Atmósfera

• COMPOSICIÓN

La atmósfera está formada por el aire, que es una mezcla de diferentes propiedades, acompañados de partículas sólidas y líquidas en suspensión como polen, cenizas volcánicas, residuos de combustión, agua, etc.

La composición de la atmósfera terrestre ha ido evolucionando a través del tiempo y hoy es muy distinta a la que había cuando se inició la formación de la tierra. Entre los gases que componen la atmósfera actual, los tres más abundantes son el nitrógeno, el oxígeno y el argón; el resto representa pequeñas cantidades. Sin embargo, la importancia climática no está en relación directa con su proporción en la atmósfera. Así los más abundantes, nitrógeno y oxígeno, apenas influyen en el clima mientras que el dióxido de carbono y el vapor de agua resultan fundamentales en la regulación térmica y en muchos procesos meteorológicos.

El aire no está repartido de manera uniforme por toda la atmósfera sino que se encuentra concentrado cerca de la superficie, comprimido por la atracción de la gravedad, disminuyendo su densidad con gran rapidez conforme aumenta la altitud. Así, en los 5,5 kilómetros más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total de aire y por debajo de los 15 kilómetros está el 95% de toda la materia atmosférica.

•  ESTRUCTURA

Exósfera: Como indica su nombre, es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. Esta zona contiene una cantidad de gases muy reducida y no tiene un límite superior definido ya que, simplemente, de la densidad disminuye de forma gradual hasta la desaparición total de la atmósfera.

Se estima que esta zona indefinida de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario se encontraría alrededor de los 1000 Km de altitud.

Termósfera: Está por encima de la mesopausa y su límite superior varía entre el día y la noche, pudiendo llegar hasta unos 500 Km durante el día. Hasta aquí se extiende la ionosfera. En esta zona se produce el fenómeno de la auroras que se observa en las latitudes polares, causado por el choque de partículas cargadas procedentes del sol contra el campo magnético de la tierra. Si se produce en el hemisferio norte se llama Aurora Boreal y en el hemisferio sur se llama Aurora Austral.

La termósfera contiene fundamentalmente oxígeno y nitrógeno pero a esta gran altitud las moléculas se encuentran muy separadas.

Mesósfera: Se extiende desde la estratopausa hasta una altitud aproximada de unos 80 Km. En la mesósfera la concentración de ozono disminuye, por lo que su capacidad de absorción de la radiación UV es muy pequeña. En la mesopausa, que es la zona superior de la mesósfera se alcanzan las temperaturas más bajas de toda la atmósfera, aproximadamente de -100ºC.

Estratósfera: Se extiende desde la tropopausa hasta unos 55 Km de altitud. En su zona más baja aún hay algo de humedad por lo que es posible la formación de nubes. En la estratósfera se encuentra la capa de ozono, gas que está constituido por moléculas triatómicas de oxígeno. Este gas desempeña un importante papel protector ya que absorbe parte de las radiaciones ultravioleta procedentes del sol. 

La mayor concentración de ozono se encuentra entre los 20 y 25 Km de altitud, y recibe el nombre de ozonosfera. La temperatura aumenta con la altitud de manera que cerca de su zona superior (estratopausa) las temperaturas son similares a las de la superficie terrestre. Este aumento de la temperatura está relacionado con el ozono presente en la estratósfera.

Tropósfera: Alcanza una altura media de unos 11 Km (8 Km en los polos y 18 Km en el ecuador), y en ella tienen lugar la mayoría de los fenómenos meteorológicos. El sol calienta la superficie terrestre y ésta transmite el calor a las zonas más bajas de la tropósfera.

Cuando ascendemos nos alejamos del foco de calentamiento y por eso la temperatura disminuye. El descenso de la temperatura en la tropósfera se estima en unos 6.5 ºC por cada Km de altitud, alcanzándose en su límite superior, la tropopausa una temperatura de unos -56ºC.

La presencia de ozono en la tropósfera es escasa pero, incluso en pequeñas concentraciones es perjudicial para la salud ya que puede arrancar átomos de oxígeno de otros compuestos, incluyendo a los que forman parte de los seres vivos. Por otro lado, estas pequeñas concentraciones de ozono cerca de la superficie terrestre no resultan suficientes para filtrar la radiación ultravioleta, por lo que los verdaderos beneficios los podemos apreciar en la estratósfera. 

• PROPIEDADES

Altitud (m)

Presión (hPa): Se estima que el peso total de la atmósfera es de unos 6.000 billones de toneladas, lo que significa que el peso que se soporta por cada centímetro cuadrado de superficie es de algo más de un kilogramo- fuerza. Precisamente a esta relación entre el peso (fuerza) y la superficie es a lo que llamamos presión. A pesar de que esta es una presión considerable no la notamos porque la compensamos con el aire que respiramos.

La presión atmosférica disminuye con la altitud ya que cuanto más alto nos situemos menor será la capa de aire sobre nosotros, pero esta disminución no es lineal sino que es más acentuada en las partes bajas de la atmósfera.  Es importante tener en cuenta que la atmósfera no es homogénea y que no todos los puntos de igual altitud tienen la misma presión atmosférica ya que ésta depende de otros factores como la temperatura y la humedad. Por ejemplo, cuando el aire es más húmedo la presión atmosférica es menor ya que el aire húmedo es menos pesado que el aire seco.

