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Atmósfera

Atmósfera
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La Atmósfera, mezcla de gases que rodea cualquier cuerpo celeste y regula la enegía en la Tierra

Atmósfera. Capa gaseosa de 10 000 kilómetros de espesor que rodea cualquier objeto celeste, como la Tierra, cuando éste posee un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen. Además de proteger el Planeta y proporcionar los gases que necesitan los seres vivos, determina el Tiempo y el Clima.

Características

La atmósfera es una capa gaseosa de aproximadamente 10.000 km de espesor que rodea la Litosfera e Hidrosfera. Está compuesta de gases y de partículas sólidas y líquidas en suspensión atraídas por la gravedad terrestre. En ella se producen todos los fenómenos climáticos y meteorológicos que afectan al planeta, regula la entrada y salida de energía de la Tierra y es el principal medio de transferencia del calor.

Por compresión, el mayor porcentaje de la masa atmosférica se encuentra concentrado en los primeros kilómetros. Es así como el 50% de ella se localiza bajo los 5 km, el 66% bajo los 10 km y sobre los 60 km se encuentra sólo una milésima parte. La atmósfera presenta una composición uniforme en los primeros niveles y está estructurada en capas horizontales con características definidas.

En la Tierra, la actual mezcla de gases se ha desarrollado a lo largo de 4.500 millones de años. La atmósfera primigenia debió estar compuesta únicamente de emanaciones volcánicas, es decir, una mezcla de vapor de agua, Dióxido de carbono, Dióxido de azufre y Nitrógeno, sin rastro apenas de Oxígeno. A lo largo de este tiempo, diversos procesos físicos, químicos y biológicos transformaron esa atmósfera primitiva hasta dejarla tal y como se conoce.

Formación de la atmósfera

Atmósfera Terrestre

La mezcla de gases que forma el aire actual se ha desarrollado a lo largo de 4.500 millones de años. La atmósfera primigenia debió estar compuesta únicamente de emanaciones volcánicas, es decir, vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno, sin rastro apenas de oxígeno.

Para lograr la transformación han tenido que desarrollarse una serie de procesos. Uno de ellos fue la condensación. Al enfriarse, la mayor parte del vapor de agua de origen volcánico se condensó, dando lugar a los antiguos océanos. También se produjeron reacciones químicas. Parte del dióxido de carbono debió reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos, algunos de los cuales se disolverían en los nuevos océanos.

Más tarde, cuando evolucionó la vida primitiva capaz de realizar la fotosíntesis, empezó a producir oxígeno. Hace unos 570 millones de años, el contenido en oxígeno de la atmósfera y los océanos aumentó lo bastante como para permitir la existencia de la vida marina. Más tarde, hace unos 400 millones de años, la atmósfera contenía el oxígeno suficiente para permitir la evolución de animales terrestres capaces de respirar aire.

Atmósfera terrestre: La capa exterior de la Tierra es gaseosa, de composición y densidad muy distintas de las capas sólidas y líquidas que tiene debajo. Pero es la zona en la que se desarrolla la vida y, además, tiene una importancia trascendental en los procesos de erosión que son los que han formado el paisaje actual. Los cambios que se producen el la atmósfera contribuyen decisivamente en los procesos de formación y sustento de los seres vivos y determinan el clima.

Capas de la atmósfera

Partes de la atmósfera

Troposfera: Llega hasta un límite superior, tropopausa, situado a 9 Km de altura en los polos y los 18 km en el ecuador. En ella se producen importantes movimientos verticales y horizontales de las masas de aire, vientos, y hay relativa abundancia de agua. Es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura. Es la capa de más interés para la ecología. La temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior.

Estratosfera: Comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior, estratopausa, a 50 km de altitud. La temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la estratopausa. Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/h, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez. En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se encuentra el ozono, importante porque absorbe las dañinas radiaciones de onda corta.

Mesosfera: Se extiende entre los 50 y 80 km de altura, contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total del aire. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La disminución de la temperatura combinada con la baja densidad del aire en la mesosfera se determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes. La mesosfera es la región donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no sólo el freno aerodinámico.

