CÓMO LA TIERRA SECUESTRA EL CALOR DEL SOL
La Tierra almacena 697.04 W/m^2 de energía de un total de 1367 W/m^2 de energía entrante a la Tierra del espacio. Un 14% del calor entrante a la Tierra es absorbido por el aire.
Si el suelo absorbe calor y su temperatura ahora es de 348.15 K (75°C) y la temperatura del aire es 300.15 K (27 °C), ¿cuál sería el Δ T en la troposfera por la absorbencia-emisividad del CO2? Para saber la respuesta, tenemos que conocer primero la transferencia térmica del suelo al aire mezclado. Primero tenemos que obtener el número de Grashof y el coeficiente de transferencia térmica para esas condiciones en particular:
Número Grashof:
Gr L = g β (Ts – T ∞) D^3 / v^2
Gr L = (9.8 m/s^2) (2.857 x 10^-3 K^-1) (48 K) (1 m)^3 / (2.076 X 10^-3)^2 m^4 /s^2 = 0.699965 m^4/s^2 / (2.076 X 10-3)^2 m^4 /s^2 = 3.12 x 10^5
Coeficiente de Transferencia de Calor:
k
Ћ = ------- (Cp) [(Gr) (Pr)]^1/4
D
0.03003 W/m*K
Ћ = ------------------------ (0.60) [(3.12 x 10^5) (0.697)]^1/4 = 0.389 W/m^2*K
1 m
El traspaso térmico del suelo al aire es:
q = Ћ A (Ts – T ∞) = 0.389 W/m^2*K (1 m)^2 (48 K) = 18.7 W*s
18.7 W*s = 4.47 cal.
Si la m del aire = 1.18 kilogramos/m^3 y el Cp del aire a 300.15 K = 1005.7 J/kg*K (240.37 calorías), entonces:
Δ T = q / m (Cp) = 4.47 cal / (1.18 Kg/m^3) (240.37 cal) = 4.47 cal / 283.64 = 0.016 °C
Si 0.351 °C es el Δ T causado por la transferencia térmica por conducción del suelo al aire en mezcla total. Debemos calentar primero al suelo y a los océanos porque la energía absorbida por el aire seco es ínfima en comparación con la energía absorbida por el agua y el suelo:
La energía de la radiación Solar entrante absorbida por el aire seco es 697.04 W/m^2 X 0.14 (absorbencia del aire seco a T = 300.15 K, y P = 1 atmósfera) = 97.59 W/m^2 = 23.32 calorías.
Si la ℮ del CO2 (obtenida empíricamente y por observación del mundo real) = 0.175, entonces,
El calor absorbido por CO2 = 0.175 (97.59 W/m^2) = 17.08 W/m^2 = 4.081 cal.
Δ T = q / m (Cp) = 4.081 cal / (678.6 mg/m^3) (208.17 cal) = 4.081 / 141.3 = 0.029 °C
Tomando en cuenta la mezcla total de aire seco, y despreciando la absorbencia de los suelos y de los océanos, el Δ T por Irradiación Solar absorbida-emitida por el CO2 sería de Solamente 0.029 °C.
Sin embargo, el cambio observado en la temperatura troposférica es de 0.52 °C; luego pues, la discrepancia es de 0.491 °C. Esto significa que los océanos y la tierra son la verdadera causa de la detención del calor en la Tierra, no la atmósfera por sí sola.
Si usted no aplica calor a la olla, las habas nunca se cocinarán. Si el Sol no fuera más resplandeciente, la Tierra no estaría calentándose. Favorablemente, nuestro Sol ahora es más brillante que 400 años hace y nosotros no debemos temer a un ciclo de la naturaleza que se ha dado a través de toda la existencia de nuestro Sistema Solar.
FOTOSÍNTESIS
Sin la luz, la vida no sería posible en la Tierra. Lo mismo podemos decir del agua y del bióxido de carbono.
El bióxido de carbono es un compuesto orgánico formado por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno (O=C=O).
El bióxido de carbono (CO2) es un componente natural de la atmósfera y su densidad es de 679.97 mg/metro cúbico de aire. Su concentración en la composición del aire es apenas del 0.032%; sin embargo, es el compuesto orgánico más importante para el sostenimiento de la biosfera (conjunto de todos los seres vivientes en la tierra).
Sin el CO2 la vida de los organismos fotosintéticos y de los animales no sería posible, pues el CO2 sirve como base para la formación de compuestos orgánicos que son nutrientes para las plantas y los animales.
A través de la fotosíntesis, los organismos con clorofila toman el CO2 atmosférico o disuelto en agua para formar moléculas más complejas, como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
La fórmula general de la fotosíntesis es la siguiente:
6CO2 + 6H2O + Luz = C6H12O6 (glucosa) + 6O2
El bióxido de carbono (CO2) es fijado en el tejido conectivo del cloroplasto. Luego, el bióxido de carbono fijado se utiliza en el citoplasma para sintetizar sacarosa. (Vea el Resumen Gráfico de la Fotosíntesis).
El organismo con clorofila absorbe luz, CO2 y agua del entorno. La molécula de agua se rompe y el Hidrógeno de dicha molécula se adhiere a las moléculas de bióxido de carbono para formar glucosa. El Oxígeno de las moléculas de agua es liberado al ambiente, en tanto que la energía proporcionada por los fotones queda atrapada en los enlaces de la molécula de glucosa.
Cualquier cadena alimenticia comienza con los organismos productores, esto es, con los organismos que producen su propio alimento. A estos organismos se les llama autótrofos. Los vegetales son autótrofos porque producen su propio alimento, usando como materia prima agua, bióxido de carbono y luz.
Se ha determinado experimentalmente que la densidad de bióxido de carbono para el desarrollo óptimo de toda clase de plantas es el de 895 mg/metro cúbico de aire (cerca de 500 ppmv).
Algunas plantas crecen mejor en ambientes con muy altas densidades de bióxido de carbono; por ejemplo las pteridofitas y ciertas especies de coníferas se desarrollan mejor en ambientes húmedos con 5000 ppmv de bióxido de carbono.
El Bióxido de Carbono no es un contaminante atmosférico ni del agua porque no es perjudicial ni venenoso. El bióxido de carbono no trabaja fisiológicamente como el oxígeno, pero no intoxica; esto significa que el bióxido de carbono no puede ser puesto por las células en lugar del oxígeno, pero el CO2 no las mata como lo hace el monóxido del carbono.
Una sola diferencia existe entre el bióxido de carbono y el monóxido de carbono, un átomo de oxígeno menos en el monóxido de carbono. Por esa pequeña diferencia, uno de ellos es tóxico, el monóxido de carbono, mientras que el otro es vital para los seres vivientes, el bióxido de carbono.
