Els Subsistemes de la Terra: Atmosfera, Hidrosfera, Geosfera i Biosfera

Què és un Sistema?

Un sistema és un grup d’elements interconnectats i interdependents que interaccionen entre si per formar un conjunt complex. El sistema Terra està format per quatre subsistemes principals:

• Atmosfera
• Hidrosfera
• Geosfera
• Biosfera

L'Atmosfera Terrestre

L'atmosfera és la capa més externa del planeta, en estat gasós, i s'estén fins als 500 km d'alçada. Està composta per diverses capes:

• Troposfera (0-12 km): És la capa on es desenvolupa la vida i es produeixen els fenòmens atmosfèrics.
• Estratosfera (12-45 km): S'observa un augment de la temperatura, arribant fins als 100 ºC.
• Mesosfera (40-90 km): La temperatura disminueix en aquesta capa.
• Termosfera (90-500 km): Els àtoms i molècules es troben en forma d'ions. La temperatura pot pujar fins als 1500 ºC, degut a l'absorció d'energia de les radiacions que hi arriben.

Formació de l'Atmosfera

L'atmosfera primitiva estava composta principalment per diòxid de carboni i nitrogen en elevades quantitats, i amb absència d'oxigen. Gràcies a la fotosíntesi, va evolucionar d'una atmosfera anaeròbica (sense oxigen) a una atmosfera aeròbica (amb oxigen).

La Capa d'Ozó (O3)

La capa d'ozó és una de les capes de l'atmosfera actual que és essencial per a la vida a la Terra.

• La formació de la capa d'ozó va ser possible quan l'atmosfera va arribar a una concentració suficientment elevada d'oxigen (aproximadament l'1% de l'actual).
• La capa d'ozó té la particularitat de filtrar i així protegir la superfície terrestre de les radiacions ultraviolades.
• La capa d'ozó i l'elevada concentració de diòxid de carboni també provocaran un augment de la temperatura en el planeta, fenomen conegut com a efecte hivernacle.
• La quantitat de calor que s'atrapi a la troposfera dependrà de la quantitat i concentracions de gasos d'efecte hivernacle, i del temps que perduren aquests gasos a l'atmosfera.

La Hidrosfera

La hidrosfera inclou la totalitat d'aigua de la Terra, incloent oceans, llacs, rius, aigües subterrànies, neu i gel. El moviment de l'aigua a la hidrosfera és un circuit tancat, provocat per l'energia solar i per la força de la gravetat.

La Geosfera

La geosfera és la part sòlida i estructural de la Terra que va des de la superfície fins a l'interior del planeta (aproximadament 6.371 km de radi). Aquesta capa es caracteritza per tenir una estructura rocosa que serveix de suport als altres subsistemes terrestres, com la biosfera i l'atmosfera.

Evolució de la Pangea

L'evolució del supercontinent Pangea es pot observar a través de les següents etapes geològiques:

• Permià (fa 225 milions d'anys)
• Triàsic (fa 200 milions d'anys)
• Juràssic (fa 135 milions d'anys)
• Cretaci (fa 65 milions d'anys)
• Avui dia

La Biosfera

La biosfera inclou tots els organismes vius del planeta Terra, així com també qualsevol matèria orgànica no descomposta. Es pot dividir en zones:

• Zona disfòtica: Vida sense llum.
• Zona eufòtica: Vida amb llum.

Engloba éssers com humans, animals, vegetals i espores.

Principals Fonts d'Energia al Sistema Terra

Les principals fonts d'energia que impulsen els processos del sistema Terra són:

• Radiació solar
• Energia geotèrmica
• Energia de marees

La Terra, el Sol, la Radiació i el Sistema Climàtic

El Sol és una estrella de mitjana edat que il·lumina i escalfa el nostre planeta. És una bola de foc feta d'hidrogen (72%) i heli (28%).

• El Sol subministra energia per a la fotosíntesi.
• L'energia solar també propulsa el cicle de la matèria i condueix el sistema climàtic i del temps, que distribueix la calor i l'aigua dolça a la superfície de la Terra.
• Es preveu que el Sol donarà energia a la Terra per a 6,5 bilions d'anys més.
• La major part de l'energia que arriba al nostre planeta procedeix del Sol.
• Rebem només una bilionèsima part de l'energia que surt del Sol. La major part és reflectida o absorbida pels subsistemes de l'atmosfera.
• La major part del que arriba a la troposfera és llum visible, radiació infraroja (calor) i una mica de radiació ultraviolada.
• La quantitat mitjana d'energia solar que arriba a la Terra és la constant solar mitjana: 342 W/m².

Distribució de la Radiació Solar

L'absorció de la radiació solar és major en les zones equatorials que en els pols, i és major a la superfície de la Terra que a la part alta de l'atmosfera. Aquest fenomen origina fenòmens de convecció i s'equilibren gràcies als transports de calor per les corrents atmosfèriques i als fenòmens de vaporització i condensació.

Corrents de Convecció i Clima

Els gasos es dilaten quan s'escalfen, i els líquids també. La densitat es calcula com a Massa/Volum. Quan hi ha més calor, la densitat disminueix.

El Cicle Hidrològic

En refredar-se l'aire a les capes altes de l'atmosfera, el vapor d'aigua que transporta es condensa i forma els núvols.

Brises

Les brises són un fenomen local causat per les diferències de temperatura entre la terra i l'aigua:

• Nit: La terra es refreda més ràpidament que l'aigua (terra freda, aigua calenta).
• Dia: L'aigua s'escalfa més lentament que la terra (aigua freda, terra calenta).