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LA ATMOSFERA
La atmósfera corresponde a la capa gaseosa que envuelve a la tierra. Tambiénla llamamos aire. Es transparente e impalpable. El aire puro, que se caracterizapor no tener sabor, olor ni color.
Químicamente, la atmósfera está formada por una serie de gases, donde cadauno tiene una función importante.
El espesor total de la atmósfera como capa ha sido difícil de determinar, sinembargo, se acepta que este varía entre 1.000 y 1.300 kilómetros.
ORIGEN DE LA ATMOSFERA
Su origen se produce por:
Pérdida de la capa de gases de la nebulosa original (H y He). Aumento de la masa de la Tierra lo que generó un aumento de la
Gravedad. Enfriamiento de la Tierra. Formación de la atmósfera primitiva. Desgasificación de la corteza terrestre. Formación de una capa de gases: atmósfera primitiva. Esta atmósfera,
tiene una composición parecida a las emisiones volcánicas actuales,
donde dominarían el N2, CO2, HCl y SO2. Algunos gases y el H2O de procedencia externa (Cometas).
COMPOSICIÓN
Es una mezcla de varios gases y aerosoles (partículas sólidas y líquidas ensuspensión), forma el sistema ambiental integrado con todos sus componentes.Entre sus variadas funciones mantiene condiciones aptas para la vida. Sucomposición es sorprendentemente homogénea, resultado de procesos de
mezcla, el 50% de la masa está concentrado por debajo de los 5 km. s.n.m.Los gases más abundantes son el N2 y O2.
A pesar de estar en bajas cantidades, los gases de invernadero cumplen un rolcrucial en la dinámica atmosférica. Entre éstos contamos al CO2, el metano, losóxidos nitrosos, ozono, halocarbonos, aerosoles, entre otros. Debido a suimportancia y el rol que juegan en el cambio climático global, se analizan acontinuación.
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Previamente es importante entender que el clima terrestre depende del balanceenergético entre la radiación solar y la radiación emitida por la Tierra. En estareirradiación, sumada a la emisión de energía geotectónica, los gasesinvernadero juegan un rol crucial.
Al analizar los gases atmosféricos, incluidos los gases invernadero, esimportante identificar las fuentes, reservorios o sinks y el ciclo de vida de cadauno de ellos, datos cruciales para controlar la contaminación atmosférica.
Una fuente es el punto o lugar donde un gas, o contaminante, es emitido o sea,donde entran a la atmósfera. Un reservorio o sink, es un punto o lugar en elcual el gas es removido de la atmósfera, o por reacciones químicas o absorciónen otros componentes del sistema climático, incluyendo océanos, hielos ytierra. El ciclo de vida denota el periodo promedio que una molécula decontaminante se mantiene en la atmósfera. Esto se determina por lasvelocidades de emisión y de captación en reservorios o sinks.
El aumento de gases invernadero atmosféricos ha incrementado la capacidadque tiene para absorber ondas infrarrojas, aumentando su reforzamientoradiativo, que aumenta la temperatura superficial. Este fenómeno se mide enwatts por metro cuadrado (W/m2).
ATMÓSFERA TERRESTRE
La característica composición del aire permite que las longitudes de ondaazules sean más visibles que las de otros colores, lo cual da un color azulado ala atmósfera terrestre desde el espacio. En el trasfondo se puede apreciar laluna ligeramente distorsionada por el aire.
La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capamás externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases quevarían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gasesque forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75% de
masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde lasuperficie del mar. Los principales elementos que la componen son el oxígeno(21%) y el nitrógeno (78%).
La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidassuperficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamenterelacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias detemperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficiedel planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean gélidas o que los
días sean extremadamente calientes.
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La atmósfera protege la vida sobre la Tierra absorbiendo gran parte de laradiación solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudoprotector contra los meteoritos, los cuales se trituran en polvo a causa de lafricción que sufren al hacer contacto con el aire.
Durante millones de años, la vida ha transformado una y otra vez lacomposición de la atmósfera. Por ejemplo; su considerable cantidad deoxígeno libre es posible gracias a las formas de vida -como son las plantas- que convierten el dióxido de carbono en oxígeno, el cual es respirable -a suvez- por las demás formas de vida, tales como los seres humanos y losanimales en general.
ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA TERRESTRE
La atmósfera se compone de varios estratos esféricos concéntricos separadospor estrechas zonas de transición. Aún no se ha determinado el límite superiorde la atmósfera pero los satélites artificiales han puesto de manifiesto quehasta los 1000 o 1200Km por encima del nivel del mar se encuentran partículasgaseosas atraídas por la gravedad. Más del 99% de la masa de la atmósfera seconcentra en los primeros 40 km. desde la superficie terrestre y a medida quela distancia desde la Tierra aumenta, la cantidad de gases que contiene vadisminuyendo.
