jueves, 2 de agosto de 2018

Estructura de la atmósfera terrestre: sus capas


La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. Está formada por una serie de capas de distintas características en cuanto a composición y comportamiento. En su capa más baja, la troposfera, se desarrolla la vida.

Atmosfera y geologia
La importancia de la atmósfera terrestre radica no solamente en el hecho de que es indispensable para la vida, sino también en que interacciona con la hidrosfera y con la Tierra sólida provocando la evolución del planeta.

- Estructura de la atmósfera


Desde el punto de vista térmico la atmósfera se divide en una serie de capas horizontales diferenciadas entre sí:

. Troposfera y estratosfera, que constituyen la atmósfera inferior.

. Mesosfera, termosfera, exosfera y magnetosfera, que forman la atmósfera superior.

- 1ª capa de la atmósfera: la Troposfera


La troposfera es la capa más baja de la atmósfera, la que se halla en contacto con la superficie terrestre y en la que se desarrolla la vida y la mayor parte de los fenómenos meteorológicos que nos afectan. A ella le pertenece el 75% de la masa gaseosa de la atmósfera y prácticamente todo el vapor de agua y las partículas o aerosoles presentes en el aire.

Desde el punto de vista térmico, se caracteriza porque, en condiciones normales, la temperatura desciende con la altura a razón de unos 6,5 ºC por metro ascendido.

El límite superior de la troposfera varía con la latitud: es más elevada en el ecuador y los trópicos (16-17 m), donde es mucho más marcado el efecto de la turbulencia vertical y de las corrientes convectivas (el suelo está muy caliente y transmite este calor al aire que se halla sobre él), mientras que la altura más baja la alcanza en los polos (7-8 m), en los que ocurre lo contrario. Este límite superior es la tropopausa, y representa una inversión térmica –por ser una capa de aire cálido sobre otra de aire más frío; en este estrato, por tanto, la temperatura aumenta con la altura– e impide, por ello, los movimientos ascendentes tanto convectivos como turbulentos. Actúa como una tapadera de la troposfera, por lo que ésta se comporta casi como un sistema cerrado.

- 2ª capa de la atmósfera: la Estratosfera


La capa inmediatamente superior a la troposfera, separada de ésta por la tropopausa, es la estratosfera, con un espesor medio de 50 km. En el trópico y el ecuador las capas más bajas son de una gran sequedad, debido a que el aire que asciende desde la troposfera se congela al atravesar la tropopausa, siendo este hielo eliminado por precipitación.

A medida que aumenta la latitud la tropopausa se halla cada vez a menor altura y su temperatura es mayor, por lo que disminuye el efecto anteriormente descrito y aumenta la humedad de los estratos más bajos de la estratosfera.

Desde el punto de vista meteorológico, la estratosfera es mucho más tranquila que la troposfera, pero si se atiende a las reacciones químicas entre los gases atmosféricos, es una capa mucho más activa y fundamental para la vida en el planeta. No en vano, en ella, a unos 22 km sobre la superficie terrestre, se encuentra la ozonosfera, estrato en el que la concentración de ozono es máxima (aproximadamente el 90% del total existente en la atmósfera). Es la denominada capa de ozono. Éste actúa básicamente como protector de la radiación ultravioleta procedente del Sol, que es nociva para los seres vivos.

El ozono, debido a su poder altamente oxidante, es muy reactivo y, por tanto, muy sensible a otros compuestos que puedan hallarse de forma anómala en la atmósfera (contaminantes), ya que reacciona rápidamente con ellos y desaparece. Si bien son pocos los contaminantes capaces de atravesar la tropopausa y penetrar en la atmósfera, algunas especies químicas emitidas por fuentes antropogénicas son lo suficientemente estables como para superar la barrera que supone la tropopausa y llegar a la ozonosfera, destruyendo el ozono existente. Este es el gran problema del llamado agujero de la capa de ozono.

La estratosfera, al igual que la troposfera, está limitada por un estrato de inversión térmica denominado estratopausa, en el que se alcanzan temperaturas superiores a los 0 ºC.


- 3ª capa de la atmósfera: la Mesosfera


Por encima de la estratopausa, en la que la temperatura puede considerarse "cálida", se halla la mesosfera, donde los valores térmicos descienden hasta alcanzar cerca de -90 ºC, a una altura próxima a los 80 km sobre la superficie terrestre, en la mesopausa o límite superior. La mesopausa constituye un nuevo estrato de inversión, de forma que la temperatura empieza a aumentar otra vez con la altura.


- 4ª capa de la atmósfera: la Termosfera


Inmediatamente por encima de la mesopausa se localiza la termosfera, donde prácticamente no existe densidad molecular; no obstante, por encima de los 250 km, la poca atmósfera existente es todavía capaz de ofrecer resistencia a los vehículos espaciales. Mientras que en la parte más baja de la termosfera se encuentran oxígeno atómico y molecular y nitrógeno molecular, por encima de los 200 km predomina el oxígeno.

Debido a la absorción por el oxígeno atómico de la radiación ultravioleta procedente del Sol, la temperatura asciende con la altura, llegando a alcanzarse (teóricamente) los 1.200 ºC a alturas del orden de los 350 km.

Conforme se sigue ascendiendo, cada vez es más efectiva la acción de la radiación ultravioleta y los rayos X del Sol, que provocan la ionización de los átomos de oxígeno y nitrógeno. Es aquí donde se producen las auroras boreales y australes, por introducción de partículas ionizadas en la atmósfera desde alturas elevadas (de 300 a 1.000 km) hacia abajo.

Desde el punto de vista eléctrico se denomina ionosfera a la zona situada por encima de los 80 km de altura, aunque muchas veces se emplea este término únicamente para nombrar la región en la que existe una gran densidad de electrones, entre los 100 y los 300 km.

- 5ª capa de la atmósfera: la Exosfera


Por encima de los 500 km se halla la exosfera o atmósfera exterior. En ella existe una atmósfera muy tenue formada por átomos de oxígeno, hidrógeno y helio, parte de ellos ionizados. La presencia de partículas ionizados. La presencia de partículas ionizadas aumenta conforme nos alejamos en el espacio.

Los átomos neutros de hidrógeno y helio, al tener un peso atómico muy bajo, pueden escapar al espacio exterior, ya que cada vez es menor la posibilidad de que colisionen con otras moléculas y sean impulsados hacia abajo en el choque. Este hidrógeno que desaparece es sustituido por el que resulta de la descomposición de vapor de agua y del metano en las proximidades de la mesopausa. El helio aparece por la acción de los rayos cósmicos sobre el nitrógeno y también por la desintegración progresiva de los elementos radiactivos existentes en la corteza terrestre.

- 6ª capa de la atmósfera: la Magnetosfera


La magnetosfera es la capa más alejada de la atmósfera, más allá de los 2.000 km. En ella sólo hay electrones y protones, concentrados en los denominados "cinturones de radiación de Van Allen".