Las variaciones de la presión tienen gran influencia en los fenómenos atmosféricos, y el estudio de estas variaciones es fundamental para la predicción del tiempo.

Temperatura (ºC): La temperatura del aire en las zonas bajas de la tropósfera se debe tanto a la acción directa del sol como a la radiación térmica procedente de la superficie terrestre. Al ascender nos alejamos de esta última fuente de calor y eso explica el descenso de la temperatura. Por término medio este descenso es de unos 6,5 ºC por cada kilómetro. Por supuesto esta relación no es una constante y depende de muchos facotres como la localización geográfica, la hora del día, condiciones meteorológicas, las estaciones, etc. Debido a que el aire cálido tiende a subir y el aire fresco tiende a bajar, la troposfera es una zona en la que se producen muchos movimientos del aire o turbulencias, con los consiguientes intercambios térmicos.

En la estratósfera se produce una inversión de la tendencia, aumentando la temperatura con la altitud desde unos -56 ºC en su límite inferior hasta unos pocos grados bajo cero en su zona más elevada. La causa de este calentamiento es la presencia en la estratósfera de la capa de ozono. El ozono absorbe radiación UV procedente del sol y se produce un aumento en la agitación térmica de sus moléculas. Este mayor grado de movimiento de las moléculas de ozono se transmite a las otras moléculas presentes en el aire mediante choques, aumentando su temperatura. Hay que considerar además que en la estratósfera, al encontrarse la zona baja más fría que la alta, no se producen movimientos verticales importantes de las masas gaseosas, dificultándose la transferencia de calor por esta causa.

A unos 50 Km de altitud volvemos a encontrar otra zona isterma, la estratopausa inmediatamente por encima de ella se encuentra la mesosfera que se extiende aproximadamente hasta los 80-90 Km. En la mesósfera no hay capa de ozono para producir calentamiento y, aunque la estratósfera calienta los niveles más bajos de la mesósfera, los flujos de aire por diferencia térmica son insignificantes ya que el 99,9% del aire se encuentra por debajo de la estratopausa: en la mesósfera tanto la densidad del aire como la presión atmosférica son extremadamente pequeñas, rondando sus valores una milésima parte de los respectivos valores en la superficie terrestre.

Densidad (km/m3): El aire disminuye su densidad a medida que nos elevamos, según las leyes físicas. Sin embargo esta disminución es más acentuada en las zonas bajas de la atmósfera. A unos 17 km de altitud, la densidad es diez veces más pequeña que al nivel del mar. Apartir de los 100 km esta disminución se hace mucho más lenta.

La disminución de la densidad hace que también varíe la composición del aire ya que los gases que lo constituyen tienen densidades diferentes. Así, con la altitud, el helio y el vapor de agua aumentan su proporción mientas que el nitrógeno y el oxígeno la disminuyen. La densidad del aire es directamente proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura, por lo que también resulta importante considerar sus variaciones zonales y estacionales ya que juegan un importante papel en el desarrollo de los vientos. Los productos que se encuentran en suspensión a bajas altitudes como polvo, humo, etc., no tienen mucha influencia en la densidad pero sí tienen mucha importancia en la formación de nieblas y en la producción de precipitaciones.

• EFECTO INVERNADERO

Se llama efecto invernadero al fenómeno por el que determinados gases componentes de una atmosfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con el actual consenso científico, el efecto invernadero se está acentuando en la tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debido a la actividad económica humana. Este fenómeno evita que la energía del sol recibida constantemente por la tierra vuelva imediatamente al espacio produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero.

Se podría decir que el efecto invernadero es un fenómeno atmosférico natural que permite mantener una temperatura agradable en el planeta, al retener parte de la energía que proviene del sol. El aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) proveniente del uso de combustibles fósiles ha provocado la intensificacion del fenómeno invernadero.Principales gases: Dioxido de carbono/ CO2.

Las consecuencias son: Grandes cambios en el clima a nivel mundial

• El deshielo de los casquetes polares lo que provocaría el aumento del nivel del mar.
• Las temperaturas regionales y los regimenes de lluvia también sufren alteraciones, lo que afecta negativamente ala agricultura.
• Aumento de la desertificación
• Cambios en las estaciones, lo que afectará a la migración de las aves, a la reproducción de los seres vivos etc….

• CALENTAMIENTO GLOBAL

Los glaciares se están derritiendo, el nivel del mar aumenta, las selvas se están secando y la fauna y la flora lucha para seguir este ritmo. Cada vez es más evidente que los humanos han causado la mayor parte del calentamiento del siglo pasado, mediante la emisión de gases que retienen el calor, para potenciar nuestra vida moderna. Llamamos gases de invernadero y sus niveles son cada vez más altos, ahora y en los últimos 65.000 años.

Llamamos al resultado calentamiento global pero está provocando una serie de cambios en el clima de la Tierra o patrones meteorológicos a largo plazo que varían según el lugar. Conforme la Tierra gira cada día, este nuevo calor gira a su vez recogiendo la humedad de los océanos, aumentando aquí y asentándose allá. Está cambiando el ritmo del clima al que todos los seres vivos nos hemos acostumbrado.