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Papel de Sol |
¡Haz un pastel de aurora! |
¡Haz arte de la huella a mano usando luz ultravioleta! |
¡Consiga sus Gases de Invernadero Gomosos! |
¿Tienes pastillas de goma? Entonces puedes armar modelos de las moléculas. Las moléculas son pequeñas estructuras que forman prácticamente toda la materia, ¡y también a ti! A su vez, están compuestas por átomos, que son los bloques de construcción básicos de la materia.
Utilizando tan solo cuatro tipos de átomos como bloques de construcción, puedes armar distintos tipos de moléculas. En este proyecto, armarás modelos de algunas moléculas de gas. Estas moléculas forman parte del aire y se llaman gases de efecto invernadero. Más adelante explicaremos por qué.
Pero ahora, ¡prepárate para un poco de diversión gomosa!
Necesitarás:
- Pastillas de goma de cualquier tamaño y cuatro colores distintos.
Los modelos de átomos suelen ser rojo para el oxígeno, blanco para el hidrógeno, gris para el carbono y azul para el nitrógeno. Sin embargo, algunos colores pueden ser difíciles de conseguir en las pastillas de goma, de modo que puedes usar los colores que tú quieras. Aquí te indicamos cuántas pastillas de cada color necesitarás. (¡No olvides comerte algunas!).
Rojas: 13
Blancas: 7
Grises (o negras): 3
Azules: 2
- Palillos o escarbadientes redondos de madera
- 1 hoja grande de cartulina (por ejemplo, de 12 x 18 pulgadas)
- Marcadores o crayones
Aquí te mostramos los colores que utilizaremos para nuestros átomos de goma:
Oxígeno
Hidrógeno
Carbono
Nitrógeno
Construirás...
... modelos de estos gases de efecto invernadero utilizando pastillas de goma. Cada molécula tiene un nombre abreviado, que corresponde a su receta o fórmula. Por ejemplo, el ozono también se llama O3. La O significa que es un átomo de oxígeno y el número 3 significa que tiene tres átomos. Aquí te mostramos todas las moléculas de los gases de efecto invernadero, sus fórmulas e imágenes de sus modelos de pastillas de goma.
Cómo hacerlo:
- Parte varios palillos por la mitad. Solo necesitarás una mitad del palillo para hacer cada “unión”. Las uniones permiten que los átomos se conecten entre sí para formar moléculas.
- Arma cada una de las moléculas de gases de efecto invernadero como te indicamos anteriormente.
- Ahora, toma la cartulina y tus crayones o marcadores, y anota esto:
- Coloca tus moléculas arriba de los nombres.
Debemos comprender nuestra misión
Así que, ahora que sabe todos sus gases de efecto invernadero, puede que se pregunte. . . ¿por qué te importa?
Para poder cuidar de la Tierra y mantenerla en buenas condiciones, debemos comprenderla. Parte de la misión de la NASA es recopilar información sobre la Tierra.
En 2004, la NASA lanzó el satélite Aura como parte de su sistema de observación de la tierra. Este satélite lleva a bordo cuatro instrumentos científicos y todos estudian la atmósfera desde unas 20 millas de altura hasta la superficie terrestre. Uno de los instrumentos es el espectrómetro de emisión troposférica (TES).
La troposfera es la parte más baja de la atmósfera. Está aquí, justo donde vivimos y, lamentablemente, donde contaminamos. Un espectrómetro es un instrumento que utiliza la luz para identificar la composición química de la materia. La misión del TES está particularmente interesada en el ozono y en cómo está distribuido, hacia arriba y hacia abajo, en las distintas capas de la atmósfera.
A medida que el TES sobrevuela la superficie de la Tierra, recopila información que puede ser utilizada para preparar un perfil de la atmósfera, como este. Con distintos colores, el perfil indica qué cantidad de ozono (o de otros gases de efecto invernadero) hay en la atmósfera a distintas alturas. En esta imagen, las áreas con mayores niveles de ozono se muestran en rojo. La parte roja más próxima a la superficie terrestre se encuentra cerca de las grandes ciudades de los Estados Unidos.
Para empezar, ¿qué es un invernadero?
Un invernadero atrapa la energía solar en su interior y mantiene las plantas calientes. El invernadero sirve para cultivar plantas. Está hecho con vidrio o plástico transparente para que deje entrar la luz del sol.
¿Te has preguntado por qué simplemente no se colocan las plantas afuera?
