 2) elija uno de estos gases. Toma los datos informativos con base en los que se 
encuentran en las tablas siguientes. Prepara una breve exposición para el resto del grupo resumiendo los datos en forma simple 
(por ejemplo, gráfico circular o de barras) 
 
A continuación: 
 
• explica cualquier fuente específica que no esté muy clara para otros miembros de tu grupo 
• indica si cada fuente es o no es antropogénica o natural 
• estima el porcentaje total de fuente antropogénica 
• explica por qué se da un amplio margen en los datos para algunas fuentes. 
 
Educación en el cambio global Cambios en la atmósfera - Sección CA7 - 4 2 
CA7 Hoja de información Fuentes de óxido nitroso 
 
 
 
40 
 
 
 
 
Liberación anual1 
(Tg* de N2O) 
 
Océanos 
Suelos (Bosques tropicales) 
 (Bosques templados) 
Uso de combustibles 
Combustión de biomasa 
Fertilizantes2