La atmósfera aumenta o disminuye su volumen por la acción de la temperatura.Esto da lugar a cambios de presión y origina que la atmósfera se expanda y secontraiga (compresibilidad).
Por ser una capa gaseosa, la atmósfera adopta la forma de la Tierra, ya que losgases de las regiones polares se contraen al enfriarse y su espesor es menor.Todo lo contrario ocurre en la zona ecuatorial, donde las temperaturas altasdilatan los gases y aumentan el espesor de la atmósfera.
TEMPERATURA DE LA ATMÓSFERA
La temperatura en la atmósfera, de manera general, tiene un gradienteadiabático térmico vertical negativo, de 1 ºC para las masas de aire nosaturadas y de 0,5 ºC para las masas de aire saturadas, por cada 100 metrosde altitud. Los cambios de temperaturas adiabáticos son aquellos que sucedenen un gas, o en el aire, sin la intervención de ninguna fuente externa de frío ocalor. Se calienta cuando se comprime y se enfría cuando se expande.
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Decimos que una masa de aire está saturada cuando su humedad relativa esdel 100%.
No obstante, en condiciones particulares, como la inversión térmica, estopuede variar, y el gradiente negativo convertirse en positivo, es decir, aumentar
según ascendemos.
Distinguimos dos tipos de inversión térmica: la inversión de gran altura, debidaa una convergencia frontal, cuando una masa de aire caliente es forzada aascender dinámicamente; y la superficie de inversión, más localizada, que seproduce en situaciones de anticiclón térmico, cuando el aire desciende porenfriamiento y la pérdida de temperatura es mayor en las capas bajas que enlas altas.
QUÍMICA ATMOSFÉRICA EN LA TROPOSFERA TERRESTRE
Hay gran cantidad de diferentes químicos en el aire. Esos químicosfrecuentemente se combinan entre sí mediante reacciones químicas, formandoquímicos nuevos y diferentes. A esto se le conoce "química atmosférica".
La atmósfera de la Tierra tiene diferentes capas. La capa más baja se llamatroposfera. Nosotros vivimos en la troposfera. Esta página explica todo sobre laquímica atmosférica en la troposfera.
Algunos de los químicos del aire provienen de la contaminación. Cuando enuna fábrica quemamos carbón, o cuando consumimos gasolina en nuestroscarros, estamos creando aire contaminado. Tanto el carbón como el petróleotienen sulfuro. Cuando son quemados se convierten en químicos conocidoscomo óxidos de sulfuro. Cuando estos se mezclan con gotas de agua en el airepueden convertirse en ácido sulfúrico. Estas gotas de ácido pueden caer alsuelo en forma de lluvia ácida. Los carros y camiones también emiten químicosllamados óxidos de nitrógeno. Los óxidos de nitrógeno se combinan con otrosquímicos y dan origen al smog. Estos también ayudan a formar elucido, que esotro ácido de la lluvia ácida.
La naturaleza también hace cosas que cambian la química de la troposfera.Los volcanes, rayos e incendios forestales agregan químicos al aire, o cambianlos ya existentes. La energía de la luz solar puede hacer que ocurranreacciones químicas, cambiando un gas por otro. Algunos químicos se muevenen ciclos a través de la atmósfera, seres vivos y océanos. El ciclo del carbón ylos ciclos del nitrógeno son dos ciclos importantes que cambian la química dela atmósfera.
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CARACTERÍSTICAS DE LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE YLA TEMPERATURA
La temperatura de la atmósfera terrestre varía con la altitud. La relación entre laaltitud y la temperatura es distinta dependiendo de la capa atmosférica
considerada: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera.
Las divisiones entre una capa y otra se denominan respectivamentetropopausa, estratopausa, mesopausa y termopausa.
Troposfera
Sus principales características son:
Su espesor alcanza desde la superficie terrestre (tanto terrestre como acuáticao marina) hasta una altitud variable entre los 6 km en las zonas polares y los 18o 20 km en la zona intertropical, por las razones indicadas más adelante.
Su temperatura disminuye con la altitud. La troposfera es la capa inferior (máspróxima a la superficie terrestre) de la atmósfera de la Tierra. A medida que sesube, disminuye la temperatura en la troposfera, salvo algunos casos deinversión térmica que siempre se deben a causas locales o regionalmentedeterminadas.
La latitud del lugar determina el mayor o menor espesor de la troposfera,siendo mucho mayor en la zona intertropical por la fuerza centrífuga delmovimiento de rotación terrestre, y mucho menor en las zonas polares por lafuerza centrípeta (achatamiento polar).
En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que llamamostiempo meteorológico.
La capa inferior de la troposfera se denomina la capa geográfica, que es dondese producen la mayor proporción de fenómenos geográficos, tanto en el campo
de la geografía física como en el campo de la geografía humana.