El invernadero conserva más el calor que el aire exterior. En lugar de enfriarse por la noche, retiene parte del calor en su interior para mantener las plantas a una temperatura cálida.
Incluso en invierno, en un día despejado y sin ninguna fuente de calor excepto el sol, el invernadero se mantiene más caliente que el aire exterior. Durante el verano, si un invernadero adquiere demasiada temperatura, el jardinero puede abrir las ventanas y puertas, o tal vez encender un ventilador.
¿La Tierra como invernadero? 
Un invernadero es magnífico para cultivar plantas que necesitan calor. Pero, ¿qué sucedería si la atmósfera comenzara a comportarse como un invernadero muy caluroso? No sería posible abrir las ventanas o las puertas de la Tierra para que se enfríe. Si fuera un invernadero cerrado, ¡nuestro planeta pronto se convertiría en un lugar insoportable!
Gases de efecto invernadero
Algunos gases de la atmósfera de la tierra, llamados gases de efecto invernadero, funcionan igual que el techo de un invernadero para nuestro planeta. Dejan que llegue a la superficie la cantidad de calor solar necesaria y atrapan una parte dentro para que no todo el calor producido por el sol vuelva al espacio, ¡esto es lo que llamamos efecto invernadero!
Si la atmósfera contiene demasiados de estos gases, toda la Tierra se convierte en un invernadero cada vez más caliente. La atmósfera conserva demasiado calor por la noche, en lugar de dejarlo salir al espacio. Luego, al día siguiente, el Sol calienta aún más la superficie de la Tierra.
Durante el día, cuando la energía solar llega a la atmósfera de la Tierra, la mayor parte penetra la superficie, pero una fracción rebota y vuelve al espacio.
Por la noche, casi toda la energía solar se escapa y vuelve al espacio. Una parte queda retenida en la atmósfera por los gases de efecto invernadero y continúa calentando la Tierra.
¿Cómo nos perjudica?
¡Podrían ocurrir muchos cambios perjudiciales para los seres vivos!
La atmósfera funciona como un invernadero. Cada día hace un poco más de calor que el día anterior. No podemos medir este efecto de un día para el otro, ni de un año a otro. Sin embargo, a lo largo de los años, solo algunos pocos grados de calentamiento comienzan a provocar cambios. Por ejemplo, el hielo comienza a derretirse en las regiones del Polo Norte y Sur. Toda esta agua, que antes estaba congelada y ahora es líquida, hace subir el nivel del mar. ¡Las ciudades construidas en la costa podrían algún día quedar bajo el agua!
¡No obstante, es un problema que debería de importarnos a todos! Debido que, el aumento de temperatura del agua oceánica afecta el clima en todas partes del mundo. Algunos lugares tienen tormentas más intensas, mientras que en otros apenas llueve.
¿Es producto de los seres humanos?
Algunos de los gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera son producidos por los seres humanos. Cada vez que quemamos algo, como:
- gasolina en automóviles y camiones
- combustible en aviones
- carbón en fábricas o plantas de energía
- árboles para despejar la tierra y poder cultivarla
Contaminamos nuestra atmósfera con dióxido de carbono y monóxido de carbono. Aunque el monóxido de carbono no actúa como gas de invernadero, su inhalación es tóxica.
Modelo de una molécula de dióxido de carbono (CO2). La molécula está compuesta por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, unidos entre sí.
Modelo de una molécula de monóxido de carbono (CO). La molécula está compuesta por un átomo de carbono y un átomo de oxígeno, unidos entre sí.
Modelo de una molécula de metano (CH4). La molécula está compuesta por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, unidos entre sí.
Modelo de una molécula de ozono (O3). La molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, unidos entre sí.
Entonces, ¿el ozono es bueno o malo?El monóxido de carbono es un gas producido por los escapes de automóviles junto con otros compuestos químicos presentes en la atmósfera.
En el caso del ozono, todo es cuestión del lugar. Los científicos clasifican la atmósfera en distintas capas, cada una con su propio nombre. La capa más cercana a la superficie de la Tierra, donde vivimos y en la que volamos con aviones, se llama tropósfera. Por encima de esa capa se encuentra la estratósfera, que continúa hasta las 30 millas de altura. Estos son los cuatro niveles de ozono en la atmósfera:
- En la parte superior de la estratósfera, a 30 millas de altura, el ozono absorbe la mayoría de la radiación ultravioleta perjudicial producida por el sol.
