La Atmosfera

ATMÓSFERA

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, regula la entrada y salidos 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 de características definidas.

COMPOSICIÓN GASEOSA Y AIRE PURO

Aire puro: se define como aquél que no tiene partículas sólidas ni líquidas.

Aire seco: es aquél que no tiene vapor de agua.

Tanto las partículas sólidas como el vapor de agua se encuentran en forma natural en la atmósfera. El vapor de agua procede de la evaporación de las aguas superficiales y de la transpiración de las plantas. Su concentración varía desde un 5% en volumen de aire (cerca del suelo en las regiones ecuatoriales), hasta desaparecer por encima de los 10 o 12 km.

La atmósfera es tan antigua como nuestro planeta (5.000 millones de años aproximadamente) y, al igual que éste, ha ido cambiando a través del tiempo. Los hitos más importantes que ha sufrido la atmósfera en cuanto a su composición gaseosa comenzaron a gestarse hace 3.000 millones de años, cuando apareció la vida en los océanos, y más tarde, hace 400 millones de años, con la formación de los grandes bosques y selvas.

En la actualidad, la atmósfera está compuesta por tres gases fundamentales: nitrógeno, oxígeno y argón, los cuales constituyen el 99.95% del volumen atmosférico. De ellos, el nitrógeno y el argón son geoquímicamente inertes, lo que implica que permanecen en la atmósfera sin reaccionar con ningún otro elemento.

En cambio, el oxígeno es muy activo y su presencia está determinada por la velocidad de las reacciones del oxígeno libre con los depósitos existentes en las rocas sedimentarias.

Los restantes componentes del aire están presentes en cantidades muy pequeñas y se expresan en volumen en partes por millón (ppm) o en partes por billón (ppb)

El dióxido de carbono es un gas invernadero. Llega a la atmósfera por la acción de los organismos vivos y en menor medida por la descomposición de elementos orgánicos y la quema de combustibles fósiles. Mantiene su equilibrio gracias al proceso de fotosíntesis y la absorción de la biosfera y los océanos.

La presencia de ozono es relativamente pequeña y está determinada por el balance entre las reacciones que lo producen y destruyen. Se origina en la atmósfera superior por la acción de la radiación ultravioleta que disocia las moléculas de oxígeno permitiendo su recombinación en ozono (O3).

Los aerosoles son partículas en suspensión: humo, polvo, cenizas, sales y materia orgánica.

COMPONENTES FÓRMULA QUÍMICA VOLUMEN % (AIRE SECO)

Nitrógeno N2 78,08

Oxígeno O2 20,95

Argón Ar 0,93

Dióxodo de Carbono CO2 350 ppmv

Neón Ne 18,2 ppmv

Helio He 5,24 ppmv

Metano CH4 2 ppmv

Criptón Kr 1,1 ppmv

Hidrógeno H2 0,5 ppmv

Oxido Nitroso N2O 0,3 ppmv

Xenón Xe 0,08 ppmv

Monóxido de Carbóno CO 0,05 - 0,2 ppmv

Ozono O3 0,02 - 0,03 ppmv

Composición media de la atmósfera seca por debajo de los 80 km

(ppm = partes por millón )

Fuente: Cuadrat y Pita.

ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS

La atmósfera puede dividirse en capas altitudinales según presión, temperatura, densidad, composición química, estado molecular, eléctrico y magnético. Sin embargo, hasta ahora no hay definiciones universalmente aceptadas para los distintos niveles. Una de las diferenciaciones más usadas en los textos de climatología y meteorología es:

1. Homosfera: Se encuentra en los primeros 80 kilómetros de la atmósfera. Su composición química es uniforme y en ella se cumplen las leyes de los gases perfectos.

Su estructura física se divide en tres capas según presión, densidad y temperatura. Estas son Troposfera, Estratosfera y Mesosfera.

2. Heterosfera: Se encuentra a partir de los 80 kilómetros de altitud. En ella no se cumplen las leyes generales de la hidrostática. Su principal característica es la disposición de capas altitudinalmente definidas más por la composición química que por sus características físicas. Estas son:

- capa de Nitrógeno molecular: ubicada entre los 80 y los 200 km de altitud

- capa de Oxígeno atómico: ubicada entre los 200 y 1000 km de altitud

- capa de Helio: ubicada entre los 1000 y los 3000 km de altitud.

LA ATMÓSFERA Y LA ENERGÍA SOLAR

El sol es nuestra principal fuente de energía; por lo tanto las variaciones que se manifiesten en él necesariamente se reflejan en la Tierra. Una de estas variaciones son las manchas solares; ellas afectan el viento solar y los campos magnéticos de nuestro planeta. Las manchas solares son áreas más frías, y por lo tanto más oscuras, que aparecen en la superficie luminosa del sol (Fotosfera).

Se presentan de manera cíclica pero con un número y tamaño variables. Existen registros de su ocurrencia desde 1700 hasta nuestros días.

Promedio anual de manchas solares entre 1700 y 1987

Fuente: Briggs et al.,1993.

A la intensidad de la radiación solar que incide sobre la atmósfera exterior se le llama Constante Solar. Se mide en Langley (ly), equivalente a una caloría por centímetro cuadrado.

Los fotones o partículas de materia emitidas por el sol se conocen como Energía Corpuscular (cuerpo) y viajan en forma de Viento Solar. Este comprime el campo magnético de la Tierra que mira hacia el sol y lo alarga a miles de kilómetros en el espacio en la mitad opuesta, creando una cola magnética ubicada en la Magnetósfera.

ENERGÍA EN LA ATMÓSFERA

Para comprender los procesos que se realizan en la atmósfera en su dimensión global es necesario conocer el balance energético en ella. La radiación solar es vital, ya que desde el Sol emana toda la energía. Las formas en que ésta llega y como se reparte determinará los climas y el comportamiento térmico de las masas de aire.

A continuación podra ver los aspectos mas relevantes de estos procesos:

- La radiación solar y el espectro electromagnético

- Angulos de incidencia

...