Estratosfera
Su nombre obedece a que está dispuesta en capas más o menos horizontales(o estratos). Se extiende entre los 9 o 18 km hasta los 50 km de altitud. Laestratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que sesube, la temperatura en la estratosfera aumenta. Este aumento de la
temperatura se debe a que los rayos ultravioleta transforman al oxígeno enozono, proceso que involucra calor: al ionizarse el aire, se convierte en un buen
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conductor de la electricidad y, por ende, del calor. Es por ello que a cierta alturaexiste una relativa abundancia de ozono (ozonosfera) lo que implica tambiénque la temperatura se eleve a unos -3° C o más. Sin embargo, se trata de unaatmósfera muy enrarecida, muy tenue.
Ozonosfera
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosferaterrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono. Estacapa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud,reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% dela radiación ultravioleta de alta frecuencia.
Mesosfera
Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. Se extiende entre los 50 y 80km de altura, contiene solo el 0.1% de la masa total del aire. Es la zona másfría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los -80 °C. Es importante por laionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad delaire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondasatmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.
Ionosfera
En la termosfera o ionosfera (de 69/90 a los 600/800 km), la temperaturaaumenta con la altitud, de ahí su nombre. La termosfera es la cuarta capa de laatmósfera de la Tierra. Se encuentra arriba de la mesosfera. A esta altura, elaire es muy tenue y la temperatura cambia con la mayor o menor radiaciónsolar tanto durante el día como a lo largo del año. Si el sol está activo, lastemperaturas en la termosfera pueden llegar a 1.500° C e incluso más altas. Latermosfera de la Tierra también incluye la región llamada ionosfera. En ella seencuentra el 0.1% de los gases.
Exosfera
La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera (600/800 -2.000/10.000 km). Esta es el área donde los átomos se escapan hacia elespacio. Como su nombre indica, es la región atmosférica más distante de lasuperficie terrestre. Su límite superior se localiza a altitudes que alcanzan los960 e incluso 1000 km., y está relativamente indefinida. Es la zona de tránsitoentre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.
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FACTORES DEL CLIMA
La atmósfera como capa continua de gases que envuelve a la tierra tiene unamovilidad constante que se conoce como circulación atmosférica. Pero cada
una serie de factores influyen y modificada uno de los elementos del clima.
Unos son de naturaleza cósmica, es decir, dependen de la forma y posición dela tierra en el sistema solar. Otros son de carácter geográficos y dependen delos mares, montañas o zonas de la tierra.
La atmósfera impide que los rayos solares lleguen directamente a la superficieterrestre, así protege del calor de los rayos y del enfriamiento que hay en lanoche.
La latitud también influye en la climatología. Las temperaturas van en descensodel ecuador a los polos y el hemisferio sur es más húmedo y menos cálido queel norte.
La misma cantidad de calor actuando durante el mismo tiempo elevará latemperatura del suelo aproximadamente el doble que la del agua. El suelo secalienta dos veces más pronto que el agua.
En la distribución de las zonas climáticas de la Tierra intervienen lo que se hadenominado factores climáticos, tales como la latitud, altitud y localización de
un lugar y dependiendo de ellos variarán los elementos del clima. Tambiéndeben considerarse como factores las masas de agua, las corrientes marinas ylos grandes bosques
Latitud
La latitud de un lugar determinado corresponde a la distancia —expresada engrados, minutos o segundos— entre cualquier punto de la tierra y el ecuador.Ella puede ser norte o sur, dependiendo si el lugar se encuentra situado alnorte o al sur, respectivamente, del ecuador.
Según la latitud se determinan las grandes franjas climáticas, en ello intervienela forma de la Tierra, ya que su mayor extensión en el ecuador permite unmayor calentamiento de las masas de aire en estas zonas permanentemente;disminuyendo progresivamente desde los Trópicos hacia los Polos, que quedansometidos a las variaciones estacionales según la posición de la Tierra en sumovimiento de traslación alrededor del Sol.
En otras palabras, a menor latitud, más cercano se encuentra el lugar delecuador; por lo tanto, más altas temperaturas promedios se tienen. Es decir, amedida que nos alejamos del ecuador existen menores temperaturas promedioy disminuyen las precipitaciones promedio en forma de chubasco.
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Altitud
La altitud respecto al nivel del mar influye en el mayor o menor calentamientode las masas de aire. Es más cálido el que está más próximo a la superficieterrestre, disminuyendo su temperatura progresivamente a medida que nos
elevamos, unos 6,4º C. cada 1.000 metros de altitud.
Distancia del mar
La distancia del mar que afecta directamente la temperatura, la humedad y lapluviosidad. Los lugares más cercanos al mar poseen temperaturas másmoderadas y con menor oscilación térmica que en el interior de los continentes.