- En la parte superior de la tropósfera, a 12 millas de altura, el ozono actúa como un gas de invernadero y atrapa el calor.
- En la parte media de la tropósfera, el ozono ayuda a limpiar algunos agentes contaminantes.
- En la parte inferior de la tropósfera, cerca de la superficie terrestre, el ozono forma smog.
Ilustración que muestra los cuatro niveles de ozono en la atmósfera.
La radiación ultravioleta del sol causa quemaduras y cáncer de piel. El ozono de la estratósfera nos protege de gran parte de la radiación ultravioleta.
Eso es bueno.
Pero en la parte superior de la tropósfera, el ozono actúa como gas de invernadero y contribuye al calentamiento global.
Eso es malo.
En la parte media de la tropósfera, el ozono ayuda a limpiar la atmósfera de ciertos agentes contaminantes.
Eso es bueno.
Pero en la atmósfera cercana a la superficie de la Tierra, donde vivimos, el ozono contribuye a la formación de smog, que es malo para las plantas y los animales, e incluso para nosotros.
Eso es malo.
En busca del ozono
¡No es suficiente con saber cuánto ozono hay en el aire, sino que debemos saber dónde está! Esa es una de las razones por las que la NASA ha desarrollado el Espectrómetro de Emisión Troposférica (TES). El TES es uno de los cuatro instrumentos que estudian la atmósfera desde un satélite en órbita alrededor de la Tierra llamado Aura.
Por encima de la superficie de la Tierra, el TES observa a través de la atmósfera y mide cuánto ozono hay a diferentes alturas. Esta información se llama perfil de ozono, y es como cortar la atmósfera y mirarla de lado. La Tierra sigue girando, a medida que la órbita polar de Aura lo lleva a los polos norte y sur. Luego de girar en órbita durante 16 días, el TES mide el ozono de todo el planeta. Luego, comienza un nuevo recorrido.
¿Cómo medimos el ozono?
Las áreas más rojas tienen las concentraciones más altas de ozono. En algunos lugares las áreas rojas:
- se encuentran en la estratósfera, donde está el “ozono bueno”
- se hallan muy próximas al suelo, donde está el “ozono malo”
Este video muestra las concentraciones de ozono a diferentes altitudes en la atmósfera en América del Norte en noviembre de 2004
El movimiento "complot cortina" de los niveles de ozono. Se hace a partir de datos de ozono TES. Las áreas blancas muestran las concentraciones más altas. El rojo muestra las siguientes concentraciones más altas, mientras que amarillo, verde y negro, muestran las concentraciones más bajas. Las zonas rojas hacia abajo cerca de la tierra en algunos lugares, se trata de ciudades con smog.
La actividad en la superficie del sol crea un tipo de clima llamado clima espacial. El sol está muy lejos, aproximadamente a 150 millones de kilómetros de la Tierra. No obstante, ¡puede provocar daños! El clima espacial puede afectar a la Tierra y el resto del sistema solar. ¡En el peor de los casos, puede dañar satélites y causar apagones eléctricos en la Tierra!
¿Puede el clima espacial viajar hasta la Tierra?
El sol siempre está arrojando gas y partículas al espacio. Esta corriente de partículas se conoce como el viento solar. El gas y las partículas provienen de la atmósfera exterior caliente del sol, llamada la corona. Estas partículas de la corona están cargadas con electricidad. ¡El viento solar lleva estas partículas hacia la Tierra a un millón de millas por hora!
¿Qué nos protege del clima espacial?
La Tierra tiene un área de actividad de fuerza magnética, llamada campo magnético. También está rodeado por una capa de gases, llamada una atmósfera. Nuestro campo magnético y atmósfera actúan ¡como un escudo de un superhéroe!, protegiéndonos de la mayoría de la explosión el viento solar.
La mayoría de las partículas cargadas chocan contra el escudo de la Tierra y fluyen a su alrededor. Las partículas aplastan el lado del campo magnético que mira hacia al sol. El otro lado del campo magnético se estira.
En esta imagen, las líneas azules representan el escudo creado por el campo magnético de la Tierra. Observa cómo el viento solar da forma al campo magnético. Crédito: SOHO (ESA & NASA)
En ocasiones, partículas cargadas se filtran por el escudo de la Tierra. Cuando esto sucede, ¡podemos presenciar espectáculos de luz brillante conocidos como auroras!
