Tipos De Estructuras Atmosféricas De La Tierra

Tipos de estructuras atmosféricas de la tierra

La Tierra se mueve en una órbita elíptica alrededor del Sol. En el punto más cercano al Sol en diciembre, cuando la Tierra se encuentra a una distancia de 1.47 x 108 kilómetros, este punto se denomina perihelio. En esta época del año el Hemisferio Norte(Sur) está en invierno(verano) y es por ello que se le llama solsticio de invierno(verano). En su posición más lejana al Sol, llamada afilio, la distancia es de 1.52 x 108kilómetros y ocurre en junio, durante el verano(invierno) del Hemisferio Norte(Sur) y se le llama solsticio de verano(invierno). Los puntos medios entre solsticios se denominan equinoccios durante los meses de marzo y setiembre. La excentricidad de esta órbita elíptica es de 0.016 aproximadamente. El plano del ecuador de la Tierra esta inclinado un ángulo de 23.5° con respecto al plano de su órbita alrededor del Sol.

El sistema Tierra-Atmósfera-Océano puede ser considerado como una gran máquina termodinámica que toma su energía del Sol, la convierte en otras formas de energía y luego la devuelve al espacio exterior. La intensidad de la radiación solar que llega al tope de la atmósfera es de 1380 Wm-2. La mayoría de esta radiación llega a la Tierra en latitudes cercanas al ecuador. Un cálculo simple muestra que la potencia de esta máquina es de 1.76 x 1011 megawatts aproximadamente. Una planta de generación de energía de una ciudad grande produce cerca de 100 megawatts, o sea que el Sol suministra el equivalente de 2 mil millones de estas plantas.

La energía solar es absorbida principalmente en las regiones de latitudes bajas (trópicos y subtrópicos). Esta energía es transmitida como energía térmica o calor latente, en forma de vapor de agua, desde los trópicos hacia las regiones polares. Eventualmente, esta energía es irradiada de nuevo al espacio exterior en una cantidad igual a la que entró, dejando el sistema Tierra-Atmósfera-Océano en equilibrio termodinámica. El calentamiento global, que se discutirá posteriormente, no significa que la atmósfera esta ganando mas energía que la que pierde, sino mas bien un cambio en la distribución de energía en la atmósfera. No se observa que la tierra se caliente o enfrié rápidamente, es mas, si cambiáramos la composición de las gases de la atmósfera terrestre no cambiaríamos el hecho de que la tierra pierde la misma cantidad de energía que recibe. Cuando cambiamos los gases en la atmósfera terrestre cambiamos el proceso de distribución: la superficie se calienta y la estratosfera se enfría.

Debido a la absorción diferencial entre las zonas tropicales y polares se produce un flujo neto de energía en la atmósfera y el océano. El agua oceánica se calienta en las regiones tropicales y se mueve hacia las regiones polares por medio de las corrientes como la Corriente del Golfo en las afueras de la costa este de EUA. Esta transporta grandes cantidades de calor desde bajas latitudes hacia altas latitudes. Si no fuera por la Corriente del Golfo, Escandinavia seria 10°C mas frío de lo que es ahora. En la atmósfera, la energía también se mueve hacia el polo por medio del ciclo de la circulación global. Una forma de llevar esta energía desde latitudes bajas hasta las altas es a través del calor latente mediante el transporte de vapor de agua. Este vapor se condensa y cede la misma cantidad de energía que fue usada para su evaporación en los trópicos. Las regiones polares pierden mas energía hacia el espacio que aquella que reciben del Sol, o sea que la diferencia se compensa por el transporte de energía desde latitudes bajas hacia las altas.

Los océanos cubren el 71% de la superficie terrestre y el restante 29% de esta superficie se encuentra sobre el nivel del mar, aproximadamente el 90% de ultimo se encuentra en el Hemisferio Norte. Es interesante resaltar que en la región polar del Hemisferio Sur la Antártida forma un continente casi circular centrado en el polo, situación que no existe en el Hemisferio Norte.

El gráfico de la temperatura del aire cercana a la superficie de la Tierra para el mes de enero presenta líneas de igual temperatura llamadas isotermas. Estas por lo general concuerdan con las líneas de latitud que van de este a oeste, particularmente en el Hemisferio Sur. En ambos hemisferios, sobre las regiones continentales, estas líneas se desplazan hacia el Sur. Durante esta época el Hemisferio Sur esta en verano y la tierra esta mas caliente que el océano debido a que la tierra absorbe mas energía que el agua. Por ello las personas se refrescan en el océano durante los días calurosos del verano. En el Hemisferio Norte, enero corresponde al invierno y el desplazamiento de las isotermas hacia el Sur significa que la tierra esta mas fría que el agua a la misma latitud.

La temperatura es muy importante para entender como se mueven los gases traza y la humedad en la atmósfera. El aire en la atmósfera esta bastante bien mezclado. La humedad, los contaminantes y los gases traza que entran en la atmósfera se mezclan bastante bien en la troposfera en un plazo de 2 o 3 días y los procesos que producen la precipitación usualmente remueven las partículas solubles de la troposfera en 1 o 3 semanas. Sin embargo, si estos materiales llegan a la estratosfera, permanecen por alrededor de 1 o 3 años. Por ejemplo, los residuos de los fuegos de los pozos petroleros de Kuwait durante la Guerra del Golfo se removieron de la atmósfera antes de que se trasladaran muy lejos desde su lugar de origen. Por el contrario, las cenizas de la erupción del volcán Pinatubo en Filipinas en 1991, lanzo grandes cantidades de polvo hacia la estratosfera y redujo los niveles de la luz solar incidente sobre la superficie por alrededor de 3 años. El hecho de que la estratosfera sea una región muy estable y que no facilite la mezcla será importante posteriormente cuando se discuta el tema del ozono.

En resumen, las regiones tropicales reciben mas energía por unidad de tiempo que las regiones polares y la energía se redistribuye alrededor del planeta por los movimientos de la atmósfera y el océano. Para comprender como sucede esto, necesitamos ver el efecto de la rotación de la tierra sobre el movimiento de la atmósfera y el océano. Si nosotros no tomáramos en cuenta el hecho de que la tierra rota sobre su propio eje, el exceso de energía en las regiones tropicales causaría un calentamiento del aire y por lo tanto disminuiría su densidad y subiría. Conforme este se elevara sobre la superficie terrestre, seria reemplazado por el aire que viene de los polos. Sobre Norte América, se experimentaría a nivel de superficie un viento persistente del Norte fluyendo hacia los trópicos, en donde se elevaría para posteriormente dirigirse hacia los polos en niveles altos. Por ultimo, descendería

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