Atmósfera
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Atmósfera . Es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Algunos planetas están formados principalmente por gases, por lo que tienen atmósferas muy profundas.
Sumario
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, regulan 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
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.
La atmósfera terrestre es 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 en la atmósfera contribuyen decisivamente en los procesos de formación y sustento de los seres vivos y determinan el clima.
Composición
Casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la tropósfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.
- Nitrógeno . Constituye el 78 % del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias.
- Oxígeno . Representa el 21 % del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para vivir.
- Argón . Contribuye en 0,9 % al volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con ninguna sustancia.
- Dióxido de carbono . Está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que su fórmula es CO2. Representa el 0,03 % del volumen del aire y participa en procesos biológicos y climatológicos muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión que se dan por ejemplo en un incendio forestal o en el motor de un auto. Este gas ayuda a retener mayormente el calor proveniente de radiación terrestre y atmosférica, por lo que es el principal causante del efecto invernadero.
- Ozono . Es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.
- Vapor de agua . Se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes o la niebla. Es uno de los gases causantes del efecto invernadero.
- Partículas sólidas y líquidas . En el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo, el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se encuentra en las nubes.
Capas
- Troposfera . Está situada a unos 10 o 12 km de la superficie terrestre. Es la capa en la que se producen los movimientos horizontales y verticales del aire que son provocados por los vientos y otros fenómenos atmosféricos como las nubes, lluvias, cambios de temperatura -70°C etc.
- Estratosfera . Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y dióxido de carbono son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los –60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 o 17 °C. Su límite superior es la estratopausa.
- Mesosfera . En esta capa la temperatura disminuye hasta los –70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos –80 °C o –90 °C. Su límite superior es la mesopausa.
- Termosfera o Ionosfera . Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa conductora de electricidad es la que posibilita las transmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas predominante es el nitrógeno. Allí se produce la destrucción de los meteoritos que llegan a la Tierra. Su temperatura aumenta desde los –76 °C hasta llegar a 1500 °C. Su límite superior es la termopausa o ionopausa.
- Exosfera . Es la capa en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unos 580 km de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades.
Su límite con el espacio llega en promedio a los 10 000 km, por lo que la exosfera está contenida en la magnetosfera (500-60 000 km), que representa el campo magnético de la Tierra. En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas 20 000 toneladas. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario y en ella se localizan los satélites artificiales de órbita polar. En la exosfera, el concepto popular de temperatura desaparece, ya que la densidad del aire es casi despreciable; además contiene un flujo o bien llamado plasma, que es el que desde el exterior se le ve como los Cinturones de Van Allen. Aquí es el único lugar donde los gases pueden escapar ya que la influencia de la fuerza de la gravedad no es tan grande. En ella la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético terrestre sea mayor que la del gravitatorio (de ahí que también se la denomina magnetosfera). Por lo tanto, las moléculas de los gases más ligeros poseen una velocidad media que les permite escapar hacia el espacio interplanetario sin que la fuerza gravitatoria de la Tierra sea suficiente para retenerlas. Los gases que así se difunden en el vacío representan una pequeñísima parte de la atmósfera terrestre. Los principales gases dentro de la exosfera son los gases más ligeros como el hidrógeno, helio, dióxido de carbono y oxígeno atómico.
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.
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.
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.
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 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 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.
Bibliografías
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- Martínez Ataz, Ernesto; Díaz de Mera Morales, Yolanda. (2004). Contaminación atmosférica. Ediciones de la Universidad de Castilla-La Mancha. ISBN 8484273245
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- Anguita Virella, Francisco; Moreno Serraño, Fernando (1991). Procesos geológicos internos. Madrid: Rueda. pp. 20-22.
Fuentes
- Concepto.de
- Ambientum – Portal del Medio Ambiente
- Universidad EAFIT (Colombia)
- La Geografía
- Conselleria de Agricultura, Desarrollo Rural, Emergencia Climática y Transición Ecológica – Generalitat Valenciana (España)
- Universidad de Murcia (España)
- Comisión Ambiental de la Megalópolis – Gobierno de México
- Prensa Latina
- GeoEnciclopedia