Auroras, vista sobre Alaska. Crédito: NASA/Terry Zaperach
¿Puede el clima espacial ser dañino?
La respuesta es ¡Sí! A veces la actividad magnética dentro del sol provoca intensas tormentas solares. El viento solar se hace mucho más fuerte durante estas tormentas. ¡Los fuertes vientos solares pueden ser peligrosos!
Durante una tormenta solar, estallan explosiones llamadas llamaradas solares. Las llamaradas solares envían toneladas de energía zumbando a través del espacio a la velocidad de la luz. A veces las llamaradas vienen con enormes erupciones solares. Estas erupciones son llamadas eyecciones de masa coronal.
Eyección de masa coronal en el Sol visto por el SDO (Solar Dynamic Observatory)
Toda esa radiación adicional puede:
- Dañar los satélites que usamos para las comunicaciones y la navegación.
- Interrumpir las redes eléctricas que proporcionan nuestra electricidad.
- Ser peligrosa para los astronautas en el espacio.
¿Tenemos alguna advertencia de mal clima espacial?
Las tormentas solares pasan de repente, y sus efectos pueden alcanzar la Tierra dentro de unos minutos. Sin embargo, los científicos hacen predicciones sobre cuándo es probable que ocurran las tormentas solares y qué tan fuertes serán. Puedes consultar el pronóstico del tiempo espacial del mismo modo que puedes consultar el pronóstico del tiempo.
Los científicos utilizan la información de los satélites para predecir el pronóstico del clima solar. Crédito: NASA/JPL-Caltech
La NASA y otras agencias operan una colección de instrumentos que vigilan el Sol y el clima espacial.
Por ejemplo, el NASA's Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) observa eyecciones de masas coronales. Otras naves espaciales, como el Solar Dynamics Observatory (SDO) y el NOAA's Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) R-series, monitorean el Sol y detectan tormentas solares y cambios en el viento solar. Proporcionan información que ayuda a los científicos a enviar alertas que pueden ayudar a prevenir cualquier daño.
Concepto artístico del Solar Dynamics Observatory. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
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Manchas Solares y Llamaradas Solares |
¿Qué es una supernova? |
¿Cómo se bloquea completamente el sol en un eclipse? |
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¿Cómo es nuestro Sol con respecto a otras estrellas? |
¿Qué es una aurora? |
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¿Cuántos años tiene el Sol? |
Eclipses lunares y solares |
¿Qué es un ciclo solar? |
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¿Qué es la corona del Sol? |
¿Qué es el clima espacial? |
¿Vivir en un invernadero? ¡Sería terrible? |
Nuestro Sol está rodeado por una funda de gases llamada atmósfera. La corona es la parte más externa de la atmósfera del Sol.
La corona generalmente esta oculta por la luz brillante de la superficie del sol. Por ello, es difícil ver sin usar instrumentos especiales. Sin embargo, la corona se puede ver durante un eclipse total de sol.
Imagen de la corona solar durante un eclipse solar total el lunes 21 de agosto de 2017 sobre de la ciudad de Madras, Oregó). Crédito: NASA/Aubrey Gemignani
¿Sabes qué es un eclipse solar total?
Durante un eclipse solar total, la luna pasa entre la Tierra y el Sol. Cuando esto sucede, la luna bloquea la luz brillante del sol. La brillante corona blanca se puede ver rodeando al eclipsado Sol. ¿Lo has presenciado alguna vez?
¿Por qué la corona es tan tenue?
Si la corona alcanza temperaturas extremadamente altas, entonces, ¿por qué la corona es muy tenue? Debido a su densidad. La corona es aproximadamente 10 millones de veces menos densa que la superficie del Sol. Esta baja densidad hace que la corona sea mucho menos brillante que la superficie del Sol.
¿Por qué está tan caliente la corona?
Imagina que estás sentado junto a una fogata. Es agradable y cálido. Pero cuando te alejas del fuego, te sientes más fresco. ¡En el sol ocurre todo lo contrario! Aunque, la corona se encuentra en la capa exterior de la atmósfera del Sol, alejada de su superficie; la corona es cientos de veces más caliente que la superficie del Sol.
