La Atmósfera Terrestre

La atmósfera está formada por gases (aire) y partículas en suspensión (aerosoles). Es una mezcla de sustancias en sólido y líquido: polvo, polen, etc.

Composición de la Atmósfera

Gases: Helio, hidrógeno, neón, criptón, dióxido de carbono, metano, nitrógeno, argón, oxígeno.

Capas de la Atmósfera

Troposfera

Se extiende desde la superficie terrestre hasta la tropopausa (9 km en los polos y hasta 16 km en el ecuador). Concentra el 80 % de los gases atmosféricos vitales (N2, O2, CO2).

Se producen los fenómenos meteorológicos y el efecto invernadero.

La temperatura disminuye, desde los 15 ºC de media en su parte inferior hasta unos –70 ºC en la tropopausa. Los aviones se mueven en esta capa.

Estratosfera

Va de la tropopausa hasta la estratopausa, desde los 15 km hasta 55 km aproximadamente. Aquí se encuentra la capa de ozono que nos protege de los rayos UV. La temperatura aumenta gracias a esta y oscila entre los 0 y 4 grados.

Mesosfera

Se sitúa entre los 55 km y los 80 km. El rozamiento de los meteoritos con el aire provoca su disgregación y se originan las estrellas fugaces. Se alcanzan los –80 ºC de temperatura.

Termosfera

Alcanza unos 500 km (desde los 80 km al 500 km) de altitud (termopausa). La temperatura sube hasta cerca de los 1 000 ºC debido a la absorción de las radiaciones solares.

El calor viene de que ahí hay mucho Nitrógeno y Oxígeno, se ionizan y desprenden mucho calor. Presencia de la aurora boreal.

Exosfera

La última capa de la atmósfera se extiende desde los 1 000 hasta los 10 000 km.

Aquí la materia es escasa y no se puede captar la luz solar, por eso el color del cielo se va oscureciendo hasta alcanzar la oscuridad total. Se colocan los satélites artificiales.

Funciones de la Atmósfera

La atmósfera realiza varias funciones básicas para los seres vivos:

Función Reguladora

  • Distribución del calor: El movimiento del aire produce el viento. El viento está asociado a las variaciones de presión. La circulación del aire es consecuencia de la convección, la transferencia de calor, debido al calentamiento de las masas de aire por parte de los rayos solares y de la emisión terrestre.
  • Efecto invernadero: Es el responsable de que la temperatura media en el planeta sea de 15 ºC en lugar de –18 ºC.

Función Protectora

La atmósfera es un filtro de las radiaciones solares: no permite la entrada de los rayos gamma, los rayos X y los rayos ultravioleta, los cuales son energéticos y letales.

Los rayos gamma, los rayos X y parte de la radiación ultravioleta se filtran en la termosfera. En la estratosfera, en la capa de ozono, se absorbe el resto de radiación ultravioleta que no ha sido filtrada en la termosfera. Así, solo alcanzan la troposfera las radiaciones de onda larga, menos energéticas y necesarias para la vida en la Tierra.

Dinámica Atmosférica

Los movimientos del aire que tienen lugar en la troposfera se deben a diferencias de humedad, presión atmosférica o temperatura entre los distintos lugares de la Tierra, como consecuencia de la gravedad terrestre y la insolación.

Humedad Atmosférica

La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua en una masa de aire. Es mayor en las zonas inferiores de la troposfera, debido a la evaporación en los océanos.

  • Humedad absoluta: Cantidad total de vapor de agua que contiene un volumen de aire en un momento determinado. Se mide en g/m3. Una masa de aire no puede contener más vapor de agua cuando alcanza la saturación. La temperatura de saturación se llama punto de rocío.
  • Humedad relativa: Relación entre la cantidad de vapor de agua que una masa de aire contiene y la cantidad que podría llegar a contener a la temperatura a la que se encuentra. Se expresa en porcentajes. Si la humedad relativa llega al 100 %, se alcanza el punto de rocío. Como el aire está saturado de humedad, no admite más vapor de agua, lo que produce condensación y la formación de nubes.

