Todo sobre la Capa Atmósfera
Si no existiera la atmósfera, la vida sería imposible
¿Qué es la Atmósfera?
La 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.
¿Cuál es la Evolución y Origen de la Atmósfera?
La composición de la atmósfera terrestre no ha sido siempre la misma, sino que ha variado con a lo largo de la vida del planeta por diversas causas.
Además, los elementos ligeros escapan continuamente de la gravedad terrestre; de hecho, en la actualidad se fugan unos tres kilogramos de hidrógeno y 50 gramos de helio cada segundo, cifras que en tiempos geológicos (millones de años) resultan decisivas, aunque compensan, al menos en gran parte, la materia recibida del sol en forma de energía.
Esta compensación también tiende a equilibrarse en el tiempo, de acuerdo a la mayor o menor energía solar recibida, generando un ciclo complejo, diario, estacional y de ciclos más largos (de acuerdo con la mayor o menor actividad solar) y una respuesta equivalente de la atmósfera en el almacenamiento de dicha energía y su posterior liberación en el espacio. Por ejemplo, la formación del ozono (O3) en la capa denominada precisamente, ozonosfera, absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta recibida del sol pero cede esa energía al volverse a transformar durante la noche en oxígeno (O2).
La atmósfera se deriva de diversas fuentes, estaba y está condicionada por factores como:
- La pérdida de la gruesa capa de gases original (primera atmósfera), originada directamente de la nebulosa que forma el sistema solar (H y He).
- El aumento de la masa de la Tierra lo que generó un aumento de la gravedad terrestre.
- El enfriamiento de la Tierra.
- La composición atmósfera primitiva.
- La desgasificación de la corteza terrestre.
¿Cuáles son las Funciones de la Atmósfera?
La atmósfera funciona como un escudo protector contra los impactos de enorme energía que pueden provocar los pequeños objetos espaciales al colisionar a altísima velocidad contra la superficie del planeta.
Sin atmósfera, la velocidad de colisión de estos objetos sería la suma de su propia velocidad inercial espacial (medida desde nuestro planeta) más la aceleración provocada por la gravitación terrestre.
La energía cinética de los meteoritos se transforma en calor por la fricción de los mismos en el aire y desde la superficie vemos un meteoro, meteorito o también estrella fugaz.
La fricción es la manifestación macroscópica de una transferencia de energía cinética, o su transformación en otro tipo de energía, por la que un cuerpo "pierde" movimiento cediéndoselo a otro ya sea transfiriéndole parte de su propio movimiento o transformándose en movimientos moleculares (calor, vibración sonora, etc.)
Velocidad constante en caída libre
Un cuerpo en caída libre dentro de la atmósfera puede tener velocidad decreciente, dado que la atracción gravitacional produce un movimiento uniformemente acelerado solamente en el vacío.
Si un cuerpo comienza a caer atravesando la atmósfera, se va acelerando hasta que su peso es igual a la fuerza de fricción que se produce por el desplazamiento dentro del aire. En ese momento deja de acelerar, y su velocidad comienza a decrecer a medida que la atmósfera aumenta su densidad, provocando una fuerza de fricción mayor.
Puede desacelerar la velocidad de caída no solo por la densidad de la atmósfera sino también por la variación del área de sección atravesada, lo que aumenta la fricción. Los acróbatas aéreos de caída libre pueden variar su velocidad de caída acelerando o desacelerando: si se desplazan de cabeza aceleran hasta equilibrar su peso, y si abren los brazos y piernas desaceleran.
Ciclos biogeoquímicos
La atmósfera tiene una gran importancia en los ciclos biogeoquímicos. La composición actual de la atmósfera es debida a la actividad de la biosfera (fotosíntesis), controla el clima y el ambiente en el que vivimos y engloba dos de los tres elementos esenciales (nitrógeno y carbono); aparte del oxígeno.
La actividad del hombre está modificando su composición, como el aumento del dióxido de carbono o el metano, causando el efecto invernadero o el óxido de nitrógeno, causando la lluvia ácida.
Filtro de las radiaciones solares
Las radiaciones solares nocivas, como la ultravioleta, son absorbidas casi en un 90 % por la capa de ozono de la estratosfera. La actividad mutágena de dicha radiación es muy elevada, originado dímeros de timina que inducen la aparición de melanoma en la piel. Sin ese filtro, la vida fuera de la protección del agua no sería posible.
Efecto invernadero
Gracias a la atmósfera, la Tierra no tiene grandes contrastes térmicos; debido al efecto invernadero natural, que está producido por todos los componentes gaseosos del aire, que absorben gran parte de la radiación infrarroja re-emitida por la superficie terrestre.
¿Cuáles son las Características de la Atmósfera?
- Se entiende por atmósfera a la envoltura gaseosa que rodea la Tierra.
- Se encuentra achatada en los polos.
- Es abultada en el Ecuador
- Su espesor es aprox. 32.000km
- Esta constituida por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 1% de vapor de agua, anhídrido carbónico y otros gases.
- Es incolora.
- Absorbe los rayos azules y ultravioletas que provienen del sol. (por eso la vemos azul).
¿Cuál es la importancia de la Atmósfera?
- Permite la respiración de los seres vivos.
- Protege al hombre, las plantas y animales de los rayos ultravioleta del Sol.
- Mantiene un intercambio y equilibrio térmico mediante la circulación de los vientos.
