La Atmosfera
Composición química de la atmosfera:
La atmósfera esta formada por una mezcla de gases
generalmente estables, pues éstos se encuentran en una homogénea
proporción, y mas aún si hablamos de las proximidades a la
superficie de la Tierra. Dicha zona gaseosa del planeta, conforma la capa externa de la
Tierra, siendo ademas la capa mas extensa y con menor densidad de
la Tierra, concentrandose la mayor parte de su masa (
en torno al 99%), en los primeros 30 kilómetros.
La mezcla de gases, es conocida comúnmente con el nombre de aire, y
se encuentra formada por una concentración de un
21 % de oxígeno, y un 78% de nitrógeno.
En la atmósfera podemos distinguir dos grandes
capas, la homosfera y la heterosfera.
La homosfera, se llama así debido a su composición, la cual es
constante y uniforme.
Los elementos que la componen son: oxígeno, nitrógeno,
argón, CO2, vapor de agua, neón, helio, kriptón,
hidrógeno, y ozono.
La heterosfera en cambio, recibe su nombre debido a su composición,
la cual varía de capa a capa, alejandose de ser constante. Los elementos que la forman son el nitrógeno molecular, el
oxígeno atómico, helio, e hidrógeno, elementos que forman
estratos, lo que hace que podamos diferenciar diferentes capas dentro de la
heterosfera (troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, y exosfera).
La composición química del aire,
a nivel del
mar sigue las concentraciones ) de la
siguiente tabla:
De todos los elementos que componen la atmósfera, el mas
importante para la vida en laTierra, es sin duda el oxígeno, el
cual es vital para la respiración. Las plantas producen oxígeno
en el proceso que llevan a cabo para sintetizar sus alimentos, siendo parte de
éste oxígeno utilizado por las mismas plantas, pero el resto del
elemento, es liberado a la atmosfera, este proceso pertenece al ciclo del
oxígeno el cual se encuentra dirigido por el Sol.
Efecto de la temperatura en la atmosfera Durante el día la superficie de
la Tierra se calienta cuando recibe la luz del Sol.
Una vez que el terreno se ha calentado devuelve este calor en forma de
radiación infrarroja (radiación invisible que captamos en forma
de calor). Si no existiera la atmósfera, todo ese
calor escaparía al espacio y la Tierra se enfriaría
rapidamente durante la noche.
Sin la atmósfera la temperatura media de la superficie
terrestre sería de -32 ºC cuando en realidad es de 15 ºC.
La atmósfera regula el calor de la superficie terrestre al comportarse como
los cristales o los plasticos de un invernadero. La atmósfera
deja pasar las radiaciones solares que calientan la superficie de la Tierra,
pero impide la salida de gran parte de la radiación infrarroja que la
superficie terrestre devuelve manteniendo así el calor y por lo tanto
favoreciendo la vida en el planeta Tierra.
A este fenómeno se le llama efecto invernadero,
es un efecto natural y se debe sobre todo al CO2 y al vapor de agua de la
troposfera.
Formación de los vientos: En la atmósfera hay dos tipos
de fuerzas: aquellas que existen esté o no el aire enmovimiento y
aquellas que existen solamente con el aire en movimiento. La gravedad y la
presión pertenecen a la primera categoría, y la
fricción y la Fuerza de Coriolis pertenecen a la segunda. Los movimientos verticales y horizontales en
la atmósfera estan generalmente conectados.
Debido a la gravedad, el aire frío y denso desciende,
y al tocar el suelo se esparce en forma horizontal.
La diferencia de presión de aire entre dos areas
produce el movimiento del aire; las diferentes zonas
de presión se representan en un mapa mediante isobaras.
Horizontalmente, en la superficie de la Tierra, el aire siempre se mueve
desde las areas de alta
presión hacia las areas de baja presión,
dirigido por el gradiente de presión horizontal (variación
de presión por unidad de longitud). Los vientos generados por
las bajas presiones pueden ser fuertes, ya que en
ocasiones existe un alto gradiente depresión asociado a las mismas.
Por el contrario, los vientos que se encuentran alrededor de las areas
de alta presión son suaves, porque el
gradiente de presión es menor. Si las isobaras estan
poco espaciadas, podemos esperar un gradiente
depresión alto y viento de alta velocidad. En
areas de isobaras mas separadas, el gradiente
de presión es bajo y los vientos normalmente son suaves.
Una vez que la fuerza del
gradiente de presión pone en movimiento el aire, otras fuerzas
surgen como
respuesta. La rotación de la Tierra y la
distribución irregular de las masas de tierra y de los mares
también juegan un papel importante
enla circulación del
aire.
Debido a la acción de la fricción y la Fuerza de Coriolis,
en combinación con los efectos de la gravedad y la presión,
los vientos no soplan directamente desde las areas de alta
presión hacia las de baja presión, sino que son
desviados de la dirección marcada por el gradiente
de presión.
La magnitud de la Fuerza de Coriolis varía con la velocidad y
la latitud del
objeto. Asimismo, el aumento en la velocidad del viento también resulta en
una Fuerza de Coriolis mas potente, y por ende causa una
desviación del
viento aún mayor.
Otra fuerza que puede influir en el aire en movimiento es la
desaceleración por fricción, cuya acción se limita al
kilómetro mas cercano a la superficie de la Tierra.
