La Atmósfera Terrestre

Formación

Cuando la Tierra se formó, estaba compuesta por un núcleo fundido rodeado por una nube de gases y polvo. Gases ligeros como el hidrógeno (H) y el helio (He) eran muy abundantes. Sin embargo, la atmósfera se rehízo con gases procedentes de las erupciones volcánicas, así se formó la atmósfera primitiva, que era una atmósfera reductora formada por distintos gases. Su composición cambió a una atmósfera oxidante debido al aporte de O2 fotosintético de las cianobacterias. La concentración de CO2 inicial ha disminuido, mientras que la de N2 ha aumentado. En las etapas iniciales había mucho vapor de agua, que al enfriarse la Tierra para formar la primitiva corteza, se condensó hasta formar los primitivos océanos.

Composición

a) Aire: Formado por una mezcla de gases.

  • Mayoritarios: N2, O2, Argón y CO2.
  • Minoritarios: CH4, NH3, Hidrocarburos, gases nobles.
  • Variables: Vapor de agua.

b) Aerosoles: Formados por partículas sólidas y líquidas en suspensión: humos y cenizas volcánicas, esporas, polen.

Estructura

Troposfera

Se extiende hasta los 12 km de altitud (en el ecuador, por la dilatación, 18 km). Contiene el 75% de la masa total de la atmósfera y casi todo el vapor de agua y las partículas en suspensión. Se desarrollan los fenómenos meteorológicos y los movimientos del aire verticales y horizontales que determinan el clima. La temperatura desciende con la altura; esto se denomina Gradiente Vertical de Temperatura (GVT). En los primeros 500 m existe la capa sucia, donde se concentran las partículas en suspensión procedentes de volcanes, desiertos y la contaminación. Tiene lugar el efecto invernadero originado por diferentes gases (vapor de agua, CO2, metano, óxido nitroso y ozono) que absorben la radiación infrarroja que emite la superficie terrestre y provocan una contrarradiación que calienta el aire.

Estratosfera

Se extiende hasta los 50 km. Entre los 15 y los 35 km se encuentra la capa de ozono, que tiene un papel fundamental, ya que absorbe la radiación UV. Los movimientos del aire son horizontales. El aumento de la temperatura se debe a la absorción de los rayos UV.

Mesosfera

Se extiende entre los 50 y 80 km de altura. La temperatura disminuye de nuevo, hasta los -80 °C y se observan las estrellas fugaces, debido a la entrada en la atmósfera de pequeñas partículas.

Termosfera

Se extiende hasta los 600 km. Los átomos de O y moléculas de N absorben los rayos X y rayos gamma que provocan su ionización. Consecuencia: el aumento de temperatura que llega a alcanzar más de 1000 °C.

Exosfera

Es la última capa y su límite viene marcado por una densidad atmosférica similar a la del espacio exterior.

La Atmósfera como Filtro Protector

Las capas altas de la atmósfera funcionan como un filtro que protege a los seres vivos de las radiaciones de longitud de onda corta y alta energía (rayos X, gamma). En la estratosfera, el ozono absorbe las radiaciones UV más letales para la vida, llegando solo una mínima cantidad a la superficie terrestre.

La Atmósfera como Regulador del Clima

La atmósfera, debido a su composición química y estructural, crea condiciones térmicas especiales en nuestro planeta que lo hacen apto para la vida.

Humedad

Humedad absoluta: Masa de vapor de agua contenido en 1 m3 de aire.

Humedad relativa: Cantidad de vapor de agua, expresada en %, que hay en 1 m3 de aire en relación con la máxima posible que podría contener a una temperatura determinada. HR = HA / Saturación x 100.

Punto de rocío: Temperatura a la que la humedad relativa es del 100% y, por tanto, la temperatura a la que se produce la condensación del vapor de agua.

Formación de Nubes

Cuando una masa de aire se eleva, se expande y se enfría hasta que llega un momento en que alcanza el punto de rocío; entonces el vapor de agua comienza a condensarse y forma una nube constituida por pequeñas gotas. Cuando estas adquieren tamaño, no pueden mantenerse en suspensión y caen en forma de lluvia, nieve o granizo. Para que se formen las nubes es necesario: humedad relativa del 100% y una atmósfera con núcleos de condensación.

Gradientes

Gradiente adiabático seco (GAS): El aire no está saturado y, por tanto, no hay condensación del vapor de agua; los cambios de temperatura se deben por completo a expansiones o contracciones. Valor fijo de 1 °C cada 100 m.

Gradiente vertical de temperatura (GVT): Varía con la altura, latitud, etc.

Gradiente adiabático húmedo (GAH): Cuando el aire asciende, la humedad relativa aumenta hasta el punto de rocío, que produce la condensación del vapor de agua y la liberación de calor, lo que hace disminuir el ritmo de descenso de la temperatura. No tiene un valor fijo, porque varía con la temperatura.

Borrascas y Anticiclones

Borrasca: Cuando las masas de aire que ascienden crean en la superficie un área de bajas presiones. El aire, al ascender, se enfría y el vapor de agua se condensa formando nubes que crecen y pueden dar lugar a precipitaciones. El lugar dejado por el aire cálido que asciende es ocupado por el aire más frío de los alrededores, que se dirige hacia el centro de la borrasca, girando en sentido contrario al reloj (GVT > GAS).

Anticiclón: Cuando una masa de aire frío y denso desciende hacia la superficie, originando altas presiones. GVT < GAS y 0 < GVT < 1: no se producen movimientos verticales por enfriarse más rápido la masa ascendente que el aire exterior. GVT < 0: inversión térmica.