Ionosfera: Se extiende desde una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o más. A estas distancias, el aire está enrarecido en extremo. Cuando las partículas de la atmósfera experimentan una ionización por radiación ultravioleta, tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones. La ionosfera tiene una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra. Este último efecto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que sería posible con ondas que viajan por la superficie terrestre.

Exosfera: Es la región que se encuentra más allá de la ionosfera, se extiende hasta los 9.600 km, lo que constituye el límite exterior de la atmósfera.

Magnetosfera: Es el espacio situado alrededor de la Tierra en el cual, el Campo magnético del planeta domina sobre el campo magnético del medio interplanetario.

Composición

Los gases fundamentales que forman la atmósfera son:

Gases
(en vol)
Nitrógeno
78.084
Oxígeno
20.946
Argón
0.934
CO2
0.033

Otros gases de interés presentes en la atmósfera son el vapor de agua, el ozono y diferentes óxidos de nitrógeno, azufre, etc.
También hay partículas de polvo en suspensión como: partículas inorgánicas, pequeños organismos o restos de ellos, cloruro de sodio, del mar. Muchas veces estas partículas pueden servir de núcleos de condensación en la formación de nieblas muy contaminantes.
Los Volcanes y la actividad humana son responsables de la emisión a la atmósfera de diferentes gases y partículas contaminantes que tienen una gran influencia en los Cambios climáticos y en el funcionamiento de los ecosistemas.

Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la altura la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 kilómetros más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15 kilómetros de altura está el 95% de toda la materia atmosférica.

La mezcla de gases que llamamos aire mantiene la proporción de sus distintos componentes casi invariable hasta los 80 km, aunque cada vez más enrarecido, menos denso, conforme vamos ascendiendo. A partir de los 80 km la composición se hace más variable.

Presión atmosférica

La presión disminuye rápidamente con la altura pero además hay diferencias de presión entre unas zonas de la troposfera y otras que tienen gran interés desde el punto de vista climatológico. Son las denominadas zonas de altas presiones, cuando la presión reducida al nivel del mar y a 0ºC, es mayor de 1.013 milibares o zonas de bajas presiones si el valor es menor que ese número. En meteorología se trabaja con presiones reducidas al nivel del mar y a 0ºC para igualar datos que se toman a diferentes alturas y con diferentes temperaturas y poder hacer así comparaciones. El aire se desplaza de las áreas de más presión a las de menos formándose de esta forma los vientos. Se llaman isobaras a las líneas que unen puntos de igual presión. Los mapas de isobaras son usados por los meteorólogos para las predicciones del tiempo.

Humedad en la atmósfera

Una masa de aire no puede contener una cantidad ilimitada de vapor de agua. Hay un límite a partir del cual el exceso de vapor se licua en góticas. Este límite depende de la temperatura ya que el aire caliente es capaz de contener mayor cantidad de vapor de agua que el aire frío. Así, 1 m3 de aire a 0ºC puede llegar a contener como máximo 4,85 gramos de vapor de agua, mientras que 1 m3 de aire a 25ºC puede contener 23,05 gramos de vapor de agua. Si en 1 m3 de aire a 0ºC se intenta introducir más de 4,85 gramos de vapor de agua, 5 gramos, sólo 4,85 permanecerán como vapor y los 0,15 gramos restantes se convertirán en agua.

Clasificación de la humedad

  • Humedad de saturación: Es la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro cúbico de aire en unas condiciones determinadas de presión y temperatura.
  • Humedad absoluta: Es la cantidad de vapor de agua por metro cúbico que contiene el aire analizada.
  • Humedad relativa: Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenido realmente en el aire, y el que podría llegar a contener si estuviera saturado. Se expresa en un porcentaje. Así, una humedad relativa normal junto al mar puede ser del 90 % lo que significa que el aire contiene el 90% del vapor de agua que puede admitir, mientras un valor normal en una zona seca puede ser de 30 %.

El vapor que se encuentra en la atmósfera procede de la evaporación del agua de los Océanos, de los ríos y lagos y de los suelos húmedos. Que se evapore más o menos depende de la temperatura y del nivel de saturación del aire, pues un aire cuya humedad relativa es baja puede admitir mucho vapor de agua procedente de la evaporación, mientras que un aire próximo a la saturación ya no admitirá vapor de agua por muy elevada que sea la temperatura.