La fricción actúa en dirección contraria a la trayectoria del movimiento, haciendo que el
aire en movimiento se desacelere, reduciendo a su vez la velocidad del viento y por ende,
la Fuerza de Coriolis. Como resultado de ello,
la Fuerza de Coriolis ya no equilibra el gradiente de presión,
y el viento sopla atravesando las isobaras, hacia un
centro depresión o alejandose del mismo.
Distribución del O2 y el CO2 a partir de propiedades
fisicoquímicas
El dióxido de carbono es un importante gas que regula
el calentamiento global de la superficie de la Tierra, ademas
de ser la primera fuente de carbono para la vida en la Tierra. El
dióxido de carbono, junto al vapor de agua y otros gases, es
uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que contribuyen a que
la Tierra tenga una temperatura tolerablepara la biomasa.
Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono
se supone que acentuaría el fenómeno conocido como efecto
invernadero, reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un
mayor calentamiento del
planeta; En los últimos años la cantidad de dióxido
de carbono en la atmósfera ha presentado un aumento.
Existe otra variedad alotrópica del oxígeno
formada por tres atomos: O3, denominadaozono, cuya presencia en
la atmósfera protege la Tierra de la incidencia
de radiación ultravioleta procedente del Sol. El
oxígeno es liberado por las bacterias fotosintéticas, las algas y
las plantas mediante lafotosíntesis. En el
proceso inverso, los organismos aerobios mediante
la respiración usan el oxígeno para convertir los
nutrientes en energía (ATP).
Altitud y latitud traslación de la Tierra: La latitud determina la
inclinación con la que caen
los rayos del Sol y la diferencia de la duración del día y la noche. Cuanto mas directamente incide la radiación solar,
mas calor aporta a la Tierra.
Las variaciones de la insolación que recibe la superficie terrestre se
deben a los movimientos de rotación (variaciones diarias) y de
traslación (variaciones estacionales)
Las variaciones en latitud son causadas, de hecho, por la inclinación
del eje de rotación de la Tierra.
Altitud: La altura del
relieve modifica sustancialmente el clima, en especial en la zona
intertropical, donde se convierte en el factor modificador del clima de mayor importancia. Este hecho
ha determinado un criterio para laconceptualización
de los pisos térmicos, que son fajas climaticas delimitadas por
curvas de nivel que generan también curvas de temperatura (isotermas)
que se han establecido tomando en cuenta tipos de vegetación, temperaturas
y orientación del
relieve.
Principales contaminantes de la atmosfera y sus efectos: La
contaminación atmosférica es la presencia en la atmósfera
de sustancias en una cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de
las personas y los demas seres vivos.
Aunque puede ocurrir por causas naturales, como las erupciones volcanicas, los
incendios forestales no provocados o la actividad de algunos seres vivos, la
mayor parte de la contaminación actual (la mas constante y
dañina) se debe a las actividades del
ser humano, sobre todo a los procesos industriales y a la quema de combustibles
fósiles.
Principales contaminantes: Las principales sustancias que el ser humano emite
al aire son gases nocivos y partículas sólidas o líquidas
Los gases. Los principales son los óxidos de
azufre y los de nitrógeno, el amoníaco, el metano, el CO2, el
monóxido de carbono y los CFC (gases persistentes en
frigoríficos, aerosoles y aire acondicionado.
Las partículas. Las mas nocivas son
los humos y las cenizas generados en los combustibles, los aerosoles y nieblas
que escapan de ciertas industrias químicas, el polvo de minas o el polen
de las plantas…
Las contaminaciones acústica y lumínica
La presencia en la atmósfera de ruidos muy fuertes o persistentes se
denomina contaminación acústica.
Tambiénaltera a la atmósfera la excesiva luz
artificial, sobre todo por la noche; es la denominada contaminación
lumínica.
Efectos: Efectos en el clima. El dióxido de carbono, CO2, no es un contaminante, puesto que forma parte de la
atmósfera y participa en los ciclos naturales. Sin embargo, un aumento rapido de su concentración, como el que se esta produciendo por la quema del carbón y el petróleo,
incrementara el efecto invernadero natural, elevara la
temperatura media del
planeta, y puede desencadenar un cambio climatico con consecuencias
imprevisibles. Es muy importante no alterar su
concentración natural.
Efectos en la biosfera. Algunos gases, como
los CFC, reaccionan con el ozono estratosférico y disminuyen su
concentración, lo que permite la llegada a la superficie terrestre de
mas radiaciones ultravioleta, muy nocivas para la vida. Ademas,
hay gases contaminantes, como los óxidos de
nitrógeno y los de azufre, que se disuelven en el agua de las nubes y
produce acidos corrosivos que dañan los ecosistemas cuando llueve
(lluvia acida).
Efectos en la salud de las personas. Algunos
gases contaminantes son tóxicos para las personas y causan la
irritación de los ojos y de las vías respiratorias. Las partículas de humo y de polvo también entran en
nuestros pulmones y causan daños, a veces, muy serios.
Efectos en los materiales. Las partículas
de humo y ciertos gases contaminantes, solos o disueltos en el agua de lluvia
pueden deteriorar muchos de los materiales con los que fabricamos objetos y
edificios.