Curva de saturación: La humedad de saturación es directamente proporcional a la temperatura. La línea roja de la gráfica indica la concentración de humedad necesaria en una masa de aire para llegar al punto de rocío según la temperatura.

Presión Atmosférica

La presión atmosférica es la fuerza (peso) que ejerce una columna de aire (masa) sobre un área concreta de la superficie terrestre. Depende de dos factores:

  • Temperatura: + T → – P … – T → + P
  • Altitud: + Alt → – P … – Alt → + P

Movimientos Verticales del Aire

El aire caliente y menos denso tiende a elevarse y formar corrientes térmicas ascendentes, mientras que el aire superior, más frío y denso, tiende a descender. La medida de esas variaciones determina el gradiente vertical térmico y el gradiente adiabático.

  • Gradiente adiabático saturado o húmedo (GAH): Gradiente dinámico en el momento en el que la masa de aire alcanza el punto de rocío. El vapor de agua que contenía se condensa y se forma una nube. Tiene un valor inferior a 1, entre 0,3 y 0,6 ºC/100 m.
  • Gradiente adiabático seco (GAS): El agua se encuentra en forma de vapor. Valor de 1º C/100 m.
  • Gradiente vertical térmico (GVT): La temperatura del aire disminuye con la altitud. El aire se calienta desde la superficie, que emite calor, y se enfría a medida que asciende, a un ritmo de 0,65 ºC cada 100 m.

Inversión térmica: Sucede cuando la temperatura aumenta con la altura. El GVT es negativo. La inversión térmica impide los movimientos verticales.

Estabilidad e Inestabilidad Atmosférica

La estabilidad se produce cuando el GVT de una masa de aire es menor que el GAS. La masa de aire en movimiento se enfría y se hace más densa que la del aire a su alrededor, por lo que desciende sobre la superficie (subsidencia). Se generan zonas de altas presiones debido al aplastamiento sobre el suelo, y los vientos se mueven desde el centro hacia fuera (divergentes). La inversión térmica es un caso extremo de estabilidad atmosférica.

Anticiclones

Las condiciones de estabilidad atmosférica generan anticiclones, zonas de altas presiones. En los mapas meteorológicos se representan con una A. El aire descendente no forma nubes, porque no se condensa, lo que produce cielos despejados. Se asocian con temperaturas bajas y tiempo seco.

Borrascas

Las situaciones de inestabilidad generan borrascas. Se representan con una B en los mapas del tiempo. Como la masa de aire asciende, se enfría hasta acercarse a su punto de rocío; si alcanza este punto, se formarán nubes y precipitaciones.

Movimientos Horizontales del Aire

La temperatura varía mucho de unas latitudes a otras. Esto produce movimientos horizontales del aire, a nivel superficial y en altura, y la formación de células de convección. Estos movimientos de aire tienen como objetivo regular la temperatura terrestre.

Células de Convección

El funcionamiento de una célula convectiva es el siguiente: el aire caliente de una región con mayor radiación solar asciende, circula por la zona superior de la troposfera hacia latitudes más altas, se enfría, desciende y vuelve por la superficie hasta el punto de origen.

En la Tierra hay tres células convectivas en cada hemisferio. Se forman debido al diferente grado de insolación, el tamaño de la Tierra, la desigual distribución de océanos y continentes y la rotación terrestre.

  • Célula Polar: De las zonas anticiclónicas polares surgen los vientos polares del este, que confluyen (coinciden) con los vientos del oeste y contribuyen a formar las zonas de bajas presiones subpolares (borrascas). Los vientos polares se elevan sobre los vientos del oeste, dando lugar a borrascas con frentes fríos y cálidos asociados.
  • Células de Ferrer o de Latitudes Medias: Está situada entre las de Hadley y las polares. Los vientos superficiales del oeste se dirigen hacia las borrascas polares formando esta célula.
  • Célula de Hadley: La mayor insolación en la zona ecuatorial provoca el ascenso del aire, dando lugar a borrascas con abundantes lluvias tropicales.