Corrientes marinas
Las Corrientes marinas que trasladan masas de agua a lo largo de los océanosy a grandes distancias. Las aguas que provienen de lugares muy lejanosenfrían o entibian el aire de las regiones que circundan, incidiendo en laspresiones, en la humedad y en los seres vivos que habitan esas aguas.
Relieve
Relieve que es un factor por su forma y posición, actuando sobre lastemperaturas y las precipitaciones. Funciona como biombo a los vientos, produce diferencias de insolación según la ladera expuesta y modifica elrégimen de precipitaciones, de acuerdo a la ladera de barlovento (expuesta a la
acción del viento) y a las de sotavento (protegidas del viento).
CICLO HIDROLÓGICO O CICLO DEL AGUA
El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe elmovimiento continuo y cíclico del agua en el planeta Tierra. El agua puedecambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del ciclo, y los
procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de años.Aunque el equilibrio del agua en la Tierra permanece relativamente constantecon el tiempo, las moléculas de agua individuales pueden circular muy rápido.
El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de este agua seevapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente envapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de laatmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedentede las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, dondelas temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes deaire mueven las nubes alrededor del globo.
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Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitación. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse comocasquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante milesde años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se
descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluyepor la tierra.
La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde,debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra enlos ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia losocéanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan yson almacenadas como agua dulce en lagos.
No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra comoinfiltración. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellenaacuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan cantidades enormesde agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltracionespermanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabandocomo agua superficial (y oceánica).
Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con eltiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde elciclo se renueva.
El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficiedel océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor setransforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman unanube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósferahace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerángotas de lluvia.
Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por losseres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o elocéano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro porcentaje del
agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea,conocidas como acuíferos. Este proceso es la percolación. Tarde o temprano,toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a laevaporación.
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FASES DEL CICLO DEL AGUA
El ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema debido aque los seres vivos dependen de este elemento para sobrevivir y a su vezayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrológico presenta
cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y de un cierto gradode pureza del agua para su desarrollo convencional, ya que de otra manera elciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de evaporación,condensación, etc.
Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:
1. Evaporación:
El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre ytambién por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas ysudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas,contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismocapítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy pocoimportante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.
2. Condensación:
El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.
3. Precipitación:
Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfríanacelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para formargotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón asu mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida(lluvia).
4. Infiltración:
Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros ypasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula ensuperficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de lapendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a laatmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, quela extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte seincorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante.Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por
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las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie delterreno.
5. Escorrentía:
Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida sedesliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas noexcepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, laescorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte desedimentos.
6. Circulación subterránea:
Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la quese puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades:
Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocaskarstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulaciónsiempre pendiente abajo.
Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticialque llena los poros de una roca permeable, de la cual puede inclusoremontar por fenómenos en los que intervienen la presión y lacapilaridad.
7. Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido alproducirse el deshielo.
8. Solidificación:
Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, elvapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieveo granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso
de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presentapor lo general a baja altura: al irse congelando la humedad y las pequeñasgotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielopolimórficos, es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio, mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de aguaque forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual vaformando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso.
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EL CICLO HIDROLÓGICO EN FUNCIÓN DE LA TRANSFERENCIA DEENERGÍA
El ciclo hidrológico es un ejemplo del flujo de energía en los procesosterrestres, en los cuales el agua se halla en constante movimiento gracias a laacción del calor del Sol y a la fuerza de gravedad.
Debido a los movimientos conectivos del agua marina, las moléculassumergidas en la profundidad del mar ascienden hasta la superficie. Latemperatura del agua aumenta progresivamente su energía, hasta que elcontacto directo con los rayos solares permite que las moléculas del aguapuedan evaporarse.
Los vientos las llevan hacia latitudes mayores y un constante ascenso, hastaque, algunos kilómetros más arriba, la pérdida de calor las detenga y propicie lacondensación con otras moléculas para formar gotas de agua o minúsculoscristales de hielo. Millones de esas gotas o cristales dan origen poco a poco anubes.
La evaporación depende principalmente de la provisión de energía quesuministra el Sol y depende de la presión atmosférica, de la temperatura y delas corrientes de aire.
La condensación se origina por el enfriamiento del aire saturado de vapor deagua. Los movimientos ascendentes y descendentes del aire junto con laprovisión de agua regulas en gran parte la condensación atmosférica.Evidentemente que la condensación es esencial en la formación de las nubes.
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
U.N.E.F.A. – NÙCLEO BOLÌVARCIUDAD BOLÌVAR – ESTADO BOLÌVAR
AREA:hidrología
SECCION: CIV V - 01
FACILITADOR: BACHILLERES: CI:
ING. ALFREDO BELLO GARCIA DANGAR 20.080.757
CUIDAD BOLIVAR, ABRIL DE 2012