Contaminación Atmosférica

La atmósfera no es un sujeto pasivo de la contaminación, todos los fenómenos meteorológicos pueden jugar un papel importante en la evolución de los contaminantes en la atmósfera y, por lo tanto, algunos aspectos relacionados con estos fenómenos deben tenerse en cuenta.

Los agentes contaminantes que se vierten a la atmósfera pueden reaccionar entre sí, al menos muchos de ellos, y dar lugar a compuestos de actividad más o menos intensa y de mayor o menor nocividad. Esta sinergia o aumento de la perturbación entre compuestos se agudiza sobre todo en las ciudades o en los polígonos de desarrollo industrial, lugares en los que las emisiones son diversas y los agentes se mezclan al difundirse en el aire.

Las interacciones entre los productos vertidos a la atmósfera se deben a mecanismos de acción complejos, como pueden ser reacciones fotoquímicas, oxido reducción, catálisis, polimerización, entre otros. Se encuentran contaminantes como:

Arcoiris

Fenómenos ópticos que se pueden observar en el cielo gracias a la existencia de la atmósfera

  • El arco iris es un arco circular que aparece en el cielo frente al sol, causado por la refracción y reflexión de la luz solar en las gotas de lluvia que cae. Los colores son los colores primarios (violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo), desde el violeta hasta el rojo, el rojo es el color exterior. Un segundo de arco por lo general aparece por encima de la primera, pero ahora los colores se invierten, va desde el violeta al rojo. El primer arco, donde la más brillante, tiene un radio de 42 ° mientras que la segunda viga es de 51 °. El arco iris se puede ver desde el suelo cuando el sol está a menos de 42 ° por encima de horizonte. La intensidad del color depende del tamaño de las gotas de lluvia y más brillante cuanto más tiempo la gota.
    Relámpagos
  • El relámpago es el resplandor muy vivo producido en las nubes por una descarga eléctrica. No se sabe exactamente cómo se produce un relámpago, hay varias teorías aunque muchas de ellas no explican la procedencia de la cantidad de energía liberada por este fenómeno.
Algunas teorías son: La diferencia de voltaje se debe sobre todo a las diferentes velocidades de ionización de los componentes de los gases que forman dichas nubes. La ionización de estos componentes se debe en sí misma al efecto de la luz solar y a la diferencia de temperaturas entre los distintos estratos de la nube, así como a la diferencia de temperaturas entre día y noche. Al igual que el rayo, el relámpago seguirá lo que se llama gradiente de voltaje o de potencial eléctrico; esto es, la línea recta más corta que une dos variaciones máximas de voltaje, dándole al rayo esa forma tan peculiar.
El relámpago es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera caliente y expande rápidamente al aire, produciendo el ruido característico del trueno del relámpago.
Halo solar
  • Halo es un anillo de luz, a veces de color (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta) con el rojo es el color del color interior y exterior hasta el violeta, que aparece alrededor del Sol o la Luna. Se forman debido a la refracción de la luz en cristales de hielo que hay en las nubes cirros que pueden producirse en la alta atmósfera de la Tierra. Ellos tienen diferentes tamaños, pero el tamaño más común de halo es de 22 grados.
Estos cristales de hielo actúan como diminutos prismas, formando un halo blanco o, a veces de colores alrededor del sol o la luna. Se trata de cirroestratos típicamente indicadores de un frente cálido que se acerca y se asocia con un sistema de baja presión. No siempre se comprueba la ocurrencia de la lluvia o la nieve después de la visualización de un halo, pero la probabilidad de ocurrencia es más alta, y será mayor cuanto mayor es el brillo de la aureola.
Corona lunar
  • Corona Lunar es un anillo luminoso alrededor del sol o la luna, el fenómeno es un fotometeoro producido por la difracción de la luz al paso por una nube compuesta por gotas de agua de tamaño uniforme. No es muy común su observación, ya que la nube ha de tener un espesor muy uniforme; los días de niebla espesa son adecuados también, pero solo cuando dejan entrever el Sol. Todos los colores del espectro son visibles, de color rojo el más externo.

Fuentes