Imagen de la corona del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA que muestra características creadas por campos magnéticos. Crédito de imagen: NASA
Durante mucho tiempo, los astrónomos han tratado de resolver misterio de estas altas temperaturas. La misión de la NASA llamada IRIS puede haber proporcionado una posible respuesta. La misión descubrió paquetes de material muy caliente llamados "bombas de calor" que viajan desde el Sol a la corona. En la corona, las bombas de calor explotan y liberan su energía como calor. Sin embargo, para los astrónomos esta es solo una de las muchas formas en que se calienta la corona.
Bucles y serpentinas coronales
Dato curioso: La superficie del Sol está cubierta de campos magnéticos. Esta fuerza hace que los imanes se adhieran al metal, por ejemplo, la puerta de un refrigerador.
Bucles coronales. Crédito de imagen: NASA/TRACE
Los campos magnéticos del Sol afectan las partículas cargadas en la corona para formar características increíbles, como serpentinas y bucles. Aunque, estas características solo las podemos ver en detalle con telescopios especiales.
¿Cómo causa la corona los vientos solares?
La corona se extiende hacia el espacio. De ahí viene el viento solar que viaja a través de nuestro sistema solar. La temperatura de la corona hace que sus partículas se muevan a velocidades extremadamente altas, que las partículas pueden escapar de la gravedad solar.
Animación conceptual que muestra la corona solar y el viento solar. Crédito de imagen: NASA's Goddard Space Flight Center/Lisa Poje
Nuestro Sol es una enorme bola de gas caliente cargada eléctricamente. Este gas cargado se mueve, generando un potente campo magnético. El campo magnético del Sol pasa por un ciclo, denominado el ciclo solar.
Cada 11 años más o menos, el campo magnético del Sol cambia completamente. Esto implica que los polos norte y sur del Sol cambian de lugar. Después, ¡se demoran unos 11 años más para que los polos norte y sur del Sol vuelvan de nuevo!
El ciclo solar afecta la actividad en la superficie del Sol, como las manchas solares causadas por los campos magnéticos del Sol. A medida que los campos magnéticos cambian, también lo hace la cantidad de actividad en la superficie del Sol.
¿Cómo se lleva la cuenta del ciclo solar?
Una forma de llevar la cuenta del ciclo solar es contando el número de manchas solares. La actividad solar y el número de manchas solares aumenta con el tiempo. Por ejemplo:
- El comienzo de un ciclo solar es un mínimo solar, es decir, cuando el Sol tiene menos manchas solares.
- La mitad del ciclo solar es el máximo solar, es decir, cuando el Sol tiene la mayor cantidad de manchas solares.
- A medida que el ciclo termina, vuelve al mínimo solar y comienza un nuevo ciclo.
Imagen del sol durante un ciclo solar. El máximo solar ocurrió durante 2001, mientras que 1996 y 2006 estuvieron cerca del mínimo solar. Crédito de imagen: NASA
Las erupciones gigantes en el Sol, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, también aumentan durante el ciclo solar. Estas erupciones envían poderosos golpes de energía y material al espacio.
¿Lo podemos presenciar aquí en la Tierra? ¿Cómo?
Esta actividad puede tener efectos en la Tierra. Por ejemplo, las erupciones pueden causar luces en el cielo, llamadas aurora, o impactar las comunicaciones radiales. Las erupciones extremas pueden incluso afectar las redes eléctricas en la Tierra.
Imagen de una eyección de masa coronal observada por Observatorio Solar y Heliosférico de la NASA, o SOHO, satélite en 2001. Crédito: ESA/NASA/SOHO
Clima espacial
Algunos ciclos tienen máximos con muchas manchas solares y actividad. Otros ciclos pueden tener muy pocas manchas solares y poca actividad. Los científicos trabajan arduamente para mejorar nuestra capacidad de predecir la fuerza y la duración de los ciclos solares. Estas predicciones pueden ayudarles a pronosticar estas condiciones solares, llamadas clima espacial.
El pronóstico del ciclo solar puede ayudar a los científicos a proteger nuestras comunicaciones radiales en la Tierra, y ayudar a mantener seguros a los satélites y astronautas de la NASA.
Tim Kopra, astronauta de la NASA, en una caminata espacial 2015 fuera de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA
La actividad solar puede afectar la electrónica satelital y limitar su vida útil. La radiación puede ser peligrosa para los astronautas que trabajan fuera de la Estación Espacial Internacional. Si los científicos predicen un tiempo activo en el ciclo solar, los satélites pueden ponerse en modo seguro y los astronautas pueden retrasar sus caminatas espaciales.
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