- Mantiene el calor sobre la superficie terrestre mediante el efecto invernadero.
- En ella se desarrollan importantes eventos meteorológicos vitales para la vida y la economía.
- Es un eslabón principal de los problemas del cambio climático.
- Importante papel en el ciclo hidrológico mediante el cual intercambia constantemente sustancias y energía.
La Atmósfera es la esfera o capa constituida por gases como el nitrógeno, el oxígeno, el CO2, el vapor de agua y otros muchos más en pequeñas proporciones.
Ella se encuentra estructurada en cinco capas las cuales se denominan de abajo hacia arriba: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.
¿Cómo esta compuesta la Atmósfera?
La atmósfera está formada en un 78% de nitrógeno, en un 21% de oxígeno, en un 1% de vapor de agua y en una cantidad ínfima de otros gases como el argón o el monóxido de carbono.
En la atmósfera terrestre se pueden distinguir dos regiones con distinta composición, la homosfera y la heterosfera.
Homosfera
La homosfera ocupa los 100 km inferiores y tiene una composición constante y uniforme.
Heterosfera
La heterosfera se extiende desde los 80 km hasta el límite superior de la atmósfera (unos 10 000 km); está estratificada, es decir, formada por diversas capas con composición diferente.
80-400 km - capa de nitrógeno molecular
400-1100 km - capa de oxígeno atómico
1100-3500 km - capa de helio
3500-10 000 km - capa de hidrógeno
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.
Otros gases: del resto de los gases de la atmósfera, el más abundante es el argón (Ar), que 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 muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas, muy por detrás del vapor de agua, ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a mantener la temperatura atmosférica dentro de unos valores que permiten la vida.
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. Es el principal causante 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.
¿Cuáles son las capas de la Atmósfera?
Troposfera
Es la capa más cercana a la superficie terrestre, donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Tiene unos 8 km de espesor en los polos y alrededor de 16 km en el ecuador. En esta capa la temperatura disminuye con la altura alrededor de 6,5 °C por kilómetro. La troposfera contiene alrededor del 75 % de la masa gaseosa de la atmósfera, así como casi todo el vapor de agua. En ella se ubica la tropopausa.
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 anhídrido carbónico 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. En ella se ubica la estratopausa.
Mesosfera
Es la capa donde la temperatura puede disminuir ( o descender) 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. En ella se ubica la mesopausa.
Termosfera o Ionosfera
Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. Su límite superior es la termopausa. 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 -73 °C hasta llegar a 1.500 °C. En ella se ubica la ionopausa.
Exosfera
La exosfera es la capa de la atmósfera terrestre 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
Hidrógeno
Helio
Dióxido de carbono
Oxígeno atómico.
¿Cuáles son las actividades humanas que provocan el incremento de estos gases en la atmósfera?
El aumento del consumo de carburantes fósiles, la deforestación, la obtención de importantes cantidades de cemento, conducen a un incremento de las emisiones de CO2.
Los procesos de tratamiento de carburantes, fugas en explotaciones mineras, distribución de gas natural, cría de ganado y cultivos intensivos aumentan las emisiones de metano, CH4
.
Los CFC´s se emplean en numerosas actividades, aunque su uso está disminuyendo.
La concentración de ozono en la troposfera está aumentando debido a que las combustiones liberan a la atmósfera compuestos capaces de originarlo.
Las emisiones de N2O aumentan debido al incremento del uso de abonos nitrogenados en la agricultura que al descomponerse generan este gas.
Conclusiones
La atmósfera es la capa de gases que se encuentra alrededor de la Tierra, cubriendo una distancia de aproximadamente 100 km.
La atmósfera está formada en un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno, en 1% de vapor de agua y en cantidades más pequeñas por argón o monóxido de carbono. Esta composición convierte en posible la vida en la Tierra al actuar de protección contra los rayos solares.
La atmósfera terrestre está compuesta por cuatro capas principales:
La troposfera, extendida a 11-15 km de la superficie terrestre. Contiene el 75% de la masa atmosfércia y en ella se produce los cambios temporales, las nubes y las precipitaciones.
La estratosfera, extendida de 15 a 50 km de la superficie terrestre. Al revés que la troposfera, su parte superior es la más caliente.
La mesosfera, extendida de 50 a 80 km de la superficie terrestre. Es lo suficientemente gruesa como para enlentecer la velocidad de los meteoritos, por lo que entran en combustión.
La termosfera, extendida desde los 80 km de la superficie terrestre hasta el exterior. Es la capa más caliente, pudiendo llegar a miles de grados por la acción del Sol.
Tanto la atmósfera como la hidrosfera de nuestro planeta hacen posible la vida. El manejo de este entorno con el objetivo de mantener y reforzar la calidad de vida, es una de las preocupaciones más importante de nuestro tiempo.
Es evidente que se requieren reformas drásticas y normas mucho más estrictas si queremos conservar la calidad de vida en el mundo.
Como ciudadanos debemos participar en la instauración de leyes y reglamentos que tengan un impacto sobre nuestra salud, así como sobre la seguridad económica de nuestro país. Aun nuestras decisiones más sencillas como consumidores, requieren que valoremos los costos y los beneficios de nuestras acciones. Desafortunadamente, los impactos ambientales de nuestras decisiones no son evidentes en muchas ocasiones.
Atmósfera, es vital para la continuidad de la vida en el planeta tierra
